Al fundir aluminio, el fundente correcto depende de su objetivo metalúrgico específico: utilice fundente de desgasificación (formulaciones granulares de fluoruro de KCl-NaCl) para eliminar el hidrógeno disuelto y evitar la porosidad de la colada, solicitar flujo de escoria (sales de cloruro-fluoruro en forma de polvo) para separar y recuperar el aluminio metálico atrapado en la escoria superficial, especificar el fundente de recubrimiento (mezclas granulares de KCl-NaCl) para proteger la superficie de la masa fundida de la oxidación atmosférica durante los periodos de retención, y elegir fundente de refinado (mezclas de cloruro y fluoruro en polvo fino) para coagular y hacer flotar inclusiones no metálicas finas - con la gama completa de productos de fundentes de aluminio de AdTech que cubre las cuatro funciones en formulaciones optimizadas para temperaturas de 680-780°C en operaciones de fundición a presión de automoción, fundición por gravedad de fundición, fundición secundaria de aluminio y colada continua.
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En AdTech, los metalúrgicos de las fundiciones, los jefes de planta de las fundiciones secundarias y los ingenieros que crean nuevas líneas de fundición de aluminio nos plantean esta pregunta constantemente. La dificultad estriba en que “qué fundente utilizar al fundir aluminio” no es una sola pregunta, sino cuatro o cinco preguntas diferentes en función del problema que se intente resolver. Hemos visto fundiciones que aplicaban fundente de escoria cuando su verdadero problema era la porosidad del hidrógeno disuelto, y operaciones que gastaban mucho en fundente de refinado de primera calidad cuando su problema fundamental era la humedad en el material de carga. Seleccionar el tipo de fundente equivocado supone malgastar dinero y no resolver el problema metalúrgico real.
Por qué el aluminio necesita tratamiento con fundente: Los principales problemas metalúrgicos
Antes de seleccionar un fundente, entender con precisión por qué es necesario el tratamiento con aluminio fundido evita el error común de tratar los síntomas en lugar de las causas profundas.
Hidrógeno disuelto: El problema de la porosidad
El aluminio fundido absorbe hidrógeno de múltiples fuentes: humedad atmosférica, materiales de carga húmedos, gases de horno húmedos y chatarra contaminada. La solubilidad del hidrógeno en el aluminio disminuye drásticamente en el momento de la solidificación: el aluminio líquido a 660°C contiene aproximadamente 0,69 ml de H₂ por 100 g, mientras que el aluminio sólido a la misma temperatura sólo contiene 0,036 ml/100g. Esta solubilidad 20 veces menor obliga al hidrógeno disuelto a nuclearse en forma de burbujas de gas durante la solidificación, creando porosidad en la pieza de fundición acabada.
El contenido de hidrógeno aceptable para la mayoría de las piezas fundidas de aluminio estructural es inferior a 0,10-0,15 ml de H₂ por 100 g de Al. El aluminio secundario (chatarra reciclada) contiene habitualmente 0,30-0,60 ml/100g antes del tratamiento, es decir, de tres a seis veces el nivel aceptable. El fundente de desgasificación aborda este problema específico.
Escoria y pérdida de metal: el problema del rendimiento
Cada vez que el aluminio fundido entra en contacto con el aire, se forma instantáneamente una película superficial de óxido. La turbulencia durante la fusión, la carga y la agitación pliega estas películas en el cuerpo fundido y las acumula como escoria en la superficie fundida. En las operaciones de aluminio secundario, la generación de escoria suele representar entre 3 y 8% del peso total de la carga, y el aluminio metálico comprende entre 40 y 70% de esa masa de escoria, lo que representa una pérdida directa de ingresos. El flujo de escoria aborda este problema de rendimiento.
Reoxidación de superficies: El problema de la contaminación
Entre los ciclos de tratamiento y durante los períodos de espera antes de la colada, las superficies fundidas de aluminio expuestas forman continuamente nuevo óxido. Cada nueva capa de óxido que se forma en la superficie fundida y se altera posteriormente crea nuevas inclusiones bifilm. El fundente de recubrimiento evita esta reoxidación.
Inclusiones finas y metales alcalinos: El problema de la calidad
Incluso después de una desgasificación y desescoriado eficaces, los fundidos de aluminio contienen bifilamentos finos de óxido, partículas de espinela y metales alcalinos disueltos (sodio, calcio, potasio procedentes de la contaminación de la chatarra) que degradan las propiedades mecánicas de la fundición. Un contenido de sodio superior a aproximadamente 15 ppm en las aleaciones de aluminio-silicio provoca una modificación eutéctica excesiva y puede acelerar la absorción de hidrógeno. El fundente de refinado elimina estos contaminantes finos.
Los cuatro tipos principales de fundente de aluminio y su función
Referencia rápida: Tipo de flujo vs. Problema resuelto
| Tipo de flujo | Problema principal resuelto | Beneficio secundario | Forma física | Cuándo se aplica |
|---|---|---|---|---|
| Flujo de desgasificación | Hidrógeno disuelto / porosidad | Un poco de flotación de inclusión | Polvo granulado | Durante o después de la fusión completa |
| Flujo de escoria | Pérdida de escoria metálica / óxido superficial | Línea de descremado más limpia | Polvo fino | Cuando se acumula la escoria |
| Fundente de recubrimiento | Reoxidación de la superficie durante el mantenimiento | Barrera de absorción de H₂ | Granulado grueso | Después del descremado / durante la retención |
| Fundente de refinado | Inclusiones finas / metales alcalinos | Apoyo al refinamiento del grano | Polvo fino | Antes de la colada, después de la desgasificación |
| Fundente polivalente | Funciones combinadas | Tratamiento simplificado | Polvo granulado | Tratamiento general |
| Flujo de limpieza del horno | Acumulación de óxido en la pared / hogar | Recuperación de metales acumulados | Granulado grueso | Períodos de mantenimiento |
Comprender cuándo se necesita cada tipo
El diagnóstico de cuatro preguntas que utilizamos con los nuevos clientes de fundición:
¿Se observa porosidad de gas o porosidad de esponja en las piezas fundidas? → Necesidad primaria es flujo de desgasificación, combinado con equipo de desgasificación rotativo si la porosidad es severa.
¿Su recuperación de aluminio metal es inferior a 93-95%? → La necesidad primaria es el flujo de escoria para reducir el metal atrapado en el óxido superficial.
¿Se eleva el contenido de hidrógeno de su colada durante largos periodos de retención? → La necesidad primaria es cubrir el flujo para evitar la absorción de hidrógeno atmosférico durante la conservación.
¿Observa dispersión de las propiedades mecánicas, déficit de alargamiento o inclusiones en la superficie mecanizada? → La necesidad primaria es refinar el fundente para eliminar las inclusiones bifilares finas y la contaminación alcalina.
Muchas operaciones presentan múltiples problemas simultáneamente; en estos casos, una secuencia de tratamiento que utilice fundentes específicos en el orden correcto supera a cualquier producto polivalente.
Fundente desgasificador: cuándo utilizarlo, cómo funciona y dosificación correcta
El mecanismo de eliminación del hidrógeno
El fundente de desgasificación funciona mediante un mecanismo físico de transporte de burbujas en lugar de una reacción química directa con el hidrógeno. Cuando los gránulos o el polvo de fundente entran en contacto con el aluminio fundido, los componentes de sal de cloruro reaccionan con trazas de humedad y aluminio para generar burbujas de gas muy finas, principalmente gas cloro (Cl₂) y vapores de cloruro. Estas burbujas se elevan a través de la masa fundida.
A medida que cada burbuja ascendente atraviesa el aluminio, el hidrógeno disuelto se difunde desde el metal circundante hacia el interior de la burbuja, impulsado por el gradiente de concentración entre el metal saturado de hidrógeno y la burbuja esencialmente libre de hidrógeno. La burbuja transporta este hidrógeno hasta la superficie de fusión, donde escapa a la atmósfera.
La eficacia del proceso depende fundamentalmente del tamaño de las burbujas (las burbujas más pequeñas tienen una superficie mucho mayor por unidad de volumen y recogen más hidrógeno) y de su distribución (la distribución uniforme por toda la profundidad de la masa fundida elimina el hidrógeno de todas las zonas, no sólo cerca de la lanza o del punto de inyección). Esto explica por qué las unidades de desgasificación rotativas -que producen burbujas de 2-5 mm de diámetro distribuidas uniformemente- superan significativamente a las de inyección con lanza.
Cuándo especificar fundente de desgasificación
El fundente desgasificador es la elección correcta cuando:
- La porosidad de la fundición es el principal problema de calidad.
- Las mediciones del índice de densidad (DI) superan los 4-5% antes del tratamiento.
- La medición del contenido de hidrógeno supera los 0,15 ml/100g de Al.
- La operación utiliza aluminio secundario (chatarra reciclada) como materia prima principal.
- La producción ha experimentado aumentos recientes de chatarra debido a la porosidad.
- Las piezas fundidas no superan las pruebas de presión o la inspección de porosidad por rayos X.
Especificaciones del fundente de desgasificación
| Parámetro | Flujo de desgasificación estándar | Fundente desgasificador premium | Método de prueba |
|---|---|---|---|
| Contenido de KCl | 40-50% | 38-45% | Análisis XRF |
| Contenido de NaCl | 22-32% | 20-30% | Análisis XRF |
| Na₃AlF₆ (criolita) | 15-22% | 16-22% | Análisis XRF |
| K₂TiF₆ (en prima) | Ninguno | 8-14% | Análisis XRF |
| Contenido de humedad | ≤ 0,30% | ≤ 0,20% | Karl Fischer |
| Tamaño de las partículas | 0,5-2,5 mm | 0,5-2,0 mm | Análisis granulométrico |
| Intervalo del punto de fusión | 650-720°C | 640-710°C | DSC |
| Temperatura de aplicación | 700-750°C | 700-745°C | Termopar |
Pautas de dosificación del fundente desgasificador
| Método de aplicación | Dosis de flujo (kg/ton Al) | Gas portador | Tiempo de tratamiento | Reducción de H₂ |
|---|---|---|---|---|
| Extensión superficial + agitación | 3.0-5.0 | Ninguno | 10-20 min | 20-35% |
| Pastilla de fundente de inmersión | 2.0-4.0 | Ninguno | 8-15 min | 30-50% |
| Inyección de lanza | 1.5-3.0 | N₂: 5-10 L/min/tonelada | 10-18 min | 45-65% |
| Unidad de desgasificación rotativa | 0.8-1.8 | N₂: 4-8 L/min/tonelada | 12-18 min | 60-80% |
| Rotativo + flujo combinado | 0.5-1.5 | N₂/Ar: 4-7 L/min/tonelada | 12-20 min | 70-90% |
Cómo verificar la eficacia de la desgasificación
La prueba del índice de densidad (DI) es el método de verificación sobre el terreno más accesible:
- Tomar simultáneamente dos pequeñas muestras de metal de la masa fundida tratada.
- Solidificar uno a presión atmosférica, otro al vacío (80-100 mbar)
- Pesar ambas muestras con precisión.
- Calcular: DI (%) = (ρ_atm - ρ_vac) / ρ_atm × 100.
- DI aceptable para la mayoría de las piezas fundidas: inferior a 3-5%; para piezas críticas: inferior a 1-2%.
Un tratamiento de desgasificación rotativa bien ejecutado utilizando fundente de desgasificación de calidad debería reducir la DI de 10-20% (aluminio secundario típico sin tratar) a 1-4%.
Flujo de escoria: recuperar el metal del óxido superficial y reducir las pérdidas
Qué contiene la escoria
Comprender la composición de la escoria explica por qué funciona el flujo de escoria y por qué los aspectos económicos del tratamiento de la escoria son tan convincentes:
| Componente de escoria | Contenido típico | Notas |
|---|---|---|
| Aluminio metálico (atrapado) | 40-70% | Objetivo principal de recuperación |
| Óxido de aluminio (Al₂O₃) | 15-35% | No recuperable |
| Nitruro de aluminio (AlN) | 5-15% | Formularios de N₂ contacto con la atmósfera |
| Óxido de magnesio (MgO) | 1-8% | Mayor en aleaciones con Mg |
| Espinelas (MgAl₂O₄) | 2-6% | De la oxidación superficial de la aleación de Mg |
| Residuo de flujo salino | 2-8% | De tratamientos anteriores |
El contenido de aluminio metálico representa los ingresos recuperables. En una fundición que funde 500 toneladas al mes con una generación de escoria de 3% y un contenido de metal en escoria de 55% (referencia típica sin tratar), el metal atrapado es de aproximadamente 8,25 toneladas al mes. A un valor de 2.500 USD/tonelada de aluminio, esto supone más de 20.000 USD/mes en recuperación potencial de metal: la rentabilidad de la inversión en flujo de escoria es inmediata.
Cómo funciona el fundente de escoria
El flujo de escoria actúa sobre la capa de escoria a través de dos mecanismos:
Reducción de la viscosidad: Las sales de cloruro-fluoruro se disuelven en la matriz de óxido de la escoria, reduciendo su punto de fusión y su viscosidad. Las gotitas de metal líquido atrapadas en la estructura de la escoria pueden fusionarse y volver a la masa fundida por gravedad. La escoria tratada se vuelve seca, quebradiza y antiadherente, por lo que es fácil de limpiar.
Modificación de la tensión superficial: Los componentes del fundente reducen la tensión interfacial entre el aluminio metálico y el óxido de aluminio, lo que permite que la piel de óxido libere más fácilmente su contenido metálico atrapado.
La escoria no tratada es húmeda, pegajosa y arranca el metal de la superficie fundida durante el espumado. La escoria tratada con fundente está seca y se separa limpiamente, dejando una superficie de metal brillante.
Especificaciones del flujo de escoria
| Parámetro | Flujo de escoria estándar | Servicio pesado (Al secundario) |
|---|---|---|
| Contenido de KCl | 52-62% | 48-58% |
| Contenido de NaCl | 18-26% | 16-24% |
| Contenido de Na₃AlF₆ | 12-18% | 14-20% |
| Contenido KF | 5-12% | 8-16% |
| Humedad | ≤ 0,30% | ≤ 0,25% |
| Forma de las partículas | Polvo 0,1-0,5 mm | Granulado 0,5-2,0 mm |
| Dosificación | 5-12 kg/tonelada de escoria | 8-18 kg/tonelada de escoria |
| Mejora de la recuperación de metales | 15-30% vs. sin fundente | 20-40% vs. sin fundente |
Procedimiento correcto de escoria
- Deje que la escoria se acumule de forma natural, no la vuelva a incorporar a la masa fundida antes de tiempo.
- Reduzca la agitación de la masa fundida y deje que la superficie se calme.
- Aplique el polvo de fundente de espumado uniformemente por toda la superficie de la escoria.
- Trabaje el fundente en el cuerpo de la escoria utilizando una espumadera perforada - el fundente debe penetrar en el interior de la escoria, no sólo recubrir la superficie.
- Dejar actuar el fundente entre 3 y 5 minutos.
- Desespumar la escoria tratada con un solo movimiento suave de un lado a otro del horno.
- Inspeccione la superficie de fusión: debe ser brillante y limpia, no grisácea ni opaca.
Fundente de recubrimiento: protección de la masa fundida durante el mantenimiento y la transferencia
El problema de la reabsorción de hidrógeno durante la retención
Tras un tratamiento de desgasificación eficaz, el aluminio limpio reabsorbe el hidrógeno de la atmósfera del horno a un ritmo de 0,03-0,08 ml de H₂ por 100 g de Al por hora en un horno de gas sin protección. Un periodo de mantenimiento de 4 horas sin protección de la superficie puede elevar el contenido de hidrógeno desde el objetivo de 0,10 ml/100 g después del tratamiento hasta 0,30-0,40 ml/100 g, lo que requiere un nuevo tratamiento antes de la colada.
El fundente de recubrimiento flota sobre la superficie metálica como una manta de sal fundida, impidiendo físicamente el contacto con la atmósfera y ralentizando drásticamente la reabsorción de hidrógeno a aproximadamente 0,005-0,020 ml de H₂ por 100 g de Al por hora, lo que supone una reducción de entre 4 y 8 veces.
Cuándo utilizar fundente de recubrimiento
El flujo de cobertura es especialmente valioso en:
- Operaciones con colada discontinua que implican un tiempo de espera significativo entre el tratamiento y la colada.
- Mantenimiento nocturno o por turnos de metal en hornos de mantenimiento.
- Operaciones de fundición a baja presión con diseños de hornos de mantenimiento sellados.
- Cualquier operación en la que volver a desgasificar antes de cada ciclo de colada resulte costoso o poco práctico.
- Operaciones de transferencia en las que el metal se mueve entre hornos a través de lavaderos abiertos.
Especificaciones del fundente de recubrimiento
| Parámetro | Especificación | Notas |
|---|---|---|
| Contenido de KCl | 62-75% | Fase portadora primaria |
| Contenido de NaCl | 20-30% | Ajuste eutéctico |
| Contenido de Na₃AlF₆ | 5-12% | Disolución de óxidos |
| Contenido de humedad | ≤ 0,30% | Crítico - el flujo de cobertura húmedo absorbe H₂ |
| Tamaño de las partículas | 2-8mm granulado | Grueso para extender y formar capas |
| Punto de fusión | 640-680°C | Debe fundirse y fluir a temperaturas de mantenimiento de Al. |
| Densidad de flujo | 1,6-1,9 g/cm³ | Debe ser menos denso que el Al (2,7 g/cm³) |
| Porcentaje de aplicación | 5-10 kg/m² de superficie fundida | Suficiente para una cobertura continua |
| Grosor de la capa | 15-30 mm efectivos | Las capas más finas permiten el contacto con la atmósfera |
Fundente de refinado: eliminación de inclusiones finas y metales alcalinos
Por qué la desgasificación y el desescoriado estándar dejan problemas residuales
Incluso tras un tratamiento exhaustivo de desgasificación y espumación, queda una población residual de inclusiones finas en la masa fundida:
- Fragmentos bifilm de óxido submilimétricos demasiado ligeros para el espumado y demasiado finos para la flotación por burbujas.
- Partículas de espinela (MgAl₂O₄) que resisten el tratamiento estándar.
- Metales alcalinos disueltos (Na, Ca, K) procedentes de la contaminación de la chatarra que no pueden eliminarse mediante flotación por burbujas de hidrógeno.
La contaminación por sodio por encima de aproximadamente 10-15 ppm en aleaciones Al-Si provoca una sobremodificación eutéctica, reduce el alargamiento y acelera la absorción de hidrógeno. El calcio por encima de 5-8 ppm tiene efectos similares. Estos metales alcalinos requieren una química específica del flúor para formar sales compuestas eliminables.
Cómo el fundente de refinado resuelve las inclusiones finas
El flujo de refinado funciona a través de dos mecanismos adicionales, además de la desgasificación estándar y la química de la escoria:
Coagulación de inclusión: Los componentes finos de fluoruro en el fundente de refinado reducen la tensión superficial de las partículas finas de óxido, promoviendo su aglomeración en grupos más grandes que se eliminan más fácilmente por flotación. Este es el mecanismo que hace que el fundente de refinado sea especialmente eficaz para mejorar el alargamiento y la vida útil a la fatiga de las piezas fundidas de aluminio para automoción.
Extracción de metales alcalinos: Los componentes fluorados (especialmente KF y Na₂SiF₆) reaccionan con el sodio y el calcio disueltos en la masa fundida para formar compuestos fluorados complejos (NaAlF₄, Ca₂AlF₇) que son insolubles en aluminio y flotan hasta la capa de escoria para su eliminación. Esta química puede reducir el contenido de sodio de 30-80 ppm (chatarra secundaria contaminada típica) a menos de 10 ppm tras un tratamiento minucioso con fundente de refinado.
Especificaciones del fundente de refinado
| Parámetro | Flujo de refinado estándar | Fundente de refinado Premium |
|---|---|---|
| Contenido de KCl | 38-48% | 35-45% |
| Contenido de NaCl | 18-26% | 16-24% |
| Contenido de Na₃AlF₆ | 20-28% | 22-30% |
| Contenido KF | 10-16% | 12-18% |
| Na₂SiF₆ | Ninguno | 3-6% |
| Forma de las partículas | Polvo 0,1-0,3 mm | Polvo fino 0,05-0,2 mm |
| Dosificación | 1,5-3,0 kg/tonelada Al | 1,0-2,5 kg/tonelada Al |
| Reducción de Na | 40-65% | 55-75% |
| Método de aplicación | Inyección / comprimido | Inyección preferida |
Cómo elegir el fundente adecuado para su aleación de aluminio
Tabla de selección de fundentes específicos de la aleación
| Tipo de aleación | Desafío principal | Flujo recomendado | Flujo secundario | Consideración especial |
|---|---|---|---|---|
| A356 / A357 (Al-Si-Mg) | H₂ porosidad + espinela | DG flujo + RF refinado | Presentación del CV | El Mg aumenta la tasa de escoria; utilizar escoria pesada |
| A380 / ADC12 (Al-Si-Cu) | H₂ + inclusiones secundarias de chatarra. | DG flujo + DR escoria | Presentación del CV | Gran volumen; sensible a los costes; polivalente viable |
| 319 (Al-Si-Cu) | Gestión de la inclusión del cobre | DG flujo + DR escoria | Refinado RF | Los intermetálicos de Cu pueden bloquear los filtros |
| A413 / LM6 (eutéctico Al-Si) | H₂ moderado; óxido superficial | DG flujo + DR escoria | Presentación del CV | Tratamiento estándar; responde al flujo |
| 2xx.x (Al-Cu) | Alto H₂ a temperatura elevada | Flujo DG (dosis alta) + CV | Refinado RF | Tratar a 730-750°C; sensibilidad al cobre |
| 5xx.x (Al-Mg, >3% Mg) | Oxidación muy agresiva | DR servicio pesado + DG flujo | Presentación del CV | El contenido de Mg duplica la tasa de generación de escoria |
| 7xx.x (Al-Zn-Mg) | Inclusiones complejas + Zn | DG flujo + RF refinado | Presentación del CV | Humo de zinc; ventilación crítica |
| Aleaciones secundarias / recicladas | Alto H₂ + alta carga de inclusión | DG + DR + RF combinados | Presentación del CV | Requisito de tratamiento más exigente |
| 1xxx Al de gran pureza | Mínimas inclusiones; H₂ | Flujo DG (dosis baja) | Presentación del CV | Muy limpio; filtración fina PPI aguas abajo |
Aluminio secundario frente a primario: Por qué difiere la intensidad del tratamiento
Esta es una de las distinciones más importantes en la selección de fundentes que muchas guías pasan por alto. El aluminio primario (producido a partir de alúmina por electrólisis) llega a la fundición con un bajo contenido en hidrógeno (normalmente 0,05-0,15 ml/100g) y una carga mínima de inclusión de óxido. El aluminio secundario (chatarra reciclada) lleva:
- Contenido de hidrógeno disuelto entre 3 y 6 veces superior.
- Población de inclusión de óxido entre 5 y 10 veces superior.
- Posible contaminación por metales alcalinos procedente de revestimientos de chatarra y lubricantes.
- Residuos físicos procedentes de la contaminación de la superficie de la chatarra.
El programa correcto de tratamiento de fundentes para el aluminio secundario es fundamentalmente más intensivo que para el aluminio primario:
| Tratamiento Parámetro | Aluminio primario | Aluminio secundario |
|---|---|---|
| Dosis de flujo de desgasificación | 0,5-1,0 kg/tonelada | 1,2-2,5 kg/tonelada |
| Frecuencia de escoria | Según sea necesario | Cada ciclo de fusión |
| Fundente de refinado | Normalmente no es necesario | Recomendado para calidad de automoción |
| Desgasificación rotativa | Recomendado | Muy recomendable |
| Objetivo DI postratamiento | ≤ 2% | ≤ 4% (≤ 2% para piezas críticas) |
| Duración del ciclo de tratamiento | 10-15 min | 15-25 min |
Métodos de aplicación de fundentes: De los sistemas de desgasificación manuales a los rotativos
Por qué el método de aplicación es tan importante como la selección del fundente
El mismo producto fundente ofrece resultados radicalmente diferentes dependiendo de cómo se aplique. Este es quizás el factor menos apreciado en el tratamiento con fundente del aluminio. Hemos visto fundiciones que utilizan productos de fundente de primera calidad y obtienen malos resultados debido a una técnica de aplicación inadecuada, mientras que otras operaciones consiguen excelentes resultados con productos de fundente estándar gracias a un equipo de desgasificación rotativa adecuado.
Método de aplicación comparativo Rendimiento
| Método | Equipamiento | Eliminación de H₂ | Eficacia del flujo | Inversión de capital |
|---|---|---|---|---|
| Dispersión en superficie + agitación manual | Cuchara de acero | 20-35% | Bajo | Mínimo |
| Inmersión de la tableta de fundente/briquetas | Émbolo de campana | 30-50% | Medio-Bajo | Muy bajo |
| Inyección de lanza (N₂ portadora) | Lanza + suministro de gas | 45-65% | Medio | Bajo-Medio |
| Desgasificación rotativa (sin fundente) | Unidad rotatoria + gas | 55-75% | N/A | Medio-Alto |
| Desgasificación rotativa + inyección de fundente | Sistema completo | 70-90% | Muy alta | Alta |
Buenas prácticas de aplicación manual
Para las operaciones sin equipo de inyección, la aplicación manual puede lograr resultados significativos:
- Verificar que la temperatura de fusión está dentro del intervalo 700-740°C.
- Eliminar la escoria acumulada mediante espumado antes de la aplicación del fundente.
- Pesar con precisión la dosis correcta de fundente: si se hace a ojo, la dosis será siempre insuficiente.
- Distribuya el fundente por la superficie de fusión en secciones en lugar de verterlo en un solo lugar.
- Utilizando un émbolo de acero perforado, trabaje el fundente por debajo de la superficie repetidamente en todo el volumen de fusión.
- Deje pasar un mínimo de 8-12 minutos de tratamiento activo antes de espumar.
- Desespumar limpiamente y evaluar el estado de la superficie antes de proceder a la colada.
Unidad de desgasificación rotativa Operación
Para operaciones de más de 2 toneladas de capacidad de fusión en las que la calidad de la colada es importante, la desgasificación rotativa es el enfoque correcto. El rotor de grafito que gira a 200-500 RPM genera burbujas de 2-5 mm de diámetro -frente a los 15-40 mm de la inyección manual con lanza-, lo que proporciona una superficie mucho mayor para la recogida de hidrógeno por metro cúbico de gas consumido.
AdTech fabrica sistemas de desgasificación de rotores y ejes de grafito optimizados para su uso con nuestros productos de fundente:
Parámetros clave de la unidad giratoria:
- Velocidad del rotor: 300-450 RPM (rango óptimo típico para la mayoría de las aplicaciones)
- Profundidad de inmersión del rotor: 100-150 mm por encima de la solera del horno
- Gas portador (N₂ o Ar): 4-8 L/min por tonelada de aluminio tratada.
- Duración del tratamiento: 12-18 minutos por tonelada para el aluminio secundario
- Velocidad de inyección de fundente: 0,8-1,5 kg/tonelada suministrada a través de la unidad inyectora de fundente
Explicación de la química de los fundentes: Qué hacen realmente los ingredientes
Comprender la función de cada componente químico del fundente de aluminio ayuda a evaluar los productos de los proveedores y a solucionar los problemas de tratamiento.
Tabla de referencia de funciones de los componentes
| Componente químico | Fórmula química | Función en flujo | Contenido típico | Qué ocurre sin ella |
|---|---|---|---|---|
| Cloruro de potasio | KCl | Sal portadora; formación eutéctica; bajo punto de fusión | 35-55% | Aumento del punto de fusión del fundente; disminución de la fluidez |
| Cloruro sódico | NaCl | Sal portadora; ajuste eutéctico | 18-32% | Similar a la ausencia de KCl; cambio de composición |
| Criolita | Na₃AlF₆ | Disuelve el Al₂O₃; reduce la viscosidad de la película de óxido. | 12-25% | Eliminación de óxido reducida; escoria más dura |
| Fluoruro de potasio | KF | Disolución agresiva de óxidos; eliminación de metales alcalinos | 5-18% | Eliminación menos eficaz del álcali; escoria más dura |
| Fluorotitanato de potasio | K₂TiF₆ | Lugares de nucleación de burbujas de H₂; generación de burbujas más finas. | 5-14% | Burbujas más grandes; desgasificación menos eficaz |
| Hexafluorosilicato de sodio | Na₂SiF₆ | Agente limpiador; disolución de óxido de pared | 3-8% | Flujo de limpieza del horno menos eficaz |
| Fluoruro de calcio | CaF₂ | Ajustador del punto de fusión; fundente suplementario | 2-8% | El punto de fusión puede aumentar ligeramente |
Por qué es fundamental el contenido de humedad
El contenido de humedad en el fundente es el parámetro de calidad más crítico, más importante que cualquier proporción de ingrediente activo. Incluso 0,5% de humedad en el fundente de desgasificación causa:
- Violenta generación de vapor cuando el fundente entra en contacto con el aluminio a 720°C (la presión del vapor supera instantáneamente la atmosférica a estas temperaturas).
- Posible salpicadura de metal fundido con riesgo de quemaduras
- Generación de gas HCl a partir de la reacción humedad-cloruro antes de que el flujo alcance la temperatura óptima de tratamiento
- Eficacia de desgasificación reducida porque las burbujas de vapor recogen menos hidrógeno por unidad de volumen que el gas de tratamiento generado correctamente.
Las especificaciones de AdTech requieren un contenido de humedad inferior a 0,30% (0,20% para los grados premium) y enviamos el fundente en envases sellados a prueba de humedad. Los envases abiertos deben volver a sellarse inmediatamente y almacenarse por debajo de 60% de humedad relativa.
Errores comunes en el tratamiento con fundente y cómo evitarlos
Los once errores más perjudiciales en la práctica del fundente de aluminio
Error 1: Aplicar fundente de escoria cuando el problema es el hidrógeno disuelto
El fundente de desgasificación trata la escoria superficial; no elimina el hidrógeno disuelto. Si su problema es la porosidad del gas, especifique el fundente de desgasificación. El diagnóstico es sencillo: si la porosidad es subsuperficial y uniforme, está relacionada con el hidrógeno; si los defectos están relacionados con el óxido superficial, el flujo de desescoriado es relevante.
Error 2: Dosificación insuficiente para ahorrar costes de flujo
La dosificación insuficiente de fundente ahorra quizás entre 0,50 y 2,00 USD por tonelada de metal, mientras que se consiguen entre 30 y 40% de reducción potencial de hidrógeno, una falsa economía cuando cada rechazo de colada cuesta entre 10 y 500 USD. Dosificación según especificación basada en el peso real de la masa fundida.
Error 3: Tratar a una temperatura incorrecta
El tratamiento con fundente por debajo de 680°C es ineficaz porque el punto de fusión del fundente se aproxima a la temperatura de fusión, lo que reduce la fluidez y la actividad química del fundente. El tratamiento por encima de 780°C acelera la reoxidación y la absorción de hidrógeno más rápidamente de lo que el fundente puede eliminarlo. Objetivo 710-740°C.
Error 4: Utilizar fundente húmedo o contaminado por la humedad
Visualmente idéntico al fundente seco, pero crea riesgos de seguridad, genera humos excesivos y ofrece un rendimiento metalúrgico muy inferior. Compruebe los precintos de los envases antes de cada uso; no utilice fundente de envases dañados.
Error 5: Descremar antes del tiempo completo de tratamiento
La mayoría de las fundiciones subestiman la duración necesaria del tratamiento. Una desgasificación eficaz requiere entre 12 y 18 minutos por tonelada utilizando equipos rotativos, y no los 4 ó 6 minutos que utilizan algunos operarios. Compruebe sistemáticamente los resultados del DI: revelarán si el tratamiento se está acortando.
Error 6: Tratar con escoria existente
La escoria en la superficie de la masa fundida antes del tratamiento de desgasificación aísla el metal del contacto con las burbujas de fundente en la zona cercana a la superficie y absorbe preferentemente el fundente. Desespumar siempre la escoria antes de iniciar el tratamiento de desgasificación.
Error 7: Ignorar los requisitos específicos de la aleación
Una dosis de fundente adecuada para el aluminio A356 primario es insuficiente para el ADC12 secundario con alta carga de inclusión. El tipo de aleación y la fuente de metal (primario frente a secundario) deben guiar la selección y dosificación del fundente.
Error 8: No seguir el tratamiento con filtración de espuma cerámica
El tratamiento con fundente elimina las inclusiones gruesas y el hidrógeno disuelto. No puede eliminar las inclusiones finas bifilares, que requieren una filtración posterior con espuma cerámica. El tratamiento con fundente sin filtración deja una población residual de inclusiones que provoca defectos de fundición.
Error 9: Permitir la reoxidación entre el tratamiento y la colada
El metal tratado que se deja sin protección de fundente de recubrimiento reabsorbe hidrógeno a 0,03-0,08 ml/100g por hora. Aplique fundente de recubrimiento inmediatamente después de la desgasificación si la fundición no es inmediata.
Error 10: Aplicar flujo a una fusión turbulenta
La turbulencia durante el tratamiento con fundente introduce nuevas películas de óxido más rápidamente de lo que el fundente las elimina. Reduzca al mínimo la agitación durante el tratamiento, excepto en el caso de movimientos deliberados de distribución del fundente.
Error 11: No medir antes y después del tratamiento
Sin la medición de la DI u otra evaluación del hidrógeno, no hay forma de saber si el tratamiento ha alcanzado el objetivo. Implemente pruebas sistemáticas de DI como control mínimo del proceso.
Gama de fundentes de aluminio AdTech: Especificaciones y pedidos
Matriz de productos AdTech Complete Flux
| Código del producto | Tipo de flujo | Composición principal | Formulario | Dosis | Aplicación principal |
|---|---|---|---|---|---|
| AdTech DG-1 | Fundente de desgasificación (premium) | KCl 42%, NaCl 24%, Na₃AlF₆ 20%, K₂TiF₆ 10%, KF 4%. | Granulado 0,5-2mm | 0,8-1,8 kg/tonelada | Inyección desgasificadora rotativa |
| AdTech DG-2 | Flujo de desgasificación (estándar) | KCl 47%, NaCl 28%, Na₃AlF₆ 18%, KF 7% | Polvo 0,1-0,5 mm | 1,5-3,0 kg/tonelada | Inyección de lanza / manual |
| AdTech DR-1 | Flujo de escoria (estándar) | KCl 55%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 15%, KF 10% | Polvo 0,1-0,5 mm | 5-12 kg/tonelada de escoria | Escoria de fundición estándar |
| AdTech DR-2 | Fundente de escoria (de alta resistencia) | KCl 50%, NaCl 17%, Na₃AlF₆ 18%, KF 15% | Granulado 0,5-2mm | 8-18 kg/tonelada de escoria | Al secundario; escoria pesada |
| AdTech CV-1 | Fundente de recubrimiento | KCl 67%, NaCl 23%, Na₃AlF₆ 10% | Granulado 2-8mm | 5-10 kg/m | Protección del horno de mantenimiento |
| AdTech RF-1 | Fundente de refinado | KCl 40%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 24%, KF 16% | Polvo fino | 1,5-3,0 kg/tonelada | Automoción; eliminación de álcalis |
| AdTech MP-1 | Fundente polivalente | KCl 44%, NaCl 22%, Na₃AlF₆ 20%, KF 14% | Granulado 0,5-2mm | 2,0-4,0 kg/tonelada | Programas generales de tratamiento |
| AdTech CL-1 | Fundente de limpieza | Na₃AlF₆ 40%, KF 30%, KCl 30% | Granulado 1-4mm | 10-20 kg/m² de óxido | Limpieza de la pared del horno |
| AdTech LC-1 | Flujo bajo en cloruros | Sal orgánica 50%, fluoruro 35%, KCl 15% | Polvo | 1,5-2,5 kg/tonelada | UE / mercados regulados |
Pedido mínimo y plazo de entrega
Los fundentes AdTech se suministran en sacos sellados a prueba de humedad de 25 kg, con cantidades estándar por palé de 1.000 kg (40 sacos). Para pedidos de prueba, hay disponibles cantidades mínimas de 5 sacos (125 kg). El plazo de entrega estándar desde la confirmación del pedido es de 7-15 días laborables para las formulaciones en stock. Las formulaciones personalizadas o los grados bajos en cloruro requieren entre 15 y 25 días laborables.
Preguntas más frecuentes (FAQ)
P1: ¿Cuál es el mejor fundente para fundir aluminio?
El mejor fundente depende de su objetivo específico. Para reducir la porosidad de la colada debida al hidrógeno disuelto, especifique un fundente de desgasificación basado en la química del fluoruro de KCl-NaCl aplicado mediante inyección con lanza o unidad de desgasificación rotativa a 1,0-2,0 kg por tonelada de aluminio. Para reducir la pérdida de escoria metálica, utilice un fundente en polvo aplicado directamente a la superficie de la escoria a 5-15 kg por tonelada de escoria. La mayoría de las fundiciones de aluminio de producción necesitan ambas cosas: un tratamiento de desgasificación para tratar la porosidad, seguido de fundente de escoria para espumar limpiamente y recuperar el máximo metal. Para operaciones en las que se retiene el metal durante periodos prolongados, añada fundente de recubrimiento después del espumado. El fundente de desgasificación DG-1 y el fundente de escoria DR-1 de AdTech son las especificaciones iniciales correctas para la mayoría de las operaciones de fundición de aluminio para automoción.
P2: ¿Puedo utilizar un único fundente multiuso en lugar de fundentes de desgasificación y espumado independientes?
Los fundentes multiuso ofrecen comodidad y procedimientos de tratamiento simplificados, lo que los hace adecuados para operaciones y aplicaciones más pequeñas en las que el objetivo de calidad es moderado. Sin embargo, los fundentes dedicados de función única superan sistemáticamente a los productos multiuso porque cada formulación puede optimizarse para su mecanismo específico: la química óptima para la nucleación de burbujas de hidrógeno difiere de la química óptima para la reducción de la viscosidad de la escoria. En el caso de piezas fundidas críticas para la seguridad en la automoción, componentes aeroespaciales o cualquier aplicación que requiera un DI inferior a 2%, se recomienda encarecidamente el uso de fundentes de desgasificación específicos mediante equipos rotativos en lugar de alternativas multiuso.
P3: ¿Cuánto fundente desgasificador necesito por tonelada de aluminio?
La dosificación del fundente depende principalmente de su método de aplicación. Para unidades de desgasificación rotativas: 0,8-1,8 kg de fundente de desgasificación por tonelada de aluminio a tratar, combinado con gas portador nitrógeno o argón a 4-8 L/min por tonelada, para un tiempo de tratamiento de 12-18 minutos. Para inyección con lanza sin unidad rotativa: 1,5-3,0 kg/tonelada durante 10-18 minutos. Para tratamiento manual de superficies sin equipo de inyección 3,0-5,0 kg/tonelada con agitación activa durante 15-20 minutos. Tenga en cuenta que el aluminio secundario (chatarra reciclada) requiere el extremo superior de estos rangos debido al mayor contenido inicial de hidrógeno y a la mayor carga de inclusión en comparación con el aluminio primario.
P4: ¿Qué ocurre si utilizo demasiado fundente al fundir aluminio?
Una dosificación excesiva de fundente en la desgasificación o la formación de escoria por encima de aproximadamente 2 veces la tasa recomendada tiene varias consecuencias negativas: mayor generación de HCl y gas fluoruro que requiere más ventilación, mayor volumen de escoria contaminada con fundente que requiere eliminación, posibilidad de que el exceso de residuo de fundente permanezca en la masa fundida si no se desespuma adecuadamente (introduciendo inclusiones de sal en las piezas fundidas), y coste innecesario sin beneficio metalúrgico adicional. La respuesta a los malos resultados del tratamiento debería ser mejorar el método de aplicación (cambiar a la desgasificación rotativa) en lugar de simplemente aumentar la dosis de fundente.
P5: ¿Debo utilizar nitrógeno o argón como gas portador para la inyección de fundente de desgasificación?
Tanto el nitrógeno como el argón son gases portadores eficaces para la inyección de fundente de desgasificación. El nitrógeno es significativamente menos caro (normalmente 5-10 veces más barato que el argón) y es apropiado para la mayoría de las aleaciones de aluminio, incluyendo A356, A380, ADC12 y la mayoría de las aleaciones de fundición comerciales. El argón es preferible para: aleaciones con magnesio en las que el nitrógeno puede formar nitruro de aluminio en la superficie de fusión, grados de aluminio de alta pureza sensibles a la contaminación por nitrógeno, y cualquier aplicación en la que se requiera el mínimo absoluto de inclusiones relacionadas con el gas. Para la mayoría de las operaciones comerciales de fundición, el nitrógeno es la opción adecuada. Utilice grados de pureza ultra alta (99,999%) de cualquiera de los gases para minimizar la contaminación por humedad y oxígeno.
P6: ¿Cómo puedo saber si mi tratamiento fundente está funcionando realmente?
La verificación más accesible es la prueba del Índice de Densidad (DI): solidifique una muestra a presión atmosférica y otra al vacío (80-100 mbar), pese ambas y calcule DI = (densidad atm - densidad vac) / densidad atm × 100. Realice mediciones antes y después del tratamiento. Un tratamiento de desgasificación rotativa correctamente ejecutado debería reducir la DI de 10-20% (aluminio secundario típico sin tratar) a 1-5%. Si la DI después del tratamiento sigue siendo superior a 6-8%, investigue: la temperatura del tratamiento (compruebe que la masa fundida está a 710-740°C), el caudal del gas portador (verifique la calibración del caudalímetro), la humedad del fundente (compruebe o sustituya el fundente), la duración del tratamiento (amplíela si es inferior a 12 minutos por tonelada) y el estado del rotor (compruebe si está desgastado o bloqueado).
P7: ¿Puedo utilizar sal de mesa (NaCl) como fundente para fundir aluminio?
Técnicamente, el cloruro sódico desempeña alguna función metalúrgica en el aluminio fundido: es uno de los componentes básicos de las fórmulas comerciales de fundentes a base de cloruro. Sin embargo, el uso de sal de mesa como fundente por sí solo es ineficaz por varias razones: carece de los componentes de fluoruro (criolita, KF) que proporcionan las funciones críticas de disolución de óxido y eliminación de inclusiones finas, contiene humedad y agentes antiaglomerantes que generan humos de HCl excesivos, y carece de la composición eutéctica optimizada que proporciona a los fundentes comerciales su punto de fusión y fluidez correctos a la temperatura de tratamiento. La sal de mesa tampoco proporciona ningún beneficio de desgasificación - la eliminación de hidrógeno requiere la química específica de nucleación de burbujas que proporcionan los componentes de flúor. Utilice fundente de desgasificación comercial correctamente formulado para cualquier aplicación que requiera una mejora metalúrgica mensurable.
P8: ¿Qué fundente debo utilizar para fundir aluminio con alto contenido en magnesio (como las aleaciones 5xxx)?
Las aleaciones de aluminio con alto contenido en magnesio (serie 5xxx, o cualquier aleación con Mg superior a 1%) presentan un entorno de tratamiento más difícil. El magnesio se oxida aproximadamente 1.000 veces más rápido que el aluminio a temperaturas de fusión, generando escoria a un ritmo mucho mayor. Recomendaciones: utilizar fundente de espumado de alta resistencia (AdTech DR-2) en lugar de fundente de espumado estándar, aumentar la tasa de aplicación de fundente de espumado en 25-40% en comparación con las aleaciones estándar Al-Si, aplicar fundente de recubrimiento inmediatamente después de cada operación de espumado para proteger la superficie fundida rica en Mg, y reducir el tiempo de espera entre el tratamiento y la colada. Para la desgasificación, el fundente estándar de fluoruro de KCl-NaCl sigue siendo adecuado, pero considere el argón en lugar del nitrógeno como gas portador para minimizar la formación de nitruro de aluminio, que es más problemático con aleaciones de alto contenido en Mg.
P9: ¿Cuánto tiempo permanece limpio el aluminio tratado antes de que tenga que volver a tratarlo?
El aluminio desgasificado y limpiado comienza a reabsorber hidrógeno inmediatamente después de finalizar el tratamiento, a un ritmo de 0,03-0,08 ml de H₂ por 100 g de Al por hora en un horno de gas sin protección. Sin fundente de recubrimiento, el contenido de hidrógeno puede aumentar desde niveles posteriores al tratamiento de 0,10 ml/100 g hasta 0,25-0,35 ml/100 g en 3-4 horas, lo que requiere un nuevo tratamiento. Con el fundente de recubrimiento, que mantiene una capa protectora de sal sobre la superficie fundida, la reabsorción se ralentiza a 0,005-0,020 ml/100g por hora, lo que amplía la ventana para un metal limpio a 6-10 horas antes de que sea necesario un nuevo tratamiento. La recomendación práctica: para piezas de fundición estándar, tratar y colar en 45-60 minutos; para aplicaciones críticas (aeroespacial, piezas hidráulicas estancas a la presión), colar en 20-30 minutos desde la finalización del tratamiento, independientemente de la aplicación del fundente de recubrimiento.
Q10: ¿Cuál es la diferencia entre el fundente utilizado en una unidad de desgasificación rotativa y el fundente utilizado manualmente?
La misma formulación de fundente puede utilizarse en ambos métodos, pero la forma física y el tamaño de las partículas deben optimizarse para cada uno de ellos. La inyección en la unidad de desgasificación rotativa requiere un fundente granular más fino (0,5-2,0 mm de tamaño de partícula) que fluya de forma fiable a través del mecanismo inyector de fundente sin que se produzcan puentes o bloqueos en los tubos de alimentación - AdTech DG-1 está formulado específicamente para esta aplicación. La aplicación manual (esparcimiento superficial o inyección con lanza sin unidad rotativa) funciona mejor con fundente en polvo (0,1-0,5 mm) - AdTech DG-2 es la formulación adecuada. El uso de fundente granular grueso destinado a la inyección rotativa en la aplicación superficial manual reduce la eficacia porque las partículas grandes se hunden lentamente en la masa fundida en lugar de distribuirse rápidamente; por el contrario, el fundente en polvo fino puede obstruir el equipo de inyección rotativa. Más allá del tamaño de las partículas, la aplicación en unidades rotativas suele utilizar 40-60% menos de fundente por tonelada de aluminio para conseguir una reducción de hidrógeno equivalente o mejor, ya que la eficacia de generación de burbujas del rotor reduce drásticamente la cantidad de fundente necesaria por unidad de trabajo metalúrgico realizado.
Resumen: Creación de un programa completo de tratamiento de aluminio fundido
Para elegir el fundente que se va a utilizar al fundir aluminio, es necesario adaptar con precisión el tipo de fundente al objetivo metalúrgico que se pretende alcanzar. El marco es sencillo:
Para la porosidad del hidrógeno disuelto: Flujo de desgasificación (sistema KCl-NaCl-Na₃AlF₆), aplicado mediante unidad de desgasificación rotativa a 0,8-1,8 kg/ton Al con gas portador nitrógeno, con el objetivo de DI de postratamiento inferior a 3%.
Por la pérdida de escoria metálica y el bajo rendimiento del metal: Fundente de escoria (polvo de cloruro-fluoruro), aplicado directamente a la superficie de la escoria a razón de 5-15 kg por tonelada de escoria con un tiempo de contacto de 3-5 minutos antes del espumado.
Para la reabsorción de hidrógeno durante los periodos de retención: Fundente de recubrimiento (granulado grueso de KCl-NaCl), esparcido a razón de 5-10 kg/m² de superficie fundida inmediatamente después del espumado.
Para la eliminación de inclusiones finas y contaminación por metales alcalinos: Fundente de refinado (polvo fino con alto contenido en flúor), inyectado a 1,5-3,0 kg/tonelada antes de la colada para aplicaciones de automoción y de calidad crítica.
Para la productividad del horno y la formación de paredes de óxido: Fundente de limpieza (granulado de alto contenido en flúor), aplicado en las zonas de acumulación de óxido durante el mantenimiento planificado.
La secuencia correcta -primero la escoria, luego la desgasificación y por último el recubrimiento- es tan importante como la selección del fundente. La combinación de un tratamiento de fundente adecuado con la filtración de espuma cerámica posterior (filtro de Al₂O₃ 30-40 PPI en el sistema de inyección) aborda todo el espectro de problemas de calidad de la fundición de aluminio, ya que el fundente elimina el hidrógeno y las inclusiones gruesas, mientras que la filtración captura la población de bifilamentos finos que el tratamiento de fundente no puede alcanzar.
La gama completa de productos de fundente de aluminio de AdTech cubre todas las posiciones de esta secuencia de tratamiento, fabricados bajo gestión de calidad ISO 9001:2015 con especificaciones de rendimiento documentadas y certificación completa de análisis químico.
Este artículo ha sido preparado por el equipo técnico editorial de AdTech. Las especificaciones del producto, las pautas de dosificación y los datos de rendimiento reflejan las formulaciones actuales de fundentes de AdTech a partir de 2025-2026. Póngase en contacto con el equipo técnico de AdTech para obtener recomendaciones de selección de fundentes para aplicaciones específicas y precios actuales.
