“El término ”desgasificación“ se refiere, en general, a la eliminación de gases de las aleaciones, mientras que ”refinado» se refiere a la eliminación de inclusiones en las aleaciones. El objetivo de la desgasificación y el refinado del aluminio fundido es eliminar o reducir, en la medida de lo posible, las inclusiones de óxido y los gases, con el fin de mejorar el grado de purificación del metal. Por lo tanto, el desgasificado y el refinado del aluminio fundido se denominan, por lo general, «tratamiento de purificación».
Los requisitos de pureza del aluminio fundido varían, por lo general, en función de las distintas variedades y usos. Normalmente, el contenido de hidrógeno debe ser inferior a 0,2 ml/100 gal, aunque en el caso de los materiales para aviación con requisitos especiales debe ser inferior a 0,1 ml/100 gal. Es difícil establecer requisitos cuantitativos para las inclusiones no metálicas, ya que no pueden cuantificarse con precisión. Existen numerosos métodos de purificación para el aluminio y las aleaciones de aluminio, que pueden clasificarse en dos categorías: purificación en horno y purificación externa. En la actualidad, el refinado con gas inerte y fundente y filtro de espuma cerámica Los sistemas de purificación se utilizan ampliamente en China. Algunas plantas de transformación de aluminio de gran y mediano tamaño también han incorporado dispositivos de tratamiento en línea, con el fin de mejorar aún más la calidad de la masa fundida.
Origen del gas en la aleación de aluminio
En el proceso de fundición de aleaciones de aluminio se generan muchos tipos de gases, como H₂, CO₂, Co, N₂, hidrocarburos, H₂O y O₂, que proceden de la atmósfera, el combustible, la carga, los refractarios, el fundente y las herramientas de colada. Sin embargo, solo aquellos gases que se descomponen fácilmente en átomos pueden disolverse en grandes cantidades en el aluminio líquido. Concretamente, entre el 80 y el 90 % del gas disuelto en el aluminio líquido es hidrógeno. Por lo tanto, el contenido de gas en la aleación de aluminio se refiere principalmente al contenido de hidrógeno. No hay mucho hidrógeno en el aire ambiente durante la fundición, por lo que la principal fuente de hidrógeno son los átomos de hidrógeno producidos por la reacción entre el agua y el aluminio fundido: 2Al + 3H₂O = Al₂O₃ + 6[H]. Parte de este hidrógeno atómico se libera a la atmósfera y otra parte pasa al aluminio líquido. Se ha demostrado que el contenido de gas en el lingote varía en función de la humedad del aire en las diferentes estaciones y regiones, y que dicho contenido aumenta a medida que aumenta la humedad del aire.
Factores que influyen en el contenido de gas
La influencia de los elementos de aleación: Los elementos de aleación que presentan una mayor fuerza de unión con el gas, como el titanio, el circonio, el magnesio, etc., pueden aumentar la solubilidad del gas en la aleación, mientras que elementos como el cobre, el silicio, el manganeso y el zinc pueden reducirla en las aleaciones de aluminio.
Influencia de la presión parcial del gas: a igual temperatura, la solubilidad del gas en el metal aumenta al incrementarse la presión parcial de hidrógeno en la composición del gas del horno. Por lo tanto, la solubilidad del hidrógeno en el aluminio fundido en un horno de llama es mayor que en un horno eléctrico.
El efecto de la temperatura: cuando la presión parcial del hidrógeno es constante, cuanto mayor es la temperatura, más hidrógeno absorbe el aluminio fundido.
Además, el estado de la película de óxido en la superficie metálica y el tiempo de fusión también influyen en la solubilidad del gas en el aluminio fundido.