Degasaggio dell'alluminio spiegato: la scienza alla base della rimozione di idrogeno e inclusioni

Nella pressofusione di precisione, un efficace controllo qualità inizia con una fusione pura e stabile. Porosità da gas e inclusioni di ossidi sono difetti primari che compromettono la densità e le proprietà meccaniche di un componente. Questa guida fornisce un'analisi approfondita della fonte di gas nelle leghe di alluminio e i principi fondamentali del processo di degasaggio dell'alluminio, la fase fondamentale per una produzione di qualità.

I. La fonte del problema: svelare il "Gas" nelle leghe di alluminio

1. L'idrogeno è l'unico colpevoleOltre l'85% del gas disciolto nell'alluminio fuso è idrogeno, derivante principalmente dalla reazione con il vapore acqueo (H₂O) presente nell'ambiente. Pertanto, nella pressofusione, il contenuto di gas è di fatto sinonimo di contenuto di idrogeno.

2. Il drastico calo della solubilitàIl pericolo dell'idrogeno deriva dal drastico calo della sua solubilità dovuto al raffreddamento dell'alluminio. La sua solubilità crolla da circa0,68 ml/100 gallo stato liquido a solo0,036 ml/100 gallo stato solido. Durante la rapida solidificazione della pressofusione, questo eccesso di idrogeno rimane intrappolato e precipita, formando difetti di porosità da idrogeno (fori).

II. La minaccia sinergica: inclusioni di ossido e idrogeno

Oltre all'idrogeno, un'altra importante fonte di difetti sono le inclusioni di ossido nell'alluminio, principalmente allumina (Al₂O₃). Peggio ancora, questi due difetti agiscono in sinergia: i film di ossido ruvidi e porosi agiscono come spugne, intrappolando più umidità e idrogeno, che a loro volta aumentano il contenuto di gas nella fusione. Una strategia completa di trattamento del metallo fuso deve quindi essere in grado di rimuovere sia l'idrogeno che le inclusioni di ossido.

III. Il principio fondamentale del processo di degasaggio

La moderna degassificazione dell'alluminio è una forma fondamentale di trattamento del metallo fuso che funziona secondo principi fisico-chimici, introducendo un gas inerte (solitamente argon o azoto) nella massa fusa.

1. La legge delle pressioni parzialiIn base a questa legge fisica, gli atomi di idrogeno diffondono naturalmente da un'area ad alta pressione parziale (la massa fusa) a un'area a pressione parziale zero (le bolle di gas inerte). Salendo, le bolle trasportano continuamente l'idrogeno lontano dal metallo fuso.

2. L'effetto flottazioneDurante la risalita, le bolle di gas inerte entrano in collisione con le inclusioni di ossido solido presenti nell'alluminio, a cui si legano. Queste inclusioni vengono poi trasportate in superficie dalla spinta idrostatica delle bolle, dove possono essere eliminate come scorie.

Conclusione

In sintesi, il controllo della qualità della fusione è una lotta contro l'idrogeno e gli ossidi. Un processo di degasaggio dell'alluminio efficace combina efficacemente la rimozione chimica dell'idrogeno con la rimozione fisica delle inclusioni, rappresentando il primo passaggio fondamentale nel controllo qualità della pressofusione.

Questo articolo ha esplorato i principi fondamentali del degasaggio. Nei prossimi aggiornamenti, continueremo ad analizzare altri processi chiave durante la fusione. Restate sintonizzati.