Pemurnian Aluminium dalam Proses Penghilangan Hidrogen

Pemurnian lelehan ingot paduan aluminium terutama mencakup penghilangan hidrogen dari lelehan serta penghilangan inklusi oksida. Dalam proses peleburan aluminium dan paduan aluminium, hidrogen sangat mudah larut dalam aluminium cair. Pada rentang suhu peleburan, semakin tinggi suhunya, semakin tinggi pula kelarutan gasnya, terutama selama transisi fase dari padat ke cair, di mana kelarutan gas meningkat secara tiba-tiba.

Pemurnian Aluminium

Ingot paduan A-Mg berskala besar; karena logam cair tersebut mengandung Mg—yang merupakan unsur aktif permukaan—lapisan oksida menjadi longgar dan mempercepat penyerapan hidrogen oleh logam aluminium cair. Unsur Mg dalam paduan Al-Mg memiliki afinitas yang lebih besar terhadap oksigen daripada aluminium, dan MgO terbentuk setelah oksidasi, yang tidak padat dan dapat merusak lapisan aluminium oksida yang padat. Pada saat yang sama, MgO mudah bereaksi dengan air untuk menghasilkan MgOH dan hidrogen. Peningkatan kandungan Mg meningkatkan kandungan hidrogen terutama karena penambahan Mg mengubah sifat lapisan oksida, yang mengakibatkan transformasi kisi kristal, dari lapisan γ-Al₂O₃ yang padat dan sulit menyerap hidrogen menjadi lapisan α-Al₂O₃ yang longgar dan mudah menyerap hidrogen. Jika kandungan Mg dalam aluminium cair melebihi 1%, lapisan oksida permukaannya akan seluruhnya terdiri dari MgO. Tekanan uap MgO lebih tinggi, dan strukturnya longgar, sehingga tidak memiliki efek perlindungan terhadap aluminium cair. Oleh karena itu, seiring meningkatnya kandungan Mg, penyerapan hidrogen oleh aluminium cair cenderung meningkat.

Proses penghilangan hidrogen pada dasarnya merupakan proses pemurnian melalui adsorpsi, yang mengandalkan efek adsorpsi gas inert untuk mencapai tujuan menghilangkan hidrogen dan inklusi teroksidasi. Di antaranya, gas inert mengacu pada gas yang tidak bereaksi secara kimiawi dengan cairan aluminium dan hidrogen terlarut, serta tidak terlarut dalam cairan aluminium. Biasanya, gas inert Ar, N₂ hanya dihembuskan ke dalam cairan aluminium, sehingga tekanan parsial hidrogen dalam gelembung gas inert adalah nol. Terdapat perbedaan tekanan parsial hidrogen pada antarmuka antara gelembung gas inert dan aluminium cair, sehingga hidrogen dalam aluminium cair terus-menerus berdifusi ke dalam gelembung-gelembung tersebut; dengan demikian, hidrogen dalam cairan aluminium berdifusi ke dalam gelembung-gelembung tersebut akibat perbedaan tekanan parsial tersebut. Semakin besar luas permukaan spesifik gelembung, semakin pendek jarak yang harus ditempuh hidrogen dalam cairan aluminium untuk berdifusi ke dalam gelembung, semakin lambat laju naiknya, dan semakin tinggi efisiensi penghilangan hidrogen. Selain itu, efisiensi penghilangan hidrogen juga bergantung pada parameter proses seperti waktu pemurnian penghilangan hidrogen, tekanan gas hasil pemurnian, dan suhu gas hasil pemurnian. Setelah gelembung gas inert naik ke permukaan, hidrogen di dalam gelembung tersebut akan terlepas. Penghilangan gas dengan metode rotari Metode ini merupakan metode terbaik di antara berbagai metode pembentukan gelembung. Metode ini mengandalkan rotor berkecepatan tinggi yang tepat untuk mengontrol ukuran dan penyebaran gelembung.

Berdasarkan berbagai proses pemurnian logam cair, berbagai negara telah mengembangkan metode pemurnian aluminium yang berbeda-beda, termasuk sistem penghilangan gas SNIF, peralatan penghilangan gas secara online ALPUR, dan AdTech secara online unit penghilang gas, serta metode pemurnian dengan penyemprotan bubuk pada proses pengolahan aluminium cair.

Pemurnian Aluminium

Leave a Reply