铜合金模具材料(铝型材模具用什么钢材)
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1前言
铝挤压模具是铝生产过程中的关键部件。铝挤压机使用后卸模时，一定量的废铝堵塞了铝型材模具的孔，影响了铝挤压模具的修复和再利用。在煮模过程中，用起重机将铝挤压模具吊入装有氢氧化钠溶液的碱罐中。当附着在模孔上的废铝部分溶解后，对模具进行清理和敲出，然后对清理后的模具进行修复或重新投入使用。铝挤压模具在燃烧过程中会产生含碱和铝的废液。
2锅模现状
铝挤压模锅工艺是将模具浸入氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液会溶解铝合金，从而使模具干净，便于重复使用。，溶解的铝很快就会富集在氢氧化钠溶液中，当更多的铝继续溶解时，其溶解度就会降低，直至完全丧失，必须经常更换氢氧化钠溶液[1]。
在铸型沸腾过程中，铸型孔中的废铝在氢氧化钠溶液中发生如下化学反应
去除铝的自然氧化膜al2o 32 NaOH==2 NAA lo 2H2O(g)(水蒸气)
溶解铝2Al 2NaOH 2H2O==2NaAlO2 3H2
溶液分解NAA lo 22H2O==Al(OH)3NaOH
实际生产中，烘模过程中氢氧化钠的质量浓度约为200 g/L ~ 300 g/L(质量分数约为16.7% ~ 23.1%)，烘模峰值温度可达100。模具烘烤时间取决于模具的具体情况(模具类型、模具尺寸、模具是否急需等。).在日常生产经营中，制陶工人主要存在以下问题(1)无组织、无计划地添加氢氧化钠，导致氢氧化钠消耗量大；(2)凭经验更换氢氧化钠溶液，浪费严重；(3)省事，延长烘模时间。
年产20万吨的铝企业消耗氢氧化钠约2000吨，产生含碱含铝废液约8000吨。在煮模过程中消耗了大量的氢氧化钠，处理大量的煮模废液也需要大量的酸。
3实验探究
根据对烤模工艺实际生产情况的观察和了解，结合烤模过程中的化学反应，对烤模效率影响较大的主要因素是烤模时间、氢氧化钠浓度和烤模温度。，实验主要从这三个因素展开，探究模锅废液中各物质浓度的变化。
3.1反应时间对溶解铝金属的影响
取7根重量为92.30.1g的小圆柱形铝棒(直径D=21mm，长度L=100mm)，配制7份质量浓度为300g/L的500mL氢氧化钠溶液，将铝棒分别放入氢氧化钠溶液中1、2、3、4、5、6、12小时。达到目标时间后，测量溶液的总碱浓度、游离氢氧化钠浓度、铝离子浓度和溶液温度。取出铝棒，用滤纸擦拭干净，称量铝棒。
实验现象如下铝棒表面出现气泡，气泡开始时逐渐增大，一段时间后逐渐减小；(2)溶液反应放热，初始阶段溶液逐渐升温至沸腾，一段时间后停止沸腾；(3)溶液颜色逐渐由白色变为灰色，随着反应时间的增加，溶液颜色加深，变得更加浑浊；(4)溶液的液面逐渐下降；(5)在溶液底部，形成灰黑色沉淀，并逐渐增多。
测试数据见表1:
注7根铝条初始重量分别为92.25g、92.33g、92.20g、92.28g、92.35g、92.31g、92.32g，平均重量为92.29g。
图1反应时间对溶液中各物质浓度的影响
从图1可以看出，总碱浓度随着反应时间的增加而增加。这是因为铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，偏铝酸根水解AlO2- 2H2O Al(OH)3 OH-，使溶液呈强碱性。，溶液中含有未消耗的氢氧化钠，所以总碱浓度
随着反应时间的增加，游离氢氧化钠浓度逐渐降低，铝离子浓度逐渐升高。反应约3小时后，游离氢氧化钠浓度和铝离子浓度的变化趋于稳定。这是因为随着反应时间的增加，越来越多的铝富集溶解在氢氧化钠溶液中，铝离子的浓度增加。当更多的铝溶解时，氢氧化钠溶液的溶解度逐渐降低，游离氢氧化钠浓度和铝离子浓度的变化速度逐渐降低。
图2反应时间对铝杆固溶温度和重量减少的影响
从图2可以看出，当铝棒与氢氧化钠溶液接触时，溶液的温度升高。这是因为氢氧化钠在水中的溶解是放热的物理反应，铝与氢氧化钠溶液的反应是放热的化学反应，使溶液的温度上升到沸腾，然后逐渐降低。随着反应时间的增加，铝杆的重量逐渐减少，反应约3小时后，铝杆的重量变化趋于稳定。这是因为随着反应时间的增加，氢氧化钠溶液的溶解度逐渐降低，所以铝杆与氢氧化钠溶液的反应速度逐渐降低。
根据图1和图2分析，反应开始后约3小时内，铝杆与氢氧化钠溶液的反应速度较快；反应约3小时后，铝杆与氢氧化钠溶液的反应速率较慢，与反应开始约3小时内铝杆与氢氧化钠溶液的反应速率相比，下降速率明显。考虑到实际生产情况，开模时间控制在3小时左右，开模效率高。延长开模时间对废铝溶解的影响不明显。
3.2氢氧化钠浓度对溶解铝金属的影响
取5根重量为92.30.1g的小圆柱形铝棒(直径D=21mm，长度L=100mm)，依次配制质量浓度为210g/L、240g/L、270g/L、300g/L、30g/L的5种500mL氢氧化钠溶液，取5根铝棒。每隔1小时，取出铝条，用滤纸擦拭干净，称量铝条。然后将铝棒放回氢氧化钠溶液中，加入室温自来水至刻度。
铝棒的重量如表2所示
图3氢氧化钠浓度对铝杆重量减少的影响
从图3可以看出，氢氧化钠的浓度越高，铝棒的重量下降越快。根据反应时间对溶解金属铝的影响，当反应时间控制在3小时左右时，溶解金属铝的效率较高。
当反应时间为3小时时，上述浓度为210g/L、240g/L、270g/L、300g/L和330g/L的五种铝杆的重量损失依次为26.84g、37.82g、42.19g、49.91g和53.63g。取相邻浓度的铝棒反应3小时减重，相减。绝对值依次为10.98g，4.37g，7.72g，3.72g。
当反应时间为3小时时，含240克/升氢氧化钠溶液的铝棒重量减轻，含210克/升氢氧化钠溶液的铝棒重量大大减轻(10.98克)。，建议使用浓度240g/L的氢氧化钠溶液溶解金属铝。当反应时间为3小时时，330克/升氢氧化钠溶液的铝杆重量减少，300克/升氢氧化钠溶液的铝杆重量略有减少(3.72克)。，建议使用浓度300g/L的氢氧化钠溶液溶解金属铝。
在实践中，为了测定废铝的溶解率和生产成本，建议使用质量浓度为240 g/L ~ 300 g/L的氢氧化钠溶液进行罐成型。
3.3反应温度对溶解铝金属的影响
取两根重量为92.30.1g的小圆柱形铝棒(直径D=21mm，长度L=100mm)，分别配制质量浓度为150g/L和300g/L的两种500mL氢氧化钠溶液。将烧杯放入恒温水浴加热装置中，并将温度设定在90。取两根铝棒，分别放入氢氧化钠溶液中
从图4可以看出，提高氢氧化钠溶液的温度明显加快了铝杆的减重。低浓度氢氧化钠溶液升温后，铝杆的失重率在一定程度上可以达到室温下高浓度氢氧化钠溶液的失重率。，铝杆的重量迅速下降，水的蒸发率也随之增加。在实际操作中，要适当加热模具的碱锅，注意及时补水，防止氢氧化钠溶液的液面低于模具，影响模具沸腾效率。补充水体时要综合考虑成本，尽量补充其他过程产生的高温水体，可以进一步加快废铝的溶解速度。
4结论
(1)经过一段时间的模具沸腾后，越来越多的铝富集溶解在氢氧化钠溶液中，当更多的铝继续溶解时，氢氧化钠溶液的溶解度逐渐降低。开模时间控制在3小时左右，开模效率高。延长铸型沸腾时间对废铝溶解的影响不明显。
(2)氢氧化钠浓度越高，烘模速度越快。测定废铝的溶解率和铝型材的生产成本，建议采用质量浓度为240 g/L ~ 300 g/L的氢氧化钠溶液进行铸型烘烤。
(3)提高温度有利于提高蒸煮速度，但水分蒸发速度也加快。可以对盆模的碱罐进行适当加热，注意及时补水。补充水体时要综合考虑成本，尽量补充其他过程产生的高温水体。
(4)合理节约氢氧化钠用量，提高开模效率，减少开模废料的产生，将给铝型材企业带来巨大的经济效益和环境效益。
参考资料
[1]刘晶安，刘洪洁。铝挤压模具腐蚀与氢氧化钠回收[J].轻合金加工技术，2008，36(7):31-35。
来源山东铝模网
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