Untuk operasi pengecoran yang melelehkan aluminium, dirancang khusus fluks penghilangan oksida memberikan cara tercepat dan paling konsisten untuk menghilangkan permukaan dan oksida tersuspensi, mengurangi pembentukan sampah, melindungi lapisan tahan api, dan meningkatkan kualitas cor. Fluks yang paling efektif adalah campuran berbasis garam yang didominasi oleh garam klorida dan fluorida (misalnya NaCl, KCl, NaF, Na3AlF6), diformulasikan ke dalam kategori yang mencakup produk penutup, pembersih, sampah, dan pembersih dinding; pemilihan yang tepat, kontrol suhu, dan teknik aplikasi menentukan peningkatan hasil dan pengerjaan ulang yang lebih rendah.

1. Pengantar dan mengapa pengendalian oksida penting

Aluminium cair langsung membentuk lapisan oksida (Al₂O₃) yang tipis dan ulet pada saat bersentuhan dengan oksigen. Lapisan tersebut memerangkap inklusi hidrogen dan nonlogam, menghasilkan porositas pada coran, mempercepat keausan tahan api, dan mengubah logam berharga menjadi sampah yang harus dibuang. Fluks penghilang oksida yang cocok dengan benar mengumpulkan atau melarutkan fragmen oksida, mendorong pengapungannya, dan menciptakan kulit pelindung yang memperlambat oksidasi lebih lanjut. Hasilnya: pemulihan logam yang lebih tinggi, lebih sedikit cacat, dan stabilitas proses yang lebih baik.

2. Bagaimana oksida terbentuk dalam aluminium cair

Ketika aluminium meleleh, oksigen dalam atmosfer tungku dan dalam skrap yang masuk bereaksi membentuk aluminium oksida. Lapisan oksida terbentuk secara instan dan bersifat amfoter, sangat stabil, dan melekat. Sumber oksida tambahan termasuk kerak yang masuk dari skrap, residu fluks dari siklus sebelumnya, dan oksidasi elemen paduan (misalnya magnesium). Hidrogen larut dalam aluminium cair kemudian membentuk porositas selama pemadatan; oksida dapat menjebak hidrogen dan kotoran lainnya, memperburuk cacat pengecoran internal. Pendekatan teknis yang menurunkan hidrogen terlarut dan menghilangkan fragmen oksida akan menghasilkan integritas pengecoran yang unggul.

3. Apa yang dilakukan fluks penghilangan oksida dan bagaimana cara kerjanya

Fluks melakukan satu atau beberapa tugas fisikokimia berikut ini:

• Membentuk penghalang pada permukaan rendaman untuk mencegah oksidasi baru (aksi penutup).

• Bereaksi secara kimiawi dengan lapisan oksida dan mengubahnya menjadi senyawa dengan titik leleh lebih rendah atau senyawa yang dapat melebur yang dapat disaring (pelunakan kimiawi).

• Secara kimiawi atau fisik mengumpulkan partikel oksida dan inklusi tersuspensi menjadi gumpalan yang mengapung ke permukaan (aglomerasi sampah).

• Menembus penumpukan oksida pada dinding tungku dan melembutkannya, sehingga memungkinkan pembuangan secara mekanis (pembersihan dinding).

Sebagian besar fluks komersial menggunakan garam halida dan senyawa fluorida untuk memberikan pembasahan dan reaktivitas kimiawi terhadap Al₂O₃. Operasi fluks sering kali melengkapi perawatan degassing (degasser putar, impeler putar, dan pembilasan gas) karena fluks menangani oksida sementara degassing menargetkan penghilangan hidrogen.

4. Kategori fluks dan peran operasional

Jenis fluks dioptimalkan untuk kebutuhan spesifik. Tabel singkat di bawah ini memberikan taksonomi operasional.

Tabel 1. Kategori fluks dan fungsi utama

Sumber-sumber yang mengkategorikan praktik kecocokan fungsi fluks di seluruh pemasok industri dan tinjauan teknis independen.

5. Formulasi dan kinerja bahan kimia yang khas

Fluks komersial bervariasi tetapi kelompok bahan yang berulang muncul di seluruh literatur teknis dan paten: klorida (NaCl, KCl), fluorida (NaF, AlF₃, Na₃AlF₆, kriolit), garam magnesium atau kalsium, dan aditif seperti oksidator atau bahan pembasah. Kandungan fluorida sering kali membantu melarutkan atau melembutkan Al₂O₃; klorida berkontribusi pada aliran fluks dan aglomerasi sampah. Beberapa campuran pembersih dinding termasuk oksidan untuk menghasilkan panas lokal dan meningkatkan penetrasi fluoride. Resep yang dipatenkan menunjukkan rentang komposisi yang luas yang disesuaikan dengan seri paduan dan jenis tungku.

Tabel 2. Rentang bahan yang representatif dalam jenis fluks yang umum

Catatan: formula tertentu adalah hak milik. Operator harus membaca SDS produk untuk mengetahui komposisi yang tepat.

6. Metode aplikasi, jendela dosis dan suhu

Teknik aplikasi umum

1. Penyiaran - menaburkan butiran ke seluruh permukaan bak mandi dan menyapu; modal rendah tetapi penetrasi bervariasi.

2. Injeksi - injeksi pneumatik atau mekanis di bawah permukaan untuk pembersihan yang dalam dan penangkapan oksida yang efisien; modal yang lebih tinggi, kinerja yang lebih tinggi.

3. Penambahan garis tuang - dosis fluks pada titik transfer atau penuangan untuk melindungi logam selama pergerakan.

4. Menembakkan / Semprotan dinding - sistem khusus yang menerapkan fluks pembersih dinding pada permukaan tahan api.

Dosis dan suhu yang umum

• Panduan umum untuk membersihkan atau menutupi fluks: 1-4 kg per ton lelehan untuk perawatan rutin; lebih tinggi untuk pengendalian sampah berat.

• Biaya pembersihan dinding lebih besar dan diterapkan selama siklus perawatan tungku; ikuti petunjuk pemasok.

• Banyak fluks yang efektif di antara 750°C dan 950°C, tetapi rentang peleburan dan penguraian spesifik produk berbeda; ikuti rekomendasi SDS dan lembar teknis. Menggunakan fluks pada suhu yang terlalu rendah akan mengurangi reaktivitas; suhu yang terlalu tinggi dapat menghasilkan asap penguraian yang berbahaya.

Tabel 3. Referensi cepat aplikasi

Selalu ikuti panduan pemasok dan peraturan setempat untuk dosis.

7. Kriteria pemilihan untuk lingkungan produksi

Pilih fluks dengan mencocokkan variabel-variabel ini:

• Keluarga paduan: Fluks tertentu diformulasikan untuk paduan magnesium tinggi atau aplikasi mematri; komposisi penting.

• Jenis tungku: Tungku gema, wadah, tuang-miring, dan induksi berperilaku berbeda dengan serbuk atau butiran.

• Integrasi proses: Jika degassing dan fluks akan berjalan bersamaan, pilih fluks dengan perilaku residu dan skimming yang kompatibel.

• Kesiapan otomatisasi: Sistem injeksi memerlukan butiran yang mengalir bebas dengan ukuran partikel yang terkontrol.

• Kendala lingkungan: Kandungan halogen, fluorida, dan persyaratan emisi dapat membatasi pilihan berdasarkan peraturan setempat.
  Data pemasok yang terdokumentasi, tinjauan SDS, dan uji coba skala kecil sangat penting sebelum adopsi di seluruh pabrik.

8. Masalah kesehatan, keselamatan, dan lingkungan

Kimia fluks melibatkan halida dan fluorida. Beberapa jalur penguraian menghasilkan gas korosif dan beracun seperti hidrogen fluorida dan hidrogen klorida ketika fluks terpapar pada kelembapan atau suhu tinggi. Poin-poin keamanan utama:

• Gunakan ventilasi pembuangan lokal saat menambahkan fluks atau selama operasi fluks berat.

• APD: sarung tangan tahan bahan kimia, pelindung wajah, kacamata pengaman, dan pelindung pernapasan yang sesuai untuk partikulat dan asap di udara.

• Bacalah SDS produk untuk pertolongan pertama, penanganan tumpahan, dan tindakan pemadaman kebakaran.

• Hindari kontak fluks dengan air atau bahan kimia yang tidak kompatibel yang dapat melepaskan gas berbahaya.

• Residu fluks limbah dan sampah dapat mengandung garam fluorida yang reaktif; tangani pembuangan sesuai dengan aturan limbah berbahaya.

Tabel 4. Referensi cepat keselamatan

9. Kontrol kualitas, pengujian dan pengukuran efektivitas

Menetapkan metrik:

• Massa sampah per lelehanmelacak kilogram sampah yang dihasilkan per ton sebelum dan sesudah perubahan fluks.

• Tingkat hidrogenmengukur hidrogen terlarut dengan ekstraksi panas gas pembawa atau teknik serupa; perhatikan bahwa fluks saja tidak akan menghilangkan hidrogen.

• Jumlah inklusi dihitungmenggunakan sampel metalografi untuk mengukur inklusi oksida.

• Uji kimia residu fluksmemverifikasi fluorida atau klorida yang terbawa ke dalam logam memenuhi batas yang dapat diterima.

• Log prosessuhu, waktu penambahan, dan interval skimming.

Produsen sering memberikan dukungan laboratorium atau uji coba lapangan untuk membantu menetapkan metrik dasar. Penelitian independen menunjukkan campuran fluks yang mengandung garam fluorida meningkatkan pelarutan oksida dan penghilangan inklusi ketika dikombinasikan dengan skimming mekanis yang tepat.

10. Praktik-praktik terbaik dalam penyimpanan, penanganan, dan inventaris

• Simpan fluks dalam wadah yang tertutup dan kering untuk menghindari penyerapan kelembapan dan penggumpalan.

• Putar inventaris dengan pendekatan FIFO; fluks yang terpapar kelembapan dapat bereaksi dengan keras atau kehilangan performa.

• Simpan jauh dari asam, tempat basah, dan bahan kimia yang tidak cocok.

• Simpan salinan SDS yang dapat diakses di area lelehan dan latih personel tentang tindakan darurat.

• Gunakan sistem pemindahan yang aman untuk meminimalkan timbulan debu selama penanganan kantong.

11. Catatan pasar dan pemasok terkemuka

Pemasok pengecoran dan pengolahan logam global menawarkan merek fluks industri untuk beragam kebutuhan. Pemimpin teknis dan lini produk yang sering dikutip oleh para insinyur pengecoran termasuk seri Foseco COVERAL dan lini fluks Pyrotek. Banyak pemasok yang menerbitkan SDS dan catatan aplikasi teknis; konsultasikan dengan mereka sebelum melakukan uji coba. Pemilihan produk sering kali bergantung pada dukungan lokal, kepatuhan terhadap peraturan, dan uji coba kilang.

12. Masalah umum dan solusi

Masalah: Asap fluks atau asap yang kuat selama penambahan.
Obat: Kurangi laju penambahan, tingkatkan ventilasi, verifikasi kekeringan fluks. Lihat SDS untuk mengetahui perilaku penguraian.

Masalah: Masuknya logam berlebih pada skimming (pinggiran yang berlebihan).
Obat: Turunkan dosis, ubah waktu penambahan, sesuaikan teknik skimming.

Masalah: Inklusi yang persisten meskipun terjadi fluks.
Obat: Kombinasikan fluks dengan rotary degassing atau tingkatkan kedalaman injeksi dan agitasi mekanis.

13. Contoh kasus praktis (angka operasional)

Sebuah pabrik pengecoran ukuran menengah melebur 2 ton per batch dengan jadwal harian. Sampah awal adalah 80 kg per ton menggunakan campuran garam yang disebarkan. Peralihan ke fluks pembersih komersial dengan 10% Na₃AlF₆ dan basa KCl/NaCl, yang diaplikasikan pada 3 kg/tonne ditambah dengan penambahan yang dibantu oleh injektor, mengurangi sampah menjadi 55 kg per ton dan menurunkan tingkat pengerjaan ulang hingga 18 persen dalam uji coba selama 4 minggu. Kadar hidrogen membutuhkan degassing pelengkap untuk mencapai target kontrol porositas. Hasil bergantung pada campuran scrap, paduan, dan disiplin operator; data uji coba harus dikumpulkan dan dianalisis sebelum digunakan secara penuh.

14. Ringkasan dan daftar periksa yang direkomendasikan

Daftar periksa operasional sebelum adopsi fluks

• Tinjau kompatibilitas paduan dan lembar teknis pemasok.

• Dapatkan dan pelajari SDS, prosedur darurat, dan kebutuhan ventilasi.

• Percobaan fluks dalam kondisi terkendali, penebangan sampah, inklusi, dan hidrogen.

• Pilih metode aplikasi: siaran untuk modal rendah, injeksi untuk hasil yang dapat diulang.

• Melatih operator, mendokumentasikan dosis, dan menjadwalkan siklus pembersihan dinding.

• Memantau emisi dan membuang residu sesuai dengan peraturan.

15. Pertanyaan yang sering diajukan

1. Apa kelompok bahan utama dalam fluks penghilangan oksida untuk aluminium?
Sebagian besar fluks industri adalah campuran alkali halida dan garam fluorida, biasanya natrium klorida, kalium klorida, natrium fluorida dan natrium aluminofluorida (kriolit). Fluorida meningkatkan pelunakan oksida sementara klorida meningkatkan aliran.

2. Apakah fluks akan menghilangkan hidrogen terlarut?
Tidak. Fluks mengumpulkan oksida dan inklusi. Penghilangan hidrogen memerlukan langkah degassing seperti degassing putar dengan gas inert. Fluks dan degassing bersama-sama menghasilkan hasil terbaik.

3. Dapatkah saya menggunakan fluks yang sama untuk semua paduan aluminium?
Tidak selalu. Paduan magnesium tinggi, operasi mematri, dan paduan khusus sering kali memerlukan formula fluks yang disesuaikan. Selalu periksa rekomendasi pemasok.

4. Berapa banyak fluks yang harus saya tambahkan per lelehan?
Dosis rutin biasanya berkisar antara 1-4 kg per ton untuk membersihkan atau menutupi fluks. Episode sampah yang berat membutuhkan dosis yang lebih tinggi dan penyesuaian prosedural.

5. Perlindungan pernapasan apa yang diperlukan?
Gunakan respirator yang diberi peringkat untuk gas partikulat dan gas asam jika diperkirakan akan terjadi pembentukan asap. Ventilasi lokal dan ekstraksi asap wajib dilakukan untuk operasi yang aman.

6. Apakah fluks yang mengandung fluorida berbahaya bagi peralatan?
Jika residu tidak dihilangkan, garam yang mengandung fluorida dapat bersifat korosif terhadap logam tertentu dan dapat merusak peralatan. Ikuti jadwal pembersihan dan gunakan prosedur skimming yang kompatibel.

7. Apakah injeksi lebih baik daripada penyiaran?
Injeksi memberikan penetrasi yang lebih dalam, penangkapan oksida yang lebih cepat, dan kehilangan logam yang dapat digunakan lebih rendah jika dilakukan dengan benar. Penyiaran tetap berguna untuk toko-toko kecil atau perlindungan permukaan yang cepat.

8. Bagaimana seharusnya limbah fluks dan skiming dibuang?
Perlakukan skim dan residu sebagai limbah industri. Limbah ini sering kali mengandung garam halida yang reaktif dan harus ditangani sesuai dengan peraturan limbah berbahaya; konsultasikan dengan pihak berwenang setempat dan panduan pembuangan dari pemasok.

9. Dapatkah fluks mengurangi keausan refraktori?
Fluks pembersih dinding menghilangkan kerak yang melekat pada lapisan, sering kali memperpanjang usia refraktori dengan mencegah penumpukan tebal yang merusak lapisan. Prosedur yang tepat penting untuk menghindari abrasi yang berlebihan.

10. Apakah ada tren ke arah fluks emisi yang lebih rendah?
Ya. Pemasok dan peneliti mengupayakan formulasi yang lebih rendah halida, rendah VOC, dan terbatas halogen untuk memenuhi peraturan lingkungan dan mengurangi emisi berbahaya sekaligus mempertahankan kinerja. Penelitian terbaru tentang campuran khusus dan bahan kimia alternatif sedang berlangsung.