Las inclusiones y los gases presentes en el metal tienen un impacto significativo en la resistencia mecánica, la resistencia a la fatiga, la resistencia a la corrosión y el comportamiento frente a la corrosión bajo tensión del material. El control eficaz de las inclusiones oxidadas en la masa fundida para mejorar la calidad de las barras fundidas y las chapas laminadas se ha convertido en un objetivo común que persiguen las industrias metalúrgica, de fundición y de materiales de todos los países. En la actualidad, el filtro de espuma cerámica Este método de purificación se utiliza ampliamente para eliminar las inclusiones de los fundidos de aleaciones de aluminio.
Formación de inclusiones en aleaciones de aluminio
Parte de las inclusiones en las aleaciones de aluminio proceden directamente de la carga, y la mayoría de ellas se forman durante el proceso de fundición y colada, siendo principalmente inclusiones de óxido. Todas las inclusiones presentes antes de la fundición se denominan «inclusiones de oxidación primarias», que pueden dividirse en dos categorías según su tamaño: por un lado, las inclusiones grandes con una distribución irregular en la macroestructura, lo que hace que la estructura de la aleación sea discontinua y reduce la compacidad de la pieza fundida. Esto se convierte en una fuente de corrosión y de grietas, lo que reduce significativamente la resistencia y la plasticidad de la aleación; el otro tipo son las inclusiones pequeñas
Las inclusiones dispersas son un tipo de inclusiones que no pueden eliminarse por completo tras el refinado, lo que aumenta la viscosidad del metal fundido y reduce la capacidad de alimentación del aluminio fundido durante la solidificación. Las inclusiones de oxidación secundaria se forman principalmente durante el proceso de colada. Durante la colada, el aluminio fundido entra en contacto con el aire, y el oxígeno reacciona con el aluminio para formar inclusiones de óxido. Durante el proceso de fundición, la aleación de aluminio entra en contacto con diversos componentes del gas del horno, lo que genera compuestos como el Al₂O₃. El Al₂O₃ presente en el aluminio fundido aumenta el contenido de hidrógeno de este. Por lo tanto, el contenido de Al₂O₃ en el aluminio fundido influye considerablemente en la formación de poros en la pieza de fundición de aluminio.
Método de purificación por filtración
La tecnología de filtración con cerámica celular surgió en la década de 1970 y se ha extendido rápidamente en Estados Unidos, Canadá, Japón, Francia, Australia y Suiza. Es la forma más eficaz de eliminar las inclusiones del aluminio fundido.
En los últimos años, se han investigado en nuestro país y en el extranjero algunas nuevas tecnologías para la purificación del aluminio fundido, como el procesamiento dinámico al vacío, la purificación por desgasificación continua por ultrasonidos y los filtros cerámicos de corindón, que han dado muy buenos resultados. Sin embargo, estos métodos de procesamiento son relativamente complicados y costosos, por lo que resulta difícil que se generalicen en la producción industrial. En cuanto a la filtración mediante malla metálica y tela de fibra, solo permiten eliminar las inclusiones de gran tamaño presentes en la aleación de aluminio fundida, pero no las inclusiones por debajo del nivel de la micra; además, la malla metálica también contamina la aleación de aluminio. El uso de placas filtrantes de cerámica celular permite filtrar las inclusiones finas y mejorar significativamente las propiedades mecánicas y la calidad estética de las piezas fundidas.
Principio del método de purificación por filtración
La placa filtrante de espuma cerámica presenta una estructura reticular multicapa y orificios pasantes multidimensionales, y los orificios están comunicados entre sí. Durante el filtrado, el aluminio fundido, que transporta inclusiones, fluye a lo largo de los canales sinuosos y los poros, y es interceptado, adsorbido y depositado directamente, entre otros procesos, al entrar en contacto con la estructura espumosa de la placa filtrante. Cuando el metal fundido fluye por el orificio, el canal de la placa filtrante presenta una curvatura, por lo que el metal fundido que circula por él cambia de dirección, y las inclusiones chocan contra la pared del orificio y se adhieren firmemente a ella.