Faktor-faktor yang memengaruhi pelarutan hidrogen dalam cairan aluminium terutama meliputi tekanan parsial hidrogen, suhu, unsur paduan, dan faktor-faktor lainnya. Hanya dengan memahami faktor-faktor utama yang memengaruhi cairan aluminium tersebut, kita dapat melakukan penghilangan gas secara lebih efektif melalui sistem penghilang gas.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pelarutan Hidrogen
Tekanan Parsial Hidrogen
Pada suhu tertentu, kelarutan hidrogen meningkat seiring dengan meningkatnya tekanan parsial. Menurut penelitian, dalam gas tungku yang mengandung uap air—meskipun kadarnya sangat kecil—hal itu sudah cukup untuk meningkatkan kandungan hidrogen dalam aluminium. Uap air mudah bereaksi dengan aluminium. Hasilnya tidak hanya mengoksidasi terak aluminium, tetapi yang lebih penting, meningkatkan kandungan hidrogen dalam cairan aluminium. Sebagai contoh, kandungan gas pada lelehan paduan 2A11 bervariasi tergantung kelembapan udara. Dalam kondisi peleburan yang sama, kandungan hidrogen berubah secara signifikan. Kelembaban rata-rata pada bulan Januari adalah 30%, dan kandungan gasnya sebesar 0,11 cm³/100 g; sedangkan kelembaban rata-rata pada bulan Juni adalah 40%, dan kandungan gasnya sebesar 0,14 cm³/100 g. Dapat dilihat bahwa gas dalam logam cair sebagian besar berasal dari uap air dalam gas tungku, serta kelembapan pada bahan baku.
Suhu
Semakin tinggi suhu cairan aluminium, semakin cepat pula pergerakan termal molekul logam dan gas, serta laju difusi gas di dalam logam juga meningkat. Oleh karena itu, secara umum, kelarutan gas dalam logam meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Kelarutan hidrogen dalam aluminium juga meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Oleh karena itu, dalam proses peleburan, dengan syarat memenuhi efek pemurnian dan suhu pengecoran, perlu diambil langkah-langkah untuk mencegah cairan logam menjadi terlalu panas dan untuk menghindari penyimpanan panas dalam jangka panjang pada suhu tinggi.
Unsur Paduan
Dalam cairan paduan aluminium multikomponen yang sebenarnya, kelarutan gas tidak hanya dibatasi oleh suhu dan tekanan parsial gas, tetapi juga berkaitan dengan afinitas logam dan gas. Unsur paduan yang memiliki afinitas lebih besar terhadap gas umumnya meningkatkan kelarutan gas dalam paduan tersebut. Sebaliknya, unsur paduan yang memiliki afinitas lebih rendah terhadap gas justru menyebabkan hal sebaliknya. Beberapa pengujian telah menunjukkan bahwa Cu, Sn, Mn, dan Zn dapat mengurangi kelarutan hidrogen dalam paduan aluminium, sedangkan Ti, Ce, Th, dan Zr justru sebaliknya.
Faktor-Faktor Lainnya
Karena terdapat lapisan oksida pada permukaan logam cair yang bersifat padat, lapisan ini mencegah gas berdifusi ke dalam logam dan memperlambat laju pelarutan. Oleh karena itu, setiap operasi yang merusak lapisan oksida pada permukaan logam cair selama proses peleburan dan penggulungan tidak dianjurkan. Selain itu, paparan logam cair dalam waktu lama pada suhu tinggi akan meningkatkan risiko terhirupnya uap logam. Oleh karena itu, kita harus berupaya semaksimal mungkin untuk mempersingkat waktu peleburan.
Sistem Penghilangan Gas pada Cairan Aluminium
Iklan AdTech sistem penghilangan gas dari aluminium cair antara tungku penampung dan mesin pengecoran. Nitrogen ditiupkan ke dalam paduan aluminium cair, dan gas tersebut dihancurkan oleh rotor grafit yang berputar di dalam tangki degassing. Kemudian terbentuklah sejumlah besar gelembung yang tersebar, sehingga paduan aluminium cair tersebut bersentuhan sepenuhnya dengan nitrogen di dalam tangki perlakuan. Berdasarkan perbedaan tekanan udara dan prinsip adsorpsi permukaan, gelembung-gelembung tersebut menyerap hidrogen dan terak teroksidasi. Selanjutnya, gelembung-gelembung tersebut naik ke permukaan logam cair dan membentuk lapisan terak. Setelah itu, paduan aluminium cair mengalir dari saluran keluar unit degassing menuju mesin pengecoran. Paduan aluminium cair terus-menerus masuk ke dalam perangkat degassing, dan nitrogen terus-menerus dihembuskan ke dalamnya. Dengan proses pemurnian seperti ini, mesin penghilang gas dapat mencapai tujuan pemurnian paduan aluminium.
