Studi mengenai beberapa permasalahan di bidang aluminium dan filter keramik berpori

Adtech mengkhususkan diri dalam produksi filter keramik berpori, yang berfungsi menyaring kotoran dalam aluminium cair.

Daftar Isi

1. Gas dalam aluminium cair

2. Bagaimana hidrogen dihasilkan dalam aluminium cair

3. Pengaruh gas terhadap ingot aluminium

4. Sumber inklusi 5. Interaksi antara inklusi dan hidrogen
1. Gas dalam aluminium cair
Gas yang terkandung dalam aluminium cair sebagian besar berupa hidrogen, dengan kandungan sebesar 80%-90%, diikuti oleh nitrogen, oksigen,
Karbon monoksida; Hidrogen praktis tidak larut dalam aluminium padat, tetapi sangat larut dalam aluminium cair. Kelarutan hidrogen di atas dan di bawah garis solidus masing-masing sebesar 0,65 mL dan 0,034 mL per 100 g aluminium cair (tekanan hidrogen sebesar 0,1 MPa), artinya, perbedaan kelarutan hidrogen antara fase padat dan cair adalah 19,1 kali, dan per 100 g aluminium cair, kandungan hidrogen normal dalam darah adalah 0,1–0,4 mL. Karena perbedaan kelarutan tersebut, hidrogen cenderung keluar dari cairan logam. Ketika tekanan hidrogen lebih besar daripada tegangan permukaan dan tekanan hidrostatik, gelembung terbentuk, yang pada gilirannya menyebabkan lubang-lubang kecil pada coran. Oleh karena itu, dalam proses pemurnian logam cair paduan aluminium, masalah utamanya adalah kandungan hidrogen pada paduan aluminium yang tinggi, dan metode yang ada saat ini tidak dapat memenuhi persyaratan produksi coran paduan aluminium berkualitas tinggi. Biasanya, ketika kandungan hidrogen per 100 g aluminium adalah 0,1–0,2 mL, hal ini pada dasarnya sudah memenuhi persyaratan produksi. Untuk coran dengan persyaratan khusus (seperti coran penerbangan), kandungan hidrogen per 100 g aluminium harus di bawah 0,06 mL.
2. Bagaimana hidrogen dihasilkan dalam aluminium cair (1)?
Hidrogen adalah gas yang dapat memiliki derajat kelarutan tertentu dalam aluminium cair. Hal ini disebabkan oleh adanya aluminium cair dan uap air dalam kondisi peleburan.
Ada beberapa sumber kelembapan yang dihasilkan oleh reaksi tersebut: 1. Kelembapan di udara 2. Produk pembakaran bahan bakar 3. Kelembapan yang teradsorpsi pada permukaan bahan baku 4. Lemak sisa pada limbah yang meleleh. Gas hidrogen dilepaskan saat potongan logam dicelupkan pada suhu tinggi, saat lemak bereaksi dengan logam cair, atau saat potongan logam retak. 5. Kelembapan yang diserap oleh alat di dalam tungku. Beberapa alat yang digunakan untuk pengumpanan, pengadukan, atau penyaringan secara alami akan menyerap kelembapan. 6. Kelembapan yang terserap atau terikat secara kimiawi pada bahan penggosok padat atau residunya. Salah satu produk sampingan dari pemurnian dengan klorin adalah garam klorida aluminium dan magnesium. Klorida ini sangat menyerap dan menempel pada alat-alat atau dinding bagian dalam tungku.
2. Bagaimana hidrogen dihasilkan dalam aluminium cair? (2)
7. Sebelum permukaan wadah kering bersentuhan dengan aluminium cair, lapisan lumpur tahan api, tungku peleburan atau tungku penampung yang terbuat dari bahan tahan api, lapisan dalam tungku, atau saluran tuang yang terbuat dari bahan tahan api belum sepenuhnya kering; semua hal tersebut berdampak negatif terhadap pembentukan hidrogen. 8. Gas yang dimasukkan ke dalam aluminium cair untuk berbagai tujuan pemurnian mungkin mengandung uap air. Jika Anda tetap menggunakan beberapa metode untuk mengurangi uap air yang masuk ke dalam logam cair, kandungan hidrogen akan berkurang. Selain itu, karena pelarutan hidrogen dan pembentukan oksida meningkat seiring dengan kenaikan suhu, suhu di dalam tungku harus dikontrol dengan ketat. Jika memungkinkan, suhu maksimum selama proses peleburan sebaiknya dijaga di bawah 760°C. Selama peleburan, selain larut, hidrogen juga akan terbentuk dan masuk ke dalam aluminium cair akibat reaksi antara aluminium cair dan kelembapan di udara selama pengangkutan atau penuangan cairan aluminium, terutama ketika lapisan oksida di permukaan cairan terguling dan hancur. Pelarutan hidrogen berlangsung lebih lambat saat permukaan cairan dalam keadaan tenang.

Adtech mengkhususkan diri dalam produksi filter keramik berpori, yang berfungsi menyaring kotoran dalam aluminium cair.

3. Pengaruh gas aluminium cair terhadap kualitas aluminium (1)
Hidrogen terdapat di atmosfer dan sangat larut dalam aluminium cair. Hidrogen yang terperangkap dalam aluminium cair dapat menimbulkan bintik-bintik putih atau pori-pori, yang berdampak negatif terhadap produk akhir. Misalnya, benda-benda aluminium tersebut mungkin tidak mencapai sifat mekanis atau fisik yang dapat diterima dan dapat memengaruhi kekuatan tarik secara negatif. Inklusi hidrogen juga dapat menyebabkan retakan kelelahan pada material. Penolakan pengecoran dapat disebabkan oleh lubang kecil pada coran atau permukaan yang telah diolah, atau kebocoran saat coran diharuskan menahan tekanan tanpa kebocoran. Porositas dapat menyebabkan pembentukan gelembung pada produk tempa, produk ekstrusi, serta pelat tipis dan tebal yang diproses dari ingot bulat. Sifat permukaan bahan yang buruk, seperti pengelupasan selama pengecoran dan pembentukan busa selama perlakuan panas bahan, juga menandakan adanya hidrogen.
3. Pengaruh gas aluminium cair terhadap kualitas aluminium (2)
Hidrogen sekitar 20 kali lebih larut dalam aluminium cair dibandingkan dalam aluminium padat. Karena perbedaan kelarutan tersebut, hidrogen cenderung keluar dari larutan selama proses pemadatan, atau berdifusi secara perlahan, atau dengan cepat membentuk gelembung untuk menghasilkan molekul hidrogen. Gelembung terbentuk ketika tekanan hidrogen lebih besar daripada tegangan permukaan dan tekanan hidrostatik. Dengan demikian, jika kandungan hidrogen dalam aluminium cair tinggi selama proses pengkristalan, hidrogen akan terdapat dalam bentuk larutan padat, pori-pori, atau titik retak. Oleh karena itu, penting untuk mengendalikan kandungan hidrogen pada tingkat yang rendah agar diperoleh coran berkualitas tinggi.

Jadi, unit penghilang gas yang diproduksi oleh Adtech dapat mengatasi masalah kelebihan gas dalam aluminium cair.
3. Sumber inklusi dalam aluminium cair
Inklusi mengacu pada zat padat apa pun yang berada di atas garis likuidus, zat padat apa pun, dan zat apa pun selain cairan. Pengotor non-logam yang umum ditemukan dalam aluminium cair meliputi oksida, nitrida, karbida, borida, dll., yang sebagian besar berbentuk partikel, dengan ukuran partikel khas berkisar antara 1-30 mikron. Selain berasal dari bahan baku, partikel-partikel ini terutama merupakan hasil reaksi kimia selama proses peleburan. Ketebalan lapisan oksida pada permukaan aluminium adalah 2–10 mikron, dan meningkat menjadi 200 mikron saat mendekati titik leleh. Lapisan oksida pada permukaan cairan tidak hanya lebih tebal tetapi strukturnya juga berubah; lapisan padat pada sisi yang menghadap cairan aluminium memiliki efek pelindung terhadap cairan aluminium tersebut. Bagian luar aluminium bersifat longgar, dan di dalamnya terdapat pori-pori kecil berukuran 5–10 mikron yang terisi hidrogen, udara, dan uap air. Jika lapisan cair tersebut diaduk ke dalam aluminium, hal itu akan menambahkan pengotor dan gas. Selain itu, akan terdapat beberapa senyawa intermetalik primer yang tidak diinginkan dalam produk aluminium paduan tinggi, seperti aluminium-zirkonium, aluminium-titanium, dll., dan paduan aluminium yang mengandung besi juga akan membentuk fase aluminium-besi yang kaya besi serta fase aluminium-silikon-besi. Pengotor-pengotor ini secara langsung memengaruhi sifat mekanis produk.
3. Interaksi antara inklusi dan hidrogen dalam aluminium cair

Adtech mengkhususkan diri dalam produksi filter keramik berpori, yang berfungsi menyaring kotoran dalam aluminium cair.

Terdapat interaksi yang kuat antara inklusi dan gas dalam paduan aluminium, dan kandungan hidrogen dalam aluminium cair sangat dipengaruhi oleh inklusi tersebut. Ketika kandungan inklusi adalah 0,002% dan 0,02%, kandungan hidrogen yang sesuai adalah 0,2 ml/100 gAL dan 0,35 ml/100 gAL. Dalam kasus kandungan hidrogen yang sama, semakin tinggi kandungan inklusi, semakin tinggi pula tingkat lubang jarum; sebaliknya, ketika kandungan pengotor dalam cairan aluminium sangat rendah, kandungan hidrogen juga sangat rendah, bahkan jika hidrogen dimasukkan secara artifisial, hidrogen tersebut akan mengendap secara otomatis, dan dengan cepat kembali ke kandungan aslinya.

Adtech mengkhususkan diri dalam produksi filter keramik berpori, yang mampu menyerap dan menyaring kotoran dalam aluminium cair.

Sebelum penghilangan gas – naik; Setelah penghilangan gas – turun

Tampilan penampang batangan aluminium sebelum proses penghilangan gas—pori-pori yang padat; Profil bagian belakang batangan yang telah melalui proses penghilangan gas—hampir tidak ada porositas

Tang Yingwei

Adtech Bahan Metalurgi LLC
AdTech Metallurgical Materials Co., Ltd.