Os fluxos para o tratamento da fusão do alumínio são formulações à base de sais inorgânicos ou compostos químicos aplicados ao alumínio fundido a temperaturas de 680-780°C para desempenhar três funções metalúrgicas críticas: desgaseificação (remoção do hidrogénio gasoso dissolvido que provoca a porosidade), escorificação (separação e remoção de inclusões não metálicas e películas de óxido da superfície da fusão) e limpeza da parede do forno (dissolução e remoção de acumulações de óxido sinterizado dos revestimentos do forno) - com a gama de produtos de fluxos da AdTech a abranger fluxo de desgaseificação granular, fluxo de escória em pó, fluxo de cobertura, e fluxo de refinação em formulações baseadas em sistemas de sais de cloreto-fluoreto, alcançando reduções do teor de hidrogénio de 50-80% e reduções de perda de metal de escória de 40-60% quando aplicado corretamente em operações de fundição e fusão de alumínio.
Se o seu projeto requer a utilização de fluxos de tratamento de alumínio fundido, pode contactar-nos para um orçamento gratuito.
Na AdTech, formulamos, fabricamos e fornecemos fluxos de tratamento de alumínio fundido para fundições, operações de fundição sob pressão, fundições secundárias de alumínio e instalações de fundição contínua numa base global. Os desafios metalúrgicos que os nossos clientes enfrentam são consistentes em todas as geografias: porosidade excessiva nas peças fundidas devido ao hidrogénio dissolvido, perda inaceitavelmente elevada de metal de escória que consome alumínio valioso, perdas de produtividade do forno devido à acumulação de óxido nas paredes e nos fornos e propriedades mecânicas inconsistentes da peça fundida associadas à remoção inadequada de inclusões. O tratamento com fluxo, quando corretamente especificado e aplicado, resolve todos estes desafios simultaneamente.
O caso metalúrgico para o tratamento da fusão de alumínio: Compreender os problemas de hidrogénio e de inclusão
O alumínio fundido apresenta dois desafios fundamentais de qualidade que o tratamento com fluxos aborda diretamente. Compreender a razão destes problemas - e não apenas o facto de existirem - é essencial para selecionar e aplicar os fluxos de forma eficaz.
O problema da solubilidade do hidrogénio
O alumínio tem uma relação invulgar e problemática com o hidrogénio. À temperatura ambiente, o alumínio sólido não dissolve quase nenhum hidrogénio (aproximadamente 0,036 ml de H₂ por 100g de Al no lado sólido do ponto de fusão). No seu ponto de fusão no estado líquido, o alumínio dissolve aproximadamente 0,69 ml de H₂ por 100g de Al - um aumento de 20 vezes na solubilidade através da transição sólido-líquido.
Esta alteração dramática da solubilidade tem consequências práticas graves durante a fundição. À medida que o alumínio líquido solidifica no molde, a solubilidade do hidrogénio cai vertiginosamente. O excesso de hidrogénio dissolvido não pode permanecer em solução e tem de deixar o metal. Se não conseguir escapar através da superfície do metal em solidificação com rapidez suficiente (o que não acontece na maioria das situações de fundição, devido à rápida solidificação), forma bolhas de gás que se tornam porosidades presas na fundição solidificada.
O hidrogénio entra na fusão do alumínio a partir de várias fontes: humidade atmosférica (H₂O reage com o alumínio fundido: 2Al + 3H₂O → Al₂O₃ + 3H₂), sucata húmida ou contaminada (resíduos orgânicos, humidade superficial, contaminação por óleo), revestimentos refractários húmidos e ferramentas de forno, gases de combustão húmidos em fornos a gás e adições de ligas húmidas.
O objetivo quantitativo para a maioria das aplicações de fundição de alumínio é um teor de hidrogénio dissolvido inferior a 0,10-0,15 ml de H₂ por 100g de Al antes da fundição. Para aplicações aeroespaciais críticas ou estanques à pressão, o objetivo pode ser inferior a 0,08 ml/100g. Os fundidos de alumínio secundário não tratados contêm normalmente 0,30-0,60 ml/100g - três a seis vezes o nível aceitável.
O problema da inclusão e da película de óxido
Em simultâneo com o problema do hidrogénio, o alumínio fundido acumula inclusões não metálicas que degradam a qualidade da fundição:
Filmes de óxido de superfície (bifilmes de Al₂O₃): Formam-se instantaneamente quando a superfície do metal entra em contacto com o ar. A turbulência dobra estas películas no corpo fundido, criando inclusões de óxido de camada dupla (bifilmes) com uma superfície interna não ligada que actua como uma fenda pré-existente na fundição solidificada.
Espinélios (MgAl₂O₄): Forma-se em ligas com magnésio (incluindo A356) a partir da reação do magnésio com óxido de alumínio. As inclusões de espinélio são mais duras e estáveis do que o Al₂O₃, tornando-as particularmente prejudiciais às operações de maquinagem.
Compostos de metais alcalinos: O sódio e o cálcio provenientes da contaminação da sucata ou da transferência de fluxo formam compostos de alumínio-alcalino que reduzem a tensão superficial e aumentam a absorção de hidrogénio, agravando o problema da porosidade.
Fragmentos refractários: Partículas de desgaste físico de revestimentos de panelas, paredes de fornos e ferramentas que contaminam o fluxo de fusão.
O tratamento eficaz do fluxo resolve tanto o problema do hidrogénio (através da aplicação do fluxo de desgaseificação) como o problema da inclusão (através da aplicação do fluxo de escória e refinação), trabalhando em sinergia para produzir metal limpo, com baixo teor de hidrogénio, pronto para fundição ou filtração.
Classificação dos fluxos de tratamento de alumínio fundido: Tipos, funções e química
Os fluxos para tratamento de alumínio fundido não são um produto único - são uma família de formulações quimicamente distintas, cada uma concebida para desempenhar uma função metalúrgica específica. A utilização de um tipo de fundente incorreto para uma determinada função produz maus resultados e pode introduzir novos problemas.
Categorias de fluxo primário
| Tipo de fluxo | Função principal | Funções secundárias | Forma física | Aplicação típica |
|---|---|---|---|---|
| Fluxo de desgaseificação | Remoção de hidrogénio | Algumas flotações de inclusão | Granulado ou pó | Injeção de lança no corpo fundido |
| Fluxo de escória | Separação de escórias e fluidez | Recuperação de metais a partir de escórias | Em pó ou granulado | Aplicação à superfície e agitação |
| Fluxo de cobertura | Proteção da superfície da fusão | Barreira de hidrogénio | Granulado | Camada de cobertura superficial |
| Fluxo de refinação | Remoção de inclusões e coagulação | Remoção de álcalis | Pó ou comprimido | Injeção ou agitação |
| Fluxo de limpeza | Limpeza da parede do forno | Limpeza de lareiras | Granulado | Aplicação direta nas superfícies do forno |
| Fluxo combinado (polivalente) | Múltiplas funções simultâneas | Diversos | Em pó ou granulado | Tratamento geral da fusão |
| Fluxo sem sal / com baixo teor de cloro | Desgaseificação (optimizada para o ambiente) | Redução das emissões | Pó ou comprimido | Operações regulamentadas no domínio do ambiente |
Quadro de decisão da seleção do fluxo
A seleção do tipo de fluxo depende do objetivo metalúrgico específico:
Objetivo primário: Redução da porosidade → Especificar o fluxo de desgaseificação; aplicar por injeção de lança ou unidade de desgaseificação rotativa para obter a máxima eficiência de remoção de hidrogénio.
Objetivo principal: Recuperação de escórias metálicas → Especificar o fluxo de escória; aplicar na superfície da escória e trabalhar no corpo da escória para liquefazer as inclusões metálicas.
Objetivo primário: Limpeza da inclusão → Especificar o fluxo de refinação; combinar com a filtragem de espuma cerâmica a jusante para obter o máximo efeito.
Objetivo principal: Produtividade do forno → Especificar o fluxo de limpeza; aplicar durante os períodos de manutenção planeados para dissolver a acumulação de óxido.
Melhoria geral da produção → Especificar um fluxo polivalente que combine as funções de desgaseificação, escorificação e refinação; melhor para operações sem sistemas dedicados de injeção de fluxo.
Fluxo de desgaseificação: especificações, mecanismos e métodos de aplicação
Como funciona o Fluxo de Desgaseificação
O fluxo de desgaseificação remove o hidrogénio dissolvido do alumínio fundido através de um mecanismo que difere fundamentalmente de uma simples reação química. O fluxo não reage quimicamente com o hidrogénio dissolvido - em vez disso, cria condições que permitem que o hidrogénio deixe o alumínio fundido por difusão.
Quando os grânulos ou pó de fluxo de desgaseificação são injectados na massa fundida abaixo da superfície (através de uma lança ou de uma unidade de desgaseificação rotativa), os materiais de fluxo vaporizam ou reagem para gerar bolhas de gás muito finas. Estas bolhas - principalmente da geração de cloro gasoso (Cl₂) a partir de componentes de sal de cloreto que reagem com o alumínio - sobem através da massa fundida. À medida que cada bolha ascendente entra em contacto com o hidrogénio dissolvido no metal circundante, o hidrogénio difunde-se do metal para o interior da bolha (impulsionado pela pressão parcial zero do hidrogénio dentro de uma bolha fresca) e é transportado para a superfície e removido.
A eficiência deste processo depende de:
- Tamanho da bolha: As bolhas mais pequenas têm uma área de superfície mais elevada por unidade de volume e recolhem mais hidrogénio por unidade de gás gerado.
- Distribuição de bolhas: As bolhas uniformemente distribuídas pela profundidade da fusão recolhem o hidrogénio de forma mais eficiente do que as grandes bolhas que sobem em fluxos concentrados.
- Tempo de permanência das bolhas: As bolhas de subida mais lenta (tamanho mais pequeno) passam mais tempo em contacto com o metal, recolhendo mais hidrogénio.
- Temperatura de fusão: Uma temperatura mais elevada aumenta o coeficiente de difusão do hidrogénio, melhorando a taxa de remoção.
É por esta razão que as unidades de desgaseificação rotativa (que produzem bolhas muito finas e uniformemente distribuídas através de um rotor rotativo) superam drasticamente a simples injeção de lança (que produz bolhas maiores e menos uniformemente distribuídas). O fluxo de desgaseificação amplifica ambos os métodos, mas funciona muito mais eficazmente em sistemas de desgaseificação rotativos.
Especificações químicas do Fluxo de Desgaseificação AdTech
| Parâmetro | Grau padrão | Grau Premium | Método de teste |
|---|---|---|---|
| Sistema primário de sal | KCl + NaCl + Na₃AlF₆ | KCl + NaCl + K₂TiF₆ + Na₃AlF₆ | XRF / química húmida |
| Teor de cloretos (total) | 55-70% | 50-65% | Titulação |
| Teor de fluoreto | 10-18% | 12-20% | Elétrodo seletivo de iões |
| Teor de metais alcalinos (Na+K) | 30-45% | 28-42% | Fotometria de chama |
| Teor de humidade | ≤ 0,3% | ≤ 0,2% | Karl Fischer / LOD |
| Tamanho das partículas (granulado) | 0,5-3,0 mm | 0,5-2,5 mm | Análise granulométrica |
| Intervalo do ponto de fusão | 650-720°C | 640-710°C | Análise DSC |
| Densidade aparente | 0,85-1,20 g/cm³ | 0,90-1,25 g/cm³ | Método do cilindro |
| pH (solução 10%) | 7.5-9.5 | 7.5-9.5 | Medidor de pH |
Objectivos de desempenho do fluxo de desgaseificação
| Parâmetro de desempenho | Linha de base (sem tratamento) | Após desgaseificação Fluxo (Lance) | Fluxo após desgaseificação (rotativo) |
|---|---|---|---|
| H₂ dissolvido (ml/100g Al) | 0.30-0.60 | 0.15-0.25 | 0.08-0.15 |
| Índice de densidade (%) | 8-25% | 3-8% | 1-4% |
| K-mold Bifilm Index | Elevado | Moderado | Baixo-Moderado |
| Tempo de tratamento (por tonelada) | N/A | 8-15 minutos | 12-20 minutos |
| Consumo de fluxo (kg/ton Al) | N/A | 1,5-3,0 kg | 0,8-2,0 kg |
| Consumo de gás (N₂ ou Ar, m³/ton) | N/A | 0.5-1.5 | 2.0-5.0 |
Métodos de aplicação do Fluxo de Desgaseificação
Método 1: Injeção manual da lança
Um tubo de lança de aço (diâmetro 25-40 mm) ligado a uma fonte de gás azoto ou árgon é mergulhado na massa fundida. Os grânulos ou pó de fluxo desgaseificante são introduzidos através da lança através de uma unidade injectora de fluxo ou de um simples funil pressurizado. O gás transporta o fluxo para o corpo fundido onde se dispersa, vaporiza e gera bolhas de tratamento.
Este método é adequado para operações de pequena a média dimensão (fusões inferiores a 3-5 toneladas) e para operações sem equipamento de desgaseificação rotativo. Tem um custo de capital mais baixo, mas é menos eficiente na remoção de hidrogénio por kg de fundente utilizado.
Método 2: Unidade de desgaseificação rotativa com injeção de fluxo
Um rotor de grafite que gira a 200-600 RPM quebra o gás de transporte combinado de azoto/argónio e o pó de fluxo arrastado em bolhas muito finas (diâmetro típico de 2-8 mm versus 15-40 mm para injeção de lança). Estas bolhas finas distribuem-se uniformemente pelo volume da fusão, proporcionando uma eficiência de remoção de hidrogénio dramaticamente superior.
A AdTech fabrica unidades de desgaseificação rotativas (sistemas de rotor e eixo de grafite) que se integram diretamente com a nossa linha de produtos de fluxo para um desempenho optimizado do sistema. Recomendamos este método para qualquer operação acima de 2 toneladas de capacidade de fusão onde a qualidade do fundido é crítica.
Método 3: submersão da pastilha de fluxo/briquete
As pastilhas ou briquetes de fluxo pré-formados são mergulhados abaixo da superfície da fusão utilizando um êmbolo de aço. A pastilha dissolve-se e gera gases de tratamento. Este método é mais simples do que o equipamento de injeção e adequado para operações mais pequenas, embora a eficiência seja inferior à da desgaseificação rotativa.
Método 4: Espalhamento do pó com agitação
Para operações sem equipamento de injeção, o pó de fluxo desgaseificante pode ser espalhado pela superfície da fusão e trabalhado com uma concha de aço ou escumadeira. Este é o método menos eficiente, mas proporciona uma melhoria significativa em relação à ausência de tratamento.
Fluxo de escória: especificações, mecanismos e recuperação de metais
O problema da escória no processamento do alumínio
A escória é a camada superficial que se forma no alumínio fundido através da oxidação, nitretação e aprisionamento de materiais não metálicos. Em operações de alumínio secundário (fundições de reciclagem e fundições), a geração de escória pode representar 2-8% do peso total da fundição - com o alumínio metálico muitas vezes compreendendo 40-70% da massa de escória. Este metal retido representa uma perda direta de receitas e é o principal alvo do tratamento do fluxo de escórias.
A composição das escórias de alumínio típicas:
- Alumínio metálico (preso): 40-70%.
- Óxido de alumínio (Al₂O₃): 15-35%.
- Nitreto de alumínio (AlN): 5-15%.
- Óxido de magnésio (MgO): 1-5% (em ligas que contenham Mg)
- Espinélios (MgAl₂O₄): 2-8%.
- Outros sais, carbonetos, outros óxidos: 2-5%.
Como funciona o fluxo de escória
O fluxo de escória actua sobre a camada de escória através de dois mecanismos principais:
Mecanismo 1: Redução do ponto de fusão e da viscosidade das impurezas
Os componentes de sal de cloreto-fluoreto do fluxo de escória dissolvem-se na matriz de óxido da escória, reduzindo o seu ponto de fusão e viscosidade. Isso permite que as gotículas de alumínio metálico presas na estrutura da escória se aglutinem e drenem de volta para a massa fundida, aumentando a recuperação do metal.
Mecanismo 2: Modificação da tensão superficial
O fluxo de escória reduz a tensão superficial do alumínio fundido em relação às películas de óxido, fazendo com que as películas de óxido libertem mais rapidamente o seu conteúdo metálico retido. Isto é particularmente importante para as gotículas de metal finas e dispersas que representam a maioria do conteúdo de metal de escória.
O resultado prático: a escória tratada com um fluxo de escória adequado torna-se fofa, seca e não pegajosa (por vezes descrita como escória “curta”), tornando-a fácil de escumar de forma limpa a partir da superfície de fusão, deixando o máximo de metal para trás. A escória não tratada permanece húmida, pegajosa e difícil de escumar - arrastando o metal com ela e deixando resíduos de adesivo nas paredes do forno.
Especificações do fluxo de escória AdTech
| Parâmetro | Fluxo de escória padrão | Fluxo de escória para trabalhos pesados | Fluxo de escória com baixo teor de sal |
|---|---|---|---|
| Composição primária | KCl-NaCl-Na₃AlF₆ | KCl-NaCl-Na₃AlF₆-KF | Sal orgânico + fluoreto |
| Teor de cloreto | 60-75% | 55-70% | 20-40% |
| Teor de fluoreto | 8-15% | 12-20% | 5-15% |
| Temperatura de aplicação | 700-760°C | 700-780°C | 680-750°C |
| Forma das partículas | Pó (0,1-0,5 mm) | Granular (0,5-2,0 mm) | Pó |
| Teor de humidade | ≤ 0,3% | ≤ 0,25% | ≤ 0,4% |
| Taxa de dosagem | 5-15 kg/tonelada de escórias | 8-18 kg/tonelada de escórias | 4-12 kg/tonelada de escórias |
| Melhoria da recuperação de metais | 15-35% vs. sem fluxo | 20-40% vs. sem fluxo | 10-25% vs. sem fluxo |
Dados de desempenho da recuperação de escórias metálicas
| Método de tratamento | Teor de escórias metálicas (após desnatação) | Recuperação de metais vs. linha de base |
|---|---|---|
| Sem tratamento (linha de base) | 55-70% metal em escória | Linha de base |
| Fluxo manual + agitação | 35-50% metal em escória | +15-25% metal recuperado |
| Prensa mecânica de escórias (sem fluxo) | 30-45% metal em escória | +20-30% metal recuperado |
| Fluxo de escória + prensa mecânica | 15-25% metal em escória | +35-50% metal recuperado |
| Fluxo de escória para serviço pesado AdTech | 18-28% metal em escória | +30-45% metal recuperado |
Procedimento de aplicação da escória
A sequência correta de aplicação do fluxo de escória maximiza a recuperação do metal:
- Permitir que as impurezas se acumulem naturalmente na superfície de fusão durante o ciclo de fusão.
- Reduzir a agitação e deixar a massa fundida acalmar durante 2-3 minutos antes da aplicação do fluxo.
- Aplicar o pó de fluxo de escória uniformemente em toda a superfície da escória com a taxa de dosagem recomendada.
- Introduzir o fluxo na escória utilizando uma escumadeira de aço perfurado ou um agitador mecânico de escória - o fluxo deve entrar em contacto com o interior da massa de escória e não apenas com a superfície.
- Aguardar 3-5 minutos para que o fluxo actue (as gotículas de metal coalescem e escorrem).
- Limpar a escória tratada numa só direção, sem raspar repetidamente para trás e para a frente (o que reincorpora metal).
- Verificar se a superfície de fusão está limpa e brilhante após a escumação - as áreas escuras residuais indicam uma remoção incompleta da escória.
Fluxo de cobertura e proteção: Prevenção da oxidação durante a fusão e a fixação
A necessidade de proteção da superfície de fusão
Entre as operações de tratamento ativo (desgaseificação, remoção de escórias), o alumínio fundido deixado exposto à atmosfera do forno continua a oxidar à superfície. Esta oxidação gera novas impurezas, absorve o hidrogénio atmosférico e degrada a qualidade do metal que o tratamento de fluxo alcançou.
O fluxo de cobertura resolve este problema ao flutuar como uma camada de sal fundido na superfície do alumínio fundido, separando fisicamente o metal da atmosfera. A camada de fluxo deve:
- Derreter e espalhar a temperaturas de retenção do alumínio (680-750°C).
- Têm uma densidade inferior à do alumínio (2,7 g/cm³) para flutuar de forma estável.
- Criar uma barreira contínua e não permeável aos gases atmosféricos.
- Não reagir quimicamente com o alumínio ou introduzir contaminação.
- Permanece suficientemente fluido para ser escumado antes da moldagem.
Especificações do AdTech Covering Flux
| Parâmetro | Fluxo de cobertura padrão | Fluxo de revestimento de alta temperatura |
|---|---|---|
| Composição | Base KCl-NaCl | Base KCl-NaCl-K₂SO₄ |
| Teor de cloreto | 65-80% | 60-75% |
| Teor de fluoreto | 3-8% | 5-12% |
| Temperatura de aplicação | 680-740°C | 700-780°C |
| Ponto de fusão do fundente | 620-680°C | 640-700°C |
| Densidade do fluxo | 1,6-1,9 g/cm³ | 1,7-2,0 g/cm³ |
| Espessura da camada (efectiva) | 15-30mm | 20-40mm |
| Taxa de aplicação | 5-10 kg/m² de superfície de fusão | 6-12 kg/m² de superfície de fusão |
| Prevenção da absorção de H₂ | Redução 60-80% | Redução 70-85% |
| Tamanho das partículas | 2-8mm granulado | 2-8mm granulado |
Cobertura do fluxo em operações de retenção de longa duração
Para fornos de espera de alumínio que mantêm o metal à temperatura por períodos prolongados (entre ciclos de fundição, espera durante a noite ou períodos de espera de mudança de turno), o fluxo de cobertura fornece um benefício quantificável. Sem o fluxo de cobertura, o metal em um forno de retenção a gás a 720°C absorve aproximadamente 0,03-0,06 ml de H₂ por 100g de Al por hora de retenção. Com uma camada de fluxo de cobertura adequadamente mantida, esta taxa de absorção cai para 0,005-0,015 ml de H₂ por 100g de Al por hora - uma redução de 4-6× na taxa de captação de hidrogénio durante a fixação.
Isto significa que uma retenção nocturna de 4 horas, que aumentaria o teor de hidrogénio de 0,10 para 0,30 ml/100g (exigindo uma nova desgaseificação antes da fundição do turno seguinte), aumenta-o apenas para 0,12-0,15 ml/100g - eliminando frequentemente a necessidade de nova desgaseificação e poupando tempo de tratamento e consumo de fluxo.
Fluxo de limpeza da parede do forno: Remoção da acumulação de óxido sinterizado
O impacto da acumulação de óxido na produtividade do forno
Ao longo de semanas e meses de funcionamento, os fornos de fusão de alumínio acumulam acumulações de óxido sinterizado (também designadas por crostas de banho) nas paredes do forno, nas superfícies da lareira e nas áreas da rampa. Estas acumulações:
- Prendem o alumínio metálico, reduzindo o rendimento da fusão.
- Reduzir a capacidade do forno à medida que a espessura da acumulação aumenta.
- Criam pontos quentes locais devido ao seu efeito isolante, acelerando o desgaste do refratário.
- Gerar inclusões de óxido quando os pedaços se partem e entram na fusão.
- Aumentar o consumo de energia por tonelada de alumínio fundido.
A remoção mecânica destas incrustações (lascamento, trituração) é trabalhosa, arrisca-se a danificar os revestimentos refractários e não permite aceder a geometrias complexas do forno. O fluxo de limpeza da parede do forno dissolve quimicamente estas incrustações durante o funcionamento do forno.
Especificações do Fluxo de Limpeza de Fornos AdTech
| Parâmetro | Fluxo de limpeza padrão | Fluxo de limpeza para trabalhos pesados |
|---|---|---|
| Sistema primário | KF-NaF-Na₃AlF₆ | Na₃AlF₆-K₂TiF₆-KCl |
| Teor de fluoreto | 25-40% | 35-50% |
| Temperatura de aplicação | 720-780°C | 740-800°C |
| Forma física | Granulado (1-4mm) | Granulado (2-5mm) |
| Frequência de aplicação | Mensal ou trimestral | Trimestral ou semestral |
| Método de aplicação | Direto sobre a acumulação de óxido | Com batida/agitação |
| Taxa de dissolução de óxido | 2-5 kg de óxido/kg de fluxo | 3-7 kg de óxido/kg de fluxo |
| Tempo de contacto necessário | 15-45 minutos | 20-60 minutos |
Protocolo de aplicação do fluxo de limpeza
- Deixar o forno atingir a temperatura de tratamento (720-780°C) com a massa fundida presente.
- Reduzir ou interromper o fluxo de metal para o forno.
- Aplicar o fluxo de limpeza diretamente nas áreas de acumulação de óxido.
- Deixar o fluxo reagir sem perturbações durante 15-30 minutos.
- Remover a acumulação de óxido amolecido para o corpo de fusão, onde se dissolve na camada de fluxo.
- Retirar da superfície da fusão a mistura de óxido fundente resultante.
- Retomar as operações normais após a remoção dos resíduos de fluxo de limpeza.
Recomendamos a programação do tratamento de fluxo de limpeza durante as janelas de manutenção planeada e não durante a produção, uma vez que o processo reduz temporariamente a qualidade da fusão e gera escórias substanciais.
Química de fluxo: Sistemas de sais de cloreto-fluoreto e suas funções metalúrgicas
A base: Porque é que os sistemas de fluoreto de KCl-NaCl funcionam
A química dominante nos fundentes comerciais para tratamento de alumínio fundido é o sistema cloreto de potássio-cloreto de sódio-fluoreto. Compreender porque é que esta química específica é escolhida explica como avaliar e comparar produtos de fluxo.
Cloreto de potássio (KCl) e cloreto de sódio (NaCl):
O sistema binário KCl-NaCl forma um eutéctico a aproximadamente 51% NaCl / 49% KCl (por peso) com um ponto de fusão de 657°C - convenientemente abaixo das temperaturas típicas de processamento do alumínio (680-780°C). Esta composição eutéctica produz um sal fundido de baixa viscosidade que se espalha facilmente sobre as superfícies de fusão do alumínio e penetra eficazmente nas estruturas de escória.
Os cloretos alcalinos (KCl, NaCl) são a fase portadora dos componentes de fluoreto mais reactivos e proporcionam o baixo ponto de fusão e a boa fluidez que tornam o fluxo funcionalmente útil.
Componentes de fluoreto (Na₃AlF₆, KF, K₂TiF₆, Na₂SiF₆):
Os compostos de fluoreto são os componentes quimicamente activos que proporcionam a eficácia metalúrgica do fundente. As suas funções incluem:
- Criolite (Na₃AlF₆): Dissolve as películas de óxido de alumínio (Al₂O₃), permitindo que as inclusões de óxido sejam incorporadas na fase de fluxo em vez de permanecerem no metal. Também reduz o ponto de fusão da mistura de sal.
- Fluoreto de potássio (KF): Dissolvente de óxidos agressivo; melhora a molhagem do fundente nas superfícies metálicas; contribui para a remoção de metais alcalinos da fusão.
- Fluorotitanato de potássio (K₂TiF₆): Utilizado em formulações de fluxos de desgaseificação premium; liberta complexos de fluoreto de titânio que melhoram a eficiência da nucleação de bolhas de hidrogénio em partículas de fluxo.
- Hexafluorosilicato de sódio (Na₂SiF₆): Menos comum; utilizado em algumas formulações de fluxos de limpeza para dissolução agressiva de óxidos.
Alternativas de fluxo sem sal e com baixo teor de cloreto
A pressão regulamentar em vários países (particularmente os membros da União Europeia com limites rigorosos de emissão de cloreto) impulsionou o desenvolvimento de químicos de fluxo alternativos que reduzem ou eliminam o teor de cloreto:
Sistemas orgânicos de sal: Algumas formulações de fluxo substituem parcialmente os sais de cloreto por compostos orgânicos (glicinas, oxalatos) que proporcionam uma ação de desgaseificação através da decomposição térmica sem gerar gás HCl. Estes são menos eficientes do que os sistemas à base de cloreto, mas são aceitáveis em ambientes regulamentares que exigem a redução das emissões de cloreto.
Desgaseificação apenas com azoto/argónio: A abordagem mais extrema de baixas emissões elimina totalmente o fluxo químico, baseando-se apenas no borbulhar de gás inerte através de equipamento de desgaseificação rotativo. A eficiência é um pouco inferior à do tratamento combinado gás-fluxo, mas a conformidade regulamentar é simples.
Gama de fluxos com baixo teor de cloretos da AdTech: Produzimos uma série de fluxos com baixo teor de cloreto para clientes em mercados regulados por emissões, formulados para reduzir a geração de gás HCl em 60-80% em comparação com o fluxo padrão à base de cloreto, mantendo 80-90% do desempenho metalúrgico de formulações totalmente à base de cloreto.
Métodos de aplicação de fluxo: Injeção de Lança, Desgaseificação Rotativa e Aplicação Manual
Eficiência comparativa dos métodos de aplicação
O mesmo produto de fluxo produz resultados dramaticamente diferentes, dependendo do método de aplicação. Este é um dos aspectos mais importantes e menos compreendidos do tratamento com fluxo de alumínio na prática.
| Método de aplicação | Eficiência de remoção de H₂ | Consumo de fluxo (kg/ton Al) | Custo do capital | Melhor para |
|---|---|---|---|---|
| Espalhamento à superfície + agitação | 20-35% H₂ redução | 3.0-5.0 | Muito baixo | Pequenas operações, tratamento de urgência |
| Mergulho da pastilha de fluxo | 30-50% H₂ redução | 2.0-4.0 | Baixa | Pequenas e médias fundições |
| Injeção de lança (N₂ portador) | 45-65% H₂ redução | 1.5-3.0 | Baixo-Médio | Fundições médias sem unidade rotativa |
| Unidade de desgaseificação rotativa | 60-80% H₂ redução | 0.8-2.0 | Médio-Alto | Qualquer operação que exija baixa porosidade |
| Combinação de injeção rotativa + fluxo | 70-90% H₂ redução | 0.5-1.5 | Elevado | Aplicações de qualidade crítica |
Integração da Unidade de Desgaseificação Rotativa com Tratamento de Fluxo
A AdTech fabrica sistemas de desgaseificação de rotor e veio de grafite que se integram na nossa linha de produtos de injeção de fluxo. A abordagem da unidade de desgaseificação rotativa para aplicação de fluxo oferece várias vantagens em relação à injeção de lança:
Geração de bolhas mais finas: O rotor giratório (200-600 RPM) divide o fluxo combinado de gás e fluxo em bolhas com um diâmetro típico de 2-5 mm, em comparação com 15-40 mm para a injeção de lança. As bolhas mais pequenas têm 6-10× mais área de superfície por unidade de volume, melhorando drasticamente a eficiência da recolha de hidrogénio por metro cúbico de gás utilizado.
Distribuição uniforme: A ação de bombagem horizontal do rotor distribui as bolhas pelo volume da massa fundida, em vez de permitir que subam em colunas concentradas a partir de uma posição fixa da lança.
Redução do consumo de fluxo: Uma vez que cada bolha é mais pequena e transporta o hidrogénio de forma mais eficiente, é necessário menos fluxo total por tonelada de alumínio tratado para obter uma redução equivalente do hidrogénio.
Resultados consistentes: A variabilidade do operador tem um impacto mínimo nos resultados da desgaseificação rotativa - a velocidade do rotor, o caudal de gás e o tempo de tratamento determinam totalmente o resultado metalúrgico, ao contrário da injeção por lança, em que a técnica do operador afecta significativamente a distribuição das bolhas.
Protocolo de tratamento para desgaseificação rotativa com fluxo
O protocolo seguinte aplica-se à desgaseificação padrão de ligas de alumínio utilizando o fluxo de desgaseificação AdTech com uma unidade de desgaseificação rotativa:
| Etapa | Ação | Parâmetro |
|---|---|---|
| 1. Verificação da temperatura | Verificar a temperatura de fusão | Objetivo 710-740°C (720°C ótimo) |
| 2. Remoção de escórias | Escumação da escória existente antes da desgaseificação | Remover todas as impurezas visíveis |
| 3. Inserção do rotor | Baixar o rotor até 100-150 mm acima da lareira | Evitar o contacto com a lareira |
| 4. Purga de gás (sem rotação) | Purgar as tubagens de gás e o rotor | 30 segundos com caudal baixo |
| 5. Iniciar a rotação | Iniciar a rotação do rotor | Rampa para 300-400 RPM |
| 6. Fluxo de gás | Definir o gás de arrastamento (N₂ ou Ar) | 4-8 L/min por tonelada Al |
| 7. Injeção de fluxo | Iniciar alimentação de fluxo | 0,8-1,5 kg/tonelada Al durante o período de tratamento |
| 8. Duração do tratamento | Manter o tratamento completo | 12-18 minutos por tonelada |
| 9. Purga final | Gás sem fluxo (últimos 2 minutos) | Purgar o fluxo residual do rotor |
| 10. Remoção do rotor | Levantar o rotor antes de parar a rotação | Evitar salpicos de metal |
| 11. Escórias pós-tratamento | Remover as impurezas dos subprodutos do tratamento | Limpar com escumadeira antes da fundição |
Especificações técnicas e dados de desempenho para os produtos AdTech Flux
Especificações do produto AdTech Complete Flux
| Produto | Tipo | Composição (principal) | Formulário | Taxa de dosagem | Aplicação primária |
|---|---|---|---|---|---|
| AdTech DG-1 | Fluxo de desgaseificação | KCl 45%, NaCl 25%, Na₃AlF₆ 20%, K₂TiF₆ 10% | Granulado 0,5-2mm | 1,0-2,0 kg/tonelada | Injeção rotativa de desgaseificação |
| AdTech DG-2 | Fluxo de desgaseificação | KCl 40%, NaCl 30%, Na₃AlF₆ 18%, KF 12% | Pó 0,1-0,5 mm | 1,5-3,0 kg/tonelada | Injeção de lança |
| AdTech DR-1 | Fluxo de escória | KCl 55%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 15%, KF 10% | Pó 0,1-0,5 mm | 5-15 kg/tonelada de escórias | Tratamento de escórias na superfície |
| AdTech DR-2 | Fluxo de escórias pesadas | KCl 50%, NaCl 18%, Na₃AlF₆ 18%, KF 14% | Granulado 0,5-2mm | 8-18 kg/tonelada de escórias | Escórias de fundição secundária |
| AdTech CV-1 | Fluxo de cobertura | KCl 65%, NaCl 25%, Na₃AlF₆ 10% | Granulado 2-8mm | 5-10 kg/m² | Proteção do forno de espera |
| AdTech RF-1 | Fluxo de refinação | KCl 40%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 25%, KF 15% | Pó 0,1-0,5 mm | 1,5-3,0 kg/tonelada | Remoção de inclusões + remoção de álcalis |
| AdTech CL-1 | Fluxo de limpeza | Na₃AlF₆ 40%, KF 30%, KCl 30% | Granulado 1-4mm | 10-20 kg/m² de óxido | Limpeza da parede do forno |
| AdTech LC-1 | Baixo fluxo de cloretos | Sal orgânico 50%, fluoreto 35%, KCl 15% | Pó 0,1-0,5 mm | 1,5-2,5 kg/tonelada | Operações regulamentadas em matéria de emissões |
Dados de validação do desempenho
Os produtos AdTech flux são testados de acordo com os seguintes critérios de desempenho antes de serem lançados no mercado:
| Parâmetro de teste | Método | Critério de aceitação |
|---|---|---|
| Teor de humidade | Titulação Karl Fischer | ≤ 0,30% |
| Composição química (XRF) | Análise XRF | Dentro de ±2% da especificação |
| Ponto de fusão | DSC / ensaio de placa quente | Dentro de 20°C do objetivo |
| Distribuição do tamanho das partículas | Análise granulométrica | Dentro da especificação ±10% |
| Eficiência de desgaseificação (teste de alumínio) | Índice de densidade antes/depois | ≥ 50% Redução DI (classes DG) |
| Recuperação de metais (ensaio de escórias) | Tratamento controlado de impurezas | ≥ Melhoria da recuperação de metais 20% (graus DR) |
| Prevenção da absorção de hidrogénio | Ensaio de exposição cronometrada | ≥ 60% H₂ redução da absorção (graus CV) |
| Emissão de cloreto (gás HCl) | Medição de gases durante a aplicação | Dentro dos limites de conformidade ambiental |
Interação entre o tratamento de fluxo e a filtragem de espuma cerâmica
Porque é que o fluxo e a filtragem são complementares e não alternativos
Um equívoco que encontramos regularmente é a ideia de que uma fundição deve escolher entre o tratamento de fluxo e a filtração de espuma cerâmica - que a instalação de um sistema de filtração significa que o tratamento de fluxo se torna desnecessário. Isto reflecte um mal-entendido sobre o que cada processo realiza.
O tratamento do fluxo (desgaseificação e escória) remove:
- Hidrogénio gasoso dissolvido (a filtração não o consegue fazer)
- Grandes películas de óxido e impurezas da superfície e do corpo da massa fundida (por flotação e coagulação)
- Metais alcalinos (Na, Ca, K) que aumentam a tendência para a absorção de hidrogénio.
- Inclusões grosseiramente distribuídas por desnatação.
A filtragem de espuma de cerâmica remove:
- Bifilmes finos de óxido e partículas de inclusão que permanecem após o tratamento com fluxo.
- Pequenos fragmentos refractários.
- Partículas intermetálicas finas.
- A população de inclusão que o tratamento de fluxo deixa para trás, mas que ainda causa defeitos de fundição.
As duas tecnologias abordam diferentes gamas de tamanhos de inclusão e diferentes problemas metalúrgicos. O tratamento com fluxo lida com o problema do hidrogénio bruto e das grandes inclusões; a filtração lida com a população de inclusões finas que permanece após o tratamento. Utilizadas em conjunto, produzem uma qualidade de metal que nenhuma delas consegue obter de forma independente.
A sequência correta do processo
A sequência correta para o tratamento da fusão do alumínio antes da fundição:
1. Carregar e fundir → Carregar o forno e fundir a carga.
2. Liga e regulação da temperatura → Adicionar elementos de liga, ajustar a temperatura.
3. Tratamento do fluxo de escórias → Aplicar o fluxo de escória, trabalhar e escumar a escória.
4. Tratamento do fluxo de desgaseificação → Aplicar o fluxo de desgaseificação por meio de uma unidade rotativa ou de uma lança; remover completamente o hidrogénio.
5. Remoção de impurezas após o tratamento → Escória de subproduto do tratamento de desgaseificação.
6. Adição de refinador de grãos → Adicionar refinador de grãos AlTi5B1 ou AlTiB2 (5-10 minutos antes da fundição).
7. Transferência para a estação de fundição → Minimizar a turbulência e a reoxidação durante a transferência.
8. Filtragem por espuma de cerâmica → Filtrar durante o enchimento do molde através de um filtro de espuma de Al₂O₃ no sistema de gating.
9. Fundição → Encher o molde através de um fluxo de metal filtrado.
Esta sequência não é arbitrária - colocar a filtração após o tratamento de fluxo assegura que o filtro vê o metal relativamente limpo (o fluxo removeu as grandes inclusões), maximizando a vida útil do filtro e prolongando o período antes da ocorrência de um bloqueio prematuro.
Requisitos de segurança, conformidade ambiental e manuseamento
Riscos para a saúde e segurança no manuseamento de fluxos
Os fluxos de tratamento de alumínio fundido são produtos químicos industriais que requerem controlos de manuseamento adequados:
Sensibilidade à humidade: Todos os produtos de fluxo de cloreto-fluoreto absorvem agressivamente a humidade atmosférica. A reação do fluxo com a atmosfera húmida gera gás cloreto de hidrogénio (HCl) - um irritante respiratório grave. Armazene o fundente em contentores selados e em condições secas. Nunca introduza fundentes húmidos num banho de alumínio fundido - a geração violenta de vapor pode pulverizar o metal fundido.
Geração de gás HCl durante a aplicação: Quando o fluxo contendo cloreto entra em contacto com o alumínio fundido, são gerados gases de cloreto de hidrogénio (HCl) e cloro (Cl₂) como subprodutos da reação de desgaseificação. Ambos os gases são irritantes para as vias respiratórias e corrosivos. As áreas de tratamento de fluxo devem ter ventilação de exaustão local adequada para manter as concentrações de HCl abaixo do OSHA PEL de 5 ppm (limite máximo).
Geração de fluoreto de hidrogénio (HF): Os componentes de fluoreto podem gerar gás HF em algumas condições, particularmente a altas temperaturas ou com fluxo húmido. O HF é uma toxina sistémica grave - OSHA PEL de 3 ppm TWA. A proteção respiratória e a ventilação são essenciais.
O sal derretido queima: Os materiais de fluxo fundem a 650-720°C e comportam-se como líquidos fundidos energéticos durante a aplicação. O contacto com a pele provoca queimaduras térmicas e químicas graves. É necessário um EPI completo (proteção facial, luvas resistentes ao calor, fato aluminizado para trabalhos próximos).
EPI necessário para a aplicação do Flux
| Tarefa | EPIs necessários |
|---|---|
| Manuseamento/transferência de sacos de fluxo | Óculos de proteção, máscara respiratória N95, luvas de nitrilo |
| Operação de injeção de lança | Proteção facial, máscara respiratória N95-P100, luvas resistentes ao calor, vestuário resistente ao fogo |
| Operação de desgaseificação rotativa | Proteção facial, máscara respiratória P100, luvas resistentes ao calor, vestuário FR |
| Escumação de impurezas após o tratamento | Proteção facial, máscara respiratória P100, luvas resistentes ao calor, vestuário FR |
| Inspeção da área de armazenamento do fluxo | Óculos de proteção, máscara anti-pó |
Conformidade ambiental
Emissões de cloreto: O gás HCl proveniente do tratamento de fluxo é regulado pelo Clean Air Act (EUA), pela Diretiva da UE relativa às emissões industriais e por regulamentos nacionais equivalentes. Os níveis de emissão permitidos variam consoante a jurisdição e a dimensão da instalação. As fundições com estações de desgaseificação fechadas utilizam normalmente depuradores húmidos ou sistemas de depuração de bicarbonato de sódio seco para capturar o HCl antes da descarga atmosférica.
Emissões de fluoreto: O HF e o fluoreto particulado do tratamento do fluxo são regulados de forma semelhante às emissões de cloreto. As fundições em jurisdições regulamentadas devem efetuar testes de emissões após qualquer alteração significativa na taxa de consumo de fluxo ou na química do fluxo.
Eliminação de fundentes usados / escórias salinas: A escória salina produzida após o tratamento do fundente (uma mistura de fundente salino, óxido de alumínio e metal aprisionado) deve ser eliminada de acordo com os regulamentos aplicáveis a resíduos perigosos. Em muitas jurisdições, a escória salina de alumínio é classificada como resíduo perigoso (devido ao conteúdo de nitreto de alumínio reativo à água que gera amoníaco e gás potencialmente inflamável em contacto com a água). A AdTech fornece dados de caraterização do fluxo de resíduos para os nossos produtos de fluxo para apoiar a conformidade ambiental do cliente.
Conformidade com REACH / SDS: Todos os produtos de fluxo da AdTech estão registados ao abrigo dos regulamentos de controlo de produtos químicos aplicáveis e são fornecidos com fichas de dados de segurança actualizadas nas línguas necessárias.
Seleção do fluxo certo para a sua liga de alumínio e processo
Considerações sobre a seleção do fluxo específico da liga
Diferentes famílias de ligas de alumínio apresentam diferentes desafios de tratamento de fluxo:
| Família Alloy | Desafio principal | Tipo de fluxo recomendado | Considerações especiais |
|---|---|---|---|
| Al-Si (A356, A380, ADC12) | Porosidade de hidrogénio; bifilmes de óxido | DG-1 ou DG-2 desgaseificação + DR-1 escumação | Tratamento padrão; mais comum |
| Al-Si-Mg (A357) | Oxidação de Mg; espinélio MgAl₂O₄ | Refinação DG-1 + RF-1 | As ligas que contêm Mg geram mais escórias |
| Al-Cu (2xx.x) | Elevada absorção de H₂ a alta temperatura | DG-1 rotativo + CV-1 cobertura | É necessária uma temperatura de tratamento mais elevada |
| Al-Mg (5xx.x) | Oxidação agressiva da superfície | DR-2 reação de rejeição pesada + CV-1 | O teor de Mg aumenta drasticamente a taxa de escória |
| Al-Zn-Mg (7xx.x) | Óxido complexo; volatilidade do Zn | DG-2 + RF-1 | Necessidade de gestão dos fumos de zinco |
| Ligas secundárias / recicladas | Carga de inclusão muito elevada | DR-2 + DG-1 + RF-1 combinados | É necessário um tratamento mais agressivo |
| Al de alta pureza (1xxx) | Absorção de hidrogénio; outros problemas mínimos | DG-1 (dose baixa) | Muito limpo; é necessário um fluxo de escória mínimo |
Guia de dosagem de fluxo específico do processo
| Tipo de processo | Tamanho do forno | Produtos de fluxo recomendados | Dose total de fluxo (kg/ton Al) |
|---|---|---|---|
| Fundição injectada por gravidade (pequena) | 0,5-2 toneladas | Lança DG-2 + DR-1 | 2,5-4,5 kg/tonelada |
| Fundição injectada por gravidade (média) | 2-10 toneladas | DG-1 rotativo + DR-1 | 2,0-3,5 kg/tonelada |
| Fundição injectada a alta pressão | 5-30 toneladas | DG-1 rotativo + DR-2 | 1,5-3,0 kg/tonelada |
| Fundição a baixa pressão | 2-15 toneladas | DG-1 rotativo + CV-1 + DR-1 | 2,5-4,0 kg/tonelada |
| Fundição por cera perdida | 0,1-2 toneladas | Pastilha DG-2 + RF-1 | 3,0-5,0 kg/tonelada |
| Fundição secundária | 20-100 toneladas | DG-1 + DR-2 pesado + CL-1 periódico | 3,0-6,0 kg/tonelada |
| Fundição contínua | 50-200 toneladas | DG-1 em linha + CV-1 + CFL (periódico) | 1,0-2,5 kg/tonelada |
Perguntas mais frequentes (FAQs)
Q1: Qual é a diferença entre o fluxo de desgaseificação e o fluxo de escorificação para alumínio, e preciso de ambos?
O fluxo de desgaseificação e o fluxo de escória desempenham funções fundamentalmente diferentes. O fluxo de desgaseificação remove o hidrogénio gasoso dissolvido da massa fundida, gerando bolhas finas que transportam o hidrogénio para a superfície - isto reduz a porosidade da fundição. O fluxo de escória actua sobre a camada de escória na superfície da fundição, reduzindo a sua viscosidade de modo a que as gotículas de alumínio metálico retidas se aglutinem e drenem de volta para a fundição, melhorando a recuperação do metal e produzindo escória seca e fácil de escorrer. A maioria das fundições de alumínio de produção beneficia de ambos: o fluxo de desgaseificação resolve o problema da porosidade interna, enquanto o fluxo de escória reduz a perda de metal e a geração de inclusões na superfície. Algumas formulações de fluxos multiusos fornecem ambas as funções em simultâneo, embora com uma eficiência ligeiramente inferior à dos produtos dedicados de finalidade única.
Q2: Qual a quantidade de hidrogénio que o fluxo de desgaseificação pode realisticamente remover do alumínio fundido?
A redução de hidrogénio alcançável depende fundamentalmente do método de aplicação. Utilizando um fluxo de desgaseificação com uma unidade de desgaseificação rotativa à taxa de dosagem correta (0,8-2,0 kg/tonelada) e tempo de tratamento (12-20 minutos por tonelada), o teor de hidrogénio dissolvido em fundidos de alumínio secundário pode ser reduzido de 0,30-0,60 ml de H₂ por 100g de Al para 0,08-0,15 ml/100g - uma redução de 50-75%. A injeção de lança sem uma unidade rotativa consegue uma redução mais modesta de 40-60%. A aplicação simples à superfície consegue apenas uma redução de 20-35%. A unidade de desgaseificação rotativa combinada com a injeção de fluxo é a abordagem mais eficaz para peças fundidas que requerem baixa porosidade, particularmente componentes de segurança automóvel e peças fundidas estanques à pressão.
Q3: Porque é que o meu fluxo de desgaseificação gera tanto fumo e fumos durante a aplicação?
A produção de fumo e fumos durante a aplicação do fluxo é normal e esperada - é um subproduto da química do fluxo que desempenha a sua função. Os fumos visíveis são principalmente gás de cloreto de hidrogénio (HCl) e partículas finas de sal geradas quando os sais de cloreto reagem com a humidade e o óxido de alumínio na massa fundida. O excesso de fumos para além da quantidade normal de tratamento pode indicar: fluxo molhado ou contaminado com humidade (verificar as condições de armazenamento e a integridade do recipiente), taxa de aplicação de fluxo demasiado elevada para a ventilação disponível (reduzir a taxa de dosagem ou melhorar a ventilação) ou teor de humidade anormalmente elevado na atmosfera da fusão ou do forno. Certifique-se sempre de que a ventilação de exaustão local está a funcionar antes de iniciar o tratamento do fluxo e use proteção respiratória adequada, independentemente do nível de fumo visível, uma vez que o HCl é inodoro em concentrações sub-irritantes.
Q4: Posso utilizar o mesmo fluxo para ambas as ligas de alumínio com diferentes teores de magnésio?
A química do fluxo de base (sistema KCl-NaCl-fluoreto) é compatível com todas as ligas de alumínio, mas as ligas com magnésio (A356, A357, Mg > 0,2%) requerem abordagens de tratamento modificadas. O magnésio oxida mais agressivamente do que o alumínio, gerando significativamente mais escória por tonelada de metal. Para ligas com elevado teor de Mg: aumentar a taxa de dosagem do fluxo de escória em 25-40%, utilizar um fluxo de escória pesado (AdTech DR-2) em vez de um fluxo de escória normal e aumentar a taxa de aplicação do fluxo de cobertura para proteger a superfície fundida que contém Mg entre os ciclos de tratamento. O magnésio também reduz ligeiramente a eficiência do fluxo de desgaseificação, reagindo preferencialmente com alguns componentes de flúor - este efeito é menor em Mg < 0,5%, mas significativo em níveis mais elevados de Mg.
Q5: O que é o Índice de Densidade e como é que mede a eficácia do tratamento do fluxo?
O teste do Índice de Densidade (DI) é a medição de campo mais amplamente utilizada do teor de hidrogénio dissolvido no alumínio fundido. Duas pequenas amostras de metal são solidificadas simultaneamente - uma à pressão atmosférica e outra sob vácuo (normalmente 80-100 mbar). Ambas as amostras são pesadas. O Índice de Densidade é calculado da seguinte forma DI (%) = (densidade atmosférica - densidade de vácuo) / densidade atmosférica × 100. Um DI de 0% indica que não há diferença de porosidade entre as amostras (metal essencialmente isento de hidrogénio). Uma DI superior a 5% indica um hidrogénio dissolvido significativo. A maioria das especificações de fundição para automóveis exige DI inferior a 2-4%. As aplicações aeroespaciais requerem normalmente DI abaixo de 1-2%. Efectue medições de DI antes e depois do tratamento com fluxo para quantificar diretamente o efeito do tratamento: um tratamento de desgaseificação rotativo bem executado com o fluxo de desgaseificação AdTech deve reduzir o DI de 8-20% (alumínio secundário não tratado) para 1-4%.
Q6: Quanto tempo, após o tratamento de desgaseificação, o alumínio fundido permanece limpo antes de a captação de hidrogénio voltar a ser um problema?
O alumínio desgaseificado reabsorve o hidrogénio da atmosfera do forno a uma taxa que depende principalmente do teor de humidade da atmosfera do forno e da condição da superfície da fusão. Num forno a gás com superfície de fusão exposta, a reabsorção de hidrogénio aumenta o conteúdo dissolvido em aproximadamente 0,03-0,08 ml de H₂ por 100g de Al por hora. Num forno de indução com menor exposição à humidade, a reabsorção é mais lenta (0,01-0,04 ml/100g por hora). Com o fluxo de cobertura a manter uma camada de sal sobre a superfície da fusão, a reabsorção abranda para aproximadamente 0,005-0,020 ml/100g por hora. Implicações práticas: para peças fundidas normais, o metal desgaseificado deve ser fundido dentro de 30-60 minutos após o tratamento. Para aplicações críticas (aeroespacial, peças estanques à pressão), fundir dentro de 20-30 minutos. Se o tempo de retenção exceder estes limites, voltar a tratar com um fluxo de desgaseificação de dose reduzida antes da fundição.
Q7: Qual é a temperatura correta para o tratamento de fluxo de alumínio e a temperatura afecta significativamente o desempenho?
A janela de temperatura óptima para a maioria dos tratamentos de fluxo de alumínio fundido é de 710-740°C, sendo 720°C a temperatura ideal para ligas padrão. Esta janela de temperatura equilibra: fluidez do metal (uma temperatura mais elevada melhora a distribuição do fluxo e a libertação de bolhas), atividade do fluxo (a maioria dos sistemas de fluxo tem uma cinética de reação óptima a 700-740°C) e taxa de difusão do hidrogénio (uma temperatura mais elevada aumenta o coeficiente de difusão do hidrogénio, melhorando a taxa de remoção). O tratamento abaixo de 680°C reduz a eficácia do fluxo porque o ponto de fusão do fluxo se aproxima da temperatura do metal, reduzindo a fluidez e a penetração do fluxo. O tratamento acima de 780°C acelera a oxidação da fusão e aumenta a taxa de absorção de hidrogénio dos gases do forno. Para ligas de Al-Cu que processam a temperaturas mais elevadas, consulte a equipa técnica da AdTech para uma seleção de fluxos optimizada para a gama de 740-780°C.
Q8: Como devo armazenar o fluxo de tratamento de alumínio fundido para manter a sua eficácia?
O armazenamento correto é fundamental para o desempenho do fluxo de cloreto-fluoreto. Todos os produtos de fluxo AdTech devem ser armazenados: em recipientes selados e à prova de humidade (sacos ou tambores originais selados); em condições secas com humidade relativa inferior a 60%; à temperatura ambiente (5-35°C), protegidos da luz solar direta e de fontes de calor; longe de água, ácidos e produtos químicos incompatíveis. O fluxo exposto à humidade atmosférica absorve água, o que provoca aglomeração, reduz a fluidez (afectando o desempenho da injeção) e aumenta a produção de HCl durante a aplicação. Verificar a integridade do selo de todos os recipientes antes de os utilizar. Não utilizar o fluxo de recipientes danificados ou previamente abertos sem secar num forno controlado (120°C durante 4-8 horas) se houver suspeita de exposição à humidade. O prazo de validade dos produtos de fluxo AdTech corretamente armazenados é de 24 meses a partir da data de fabrico.
Q9: O tratamento com fluxo pode, por si só, eliminar a porosidade em peças fundidas de alumínio, ou também é necessária uma filtragem?
O tratamento de fluxo e a filtragem de espuma cerâmica abordam diferentes aspectos da qualidade da fundição de alumínio, e nenhum deles, por si só, atinge os melhores resultados. O fluxo de desgaseificação remove o hidrogénio dissolvido - a principal causa da microporosidade de retração e da porosidade gasosa nas peças fundidas de alumínio. No entanto, o tratamento com fluxo deixa para trás uma população residual de bifilmes de óxido fino e partículas de inclusão que são demasiado pequenas para serem capturadas por desnatação ou flotação. Estas inclusões finas - normalmente inferiores a 0,5 mm - são responsáveis pela porosidade relacionada com o bifilme (em que a interface não ligada do bifilme actua como um vazio no metal solidificado), pela dispersão das propriedades mecânicas e pelos defeitos da superfície maquinada. A filtragem de espuma cerâmica (filtro de 30-40 PPI Al₂O₃ no sistema de gating) capta estas inclusões finas residuais que o tratamento de fluxo não detecta. A combinação de um tratamento de fluxo adequado seguido de uma filtragem de espuma cerâmica consegue consistentemente uma menor porosidade e uma melhor consistência de propriedades mecânicas do que qualquer um dos processos isoladamente.
Q10: Qual é o procedimento de tratamento de fluxo recomendado para uma operação de fundição sob pressão de alumínio secundário que produz a liga A380?
Para a fundição de alumínio secundário do A380, a sequência de tratamento recomendada utilizando os produtos AdTech é a seguinte (1) No final do ciclo de fusão, quando o metal atinge 720-730°C, remover as impurezas flutuantes grandes por escumação; (2) Aplicar o fluxo de impurezas AdTech DR-1 a 5-10 kg por tonelada de impurezas acumuladas, trabalhar na superfície das impurezas com uma escumadeira perfurada, deixar 3-5 minutos de tempo de contacto e depois escumar as impurezas tratadas de forma limpa; (3) Introduzir a unidade de desgaseificação rotativa (ou lança se a unidade rotativa não estiver disponível) e aplicar o fluxo de desgaseificação AdTech DG-1 a 1.0-1.5 kg / tonelada de alumínio no forno, usando gás de arraste de nitrogênio a 5-7 L / min por tonelada, duração do tratamento 12-15 minutos; (4) Após a desgaseificação, aplique o fluxo de cobertura AdTech CV-1 a 5 kg / m² de superfície fundida para proteger o metal tratado até a fundição; (5) Antes de bater, remova o resíduo do fluxo de cobertura e verifique o DI (alvo abaixo de 3% para fundição sob pressão padrão); (6) Filtre o fluxo de metal através do filtro de espuma de cerâmica AdTech Al₂O₃ 20-25 PPI durante o disparo na manga de disparo da máquina de fundição sob pressão.
Resumo: Criação de um programa eficaz de tratamento de alumínio fundido
A qualidade das peças fundidas de alumínio é determinada substancialmente pela qualidade do processo de tratamento do metal antes de o metal entrar no molde. Nenhuma quantidade de otimização de ferramentas, refinamento do desenho do molde ou ajuste dos parâmetros do processo compensa o metal que entra no sistema de canais com excesso de hidrogénio dissolvido e elevadas cargas de inclusão.
A gama de produtos de fluxo para tratamento de alumínio fundido da AdTech - abrangendo aplicações de desgaseificação, escória, cobertura, refinação e limpeza de fornos - fornece a caixa de ferramentas completa para a melhoria sistemática da qualidade do metal. Os princípios-chave que regem os programas de tratamento de fluxo eficazes:
Fazer corresponder o tipo de fluxo à função. O fluxo de desgaseificação remove o hidrogénio; o fluxo de escória melhora a recuperação do metal; o fluxo de cobertura evita a reoxidação; o fluxo de refinação captura inclusões finas. A utilização do tipo de fluxo errado para um determinado objetivo produz maus resultados, independentemente da taxa de dosagem.
O método de aplicação determina o limite máximo de desempenho. A desgaseificação rotativa com injeção de fluxo supera consistentemente a injeção de lança, que supera a aplicação de superfície. Invista em equipamento de aplicação adequado à sua escala de produção e requisitos de qualidade.
A sequência é importante. Remoção de escórias antes da desgaseificação, desgaseificação antes da fundição, filtração durante o enchimento do molde - a sequência não é arbitrária e cada passo baseia-se no anterior.
Combinar o tratamento de fluxo com a filtragem de espuma cerâmica. O tratamento com fluxo remove o que a filtração não consegue (hidrogénio dissolvido), e a filtração remove o que o tratamento com fluxo não consegue (inclusões finas de bifilme). São tecnologias complementares, e a melhor qualidade de fundição resulta da utilização sistemática de ambas.
Documentar e medir. A medição do Índice de Densidade antes e depois do tratamento, a medição do teor de metal de escória e o controlo da taxa de rejeição da fundição são as métricas que validam a eficácia do programa de fluxo e identificam oportunidades de melhoria.
Este artigo foi preparado pela equipa editorial técnica da AdTech com contribuições de especialistas em metalurgia do alumínio e engenheiros de processos de fundição. As especificações do produto, os dados de desempenho e as diretrizes de aplicação refletem as formulações atuais da AdTech e a experiência de campo em 2025-2026. Contacte a equipa técnica da AdTech para a seleção de fluxos para aplicações específicas, otimização da dosagem e preços actuais.
