Adtech est spécialisée dans la production de filtre en céramique poreuse, qui filtre les impuretés présentes dans l'aluminium fondu.
Sommaire
1. Gaz dans l'aluminium fondu
2. Comment l'hydrogène est-il produit dans l'aluminium fondu ?
3. Effet du gaz sur les lingots d'aluminium
4. Origine des inclusions 5. Interaction entre les inclusions et l'hydrogène
1. Gaz dans l'aluminium fondu
Le gaz présent dans l'aluminium fondu est principalement constitué d'hydrogène, dont la teneur est comprise entre 80% et 90%, suivi de l'azote, de l'oxygène,
Monoxyde de carbone ; l'hydrogène est pratiquement insoluble dans l'aluminium solide, mais très soluble dans l'aluminium liquide. La solubilité de l'hydrogène au-dessus et en dessous de la ligne de solidus est respectivement de 0,65 ml et 0,034 ml pour 100 g d'aluminium liquide (l'hydrogène étant à 0,1 MPa), c'est-à-dire que la différence de solubilité de l’hydrogène entre les phases solide et liquide est de 19,1, et pour 100 g d’aluminium fondu, la teneur normale en hydrogène est comprise entre 0,1 et 0,4 ml. En raison de cette différence de solubilité, l’hydrogène a tendance à s’échapper de la masse fondue. Lorsque la pression de l’hydrogène est supérieure à la tension superficielle et à la pression hydrostatique, des bulles se forment, ce qui entraîne l’apparition de piqûres dans la pièce moulée. Par conséquent, lors de la purification de la masse fondue d’alliage d’aluminium, le principal problème réside dans la teneur élevée en hydrogène de l’alliage d’aluminium, et les méthodes existantes ne permettent pas de répondre aux exigences de production de pièces moulées en alliage d’aluminium de haute qualité. En règle générale, lorsque la teneur en hydrogène pour 100 g d’aluminium est comprise entre 0,1 et 0,2 ml, les exigences de production sont globalement satisfaites. Pour les pièces moulées soumises à des exigences particulières (telles que celles destinées à l’aéronautique), la teneur en hydrogène pour 100 g d’aluminium doit être inférieure à 0,06 ml.
2. Comment l'hydrogène est-il produit dans l'aluminium fondu (1) ?
L'hydrogène est un gaz qui peut présenter une certaine solubilité dans l'aluminium fondu. Ce phénomène est dû à la présence d'aluminium liquide et d'humidité dans les conditions de fusion.
Plusieurs sources d'humidité sont générées par la réaction : 1. L'humidité présente dans l'air 2. Les produits de combustion du combustible 3. L'humidité adsorbée à la surface de la charge 4. La graisse résiduelle présente sur les déchets fond. De l’hydrogène gazeux est libéré lorsque la ferraille est immergée à haute température, lorsque la graisse réagit avec le métal en fusion, ou lorsque la ferraille se fissure. 5. L’humidité absorbée par les outils à l’intérieur du four. Certains outils utilisés pour l’alimentation, l’agitation ou l’écumage absorbent naturellement de l’humidité. 6. L'humidité absorbée ou liée chimiquement aux agents de décapage solides ou à leurs résidus. L'un des sous-produits de l'affinage au chlore est constitué par les sels chlorés d'aluminium et de magnésium. Ces chlorures sont hautement absorbants et adhèrent aux outils ou aux parois intérieures du four.
2. Comment l'hydrogène est-il produit dans l'aluminium fondu ? (2)
7. Avant que la surface du récipient sec n’entre en contact avec l’aluminium fondu, si la couche de boue réfractaire, le four de fusion ou de maintien constitué de matériaux réfractaires, le revêtement du four ou la goulotte en matériaux réfractaires ne sont pas complètement secs, cela a un impact négatif sur la formation d’hydrogène. 8. Gaz : Le gaz introduit dans l’aluminium fondu à des fins d’affinage diverses peut contenir de l’humidité. Si l’on s’efforce d’utiliser certaines méthodes pour réduire l’humidité pénétrant dans le métal fondu, la teneur en hydrogène sera réduite. De plus, comme la dissolution de l’hydrogène et la formation d’oxydes augmentent avec la température, celle-ci doit être strictement contrôlée dans le four. Si possible, la température maximale pendant la fusion doit être inférieure à 760 °C. Pendant la fusion, outre la dissolution, de l’hydrogène sera également généré et pénétrera dans l’aluminium fondu en raison de la réaction entre l’aluminium fondu et l’humidité présente dans l’air lors du transport ou de la coulée de l’aluminium liquide, en particulier lorsque le film d’oxyde à la surface du liquide est bouleversé et détruit. La dissolution de l’hydrogène est plus lente lorsque le niveau du liquide est stable.
Adtech est spécialisée dans la production de filtre en céramique poreuse, qui filtre les impuretés présentes dans l'aluminium fondu.
3. Effet des gaz présents dans l'aluminium liquide sur la qualité de l'aluminium (1)
L'hydrogène est présent dans l'atmosphère et est très soluble dans l'aluminium fondu. L'hydrogène piégé dans l'aluminium fondu peut produire des taches blanches ou des pores, ce qui nuit à la qualité du produit final. Par exemple, ces pièces en aluminium peuvent ne pas présenter des propriétés mécaniques ou physiques acceptables et leur résistance à la traction peut s'en trouver compromise. Les inclusions d’hydrogène peuvent également provoquer des fissures de fatigue dans les matériaux. Les rejets de pièces moulées peuvent être dus à la présence de piqûres dans les pièces moulées ou sur les surfaces usinées, ou à des fuites lorsque les pièces moulées doivent résister à la pression sans présenter de fuite. La porosité peut provoquer la formation de cloques sur les produits forgés, les produits extrudés, ainsi que sur les tôles fines et épaisses issues de lingots ronds. Les mauvaises propriétés de surface du matériau, telles que l’écaillage lors de la coulée et la formation de mousse lors du traitement thermique, indiquent également la présence d’hydrogène.
3. Effet des gaz présents dans l'aluminium fondu sur la qualité de l'aluminium (2)
L'hydrogène est environ 20 fois plus soluble dans l'aluminium liquide que dans l'aluminium solide. En raison de cette différence de solubilité, l'hydrogène a tendance à s'échapper de la solution pendant le processus de solidification, à se diffuser lentement ou à former rapidement des bulles pour générer des molécules d'hydrogène. Les bulles se forment lorsque la pression de l'hydrogène est supérieure à la tension superficielle et à la pression hydrostatique. Ainsi, si la teneur en hydrogène de l'aluminium liquide est élevée pendant le processus de solidification, l'hydrogène se présentera sous forme de solution solide, de pores ou de points de rupture. Il est donc important de maintenir la teneur en hydrogène à un faible niveau pour obtenir des pièces moulées de haute qualité.
Donc, le unité de dégazage produit par Adtech permet de résoudre le problème de l'excès de gaz dans l'aluminium fondu.
3. Sources d'inclusions dans l'aluminium fondu
On entend par « inclusions » tout solide situé au-dessus de la ligne de liquidus, tout solide et toute substance autre qu'un liquide. Les impuretés non métalliques courantes dans l’aluminium fondu comprennent les oxydes, les nitrures, les carbures, les borures, etc., principalement sous forme de particules, dont la taille typique est comprise entre 1 et 30 microns. Outre leur origine dans la charge, elles résultent principalement de réactions chimiques survenant pendant le processus de fusion. L’épaisseur du film d’oxyde à la surface de l’aluminium est comprise entre 2 et 10 microns, et elle atteint 200 microns à proximité du point de fusion. Le film d’oxyde à la surface du liquide est non seulement plus épais, mais sa structure a également changé ; la couche dense située du côté tourné vers l’aluminium en fusion exerce un effet protecteur sur ce dernier. La face externe de l’aluminium est poreuse et présente de petits pores de 5 à 10 microns à l’intérieur, qui sont remplis d’hydrogène, d’air et de vapeur d’eau. Si le film liquide est mélangé à l’aluminium, il y ajoutera des impuretés et des gaz. De plus, des composés intermétalliques primaires indésirables apparaissent dans les produits en aluminium fortement allié, tels que l’aluminium-zirconium, l’aluminium-titane, etc. ; par ailleurs, les alliages d’aluminium contenant du fer forment également des phases aluminium-fer riches en fer et des phases aluminium-silicium-fer. Ces impuretés affectent directement les propriétés mécaniques du produit.
3. Interaction entre les inclusions et l'hydrogène dans l'aluminium fondu
Adtech est spécialisée dans la production de filtre en céramique poreuse, qui filtre les impuretés présentes dans l'aluminium fondu.
Il existe une forte interaction entre les inclusions et le gaz présent dans l'alliage d'aluminium, et la teneur en hydrogène de l'aluminium fondu est fortement influencée par ces inclusions. Lorsque la teneur en inclusions est respectivement de 0,002% et 0,02%, la teneur en hydrogène correspondante est respectivement de 0,2 ml/100 g d'AL et 0,35 ml/100 g d'AL. À teneur en hydrogène égale, plus la teneur en inclusions est élevée, plus le taux de piqûres est élevé ; à l’inverse, lorsque la teneur en impuretés dans l’aluminium fondu est très faible, la teneur en hydrogène est également très faible : même si de l’hydrogène est introduit artificiellement, il se précipite automatiquement et revient rapidement à sa teneur initiale.
Adtech est spécialisée dans la production de filtres en céramique poreuse, qui permet d'adsorber et de filtrer les impuretés présentes dans l'aluminium fondu.
Avant le dégazage – en hausse Après le dégazage – en baisse
Vue en coupe d'un lingot d'aluminium avant dégazage — pores denses. Profil arrière d'un lingot dégazé — porosité quasi nulle.
Tang Yingwei
Adtech Metallurgical Materials LLC
AdTech Metallurgical Materials Co., Ltd.