A relação entre o alumínio e o hidrogênio no processo de fusão de ligas de alumínio
A liga de alumínio tem a tendência de absorver gás quando se encontra no estado líquido. O gás absorvido provém principalmente de duas fontes. Por um lado, trata-se do gás contido no próprio material de alumínio. Por outro lado, é adquirido e utilizado em diferentes métodos de fusão. O gás absorvido no forno, a umidade e a gordura que aderem à carga do forno provenientes do ar úmido do ambiente circundante, o desareador não seco e a umidade absorvida durante a fundição. Pesquisas experimentais mostram que o hidrogênio é o gás mais presente na absorção da liga de alumínio; portanto, o hidrogênio é o principal alvo da desgaseificação.
A quantidade de hidrogênio dissolvida na liga de alumínio aumenta com a temperatura de aquecimento do alumínio fundido. Ela começa a absorver hidrogênio a partir de cerca de 600 °C e aumenta gradualmente até 750 °C. A temperatura deve ultrapassar 750 °C para evitar a absorção de grandes quantidades de hidrogênio. O hidrogênio se dissolve no muco e forma uma “fase líquida” com o alumínio. Durante a solidificação, o hidrogênio escapa sem se dissolver no alumínio. No entanto, como a superfície da peça fundida se solidifica primeiro, o hidrogênio não consegue escapar, permanecendo na peça e formando poros.
Agente desgaseificador
O objetivo do agente desgaseificador é remover o hidrogênio absorvido na solução da liga de alumínio, impedir a formação de poros no interior da peça fundida e tornar a estrutura cristalina mais fina. O agente de desgaseificação pode ser dividido em dois tipos: agente de desgaseificação sólido e agente de desgaseificação gasoso. Os agentes desgaseificantes sólidos incluem ZnCl₂, MnCl₂, AlCl₃, etc., e os agentes desgaseificantes gasosos incluem cloro e nitrogênio.
Oxidação da liga de alumínio
O óxido de alumínio se forma quando o alumínio é oxidado. Ele absorve intensamente o hidrogênio presente no alumínio líquido. Ao mesmo tempo, a solução de alumínio e suas ligas fica contaminada pelo óxido de alumínio, e seu desempenho é gravemente prejudicado. A alumina não é solúvel no alumínio fundido, mas reduz a fluidez da liga, fazendo com que as peças fundidas apresentem poros, rachaduras e imperfeições, reduzindo assim as propriedades mecânicas e de usinagem dessas peças.
Para obter as condições necessárias para uma liga de alumínio relativamente pura, o primeiro passo é utilizar uma carga seca e livre de impurezas. A umidade e os produtos de corrosão na superfície do metal são a principal causa de contaminação da liga devido à oxidação. Durante a fundição, a oxidação da liga de alumínio ocorre devido à interação com a atmosfera no forno. Quanto mais alta for a temperatura da liga líquida, mais intenso será o grau de oxidação. Portanto, boas condições de fusão são fundamentais para prevenir a oxidação da liga de alumínio, desde que a liga líquida não seja superaquecida.