“Le terme ” dégazage “ désigne généralement l'élimination des gaz présents dans les alliages, tandis que le terme ” affinage » désigne l'élimination des inclusions présentes dans les alliages. Le dégazage et l'affinage de l'aluminium fondu ont pour objectif d'éliminer ou de réduire autant que possible les inclusions d'oxyde et les gaz, afin d'améliorer le degré de purification du métal. C’est pourquoi le dégazage et l’affinage de l’aluminium fondu sont généralement qualifiés de « traitement de purification ».
Les exigences en matière de pureté de la masse fondue d’alliage d’aluminium dépendent généralement des différentes variétés et utilisations. En règle générale, la teneur en hydrogène doit être inférieure à 0,2 ml/100 gal, mais elle doit être inférieure à 0,1 ml/100 gal pour les matériaux destinés à l’aéronautique soumis à des exigences particulières. Il est difficile de définir des exigences quantitatives pour les inclusions non métalliques, car celles-ci ne peuvent pas être quantifiées avec précision. Il existe de nombreuses méthodes de purification de l'aluminium et des alliages d'aluminium, qui peuvent être classées en deux catégories : la purification en four et la purification externe. À l'heure actuelle, l'affinage au gaz inerte et au fondant, ainsi que filtre en mousse céramique Les procédés de purification sont largement utilisés en Chine. Certaines usines de transformation de l'aluminium de grande et moyenne taille ont également mis en place des dispositifs de traitement en ligne, afin d'améliorer encore la qualité de la masse fondue.
Origine du gaz dans les alliages d'aluminium
Au cours du processus de fusion d'un alliage d'aluminium, de nombreux types de gaz, tels que l'H₂, le CO₂, le Co, le N₂, les hydrocarbures, l'H₂O et l'O₂, sont introduits depuis l'atmosphère, le combustible, la charge, les matériaux réfractaires, le fondant et les outils de coulée. Mais seuls les gaz qui se décomposent facilement en atomes peuvent se dissoudre en grande quantité dans l’aluminium liquide. Plus précisément, 80 à 90 % des gaz dissous dans l’aluminium liquide sont constitués d’hydrogène. Par conséquent, la teneur en gaz d’un alliage d’aluminium fait principalement référence à la teneur en hydrogène. L’air ambiant ne contient pas beaucoup d’hydrogène pendant la fusion ; la principale source d’hydrogène est donc l’atome d’hydrogène produit par la réaction entre l’eau et l’aluminium fondu : 2Al + 3H₂O = Al₂O₃ + 6[H]. Une partie de cet hydrogène atomique se disperse dans l’atmosphère et une autre partie se dissout dans l’aluminium liquide. Il a été démontré que la teneur en gaz des lingots varie en fonction de l’humidité de l’air selon les saisons et les régions, et que cette teneur augmente avec l’augmentation de l’humidité de l’air.
Facteurs influant sur la teneur en gaz
Influence des éléments d'alliage : les éléments d'alliage présentant une plus grande affinité pour les gaz, tels que le titane, le zirconium, le magnésium, etc., peuvent augmenter la solubilité des gaz dans l'alliage, tandis que les éléments d'alliage tels que le cuivre, le silicium, le manganèse et le zinc peuvent réduire la solubilité des gaz dans les alliages d'aluminium.
Influence de la pression partielle du gaz : à température constante, la solubilité du gaz dans le métal augmente avec l'augmentation de la pression partielle d'hydrogène dans la composition du gaz du four. Par conséquent, la solubilité de l'hydrogène dans l'aluminium fondu dans un four à flamme est supérieure à celle observée dans un four électrique.
Effet de la température : lorsque la pression partielle d'hydrogène est constante, plus la température est élevée, plus la quantité d'hydrogène absorbée par l'aluminium fondu est importante.
Par ailleurs, l'état du film d'oxyde à la surface du métal et le temps de fusion influent également sur la solubilité du gaz dans l'aluminium fondu.