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Metais alcalinos no alumínio

Metais alcalinos no alumínio

Acredita-se, de modo geral, que uma pequena quantidade de metais alcalinos no alumínio pode ter um impacto maior em ligas sem silício e com alto teor de magnésio. O Na e o Ca causam trincas por trabalho a quente, enquanto o Ca e o Li afetam o desempenho da soldagem do alumínio. Atualmente, o que nos é mais familiar é o chamado fenômeno de fragilização por sódio, pois o sódio é praticamente insolúvel no alumínio, com uma solubilidade máxima em fase sólida de 0,0025% e um baixo ponto de fusão de 97,80 °C.

Quando o sódio está presente na liga, ele é adsorvido na superfície ou na interface dos dendritos durante a solidificação. Durante o processamento térmico, o sódio nos limites dos grãos forma uma camada de adsorção líquida, causando trincas frágeis. Quando há silício presente, forma-se um composto de NaAlSi, sem a presença de silício livre, e não ocorre fragilidade por sódio. No entanto, se silício e magnésio estiverem presentes ao mesmo tempo, o magnésio irá privar o silício de sódio e liberar sódio livre, resultando em fragilidade por sódio. A fórmula da reação em que o magnésio priva o silício de sódio é a seguinte:

NaAlSi + 2Mg → Mg₂Si + Na + Al

A reação acima ocorre quando o teor de magnésio excede 2%. Os metais alcalinos presentes no alumínio primário são os três elementos Na, Li e Ca. O Na provém principalmente do eletrólito do alumínio; o Li, do sal de fluoreto de lítio adicionado pelas usinas de alumínio eletrolítico para melhorar a eficiência da corrente; e o Ca, da própria alumina utilizada na eletrólise. Estudos demonstraram que o teor de Na e Li no eletrólito original é mais elevado, enquanto o teor de Ca no alumínio refundido ou reciclado é mais elevado.

Devido à necessidade de desenvolvimento sustentável, o uso crescente de alumínio reciclado, e a redução do consumo de energia e dos custos de produção nas usinas de alumínio eletrolítico têm tornado cada vez mais relevante o problema dos metais alcalinos nas matérias-primas do alumínio. A demanda por ligas das séries 5 e 7 está aumentando. Atualmente, a remoção dos metais alcalinos Na, Li e Ca do alumínio fundido tornou-se um dos três principais problemas no processo de purificação do alumínio fundido, juntamente com a formação de escória e a remoção de hidrogênio. A AdTech oferece fluxo de refino para a remoção de metais alcalinos.