A purificação no controle de qualidade das ligas de alumínio é o elo mais importante no controle de qualidade dos fios de liga de alumínio. A redução das impurezas gasosas e das inclusões não metálicas no lingote de fundição da verga pode diminuir a quebra do fio causada por bolhas ou inclusões, reduzir a fragilização por hidrogênio e melhorar a resistência à tração, a resistência à fadiga e a condutividade elétrica. As impurezas da liga de alumínio fundida consistem principalmente em impurezas gasosas e inclusões não metálicas.
Purificação de liga de alumínio
Fontes de impurezas no gás e fatores que as influenciam:
A principal impureza gasosa nas ligas de alumínio é o hidrogênio. A principal fonte de hidrogênio na massa fundida de alumínio são os átomos de hidrogênio produzidos pela reação entre a água e o alumínio líquido. Quando a temperatura é inferior a 250 °C, o alumínio entra em contato com a umidade do ar e reage, produzindo hidrogênio e hidróxido de alumínio. O hidróxido de alumínio reage posteriormente a 400 ℃ para produzir óxido de alumínio e hidrogênio. A alumina está presente no alumínio líquido na forma de escória de alumínio, e o hidrogênio se distribui principalmente nos espaços entre os átomos metálicos, na forma de átomos ou íons no alumínio fundido. Uma pequena quantidade fica suspensa no metal fundido na forma de bolhas moleculares. A solubilidade do hidrogênio no alumínio sólido é muito baixa. Durante a solidificação do alumínio fundido, uma grande quantidade de hidrogênio se precipita do material fundido, formando bolhas na placa fundida e afetando o desempenho do produto.
Os fatores que afetam o teor de hidrogênio no alumínio fundido são os seguintes:
A pressão parcial do gás no ambiente de fusão. À mesma temperatura, a solubilidade do hidrogênio no metal aumenta com o aumento da pressão parcial do hidrogênio na composição do gás do forno. Portanto, a solubilidade do hidrogênio no alumínio fundido no forno a chama é maior do que no forno elétrico. A prática comprovou que, em diferentes estações do ano e regiões, o teor de hidrogênio no alumínio fundido varia de acordo com a umidade do ar, e esse teor aumenta à medida que a umidade do ar aumenta.
Temperatura de fusão. A temperatura de fusão e o teor de hidrogênio da massa fundida também apresentam correlação positiva. Quanto mais alta a temperatura de fusão, maior a quantidade de hidrogênio absorvida pela massa fundida de alumínio.
A influência dos elementos de liga. Elementos de liga com maior força de ligação do hidrogênio, como titânio, zircônio, magnésio etc., aumentam a solubilidade do hidrogênio na liga. Elementos como cobre, silício, manganês e zinco podem reduzir a solubilidade do hidrogênio em ligas de alumínio. A liga de alumínio-magnésio-silício de alta resistência pertence à categoria das ligas de alumínio absorventes de hidrogênio de resistência média.
O estado da película de óxido na superfície do alumínio fundido e a duração do processo de fundição também exercem efeitos distintos sobre o teor de hidrogênio no alumínio fundido.
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