Hidrogen adalah satu-satunya gas yang cukup larut dalam aluminium dan paduannya. Kelarutannya berbanding lurus dengan suhu dan akar kuadrat tekanan. Selama proses pendinginan dan pemadatan aluminium cair, hidrogen terlarut yang melebihi batas kelarutan padat yang sangat rendah dapat mengendap dalam bentuk molekuler, sehingga menyebabkan terbentuknya rongga primer dan/atau sekunder. AdTech menawarkan bahan pelebur, unit penghilang gas daring untuk Penghilangan Hidrogen dalam Aluminium Cair.
Bahan Fluks untuk Penghilangan Hidrogen dalam Aluminium Cair
Flux pengendapan dirancang untuk memfasilitasi pemisahan lapisan dross aluminium oksida (Al₂O₃) yang terbentuk di permukaan logam cair dari logam cair itu sendiri. Dross dan logam cair maupun padat biasanya tercampur dalam lapisan dross tersebut. Flux penghilang dross dirancang untuk bereaksi dengan Al₂O₃ dalam lapisan terak atau dross serta untuk memulihkan logam. Senyawa fluorida membasahi dan melarutkan lapisan oksida tipis sesuai dengan reaksi umum berikut.
Sumber Hidrogen
Terdapat banyak sumber hidrogen dalam aluminium. Kelembapan di atmosfer terdisosiasi pada permukaan logam cair, sehingga menghasilkan konsentrasi hidrogen atomik yang mampu berdifusi ke dalam cairan logam. Lapisan oksida penghalang pada aluminium menghambat pelarutan hidrogen melalui mekanisme ini, namun gangguan pada permukaan cairan logam yang merusak lapisan oksida penghalang tersebut mengakibatkan pelarutan hidrogen yang cepat. Unsur-unsur paduan, terutama magnesium, juga dapat memengaruhi penyerapan hidrogen dengan membentuk produk reaksi oksidasi yang mengurangi resistansi terhadap difusi hidrogen ke dalam logam cair serta dengan mengubah kelarutan dalam fase cair.
Porositas Hidrogen
Ada dua jenis atau bentuk porositas hidrogen yang dapat terjadi pada aluminium cor. Yang pertama adalah porositas interdendritik, yang terjadi ketika kandungan hidrogen cukup tinggi sehingga hidrogen yang terbuang di bagian depan pemadatan menyebabkan tekanan larutan melebihi tekanan atmosfer. Porositas sekunder (berukuran mikron) terjadi ketika kandungan hidrogen terlarut rendah, dan pembentukan rongga secara khas bersifat subkritis.
Porositas hidrogen yang tersebar merata tidak selalu dianggap merugikan. Presipitasi hidrogen dapat mengubah bentuk dan distribusi porositas penyusutan pada bagian atau segmen bagian yang kurang terisi logam cair. Penyusutan umumnya lebih merugikan bagi sifat-sifat coran. Dalam kasus-kasus tertentu, hidrogen sebenarnya dapat sengaja dimasukkan dan dikendalikan pada konsentrasi tertentu yang sesuai dengan persyaratan aplikasi coran tersebut guna meningkatkan kualitas permukaan.
Hidrogen dalam Larutan Padat
Distribusi hidrogen dalam struktur yang telah mengeras bergantung pada tingkat hidrogen terlarut dan kondisi saat proses pengerasannya berlangsung. Karena adanya porositas hidrogen merupakan hasil dari nukleasi dan pertumbuhan yang dikendalikan oleh difusi, maka menurunkan konsentrasi hidrogen dan meningkatkan laju pengerasannya dapat menekan pembentukan dan pertumbuhan rongga. Oleh karena itu, coran yang diproduksi dengan proses cetakan sekali pakai lebih rentan terhadap cacat yang disebabkan oleh hidrogen dibandingkan dengan komponen yang diproduksi dengan cetakan permanen atau pengecoran cetakan bertekanan.
Penghilangan Hidrogen dalam Aluminium Cair
Kadar hidrogen terlarut dapat dikurangi dengan sejumlah metode, di mana yang paling penting adalah proses peleburan dengan nitrogen kering yang murni secara kimia, argon, klorin, dan freon. Senyawa seperti heksakloroetana sering digunakan; senyawa-senyawa ini terdisosiasi pada suhu logam cair untuk menghasilkan gas peleburan.
Proses fluxing dengan gas mengurangi kandungan hidrogen terlarut dalam aluminium cair melalui difusi tekanan parsial. Penggunaan gas reaktif seperti klorin meningkatkan laju penghilangan gas dengan mengubah antarmuka gas/logam guna meningkatkan kinetika difusi. Menjaga logam cair dalam keadaan tidak terganggu selama periode waktu yang lama pada atau dekat titik likuidus juga mengurangi kandungan hidrogen hingga tingkat yang tidak melebihi batas yang ditetapkan untuk paduan tersebut sebagai kelarutan cairan yang bergantung pada suhu.
