As inclusões e os gases presentes no metal têm um impacto significativo na resistência mecânica, na resistência à fadiga, na resistência à corrosão e no comportamento do material em relação à corrosão sob tensão. O controle eficaz das inclusões oxidadas na massa fundida, com o objetivo de melhorar a qualidade das barras fundidas e das chapas laminadas, tornou-se uma meta comum perseguida pelas indústrias metalúrgica, de fundição e de materiais de todos os países. Atualmente, o filtro de espuma cerâmica Esse método de purificação é amplamente utilizado para remover inclusões em ligas de alumínio fundidas.
Formação de inclusões em ligas de alumínio
Parte das inclusões na liga de alumínio provém diretamente da carga, e a maioria delas se forma durante o processo de fundição e vazamento, sendo principalmente inclusões de óxido. Todas as inclusões presentes antes da fundição são chamadas de inclusões de oxidação primárias, que podem ser divididas em duas categorias de acordo com seu tamanho: uma é a das inclusões grandes com distribuição irregular na macroestrutura, o que torna a estrutura da liga descontínua e reduz a compactação da peça fundida. Isso se torna fonte de corrosão e de trincas, reduzindo significativamente a resistência e a plasticidade da liga; o outro tipo é o das pequenas
Inclusões dispersas: esse tipo de inclusão não pode ser completamente removido após o refinamento, o que aumenta a viscosidade do metal fundido e reduz a capacidade de alimentação do alumínio fundido durante a solidificação. As inclusões de oxidação secundária são formadas principalmente durante o processo de vazamento. Durante a vazagem, o alumínio fundido entra em contato com o ar, e o oxigênio reage com o alumínio para formar inclusões de óxido. Durante o processo de fundição, a liga de alumínio entra em contato com vários componentes do gás do forno, gerando compostos como o Al₂O₃. O Al₂O₃ presente no alumínio fundido aumenta o teor de hidrogênio do metal fundido. Portanto, o teor de Al₂O₃ no alumínio fundido exerce grande influência na formação de poros na peça fundida de alumínio.
Método de purificação por filtragem
A tecnologia de filtragem com cerâmica espumosa surgiu na década de 1970 e tem sido amplamente adotada nos Estados Unidos, Canadá, Japão, França, Austrália e Suíça. É a maneira mais eficaz de remover inclusões do alumínio fundido.
Nos últimos anos, algumas novas tecnologias para a purificação do alumínio fundido têm sido pesquisadas tanto no país quanto no exterior, tais como o processamento dinâmico a vácuo, a purificação por desgaseificação contínua por ultrassom e os filtros de cerâmica de corindo, que têm obtido resultados muito bons. No entanto, esses métodos de processo são relativamente complicados e onerosos, sendo difícil que sejam amplamente adotados na produção industrial. Quanto à peneira metálica e à filtragem com tecido de fibra, apenas as grandes inclusões na liga de alumínio fundida podem ser removidas, mas as inclusões abaixo do nível de mícron não podem ser eliminadas, e a peneira metálica também contamina a liga de alumínio. O uso de placas filtrantes de cerâmica espumosa permite filtrar inclusões finas e melhorar significativamente as propriedades mecânicas e a qualidade estética das peças fundidas.
Princípio do método de purificação por filtragem
A placa filtrante de espuma cerâmica possui uma estrutura em rede multicamadas e orifícios de passagem multidimensionais, estando os orifícios interligados entre si. Durante a filtragem, o alumínio fundido, carregando inclusões, flui ao longo dos canais sinuosos e poros, sendo diretamente interceptado, adsorvido, depositado etc. ao entrar em contato com a estrutura espumada da placa filtrante. Quando o metal fundido flui pelo orifício, o canal da placa filtrante é curvo; o metal fundido que passa pelo canal muda a direção do fluxo, e as inclusões colidem com a parede do orifício e aderem firmemente a ela.