La relación entre el aluminio y el hidrógeno en el proceso de fundición de aleaciones de aluminio
La aleación de aluminio tiende a absorber gas cuando se encuentra en estado líquido. El gas absorbido procede principalmente de dos fuentes. Por un lado, es el gas contenido en el aluminio en bruto. Por otro lado, es el que se incorpora mediante los distintos métodos de fundición. El gas absorbido en el horno, la humedad y la grasa que se adhieren a la carga del horno procedentes del aire húmedo del entorno, el desgasificador sin secar y la humedad absorbida durante la fundición. Las investigaciones experimentales demuestran que el hidrógeno es el gas más presente en la absorción de la aleación de aluminio, por lo que el hidrógeno es el principal objetivo de la desgasificación.
La cantidad de hidrógeno disuelto en la aleación de aluminio aumenta con la temperatura de calentamiento del aluminio fundido. Empieza a absorber hidrógeno a partir de unos 600 °C y aumenta gradualmente hasta los 750 °C. La temperatura debe superar los 750 °C para evitar la absorción de grandes cantidades de hidrógeno. El hidrógeno se disuelve en la mucosidad y forma una “fase líquida” con el aluminio. Durante la solidificación, el hidrógeno se escapa sin disolverse en el aluminio. Sin embargo, dado que la superficie de la pieza fundida se solidifica primero, el hidrógeno no puede escapar, por lo que permanece en la pieza y forma poros.
Agente desgasificador
El objetivo de la agente desgasificante consiste en eliminar el hidrógeno absorbido en la solución de la aleación de aluminio, evitar la formación de poros en el interior de la pieza fundida y hacer que el cristal sea más fino. Los agentes desgasificantes se pueden clasificar en dos tipos: agentes desgasificantes sólidos y agentes desgasificantes gaseosos. Entre los agentes desgasificantes sólidos se encuentran el ZnCl₂, el MnCl₂ y el AlCl₃, entre otros, mientras que entre los agentes desgasificantes gaseosos se encuentran el cloro y el nitrógeno.
Oxidación de las aleaciones de aluminio
El óxido de aluminio se forma cuando el aluminio se oxida. Este absorbe gran cantidad de hidrógeno del aluminio fundido. Al mismo tiempo, el aluminio y su aleación en estado líquido se contaminan con óxido de aluminio, lo que deteriora gravemente sus prestaciones. La alúmina no es soluble en el aluminio fundido, pero reduce la fluidez de la aleación, lo que provoca la aparición de poros, grietas y marcas en las piezas fundidas, reduciendo así sus propiedades mecánicas y de mecanizado.
Para conseguir las condiciones necesarias para obtener una aleación de aluminio relativamente pura, lo primero es utilizar una carga seca y libre de impurezas. La humedad y los productos de corrosión presentes en la superficie del metal son la causa principal de la contaminación de la aleación debida a la oxidación. Durante la fundición, la oxidación de la aleación de aluminio se produce debido a la interacción con la atmósfera del horno. Cuanto mayor es la temperatura del aluminio fundido, más intenso es el grado de oxidación. Por lo tanto, unas buenas condiciones de fusión son fundamentales para evitar la oxidación de la aleación de aluminio, siempre que el aluminio fundido no se sobrecaliente.