A Adtech é especializada na produção de filtro cerâmico poroso, que filtra as impurezas do alumínio fundido.
Índice
1. Gás no alumínio fundido
2. Como o hidrogênio é produzido no alumínio fundido
3. Efeito do gás no lingote de alumínio
4. Origem das inclusões 5. Interação entre as inclusões e o hidrogênio
1. Gás no alumínio fundido
O gás presente no alumínio fundido é principalmente hidrogênio, com um teor de 80%-90%, seguido por nitrogênio, oxigênio,
Monóxido de carbono; O hidrogênio é praticamente insolúvel no alumínio sólido, mas muito solúvel no líquido. A solubilidade do hidrogênio acima e abaixo da linha de solidus é de 0,65 mL e 0,034 mL por 100 g de alumínio líquido (o hidrogênio está a 0,1 MPa), ou seja, a diferença de solubilidade do hidrogênio entre as fases sólida e líquida é de 19,1 vezes, e por 100 g de alumínio fundido, o teor normal de hidrogênio no sangue é de 0,1 a 0,4 mL. Devido à diferença de solubilidade, o hidrogênio tende a escapar da massa fundida. Quando a pressão do hidrogênio é maior do que a tensão superficial e a pressão hidrostática, formam-se bolhas, o que, por sua vez, produz poros minúsculos na peça fundida. Portanto, na purificação da liga de alumínio fundida, o principal problema é que o teor de hidrogênio da liga de alumínio é elevado, e os métodos existentes não conseguem atender aos requisitos de produção de peças fundidas de liga de alumínio de alta qualidade. Normalmente, quando o teor de hidrogênio por 100 g de alumínio é de 0,1 a 0,2 mL, ele basicamente atende aos requisitos de produção. Para peças fundidas com requisitos especiais (como peças para a aviação), o teor de hidrogênio por 100 g de alumínio deve ser inferior a 0,06 mL.
2. Como o hidrogênio é produzido no alumínio fundido (1)?
O hidrogênio é um gás que pode apresentar certa solubilidade no alumínio fundido. Esse fenômeno é causado pelo alumínio líquido e pela umidade em condições de fusão.
Existem várias fontes de umidade geradas pela reação: 1. Umidade do ar 2. Produtos da combustão do combustível 3. Umidade adsorvida na superfície da carga 4. A graxa residual nos resíduos está derretendo. O gás hidrogênio é liberado quando a sucata é submersa em alta temperatura, quando a graxa reage com o metal fundido ou quando a sucata se rompe. 5. Umidade absorvida pelas ferramentas no forno. Algumas ferramentas utilizadas para alimentação, agitação ou remoção de escória absorvem naturalmente umidade. 6. Umidade absorvida ou quimicamente ligada em agentes de limpeza sólidos ou em seus resíduos. Um subproduto do refino com cloro são os sais cloretos de alumínio e magnésio. Esses cloretos são altamente absorventes e aderem às ferramentas ou às paredes internas do forno.
2. Como o hidrogênio é produzido no alumínio fundido? (2)
7. Antes que a superfície do recipiente seco entre em contato com o alumínio fundido, se o revestimento de argamassa refratária, o forno de fusão ou de manutenção feito de materiais refratários, o revestimento interno do forno ou a calha feita de materiais refratários não estiverem completamente secos, todos esses fatores prejudicam a formação de hidrogênio. 8. Gás O gás introduzido no alumínio fundido para diversos fins de refino pode conter umidade. Se você insistir em utilizar alguns métodos para reduzir a umidade que entra no metal fundido, o teor de hidrogênio será reduzido. Além disso, como a dissolução do hidrogênio e a formação de óxidos aumentam com o aumento da temperatura, a temperatura no forno deve ser rigorosamente controlada. Se possível, a temperatura máxima durante a fusão deve ser inferior a 760 °C. Durante a fusão, além de se dissolver, o hidrogênio também será gerado e entrará no alumínio fundido devido à reação entre o alumínio fundido e a umidade do ar durante o transporte ou o vazamento do alumínio líquido, especialmente quando a película de óxido na superfície do líquido é agitada e destruída. A dissolução do hidrogênio é mais lenta quando o nível do líquido está estável.
A Adtech é especializada na produção de filtro cerâmico poroso, que filtra as impurezas do alumínio fundido.
3. Efeito do gás do alumínio líquido na qualidade do alumínio (1)
O hidrogênio está presente na atmosfera e é altamente solúvel no alumínio fundido. O hidrogênio retido no alumínio fundido pode produzir manchas brancas ou poros, afetando negativamente o produto final. Por exemplo, essas peças de alumínio podem não atingir propriedades mecânicas ou físicas aceitáveis e podem prejudicar a resistência à tração. As inclusões de hidrogênio também podem causar trincas por fadiga nos materiais. As rejeições de peças fundidas podem ser causadas por poros minúsculos nas peças fundidas ou nas superfícies usinadas, ou por vazamentos quando as peças fundidas precisam suportar pressão sem vazar. A porosidade pode causar a formação de bolhas em produtos forjados, extrudados e em chapas finas e grossas quando processadas a partir de lingotes redondos. As propriedades superficiais inadequadas do material, como a fragmentação durante a fundição e a formação de espuma durante o tratamento térmico do material, também indicam a presença de hidrogênio.
3. Efeito dos gases do alumínio fundido na qualidade do alumínio (2)
O hidrogênio é cerca de 20 vezes mais solúvel no alumínio líquido do que no alumínio sólido. Devido à diferença de solubilidade, o hidrogênio tende a escapar da solução durante o processo de solidificação, a se difundir lentamente ou a formar bolhas rapidamente, gerando moléculas de hidrogênio. As bolhas se formam quando a pressão do hidrogênio é maior do que a tensão superficial e a pressão hidrostática. Dessa forma, se o teor de hidrogênio no alumínio líquido for elevado durante o processo de solidificação, o hidrogênio existirá na forma de solução sólida, poros ou pontos de ruptura. Portanto, é importante manter o teor de hidrogênio em um nível baixo para que se obtenham peças fundidas de alta qualidade.
Então, o unidade de desgaseificação O produto fabricado pela Adtech pode resolver o problema do excesso de gás no alumínio fundido.
3. Fontes de inclusões no alumínio fundido
Inclusões referem-se a qualquer sólido acima da linha de liquidus, a qualquer sólido e a qualquer substância que não seja líquida. Impurezas não metálicas comuns no alumínio fundido incluem óxidos, nitretos, carbonetos, boretos etc., principalmente na forma de partículas, cujo tamanho típico varia entre 1 e 30 mícrons. Além de serem provenientes da carga, elas são, em grande parte, o resultado de reações químicas durante o processo de fusão. A espessura da película de óxido na superfície do alumínio é de 2 a 10 mícrons, e aumenta para 200 mícrons quando se aproxima do ponto de fusão. A película de óxido na superfície do líquido não só é mais espessa, como também sua estrutura se alterou; a camada densa no lado voltado para o alumínio líquido exerce um efeito protetor sobre o alumínio líquido. A parte externa do alumínio é porosa, e há pequenos poros de 5 a 10 mícrons em seu interior, que estão preenchidos com hidrogênio, ar e vapor de água. Se a película líquida for agitada no alumínio, ela adicionará impurezas e gás. Além disso, haverá alguns compostos intermetálicos primários indesejáveis em produtos de alumínio de alta liga, como alumínio-zircônio, alumínio-titânio etc., e as ligas de alumínio contendo ferro também formarão fases de alumínio-ferro ricas em ferro e fases de alumínio-silício-ferro. Essas impurezas afetam diretamente as propriedades mecânicas do produto.
3. Interação entre inclusões e hidrogênio no alumínio fundido
A Adtech é especializada na produção de filtro cerâmico poroso, que filtra as impurezas do alumínio fundido.
Existe uma forte interação entre as inclusões e o gás na liga de alumínio, e o teor de hidrogênio no alumínio fundido é fortemente afetado pelas inclusões. Quando o teor de inclusões é de 0,002% e 0,02%, o teor de hidrogênio correspondente é de 0,2 ml/100 gAL e 0,35 ml/100 gAL. No caso de um mesmo teor de hidrogênio, quanto maior o teor de inclusões, maior a taxa de poros; ao contrário, quando o teor de impurezas no alumínio fundido é muito baixo, o teor de hidrogênio também é muito baixo; mesmo que o hidrogênio seja introduzido artificialmente, ele se precipitará automaticamente, retornando rapidamente ao seu teor original.
A Adtech é especializada na produção de filtros cerâmicos porosos, que pode adsorver e filtrar impurezas no alumínio fundido.
Antes da desgaseificação – elevado; Após a desgaseificação – rebaixado
Vista em corte de um lingote de alumínio antes da desgaseificação — poros densos; perfil traseiro do lingote desgaseificado — quase sem porosidade
Tang Yingwei
Adtech Metallurgical Materials LLC
AdTech Metallurgical Materials S.A.