Очистка металла в среде инертного газа — это метод очистки, при котором инертный газ непрерывно вдувается в расплав алюминия, а окисленные примеси и водород удаляются с поверхности расплава в процессе всплытия пузырьков.
Причина дегазации металла с помощью инертного газа заключается в том, что в инертном газе, вдуваемом в расплав, отсутствует водород, и его парциальное давление равно нулю, тогда как парциальное давление водорода в расплаве вблизи пузырьков значительно превышает ноль. Следовательно, между внутренней и внешней частями пузырька существует разность парциальных давлений водорода. Под действием этой разности парциальных давлений атомы водорода в расплаве диффундируют к границе раздела пузырька и рекомбинируют в пузырьке на этой границе. Этот процесс дегазации не прекратится до тех пор, пока парциальное давление водорода внутри и снаружи пузырька не сравняется.
Водород, попадающий в пузырь, улетучивается в атмосферу по мере того, как пузырь поднимается вверх. Кроме того, в процессе всплывания пузырей макромолекулярные пузырьки водорода, взвешенные в расплаве, а также газ, содержащийся в включениях, также могут быть выведены за пределы поверхности жидкости путем флотации, что позволяет достичь цели дегазации.
Причина применения метода очистки металла с использованием инертного газа заключается в том, что пузырьки вдуваемого инертного газа могут поглощать окисленные включения в расплаве и выносить их за пределы поверхности расплава в процессе флотации. Этот метод называется методом флотационного удаления шлака.
После того как пузырь инертного газа адсорбирует окисленные включения в расплаве, общая поверхностная свободная энергия системы может снизиться. Поэтому эта адсорбция может происходить автоматически. Чем меньше поверхностное натяжение между инертным газом и включениями и чем больше поверхностное натяжение между расплавом и инертным газом, а также межфазное натяжение между расплавом и включениями, тем выше способность данного инертного газа к удалению шлака.
При использовании инертного газа для очистки покрывающий поток должны равномерно распределяться по поверхности расплава. Это связано с тем, что после того, как пузырьки инертного газа вынесут включения за пределы поверхности расплава, если в этот момент на поверхности расплава будет находиться слой флюса, включения погрузятся в флюс и превратятся в шлак, который легко удалить. В противном случае более плотные включения снова опустятся в расплавленный алюминий, а менее плотные включения образуют на поверхности расплава пену, которую трудно отделить от расплавленного алюминия. При извлечении этой пены из расплава будет вытянуто большое количество расплавленного металла, что приведёт к увеличению потерь металла.