Les fondants pour le traitement de l'aluminium en fusion sont des formulations inorganiques à base de sels ou de composés chimiques appliquées à l'aluminium en fusion à des températures comprises entre 680 et 780°C pour remplir trois fonctions métallurgiques essentielles : le dégazage (élimination de l'hydrogène dissous qui provoque la porosité), l'écrémage (séparation et élimination des inclusions non métalliques et des films d'oxyde de la surface de la matière fondue) et le nettoyage des parois du four (dissolution et élimination des accumulations d'oxyde fritté sur les revêtements du four) - la gamme de fondants d'AdTech couvrant flux de dégazage granulaire, flux de crasse en poudre, le flux de couverture, et flux de raffinage dans des formulations basées sur des systèmes de sels de chlorure-fluorure, ce qui permet de réduire la teneur en hydrogène de 50 à 80% et la perte d'écume de 40 à 60% lorsqu'ils sont appliqués correctement dans les opérations de fonderie et de fusion de l'aluminium.
Si votre projet nécessite l'utilisation de flux de traitement de l'aluminium en fusion, vous pouvez nous contacter pour un devis gratuit.
Chez AdTech, nous formulons, fabriquons et fournissons des fondants pour le traitement de l'aluminium en fusion aux fonderies, aux opérations de moulage sous pression, aux fonderies d'aluminium secondaire et aux installations de coulée continue dans le monde entier. Les défis métallurgiques auxquels nos clients sont confrontés sont les mêmes dans toutes les régions du monde : porosité excessive des pièces coulées due à l'hydrogène dissous, perte inacceptable d'écume consommant de l'aluminium précieux, pertes de productivité des fours dues à l'accumulation d'oxyde sur les parois et les foyers, et propriétés mécaniques incohérentes des pièces coulées liées à l'élimination inadéquate des inclusions. Le traitement par flux, lorsqu'il est correctement spécifié et appliqué, permet de relever simultanément tous ces défis.
Le cas métallurgique du traitement de l'aluminium fondu : Comprendre les problèmes d'hydrogène et d'inclusion
L'aluminium en fusion présente deux problèmes de qualité fondamentaux auxquels le traitement par flux répond directement. Il est essentiel de comprendre pourquoi ces problèmes existent - et pas seulement qu'ils existent - pour sélectionner et appliquer efficacement les flux.
Le problème de la solubilité de l'hydrogène
L'aluminium a une relation inhabituelle et problématique avec l'hydrogène. À température ambiante, l'aluminium solide ne dissout pratiquement pas d'hydrogène (environ 0,036 ml de H₂ pour 100 g d'aluminium à l'état solide au point de fusion). À son point de fusion à l'état liquide, l'aluminium dissout environ 0,69 ml de H₂ pour 100 g d'aluminium, soit une solubilité multipliée par 20 lors de la transition solide-liquide.
Ce changement radical de solubilité a de graves conséquences pratiques lors de la coulée. Lorsque l'aluminium liquide se solidifie dans le moule, la solubilité de l'hydrogène chute brutalement. L'hydrogène dissous en excès ne peut rester en solution et doit quitter le métal. S'il ne peut pas s'échapper assez rapidement à travers la surface du métal en cours de solidification (ce qui n'est pas le cas dans la plupart des situations de coulée, en raison de la solidification rapide), il forme des bulles de gaz qui deviennent des porosités piégées dans la coulée solidifiée.
L'hydrogène pénètre dans l'aluminium fondu à partir de sources multiples : humidité atmosphérique (H₂O réagit avec l'aluminium fondu : 2Al + 3H₂O → Al₂O₃ + 3H₂), ferraille humide ou contaminée (résidus organiques, humidité de surface, contamination par l'huile), revêtements réfractaires et outils de four humides, gaz de combustion humides dans les fours à gaz, et ajouts d'alliages humides.
L'objectif quantitatif pour la plupart des applications de moulage de l'aluminium est une teneur en hydrogène dissous inférieure à 0,10-0,15 ml H₂ par 100 g d'aluminium avant le moulage. Pour les applications critiques dans l'aérospatiale ou les applications étanches à la pression, l'objectif peut être inférieur à 0,08 ml/100g. Les fontes d'aluminium secondaire non traitées contiennent généralement de 0,30 à 0,60 ml/100g, soit trois à six fois le niveau acceptable.
Le problème des inclusions et des films d'oxyde
Parallèlement au problème de l'hydrogène, l'aluminium fondu accumule des inclusions non métalliques qui dégradent la qualité de la coulée :
Films d'oxyde de surface (Al₂O₃ bifilms) : Ces films se forment instantanément lorsque la surface du métal entre en contact avec l'air. La turbulence plie ces films dans le corps de la fonte, créant des inclusions d'oxyde à double couche (bifilms) avec une surface interne non liée qui agit comme une fissure préexistante dans la coulée solidifiée.
Spinelles (MgAl₂O₄) : Se forment dans les alliages contenant du magnésium (y compris A356) par réaction du magnésium avec l'oxyde d'aluminium. Les inclusions spinelles sont plus dures et plus stables que l'Al₂O₃, ce qui les rend particulièrement dommageables pour les opérations d'usinage.
Composés de métaux alcalins : Le sodium et le calcium provenant de la contamination des déchets ou de l'entraînement des flux forment des composés alcalins d'aluminium qui réduisent la tension superficielle et augmentent l'absorption d'hydrogène, ce qui aggrave le problème de la porosité.
Fragments réfractaires : Particules d'usure physique provenant des revêtements des poches de coulée, des parois des fours et des outils qui contaminent le flux de matière fondue.
Un traitement efficace des flux s'attaque à la fois au problème de l'hydrogène (par l'application de flux de dégazage) et au problème de l'inclusion (par l'application de flux d'écrasement et d'affinage), en travaillant en synergie pour produire un métal propre, à faible teneur en hydrogène, prêt pour la coulée ou la filtration.
Classification des flux de traitement de l'aluminium en fusion : Types, fonctions et chimie
Les flux pour le traitement de l'aluminium en fusion ne sont pas un produit unique - il s'agit d'une famille de formulations chimiquement distinctes, chacune étant conçue pour remplir une fonction métallurgique spécifique. L'utilisation d'un mauvais type de flux pour une fonction donnée donne de mauvais résultats et peut introduire de nouveaux problèmes.
Catégories de flux primaires
| Type de flux | Fonction principale | Fonctions secondaires | Forme physique | Application typique |
|---|---|---|---|---|
| Flux de dégazage | Élimination de l'hydrogène | Quelques inclusions de flottation | Granulés ou poudre | Injection de lance dans le corps en fusion |
| Flux de crasse | Séparation des crasses et fluidité | Récupération des métaux à partir de l'écume | Poudre ou granulés | Application en surface et brassage |
| Flux de couverture | Protection de la surface de la fonte | Barrière à l'hydrogène | Granulaire | Couche de couverture superficielle |
| Flux de raffinage | Élimination des inclusions et coagulation | Élimination de l'alcali | Poudre ou comprimé | Injection ou agitation |
| Flux de nettoyage | Nettoyage des parois du four | Nettoyage de l'âtre | Granulaire | Application directe sur les surfaces des fours |
| Flux combiné (polyvalent) | Plusieurs fonctions simultanées | Divers | Poudre ou granulés | Traitement général de la fonte |
| Flux sans sel / à faible teneur en chlorure | Dégazage (optimisé pour l'environnement) | Réduction des émissions | Poudre ou comprimé | Opérations réglementées sur le plan environnemental |
Cadre décisionnel pour la sélection des flux
Le choix du type de flux dépend de l'objectif métallurgique spécifique :
Objectif principal : Réduction de la porosité → Spécifier le flux de dégazage ; appliquer par injection à la lance ou par unité de dégazage rotative pour une efficacité maximale de l'élimination de l'hydrogène.
Objectif principal : Récupération de l'écume → Spécifier le flux d'écrasement ; appliquer sur la surface de l'écrasement et travailler dans le corps de l'écrasement pour liquéfier les inclusions métalliques.
Objectif principal : Propreté de l'inclusion → Spécifier le flux d'affinage ; combiner avec la filtration sur mousse céramique en aval pour un effet maximal.
Objectif principal : Productivité du four → Spécifier le flux de nettoyage ; l'appliquer pendant les périodes d'entretien prévues pour dissoudre l'accumulation d'oxyde.
Amélioration générale de la production → Spécifier un flux polyvalent combinant les fonctions de dégazage, d'écrasement et de raffinage ; idéal pour les opérations ne disposant pas de systèmes d'injection de flux dédiés.
Flux de dégazage : spécifications, mécanismes et méthodes d'application
Fonctionnement du flux de dégazage
Le flux de dégazage élimine l'hydrogène dissous de l'aluminium fondu par un mécanisme qui diffère fondamentalement d'une simple réaction chimique. Le flux ne réagit pas chimiquement avec l'hydrogène dissous - au lieu de cela, il crée des conditions qui permettent à l'hydrogène de quitter l'aluminium fondu par diffusion.
Lorsque des granulés ou des poudres de flux de dégazage sont injectés dans la matière fondue sous la surface (via une lance ou une unité de dégazage rotative), les matériaux de flux se vaporisent ou réagissent pour générer de très fines bulles de gaz. Ces bulles, qui proviennent principalement de la production de chlore gazeux (Cl₂) à partir de composants de sels de chlorure réagissant avec l'aluminium, s'élèvent à travers la matière fondue. Lorsque chaque bulle montante entre en contact avec l'hydrogène dissous dans le métal environnant, l'hydrogène se diffuse du métal vers l'intérieur de la bulle (sous l'effet de la pression partielle nulle de l'hydrogène à l'intérieur d'une bulle fraîche) et est transporté jusqu'à la surface où il est éliminé.
L'efficacité de ce processus dépend
- Taille de la bulle : Les bulles plus petites ont une surface plus grande par unité de volume et recueillent plus d'hydrogène par unité de gaz généré.
- Distribution des bulles : Les bulles uniformément réparties dans la profondeur de fusion collectent l'hydrogène plus efficacement que les grosses bulles qui s'élèvent en flux concentrés.
- Temps de résidence des bulles : Les bulles qui montent plus lentement (taille plus petite) passent plus de temps en contact avec le métal, recueillant ainsi plus d'hydrogène.
- Température de fusion : Une température plus élevée augmente le coefficient de diffusion de l'hydrogène, ce qui améliore le taux d'élimination.
C'est pourquoi les unités de dégazage rotatives (qui produisent des bulles très fines et uniformément réparties par l'intermédiaire d'un rotor en rotation) sont nettement plus performantes que l'injection par simple lance (qui produit des bulles plus grosses et moins uniformément réparties). Le flux de dégazage amplifie les deux méthodes, mais il est beaucoup plus efficace dans les systèmes de dégazage rotatif.
Spécifications chimiques du flux de dégazage AdTech
| Paramètres | Qualité standard | Qualité supérieure | Méthode d'essai |
|---|---|---|---|
| Système de sel primaire | KCl + NaCl + Na₃AlF₆ | KCl + NaCl + K₂TiF₆ + Na₃AlF₆ | XRF / chimie humide |
| Teneur en chlorure (total) | 55-70% | 50-65% | Titrage |
| Teneur en fluor | 10-18% | 12-20% | Électrode sélective d'ions |
| Teneur en métaux alcalins (Na+K) | 30-45% | 28-42% | Photométrie de flamme |
| Teneur en eau | ≤ 0,3% | ≤ 0,2% | Karl Fischer / LOD |
| Taille des particules (granulés) | 0,5-3,0 mm | 0,5-2,5 mm | Analyse granulométrique |
| Plage du point de fusion | 650-720°C | 640-710°C | Analyse DSC |
| Densité apparente | 0,85-1,20 g/cm³ | 0,90-1,25 g/cm³ | Méthode du cylindre |
| pH (solution 10%) | 7.5-9.5 | 7.5-9.5 | pH-mètre |
Objectifs de performance du flux de dégazage
| Paramètre de performance | Base de référence (pas de traitement) | Flux après dégazage (Lance) | Flux après dégazage (Rotary) |
|---|---|---|---|
| H₂ dissous (ml/100g Al) | 0.30-0.60 | 0.15-0.25 | 0.08-0.15 |
| Indice de densité (%) | 8-25% | 3-8% | 1-4% |
| K-mold Bifilm Index | Haut | Modéré | Faible-modéré |
| Temps de traitement (par tonne) | N/A | 8-15 minutes | 12-20 minutes |
| Consommation de flux (kg/tonne Al) | N/A | 1,5-3,0 kg | 0,8-2,0 kg |
| Consommation de gaz (N₂ ou Ar, m³/tonne) | N/A | 0.5-1.5 | 2.0-5.0 |
Méthodes d'application du flux de dégazage
Méthode 1 : injection manuelle à la lance
Un tuyau de lance en acier (diamètre 25-40 mm) relié à une alimentation en azote ou en argon est plongé dans la matière fondue. Les granulés ou la poudre de flux de dégazage sont introduits par la lance via un injecteur de flux ou une simple trémie pressurisée. Le gaz transporte le flux dans la masse fondue où il se disperse, se vaporise et génère des bulles de traitement.
Cette méthode convient aux opérations de petite à moyenne envergure (fusion inférieure à 3-5 tonnes) et aux opérations dépourvues d'équipement de dégazage rotatif. Elle est moins coûteuse en capital mais moins efficace pour l'élimination de l'hydrogène par kg de flux utilisé.
Méthode 2 : Unité de dégazage rotative avec injection de flux
Un rotor en graphite tournant à 200-600 tours/minute brise le gaz porteur combiné azote/argon et la poudre de flux entraînée en bulles très fines (diamètre typique de 2-8 mm contre 15-40 mm pour l'injection à la lance). Ces fines bulles se répartissent uniformément dans le volume de la matière fondue, ce qui permet d'obtenir une efficacité d'élimination de l'hydrogène nettement supérieure.
AdTech fabrique des unités de dégazage rotatives (systèmes de rotor et d'arbre en graphite) qui s'intègrent directement à notre ligne de produits de flux pour optimiser les performances du système. Nous recommandons cette méthode pour toute opération de plus de 2 tonnes de capacité de fusion où la qualité de la coulée est critique.
Méthode 3 : submersion par table de flux/briquettes
Des pastilles ou briquettes de flux préformées sont plongées sous la surface de la fonte à l'aide d'un plongeur à cloche d'acier. La pastille se dissout et génère des gaz de traitement. Cette méthode est plus simple que l'équipement d'injection et convient aux petites opérations, bien que l'efficacité soit inférieure à celle du dégazage rotatif.
Méthode 4 : épandage de poudre avec agitation
Pour les opérations ne disposant pas d'équipement d'injection, la poudre de flux de dégazage peut être répandue sur la surface de la fonte et incorporée à l'aide d'une poche en acier ou d'une écumoire. Il s'agit de la méthode la moins efficace, mais elle apporte une amélioration significative par rapport à l'absence de traitement.
Flux de crasse : spécifications, mécanismes et récupération des métaux
Le problème des crasses dans la transformation de l'aluminium
L'écume est la couche superficielle qui se forme sur l'aluminium en fusion à la suite de l'oxydation, de la nitruration et de l'emprisonnement de matériaux non métalliques. Dans les opérations d'aluminium secondaire (fonderies de recyclage et fonderies), la production d'écume peut représenter 2-8% du poids total de la matière fondue - l'aluminium métallique représentant souvent 40-70% de la masse d'écume. Ce métal piégé représente une perte de revenus directe et constitue la cible principale du traitement par flux de l'écume.
La composition de l'écume d'aluminium typique :
- Aluminium métallique (piégé) : 40-70%.
- Oxyde d'aluminium (Al₂O₃) : 15-35%.
- Nitrure d'aluminium (AlN) : 5-15%.
- Oxyde de magnésium (MgO) : 1-5% (dans les alliages contenant du magnésium)
- Spinelles (MgAl₂O₄) : 2-8%.
- Autres sels, carbures, autres oxydes : 2-5%.
Comment fonctionne le flux d'écrasement
Le flux d'écrasement agit sur la couche d'écrasement par le biais de deux mécanismes principaux :
Mécanisme 1 : Réduction du point de fusion et de la viscosité des crasses
Les sels de chlorure et de fluorure qui composent le flux d'écumage se dissolvent dans la matrice d'oxyde de l'écume, réduisant ainsi son point de fusion et sa viscosité. Cela permet aux gouttelettes d'aluminium métallique piégées dans la structure de l'écume de coalescer et de s'écouler dans la masse fondue, augmentant ainsi la récupération du métal.
Mécanisme 2 : modification de la tension superficielle
Le flux d'écumage réduit la tension superficielle de l'aluminium en fusion par rapport aux films d'oxyde, ce qui permet aux films d'oxyde de libérer plus facilement leur contenu métallique piégé. Ceci est particulièrement important pour les fines gouttelettes de métal dispersées qui représentent la majorité du contenu métallique de l'écume.
Résultat pratique : les crasses traitées avec le flux d'écumage approprié deviennent pelucheuses, sèches et non collantes (parfois décrites comme des crasses “courtes”), ce qui les rend faciles à écumer proprement de la surface de la fonte tout en laissant un maximum de métal derrière elles. L'écume non traitée reste humide, collante et difficile à écrémer, entraînant le métal avec elle et laissant des résidus d'adhésif sur les parois du four.
Spécifications du flux d'écrasement AdTech
| Paramètres | Flux d'écrasement standard | Flux d'écumage à haut rendement | Flux d'écumage à faible teneur en sel |
|---|---|---|---|
| Composition primaire | KCl-NaCl-Na₃AlF₆ | KCl-NaCl-Na₃AlF₆-KF | Sel organique + fluor |
| Teneur en chlorure | 60-75% | 55-70% | 20-40% |
| Teneur en fluor | 8-15% | 12-20% | 5-15% |
| Température d'application | 700-760°C | 700-780°C | 680-750°C |
| Forme des particules | Poudre (0.1-0.5mm) | Granulaire (0,5-2,0 mm) | Poudre |
| Teneur en eau | ≤ 0,3% | ≤ 0,25% | ≤ 0,4% |
| Taux de dosage | 5-15 kg/tonne de crasse | 8-18 kg/tonne de crasse | 4-12 kg/tonne de crasse |
| Amélioration de la récupération des métaux | 15-35% vs. sans flux | 20-40% vs. sans flux | 10-25% vs. sans flux |
Données sur les performances en matière de récupération de l'écume
| Méthode de traitement | Teneur en écume (après écrémage) | Récupération des métaux par rapport à la ligne de base |
|---|---|---|
| Pas de traitement (base) | 55-70% métal dans l'écume | Base de référence |
| Flux manuel + agitation | 35-50% métal dans les crasses | +15-25% métal récupéré |
| Presse à crasse mécanique (sans flux) | 30-45% métal dans les crasses | +20-30% métal récupéré |
| Flux d'écrasement + presse mécanique | 15-25% métal dans l'écume | +35-50% métal récupéré |
| Flux d'écrasement AdTech à usage intensif | 18-28% métal dans les crasses | +30-45% métal récupéré |
Procédure d'application de l'écume
La séquence d'application correcte du flux d'écrasement permet de maximiser la récupération du métal :
- Laisser les crasses s'accumuler naturellement sur la surface de la fonte pendant le cycle de fusion.
- Réduire l'agitation et laisser la matière fondue se calmer pendant 2 à 3 minutes avant l'application du flux.
- Appliquer la poudre de flux d'écrasement uniformément sur toute la surface de l'écrasement au taux de dosage recommandé.
- Faites pénétrer le flux dans l'écume à l'aide d'une écumoire en acier perforé ou d'un agitateur d'écume mécanique - le flux doit entrer en contact avec l'intérieur de la masse d'écume, et pas seulement avec la surface.
- Attendre 3 à 5 minutes pour que le flux agisse (les gouttelettes de métal coalescent et s'écoulent).
- Écumez les crasses traitées proprement dans une seule direction, sans gratter de façon répétée d'avant en arrière (ce qui réincorpore le métal).
- Vérifier que la surface de fusion est propre et brillante après l'écrémage - des zones sombres résiduelles indiquent une élimination incomplète de l'écume.
Recouvrement et flux de protection : prévention de l'oxydation pendant la fusion et le maintien en température
Nécessité d'une protection de la surface de la fonte
Entre les opérations de traitement actif (dégazage, écumage), l'aluminium fondu exposé à l'atmosphère du four continue de s'oxyder en surface. Cette oxydation génère de nouvelles crasses, absorbe l'hydrogène atmosphérique et dégrade la qualité du métal obtenue par le traitement par flux.
Le flux de recouvrement résout ce problème en flottant comme une couche de sel fondu sur la surface de l'aluminium fondu, séparant physiquement le métal de l'atmosphère. La couche de flux doit
- Fondre et étaler à des températures de maintien de l'aluminium (680-750°C).
- Leur densité est inférieure à celle de l'aluminium (2,7 g/cm³), ce qui leur permet de flotter de manière stable.
- Créer une barrière continue et imperméable aux gaz atmosphériques.
- Ne pas réagir chimiquement avec l'aluminium et ne pas introduire de contamination.
- Reste suffisamment fluide pour être écrémé avant la coulée.
AdTech Covering Flux - Spécifications
| Paramètres | Flux de couverture standard | Flux de recouvrement à haute température |
|---|---|---|
| Composition | Base KCl-NaCl | KCl-NaCl-K₂SO₄ base |
| Teneur en chlorure | 65-80% | 60-75% |
| Teneur en fluor | 3-8% | 5-12% |
| Température d'application | 680-740°C | 700-780°C |
| Point de fusion du flux | 620-680°C | 640-700°C |
| Densité de flux | 1,6-1,9 g/cm³ | 1,7-2,0 g/cm³ |
| Épaisseur de la couche (effective) | 15-30mm | 20-40mm |
| Taux d'application | 5-10 kg/m² surface de fusion | 6-12 kg/m² surface de fusion |
| Prévention de l'absorption de H₂ | Réduction 60-80% | Réduction 70-85% |
| Taille des particules | 2-8mm granuleux | 2-8mm granuleux |
Couverture des flux dans les opérations de maintien de longue durée
Pour les fours de maintien d'aluminium qui maintiennent le métal à température pendant des périodes prolongées (entre les cycles de coulée, pendant la nuit ou pendant les périodes de maintien avec changement d'équipe), le flux de couverture offre un avantage quantifiable. Sans flux de couverture, le métal dans un four de maintien alimenté au gaz à 720°C absorbe environ 0,03-0,06 ml de H₂ par 100 g d'aluminium par heure de maintien. Avec une couche de flux de couverture correctement entretenue, ce taux d'absorption tombe à 0,005-0,015 ml H₂ par 100g Al par heure - une réduction de 4-6× du taux d'absorption d'hydrogène pendant le maintien.
Cela signifie qu'un maintien de 4 heures pendant la nuit qui augmenterait la teneur en hydrogène de 0,10 à 0,30 ml/100g (nécessitant un nouveau dégazage avant la coulée de l'équipe suivante) ne l'augmente que de 0,12 à 0,15 ml/100g - ce qui élimine souvent la nécessité d'un nouveau dégazage et permet d'économiser à la fois du temps de traitement et de la consommation de flux.
Flux de nettoyage des parois du four : élimination de l'accumulation d'oxyde fritté
L'impact de l'accumulation d'oxyde sur la productivité des fours
Au fil des semaines et des mois de fonctionnement, les fours de fusion d'aluminium accumulent des dépôts d'oxyde fritté (également appelés crânes ou croûtes de bain) sur les parois des fours, les surfaces de la sole et les rampes. Ces accumulations :
- Piège l'aluminium métallique, ce qui réduit le rendement de la fonte.
- Réduire la capacité du four à mesure que l'épaisseur de l'accumulation augmente.
- Ils créent des points chauds locaux en raison de leur effet isolant, ce qui accélère l'usure des réfractaires.
- Génèrent des inclusions d'oxyde lorsque des morceaux se détachent et pénètrent dans la masse fondue.
- Augmenter la consommation d'énergie par tonne d'aluminium fondu.
L'élimination mécanique de ces accumulations (écaillage, meulage) demande beaucoup de travail, risque d'endommager les revêtements réfractaires et ne permet pas d'accéder aux géométries complexes des fours. Le flux de nettoyage des parois du four dissout chimiquement ces accumulations pendant le fonctionnement du four.
Spécifications du flux de nettoyage de four AdTech
| Paramètres | Flux de nettoyage standard | Flux de nettoyage à usage intensif |
|---|---|---|
| Système primaire | KF-NaF-Na₃AlF₆ | Na₃AlF₆-K₂TiF₆-KCl |
| Teneur en fluor | 25-40% | 35-50% |
| Température d'application | 720-780°C | 740-800°C |
| Forme physique | Granulaire (1-4mm) | Granulaire (2-5mm) |
| Fréquence d'application | Mensuel ou trimestriel | Trimestrielle ou semestrielle |
| Méthode d'application | Direct sur l'accumulation d'oxyde | Avec ratissage/agitation |
| Taux de dissolution des oxydes | 2-5 kg d'oxyde/kg de flux | 3-7 kg d'oxyde/kg de flux |
| Temps de contact nécessaire | 15-45 minutes | 20-60 minutes |
Protocole d'application du flux de nettoyage
- Laisser le four atteindre la température de traitement (720-780°C) en présence de la matière fondue.
- Réduire ou arrêter le flux de métal dans le four.
- Appliquer le flux de nettoyage directement sur les zones d'accumulation d'oxyde.
- Laisser le flux réagir sans perturbation pendant 15 à 30 minutes.
- Ratisser l'accumulation d'oxyde ramolli dans le corps de fusion où il se dissout dans la couche de flux.
- Écumer le mélange flux-oxyde résultant de la surface de fusion.
- Reprendre les opérations normales après avoir éliminé les résidus de flux de nettoyage.
Nous recommandons de programmer le traitement par flux de nettoyage pendant les fenêtres de maintenance planifiées plutôt que pendant la production, car le processus réduit temporairement la qualité de la fonte et génère des crasses importantes.
Chimie des flux : Systèmes de sels de chlorure et de fluorure et leurs fonctions métallurgiques
La fondation : Pourquoi les systèmes de fluorure KCl-NaCl fonctionnent-ils ?
La chimie dominante dans les flux commerciaux de traitement de l'aluminium en fusion est le système chlorure de potassium-chlorure de sodium-fluorure. Comprendre pourquoi cette chimie particulière est choisie permet d'évaluer et de comparer les produits de flux.
Chlorure de potassium (KCl) et chlorure de sodium (NaCl) :
Le système binaire KCl-NaCl forme un eutectique à environ 51% NaCl / 49% KCl (en poids) avec un point de fusion de 657°C - commodément en dessous des températures typiques de traitement de l'aluminium (680-780°C). Cette composition eutectique produit un sel fondu à faible viscosité qui s'étale facilement sur les surfaces d'aluminium en fusion et pénètre efficacement dans les structures d'écume.
Les chlorures alcalins (KCl, NaCl) sont la phase porteuse des composants fluorés plus réactifs et fournissent le point de fusion bas et la bonne fluidité qui rendent le flux fonctionnellement utile.
Composants fluorés (Na₃AlF₆, KF, K₂TiF₆, Na₂SiF₆) :
Les composés fluorés sont les composants chimiquement actifs qui assurent l'efficacité métallurgique du flux. Leurs fonctions sont les suivantes
- Cryolite (Na₃AlF₆) : Dissout les films d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃), ce qui permet aux inclusions d'oxyde d'être incorporées dans la phase de flux plutôt que de rester dans le métal. Réduit également le point de fusion du mélange de sels.
- Fluorure de potassium (KF) : Dissolvant agressif des oxydes ; améliore le mouillage du flux sur les surfaces métalliques ; contribue à l'élimination des métaux alcalins de la fonte.
- Fluorotitanate de potassium (K₂TiF₆) : Utilisé dans les formulations de flux de dégazage de première qualité ; libère des complexes de fluorure de titane qui améliorent l'efficacité de la nucléation des bulles d'hydrogène sur les particules de flux.
- Hexafluorosilicate de sodium (Na₂SiF₆) : Moins courant ; utilisé dans certaines formulations de flux de nettoyage pour une dissolution agressive des oxydes.
Alternatives aux flux sans sel et à faible teneur en chlorure
La pression réglementaire dans plusieurs pays (en particulier les membres de l'Union européenne qui imposent des limites strictes aux émissions de chlorure) a conduit au développement de flux chimiques alternatifs qui réduisent ou éliminent la teneur en chlorure :
Systèmes de sel organique : Certaines formulations de flux remplacent partiellement les sels de chlorure par des composés organiques (glycines, oxalates) qui assurent le dégazage par décomposition thermique sans générer de gaz HCl. Ces systèmes sont moins efficaces que les systèmes à base de chlorure, mais ils sont acceptables dans les environnements réglementaires exigeant une réduction des émissions de chlorure.
Dégazage à l'azote/argon uniquement : L'approche la plus extrême, à faibles émissions, élimine totalement le flux chimique, en s'appuyant uniquement sur le gaz inerte qui circule dans l'équipement de dégazage rotatif. L'efficacité est légèrement inférieure à celle du traitement combiné gaz-flux, mais la conformité réglementaire est simple.
Gamme de flux AdTech à faible teneur en chlorure : Nous produisons une série de flux à faible teneur en chlorure pour les clients des marchés réglementés en matière d'émissions, formulée pour réduire la production de gaz HCl de 60 à 80% par rapport aux flux standard à base de chlorure, tout en conservant 80 à 90% de la performance métallurgique des formulations à base de chlorure complet.
Méthodes d'application du flux : Injection par lance, dégazage rotatif et application manuelle
Efficacité comparative des méthodes d'application
Le même produit de flux donne des résultats très différents selon la méthode d'application. C'est l'un des aspects les plus importants et les moins bien compris du traitement par flux de l'aluminium dans la pratique.
| Méthode d'application | Efficacité de l'élimination des H₂ | Consommation de flux (kg/tonne Al) | Coût du capital | Meilleur pour |
|---|---|---|---|---|
| Épandage en surface + brassage | 20-35% H₂ réduction | 3.0-5.0 | Très faible | Petites opérations, traitement d'urgence |
| Plongée de la pastille de flux | 30-50% H₂ réduction | 2.0-4.0 | Faible | Petites et moyennes fonderies |
| Injection de lance (N₂ porteur) | 45-65% H₂ réduction | 1.5-3.0 | Faible-Moyen | Fonderies moyennes sans unité rotative |
| Unité de dégazage rotative | 60-80% H₂ réduction | 0.8-2.0 | Moyenne-élevée | Toute opération nécessitant une faible porosité |
| Combiné rotatif + injection de flux | 70-90% H₂ réduction | 0.5-1.5 | Haut | Applications critiques en matière de qualité |
Intégration de l'unité de dégazage rotative avec le traitement des flux
AdTech fabrique des systèmes de dégazage de rotor et d'arbre en graphite qui s'intègrent à notre gamme de produits d'injection de flux. L'approche de l'unité de dégazage rotative pour l'application de flux offre plusieurs avantages par rapport à l'injection par lance :
Génération de bulles plus fines : Le rotor en rotation (200-600 tours/minute) brise le flux de gaz combiné en bulles d'un diamètre typique de 2-5 mm, contre 15-40 mm pour l'injection à la lance. Les bulles plus petites ont une surface de 6 à 10 fois supérieure par unité de volume, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la collecte d'hydrogène par mètre cube de gaz utilisé.
Distribution uniforme : L'action de pompage horizontal du rotor distribue les bulles dans tout le volume de la matière fondue plutôt que de les laisser monter en colonnes concentrées à partir d'une position fixe de la lance.
Réduction de la consommation de flux : Comme chaque bulle est plus petite et transporte l'hydrogène plus efficacement, il faut moins de flux total par tonne d'aluminium traité pour obtenir une réduction équivalente de l'hydrogène.
Des résultats cohérents : La variabilité de l'opérateur a un impact minimal sur les résultats du dégazage rotatif - la vitesse du rotor, le débit de gaz et la durée du traitement déterminent entièrement le résultat métallurgique, contrairement à l'injection à la lance où la technique de l'opérateur affecte de manière significative la distribution des bulles.
Protocole de traitement pour le dégazage rotatif avec flux
Le protocole suivant s'applique au dégazage standard des alliages d'aluminium en utilisant le flux de dégazage AdTech avec une unité de dégazage rotative :
| Étape | Action | Paramètres |
|---|---|---|
| 1. Vérification de la température | Vérifier la température de fusion | Objectif 710-740°C (720°C optimal) |
| 2. Élimination de l'écume | Écumer les crasses existantes avant le dégazage | Éliminer toutes les impuretés visibles |
| 3. Insertion du rotor | Abaisser le rotor à 100-150 mm au-dessus du foyer | Éviter le contact avec le foyer |
| 4. Purge de gaz (sans rotation) | Purger les conduites de gaz et le rotor | 30 secondes à faible débit |
| 5. Démarrer la rotation | Initier la rotation du rotor | Montée en puissance jusqu'à 300-400 tr/min |
| 6. Débit de gaz | Réglage du gaz porteur (N₂ ou Ar) | 4-8 L/min par tonne Al |
| 7. Injection de flux | Démarrage de l'alimentation en flux | 0,8-1,5 kg/tonne Al sur la durée du traitement |
| 8. Durée du traitement | Maintenir un traitement complet | 12-18 minutes par tonne |
| 9. Purge finale | Gaz sans flux (2 dernières minutes) | Purger le flux résiduel du rotor |
| 10. Démontage du rotor | Soulever le rotor avant d'arrêter la rotation | Prévenir les éclaboussures de métal |
| 11. Crasse de post-traitement | Éliminer les crasses des sous-produits de traitement | Écumer avant de couler |
Spécifications techniques et données de performance pour les produits AdTech Flux
Spécifications du produit AdTech Complete Flux
| Produit | Type | Composition (principale) | Formulaire | Taux de dosage | Application primaire |
|---|---|---|---|---|---|
| AdTech DG-1 | Flux de dégazage | KCl 45%, NaCl 25%, Na₃AlF₆ 20%, K₂TiF₆ 10% | Granulés 0,5-2mm | 1,0-2,0 kg/tonne | Injection rotative de dégazage |
| AdTech DG-2 | Flux de dégazage | KCl 40%, NaCl 30%, Na₃AlF₆ 18%, KF 12% | Poudre 0,1-0,5mm | 1,5-3,0 kg/tonne | Injection de lance |
| AdTech DR-1 | Flux de crasse | KCl 55%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 15%, KF 10% | Poudre 0,1-0,5mm | 5-15 kg/tonne de crasse | Traitement des crasses en surface |
| AdTech DR-2 | Flux d'écrasement lourd | KCl 50%, NaCl 18%, Na₃AlF₆ 18%, KF 14% | Granulés 0,5-2mm | 8-18 kg/tonne de crasse | Crasse de fonderie secondaire |
| AdTech CV-1 | Flux de couverture | KCl 65%, NaCl 25%, Na₃AlF₆ 10% | Granulés 2-8mm | 5-10 kg/m² | Protection du four de maintien |
| AdTech RF-1 | Flux de raffinage | KCl 40%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 25%, KF 15% | Poudre 0,1-0,5mm | 1,5-3,0 kg/tonne | Élimination des inclusions + élimination des alcalis |
| AdTech CL-1 | Flux de nettoyage | Na₃AlF₆ 40%, KF 30%, KCl 30% | Granulés 1-4mm | 10-20 kg/m² d'oxyde | Nettoyage des parois du four |
| AdTech LC-1 | Flux à faible teneur en chlorure | Sel organique 50%, fluorure 35%, KCl 15% | Poudre 0,1-0,5mm | 1,5-2,5 kg/tonne | Opérations réglementées en matière d'émissions |
Données de validation des performances
Les produits AdTech flux sont testés sur la base des critères de performance suivants avant leur mise sur le marché :
| Paramètre d'essai | Méthode | Critère d'acceptation |
|---|---|---|
| Teneur en eau | Titrage de Karl Fischer | ≤ 0,30% |
| Composition chimique (XRF) | Analyse XRF | A ±2% de la spécification |
| Point de fusion | Test DSC / plaque chauffante | A moins de 20°C de l'objectif |
| Distribution de la taille des particules | Analyse granulométrique | Conforme aux spécifications ±10% |
| Efficacité du dégazage (test de l'aluminium) | Indice de densité avant/après | ≥ 50% DI réduction (grades DG) |
| Récupération des métaux (essai d'écrasement) | Traitement contrôlé de l'écume | Amélioration de la récupération des métaux ≥ 20% (teneurs DR) |
| Prévention de l'absorption d'hydrogène | Essai d'exposition chronométrée | ≥ 60% H₂ réduction de l'absorption (classes CV) |
| Émission de chlorure (gaz HCl) | Mesure des gaz pendant l'application | Dans les limites de la conformité environnementale |
Interaction entre le traitement des flux et la filtration par mousse céramique
Pourquoi le flux et la filtration sont complémentaires et non alternatifs
Une idée fausse que nous rencontrons régulièrement est celle selon laquelle une fonderie doit choisir entre le traitement par flux et la filtration sur mousse céramique - l'installation d'un système de filtration signifie que le traitement par flux devient inutile. Cela reflète une mauvaise compréhension de ce que chaque processus accomplit.
Le traitement du flux (dégazage et écrasement) élimine :
- Gaz d'hydrogène dissous (la filtration ne permet pas d'obtenir ce résultat)
- Les grandes pellicules d'oxyde et les crasses de la surface et du corps de la fonte (par flottation et coagulation).
- Métaux alcalins (Na, Ca, K) qui augmentent la tendance à l'absorption de l'hydrogène.
- Inclusions grossièrement réparties par écrémage.
La filtration en mousse de céramique élimine :
- Fins bifilms d'oxyde et particules d'inclusion qui restent après le traitement par flux.
- Petits fragments réfractaires.
- Fines particules intermétalliques.
- La population d'inclusion que le traitement par flux laisse derrière lui mais qui provoque encore des défauts de coulée.
Les deux technologies traitent des gammes de tailles d'inclusion différentes et des problèmes métallurgiques différents. Le traitement par flux traite le problème de l'hydrogène brut et des grosses inclusions ; la filtration traite la population d'inclusions fines qui subsiste après le traitement. Utilisées ensemble, elles permettent d'obtenir une qualité de métal qu'aucune des deux technologies ne permet d'obtenir séparément.
La bonne séquence de processus
La séquence correcte pour le traitement de l'aluminium en fusion avant la coulée :
1. Charger et fondre → Charger le four et faire fondre la charge.
2. Réglage de l'alliage et de la température → Ajout d'éléments d'alliage, ajustement de la température.
3. Traitement du flux de crasse → Appliquer le flux d'écrasement, travailler et écrémer l'écrasement.
4. Traitement des flux de dégazage → Appliquer le flux de dégazage au moyen d'une unité rotative ou d'une lance ; achever l'élimination de l'hydrogène.
5. Élimination des crasses après traitement → Écume des sous-produits du traitement de dégazage.
6. Ajout d'un raffineur de grains → Ajouter l'affineur de grain AlTi5B1 ou AlTiB2 (5-10 minutes avant la coulée).
7. Transfert vers le poste de coulée → Minimiser les turbulences et la réoxydation pendant le transfert.
8. Filtration sur mousse céramique → Filtre pendant le remplissage du moule à travers un filtre en mousse Al₂O₃ dans le système de fermeture.
9. Coulée → Remplir le moule à l'aide d'un flux de métal filtré.
Cette séquence n'est pas arbitraire - le fait de placer la filtration après le traitement par flux garantit que le filtre voit un métal relativement propre (le flux a éliminé les grosses inclusions), ce qui maximise la durée de vie du filtre et prolonge la période avant qu'un blocage prématuré ne se produise.
Sécurité, respect de l'environnement et exigences en matière de manutention
Dangers pour la santé et la sécurité liés à la manipulation des flux
Les fondants pour le traitement de l'aluminium fondu sont des produits chimiques industriels qui nécessitent des contrôles de manipulation appropriés :
Sensibilité à l'humidité : Tous les fondants à base de chlorure-fluorure absorbent agressivement l'humidité atmosphérique. La réaction du flux avec l'atmosphère humide génère du chlorure d'hydrogène (HCl), un gaz qui irrite gravement les voies respiratoires. Stocker les flux dans des récipients hermétiques et dans des conditions sèches. Ne jamais introduire de flux humide dans un bain d'aluminium en fusion - la violente production de vapeur peut pulvériser du métal en fusion.
Production de gaz HCl pendant l'application : Lorsque le flux contenant du chlorure entre en contact avec de l'aluminium en fusion, des gaz de chlorure d'hydrogène (HCl) et de chlore (Cl₂) sont générés en tant que sous-produits de la réaction de dégazage. Ces deux gaz sont irritants pour les voies respiratoires et corrosifs. Les zones de traitement des flux doivent disposer d'une ventilation locale adéquate pour maintenir les concentrations de HCl en dessous de la limite OSHA PEL de 5 ppm (limite de plafond).
Production de fluorure d'hydrogène (HF) : Les composants fluorés peuvent générer du gaz HF dans certaines conditions, en particulier à des températures élevées ou en présence de flux humides. Le HF est une toxine systémique grave - OSHA PEL de 3 ppm TWA. Une protection respiratoire et une ventilation sont essentielles.
Le sel fondu brûle : Les flux fondent à 650-720°C et se comportent comme des liquides fondus énergétiques pendant l'application. Le contact avec la peau provoque de graves brûlures thermiques et chimiques. Un EPI complet (écran facial, gants résistants à la chaleur, combinaison aluminisée pour les travaux rapprochés) est nécessaire.
EPI requis pour l'application du flux
| Tâche | EPI requis |
|---|---|
| Manipulation / transfert de sacs de flux | Lunettes de sécurité, masque respiratoire N95, gants en nitrile |
| Opération d'injection de lance | Ecran facial, masque respiratoire N95-P100, gants résistants à la chaleur, vêtements résistant à la flamme |
| Opération de dégazage rotatif | Ecran facial, respirateur P100, gants résistants à la chaleur, vêtements FR |
| Ecrémage des crasses après traitement | Ecran facial, respirateur P100, gants résistants à la chaleur, vêtements FR |
| Inspection de la zone de stockage du flux | Lunettes de sécurité, masque anti-poussière |
Conformité environnementale
Émissions de chlorure : Le gaz HCl issu du traitement des flux est réglementé par le Clean Air Act (États-Unis), la directive européenne sur les émissions industrielles et les réglementations nationales équivalentes. Les niveaux d'émission autorisés varient en fonction de la juridiction et de la taille de l'installation. Les fonderies dotées de stations de dégazage fermées utilisent généralement des épurateurs humides ou des systèmes d'épuration par le bicarbonate de sodium pour capturer le HCl avant son rejet dans l'atmosphère.
Émissions de fluorure : Les émissions de HF et de fluorure particulaire provenant du traitement des fondants sont réglementées de la même manière que les émissions de chlorure. Les fonderies situées dans des juridictions réglementées doivent procéder à des tests d'émissions après toute modification importante du taux de consommation de flux ou de la composition chimique du flux.
Élimination des fondants usés et des scories salines : Le laitier salé produit après le traitement du flux (un mélange de flux salé, d'oxyde d'aluminium et de métal piégé) doit être éliminé conformément aux réglementations applicables en matière de déchets dangereux. Dans de nombreuses juridictions, les scories salines d'aluminium sont classées comme déchets dangereux (en raison de leur teneur en nitrure d'aluminium réactif à l'eau qui génère de l'ammoniac et des gaz potentiellement inflammables au contact de l'eau). AdTech fournit des données de caractérisation des flux de déchets pour ses produits de flux afin d'aider ses clients à se conformer aux normes environnementales.
Conformité REACH / FDS : Tous les produits de flux AdTech sont enregistrés conformément aux réglementations applicables en matière de contrôle des produits chimiques et sont accompagnés de fiches de données de sécurité actualisées dans les langues requises.
Choisir le bon flux pour votre alliage d'aluminium et votre procédé
Considérations relatives à la sélection du flux spécifique à l'alliage
Les différentes familles d'alliages d'aluminium présentent des défis différents en matière de traitement des flux :
| Famille d'alliages | Défi principal | Type de flux recommandé | Considération spéciale |
|---|---|---|---|
| Al-Si (A356, A380, ADC12) | Porosité à l'hydrogène ; bifilms d'oxyde | DG-1 ou DG-2 dégazage + DR-1 drossage | Traitement standard ; le plus courant |
| Al-Si-Mg (A357) | Oxydation de Mg ; spinelle MgAl₂O₄ | Affinage DG-1 + RF-1 | Les alliages contenant du magnésium génèrent plus de crasse |
| Al-Cu (2xx.x) | Absorption élevée de H₂ à haute température | DG-1 rotatif + CV-1 couvrant | Une température de traitement plus élevée est nécessaire |
| Al-Mg (5xx.x) | Oxydation agressive de la surface | DR-2 épincement lourd + CV-1 | La teneur en magnésium augmente considérablement le taux d'écume |
| Al-Zn-Mg (7xx.x) | Oxyde complexe ; volatilité du Zn | DG-2 + RF-1 | Gestion des fumées de zinc requise |
| Alliages secondaires / recyclés | Charge d'inclusion très élevée | DR-2 + DG-1 + RF-1 combinés | Un traitement plus agressif est nécessaire |
| Al de haute pureté (1xxx) | Absorption d'hydrogène ; peu d'autres problèmes | DG-1 (faible dose) | Très propre ; peu de flux d'écrasement nécessaire |
Guide de dosage du flux spécifique au procédé
| Type de processus | Taille du four | Produits de flux recommandés | Dose totale de flux (kg/tonne Al) |
|---|---|---|---|
| Moulage sous pression (petit) | 0,5-2 tonnes | Lance DG-2 + DR-1 | 2,5-4,5 kg/tonne |
| Moulage sous pression (moyen) | 2-10 tonnes | DG-1 rotatif + DR-1 | 2,0-3,5 kg/tonne |
| Moulage sous pression | 5-30 tonnes | DG-1 rotatif + DR-2 | 1,5-3,0 kg/tonne |
| Coulée à basse pression | 2-15 tonnes | DG-1 rotatif + CV-1 + DR-1 | 2,5-4,0 kg/tonne |
| Coulée en cire perdue | 0,1 à 2 tonnes | DG-2 + RF-1 comprimé | 3,0-5,0 kg/tonne |
| Fusion secondaire | 20-100 tonnes | DG-1 + DR-2 lourd + CL-1 périodique | 3,0-6,0 kg/tonne |
| Coulée continue | 50-200 tonnes | DG-1 en ligne + CV-1 + CFL (périodique) | 1,0-2,5 kg/tonne |
Foire aux questions (FAQ)
Q1 : Quelle est la différence entre le flux de dégazage et le flux de dégrossissage pour l'aluminium, et ai-je besoin des deux ?
Le flux de dégazage et le flux d'écrasement ont des fonctions fondamentalement différentes. Le flux de dégazage élimine l'hydrogène dissous dans la masse fondue en générant de fines bulles qui transportent l'hydrogène vers la surface, ce qui réduit la porosité de la coulée. Le flux d'écumage agit sur la couche d'écume à la surface de la fonte, réduisant sa viscosité de sorte que les gouttelettes d'aluminium métallique piégées coalescent et s'écoulent dans la fonte, améliorant ainsi la récupération du métal et produisant des écumes sèches et faciles à écrémer. La plupart des fonderies d'aluminium de production bénéficient des deux types de flux : le flux de dégazage résout le problème de la porosité interne, tandis que le flux d'écrémage réduit la perte de métal et la génération d'inclusions en surface. Certaines formulations de flux polyvalents assurent ces deux fonctions simultanément, bien qu'avec une efficacité légèrement inférieure à celle des produits dédiés à un seul usage.
Q2 : Quelle quantité d'hydrogène le flux de dégazage peut-il retirer de façon réaliste de l'aluminium en fusion ?
La réduction d'hydrogène réalisable dépend essentiellement de la méthode d'application. En utilisant un flux de dégazage avec une unité de dégazage rotative au bon taux de dosage (0,8-2,0 kg/tonne) et au bon temps de traitement (12-20 minutes par tonne), la teneur en hydrogène dissous dans les fontes d'aluminium secondaire peut être réduite de 0,30-0,60 ml H₂ par 100g Al à 0,08-0,15 ml/100g - une réduction de 50-75%. L'injection de lance sans unité rotative permet d'obtenir une réduction plus modeste de 40-60%. Une simple application en surface ne permet d'obtenir qu'une réduction de 20 à 351 TTP3T. L'unité de dégazage rotative combinée à l'injection de flux est l'approche la plus efficace pour les pièces moulées nécessitant une faible porosité, en particulier les composants de sécurité automobile et les pièces moulées étanches à la pression.
Q3 : Pourquoi mon flux de dégazage génère-t-il autant de fumée et d'émanations lors de son application ?
La production de fumée et d'émanations pendant l'application du flux est normale et attendue - il s'agit d'un sous-produit de la chimie du flux qui remplit sa fonction. Les fumées visibles sont principalement constituées de chlorure d'hydrogène (HCl) et de fines particules de sel générées lorsque les sels de chlorure réagissent avec l'humidité et l'oxyde d'aluminium dans la masse fondue. Une fumée excessive par rapport à la quantité normale de traitement peut indiquer : un flux humide ou contaminé par l'humidité (vérifier les conditions de stockage et l'intégrité du récipient), un taux d'application du flux trop élevé pour la ventilation disponible (réduire le taux de dosage ou améliorer la ventilation), ou une teneur en humidité anormalement élevée dans l'atmosphère de la matière fondue ou du four. Il faut toujours s'assurer que la ventilation locale fonctionne avant de commencer le traitement du flux et porter une protection respiratoire appropriée quel que soit le niveau de fumée visible, car le HCl est inodore à des concentrations sub-irritantes.
Q4 : Puis-je utiliser le même flux pour des alliages d'aluminium ayant des teneurs en magnésium différentes ?
La chimie de base du flux (système KCl-NaCl-fluorure) est compatible avec tous les alliages d'aluminium, mais les alliages contenant du magnésium (A356, A357, Mg > 0,2%) nécessitent des approches de traitement modifiées. Le magnésium s'oxyde plus agressivement que l'aluminium, ce qui génère beaucoup plus de crasses par tonne de métal. Pour les alliages à forte teneur en magnésium : augmenter le taux de dosage du flux d'écrasement de 25 à 40%, utiliser un flux d'écrasement à usage intensif (AdTech DR-2) plutôt qu'un flux d'écrasement standard, et augmenter le taux d'application du flux de recouvrement pour protéger la surface de la fonte contenant du magnésium entre les cycles de traitement. Le magnésium réduit également légèrement l'efficacité du flux de dégazage en réagissant préférentiellement avec certains composants fluorés - cet effet est mineur à Mg < 0,5% mais significatif à des niveaux de Mg plus élevés.
Q5 : Qu'est-ce que l'indice de densité et comment mesure-t-il l'efficacité du traitement des flux ?
Le test de l'indice de densité (DI) est la mesure de terrain la plus largement utilisée pour déterminer la teneur en hydrogène dissous dans l'aluminium fondu. Deux petits échantillons de métal sont solidifiés simultanément - l'un à la pression atmosphérique, l'autre sous vide (typiquement 80-100 mbar). Les deux échantillons sont pesés. L'indice de densité est calculé comme suit : DI (%) = (densité atmosphérique - densité sous vide) / densité atmosphérique × 100. Un DI de 0% indique qu'il n'y a pas de différence de porosité entre les échantillons (métal essentiellement exempt d'hydrogène). Un DI supérieur à 5% indique une quantité importante d'hydrogène dissous. La plupart des spécifications de moulage pour l'industrie automobile exigent un DI inférieur à 2-4%. Les applications aérospatiales exigent généralement un DI inférieur à 1-2%. Prendre des mesures de DI avant et après le traitement par flux pour quantifier directement l'effet du traitement : un traitement de dégazage rotatif bien exécuté avec le flux de dégazage AdTech devrait réduire le DI de 8-20% (aluminium secondaire non traité) à 1-4%.
Q6 : Combien de temps après le traitement de dégazage l'aluminium fondu reste-t-il propre avant que l'accumulation d'hydrogène ne redevienne un problème ?
L'aluminium dégazé réabsorbe l'hydrogène de l'atmosphère du four à un taux qui dépend principalement de la teneur en humidité de l'atmosphère du four et de l'état de la surface de fusion. Dans un four à gaz avec une surface de fusion exposée, la réabsorption de l'hydrogène augmente la teneur dissoute d'environ 0,03-0,08 ml H₂ par 100 g d'aluminium par heure. Dans un four à induction moins exposé à l'humidité, la réabsorption est plus lente (0,01-0,04 ml/100g par heure). Avec un flux de couverture maintenant une couche de sel sur la surface de la fonte, la réabsorption ralentit à environ 0,005-0,020 ml/100g par heure. Conséquence pratique : pour les pièces coulées standard, le métal dégazé doit être coulé dans les 30 à 60 minutes suivant le traitement. Pour les applications critiques (aérospatiale, pièces étanches à la pression), le métal doit être coulé dans les 20 à 30 minutes. Si le temps de maintien dépasse ces limites, retraiter avec un flux de dégazage à dose réduite avant la coulée.
Q7 : Quelle est la bonne température pour le traitement par flux de l'aluminium, et la température a-t-elle une incidence significative sur les performances ?
La fenêtre de température optimale pour la plupart des traitements par flux d'aluminium fondu se situe entre 710 et 740 °C, 720 °C étant la température idéale pour les alliages standard. Cette fenêtre de température permet d'équilibrer : la fluidité du métal (une température plus élevée améliore la distribution du flux et la libération des bulles), l'activité du flux (la plupart des systèmes de flux ont une cinétique de réaction optimale entre 700 et 740 °C) et le taux de diffusion de l'hydrogène (une température plus élevée augmente le coefficient de diffusion de l'hydrogène, ce qui améliore le taux d'élimination). Un traitement à une température inférieure à 680°C réduit l'efficacité du flux car le point de fusion du flux se rapproche de la température du métal, ce qui réduit la fluidité et la pénétration du flux. Un traitement à plus de 780°C accélère l'oxydation de la fonte et augmente le taux d'absorption de l'hydrogène provenant des gaz du four. Pour les alliages Al-Cu traités à des températures plus élevées, consultez l'équipe technique d'AdTech pour une sélection de flux optimisée pour la plage 740-780°C.
Q8 : Comment dois-je conserver le flux de traitement de l'aluminium fondu pour qu'il conserve son efficacité ?
Un stockage correct est essentiel pour la performance des flux de chlorure-fluorure. Tous les produits de flux AdTech doivent être stockés : dans des récipients hermétiques et résistants à l'humidité (sacs ou fûts scellés d'origine) ; dans des conditions sèches avec une humidité relative inférieure à 60% ; à température ambiante (5-35°C), à l'abri de la lumière directe du soleil et des sources de chaleur ; à l'écart de l'eau, des acides et des produits chimiques incompatibles. Le flux exposé à l'humidité atmosphérique absorbe de l'eau, ce qui provoque une agglutination, réduit la fluidité (affectant les performances d'injection) et augmente la production de HCl pendant l'application. Vérifier l'intégrité de l'étanchéité de tous les récipients avant utilisation. Ne pas utiliser de flux provenant de récipients endommagés ou précédemment ouverts sans les avoir fait sécher dans un four contrôlé (120°C pendant 4 à 8 heures) si l'on soupçonne une exposition à l'humidité. La durée de conservation des produits de flux AdTech correctement stockés est de 24 mois à compter de la date de fabrication.
Q9 : Le traitement par flux peut-il à lui seul éliminer la porosité dans les pièces moulées en aluminium, ou une filtration est-elle également nécessaire ?
Le traitement par flux et la filtration sur mousse céramique concernent des aspects différents de la qualité des pièces moulées en aluminium, et aucun de ces deux procédés ne permet à lui seul d'obtenir des résultats optimaux. Le flux de dégazage élimine l'hydrogène dissous - la cause principale de la microporosité de retrait et de la porosité gazeuse dans les pièces moulées en aluminium. Cependant, le traitement par flux laisse derrière lui une population résiduelle de bifilms d'oxyde fins et de particules d'inclusion qui sont trop petites pour être capturées par écrémage ou flottation. Ces fines inclusions - généralement inférieures à 0,5 mm - sont responsables de la porosité liée au bifilm (où l'interface du bifilm non lié agit comme un vide dans le métal solidifié), de la dispersion des propriétés mécaniques et des défauts de la surface usinée. La filtration sur mousse céramique (filtre Al₂O₃ de 30-40 PPI dans le système de portillon) capture ces inclusions fines résiduelles que le traitement par flux n'atteint pas. La combinaison d'un traitement par flux approprié suivi d'une filtration sur mousse céramique permet d'obtenir une porosité plus faible et une meilleure homogénéité des propriétés mécaniques que l'un ou l'autre de ces procédés pris isolément.
Q10 : Quelle est la procédure de traitement par flux recommandée pour une opération de coulée secondaire d'aluminium sous pression produisant l'alliage A380 ?
Pour le moulage sous pression de l'aluminium secondaire de l'A380, la séquence de traitement recommandée avec les produits AdTech est la suivante : (1) A la fin du cycle de fusion, lorsque le métal atteint 720-730°C, éliminer les grosses crasses flottantes par écrémage ; (2) Appliquer le flux de dégazage AdTech DR-1 à raison de 5-10 kg par tonne de crasse accumulée, travailler la surface de la crasse avec une écumoire perforée, laisser un temps de contact de 3-5 minutes, puis écrémer proprement la crasse traitée ; (3) Introduire l'unité de dégazage rotative (ou la lance si l'unité rotative n'est pas disponible) et appliquer le flux de dégazage AdTech DG-1 à une concentration de 1.0-1.5 kg/tonne d'aluminium dans le four, en utilisant un gaz porteur d'azote à 5-7 L/min par tonne, durée du traitement 12-15 minutes ; (4) Après le dégazage, appliquer le flux de couverture AdTech CV-1 à 5 kg/m² de surface de fusion pour protéger le métal traité jusqu'à la coulée ; (5) Avant le taraudage, enlever les résidus de flux de couverture et vérifier le DI (objectif inférieur à 3% pour la coulée sous pression standard) ; (6) Filtrer le flux de métal à travers le filtre en mousse céramique AdTech Al₂O₃ 20-25 PPI pendant la coulée dans le manchon de coulée de la machine de coulée sous pression.
Résumé : Mise en place d'un programme efficace de traitement de l'aluminium en fusion
La qualité des pièces moulées en aluminium est déterminée en grande partie par la qualité du processus de traitement du métal avant que celui-ci n'entre dans le moule. L'optimisation de l'outillage, l'affinement de la conception du moule ou l'ajustement des paramètres du processus ne compensent en rien le fait que le métal entre dans le système d'obturation avec une quantité excessive d'hydrogène dissous et des charges d'inclusion élevées.
La gamme de produits de flux pour le traitement de l'aluminium en fusion d'AdTech - couvrant les applications de dégazage, d'écrémage, de couverture, d'affinage et de nettoyage des fours - fournit une boîte à outils complète pour l'amélioration systématique de la qualité du métal. Les principes clés qui régissent les programmes efficaces de traitement par flux :
Adapter le type de flux à la fonction. Le flux de dégazage élimine l'hydrogène ; le flux d'écrasement améliore la récupération du métal ; le flux de couverture empêche la réoxydation ; le flux d'affinage capture les inclusions fines. L'utilisation d'un type de flux inapproprié pour un objectif donné donne de mauvais résultats, quel que soit le taux de dosage.
La méthode d'application détermine le plafond de performance. Le dégazage rotatif avec injection de flux est toujours plus performant que l'injection à la lance, qui est plus performante que l'application en surface. Investissez dans un équipement d'application adapté à votre échelle de production et à vos exigences de qualité.
La séquence est importante. Élimination des crasses avant le dégazage, dégazage avant la coulée, filtration pendant le remplissage du moule - la séquence n'est pas arbitraire et chaque étape s'appuie sur la précédente.
Combinez le traitement par flux avec la filtration sur mousse céramique. Le traitement par flux élimine ce que la filtration ne peut pas faire (hydrogène dissous), et la filtration élimine ce que le traitement par flux ne peut pas faire (fines inclusions bifilm). Il s'agit de technologies complémentaires, et la meilleure qualité de coulée est obtenue par l'utilisation systématique des deux.
Documenter et mesurer. La mesure de l'indice de densité avant et après le traitement, la mesure de la teneur en écume et le suivi du taux de rejet des pièces coulées sont les paramètres qui permettent de valider l'efficacité du programme de flux et d'identifier les possibilités d'amélioration.
Cet article est préparé par l'équipe éditoriale technique d'AdTech avec la contribution de spécialistes de la métallurgie de l'aluminium et d'ingénieurs des procédés de fonderie. Les spécifications des produits, les données de performance et les directives d'application reflètent les formulations actuelles d'AdTech et l'expérience sur le terrain à partir de 2025-2026. Contactez l'équipe technique d'AdTech pour la sélection de flux spécifiques à l'application, l'optimisation du dosage et les prix actuels.
