Ao fundir alumínio, o fluxo correto depende do seu objetivo metalúrgico específico: utilizar fluxo de desgaseificação (formulações granulares de fluoreto de KCl-NaCl) para remover o hidrogénio dissolvido e evitar a porosidade da fundição, candidatar-se fluxo de escória (sais de cloreto-fluoreto em forma de pó) para separar e recuperar o alumínio metálico aprisionado na escória superficial, especificar o fluxo de cobertura (misturas granulares de KCl-NaCl) para proteger a superfície da fusão da oxidação atmosférica durante os períodos de retenção e escolher fundentes de refinação (misturas de cloreto e fluoreto em pó fino) para coagular e flutuar inclusões não metálicas finas - com a gama completa de produtos de fluxo de alumínio da AdTech, que abrange todas as quatro funções em formulações optimizadas para temperaturas de 680-780°C em operações de fundição automóvel, fundição por gravidade em fundição, fundição secundária de alumínio e fundição contínua.
Se o seu projeto requer a utilização de fluxos de alumínio, pode contactar-nos para um orçamento gratuito.
Na AdTech, respondemos constantemente a esta pergunta de metalúrgicos de fundição, gestores de fábricas de fundição secundária e engenheiros que estão a criar novas linhas de fundição de alumínio. A dificuldade é que “qual o fluxo a utilizar na fusão do alumínio” não é uma questão - são quatro ou cinco questões diferentes, dependendo do problema que se está a tentar resolver. Temos visto fundições a aplicar fluxo de escória quando o seu verdadeiro problema era a porosidade do hidrogénio dissolvido, e operações que gastam muito em fluxo de refinação premium quando o seu problema fundamental era a humidade no material de carga. Selecionar o tipo de fluxo errado desperdiça dinheiro e não resolve o problema metalúrgico real.
Porque é que o alumínio precisa de tratamento de fluxo: Os principais problemas metalúrgicos
Antes de selecionar um fluxo, compreender exatamente por que razão é necessário o tratamento da fusão do alumínio evita o erro comum de tratar os sintomas em vez das causas de base.
Hidrogénio dissolvido: O problema da porosidade
O alumínio fundido absorve hidrogénio de várias fontes - humidade atmosférica, materiais de carga húmidos, gases húmidos do forno e sucata contaminada. A solubilidade do hidrogénio no alumínio cai drasticamente na solidificação: o alumínio líquido a 660°C contém aproximadamente 0,69 ml de H₂ por 100g, enquanto o alumínio sólido à mesma temperatura contém apenas 0,036 ml/100g. Esta queda de solubilidade de 20 vezes força o hidrogénio dissolvido a nuclear-se como bolhas de gás durante a solidificação, criando porosidade na fundição acabada.
O teor de hidrogénio aceitável para a maioria das peças fundidas de alumínio estrutural é inferior a 0,10-0,15 ml de H₂ por 100g de Al. O alumínio secundário (sucata reciclada) contém habitualmente 0,30-0,60 ml/100g antes do tratamento - três a seis vezes o nível aceitável. O fluxo de desgaseificação resolve este problema específico.
Escória e perda de metal: O problema do rendimento
Sempre que o alumínio fundido entra em contacto com o ar, forma-se instantaneamente uma película superficial de óxido. A turbulência durante a fusão, carregamento e agitação dobra estas películas no corpo fundido e acumula-as como escórias na superfície da fusão. Nas operações de alumínio secundário, a geração de escória representa normalmente 3-8% do peso total da carga, com o alumínio metálico a representar 40-70% dessa massa de escória - o que representa uma perda direta de rendimento. O fluxo de escória resolve este problema de rendimento.
Reoxidação da superfície: O problema da contaminação
Entre os ciclos de tratamento e durante os períodos de espera antes da fundição, as superfícies de alumínio fundido expostas formam continuamente novo óxido. Cada nova camada de óxido que se forma na superfície de fusão e é subsequentemente perturbada cria novas inclusões de bifilme. O fluxo de cobertura evita esta reoxidação.
Inclusões finas e metais alcalinos: O problema da qualidade
Mesmo após uma desgaseificação e escorificação eficazes, os fundidos de alumínio contêm bifilmes de óxido finos, partículas de espinélio e metais alcalinos dissolvidos (sódio, cálcio, potássio provenientes da contaminação de sucata) que degradam as propriedades mecânicas do fundido. Um teor de sódio superior a cerca de 15 ppm nas ligas de alumínio-silício provoca uma modificação eutéctica excessiva e pode acelerar a absorção de hidrogénio. O fluxo de refinação remove estes contaminantes finos.
Os quatro principais tipos de fluxo de fusão de alumínio e o que cada um faz
Referência rápida: Tipo de fluxo vs. Problema resolvido
| Tipo de fluxo | Problema primário resolvido | Benefício secundário | Forma física | Quando aplicado |
|---|---|---|---|---|
| Fluxo de desgaseificação | Hidrogénio dissolvido / porosidade | Algumas flotações de inclusão | Pó granulado | Durante ou após a fusão completa |
| Fluxo de escória | Perda de escórias metálicas / óxido de superfície | Linha de desnatação mais limpa | Pó fino | Quando a escória se acumula |
| Fluxo de cobertura | Reoxidação da superfície durante a exploração | Barreira de absorção de H₂ | Granulado grosso | Após a desnatação / durante a retenção |
| Fluxo de refinação | Inclusões finas / metais alcalinos | Suporte para refinamento de grãos | Pó fino | Antes da fundição, após a desgaseificação |
| Fluxo multiusos | Funções combinadas | Tratamento simplificado | Pó granulado | Tratamento geral |
| Fluxo de limpeza do forno | Acumulação de óxido na parede/lareira | Recuperação de metais acumulados | Granulado grosso | Períodos de manutenção |
Compreender quando é que cada tipo é necessário
O diagnóstico de quatro perguntas que utilizamos com novos clientes de fundição:
Verifica-se porosidade de gás ou porosidade de esponja nas peças fundidas? → A principal necessidade é o fluxo de desgaseificação, combinado com equipamento de desgaseificação rotativo se a porosidade for grave.
A sua recuperação de alumínio metálico é inferior a 93-95%? → A principal necessidade é o fluxo de escória para reduzir o metal preso no óxido de superfície.
O teor de hidrogénio da sua fundição aumenta durante longos períodos de retenção? → A principal necessidade é o fluxo de cobertura para evitar a absorção do hidrogénio atmosférico durante a conservação.
Observa dispersão de propriedades mecânicas, deficiências de alongamento ou inclusões na superfície maquinada? → A principal necessidade é o fluxo de refinação para remover inclusões finas de bifilme e contaminação alcalina.
Muitas operações têm vários problemas em simultâneo - nestes casos, uma sequência de tratamento utilizando fluxos dedicados na ordem correta supera qualquer produto multiusos.
Fluxo de desgaseificação: quando utilizar, como funciona e dosagem correta
O Mecanismo de Remoção de Hidrogénio
O fluxo de desgaseificação funciona através de um mecanismo físico de transporte de bolhas em vez de uma reação química direta com o hidrogénio. Quando os grânulos de fluxo ou o pó entram em contacto com o alumínio fundido, os componentes do sal de cloreto reagem com vestígios de humidade e alumínio para gerar bolhas de gás muito finas - principalmente gás de cloro (Cl₂) e vapores de cloreto. Estas bolhas sobem através da fusão.
À medida que cada bolha ascendente passa através do alumínio, o hidrogénio dissolvido difunde-se do metal circundante para o interior da bolha, impulsionado pelo gradiente de concentração entre o metal saturado de hidrogénio e a bolha essencialmente livre de hidrogénio. A bolha transporta este hidrogénio para a superfície da fusão, onde escapa para a atmosfera.
A eficiência do processo depende fundamentalmente do tamanho das bolhas (as bolhas mais pequenas têm uma área de superfície dramaticamente maior por unidade de volume e recolhem mais hidrogénio) e da distribuição das bolhas (a distribuição uniforme ao longo da profundidade da fusão remove o hidrogénio de todas as zonas, não apenas perto da lança ou do ponto de injeção). Isto explica porque é que as unidades de desgaseificação rotativas - que produzem bolhas de 2-5 mm de diâmetro distribuídas uniformemente - superam significativamente a injeção por lança.
Quando especificar o fluxo de desgaseificação
O fluxo de desgaseificação é a escolha correta quando:
- A porosidade da fundição é o principal problema de qualidade.
- As medições do Índice de Densidade (ID) excedem 4-5% antes do tratamento.
- A medição do teor de hidrogénio é superior a 0,15 ml/100g de alumínio.
- A operação utiliza alumínio secundário (sucata reciclada) como matéria-prima principal.
- A produção registou aumentos recentes no refugo devido à porosidade.
- As peças fundidas não passam nos ensaios de pressão ou na inspeção de porosidade por raios X.
Especificações do Fluxo de Desgaseificação
| Parâmetro | Fluxo de desgaseificação padrão | Fluxo de Desgaseificação Premium | Método de teste |
|---|---|---|---|
| Teor de KCl | 40-50% | 38-45% | Análise XRF |
| Teor de NaCl | 22-32% | 20-30% | Análise XRF |
| Na₃AlF₆ (criolite) | 15-22% | 16-22% | Análise XRF |
| K₂TiF₆ (em prémio) | Nenhum | 8-14% | Análise XRF |
| Teor de humidade | ≤ 0,30% | ≤ 0,20% | Karl Fischer |
| Tamanho das partículas | 0,5-2,5 mm | 0,5-2,0 mm | Análise granulométrica |
| Intervalo do ponto de fusão | 650-720°C | 640-710°C | DSC |
| Temperatura de aplicação | 700-750°C | 700-745°C | Termopar |
Diretrizes de dosagem do fluxo de desgaseificação
| Método de aplicação | Dose de fluxo (kg/ton Al) | Gás de transporte | Tempo de tratamento | Redução de H₂ |
|---|---|---|---|---|
| Espalhamento à superfície + agitação | 3.0-5.0 | Nenhum | 10-20 min | 20-35% |
| Mergulho da pastilha de fluxo | 2.0-4.0 | Nenhum | 8-15 min | 30-50% |
| Injeção de lança | 1.5-3.0 | N₂: 5-10 L/min/ton | 10-18 min | 45-65% |
| Unidade de desgaseificação rotativa | 0.8-1.8 | N₂: 4-8 L/min/ton | 12-18 min | 60-80% |
| Combinação de rotativo + fluxo | 0.5-1.5 | N₂/Ar: 4-7 L/min/ton | 12-20 min | 70-90% |
Como verificar a eficácia da desgaseificação
O ensaio do Índice de Densidade (ID) é o método de verificação no terreno mais acessível:
- Retirar simultaneamente duas pequenas amostras de metal da massa fundida tratada.
- Solidificar um à pressão atmosférica e outro sob vácuo (80-100 mbar)
- Pesar as duas amostras com exatidão.
- Calcular: DI (%) = (ρ_atm - ρ_vac) / ρ_atm × 100.
- DI aceitável para a maioria das peças fundidas: inferior a 3-5%; para peças críticas: inferior a 1-2%.
Um tratamento de desgaseificação rotativo bem executado, utilizando um fluxo de desgaseificação de qualidade, deve reduzir o DI de 10-20% (alumínio secundário típico não tratado) para 1-4%.
Fluxo de escória: Recuperação de metal do óxido de superfície e redução de perdas
O que a escória realmente contém
Compreender a composição da escória explica por que razão o fluxo de escória funciona e por que razão a economia do tratamento da escória é tão atraente:
| Componente de escória | Conteúdo típico | Notas |
|---|---|---|
| Alumínio metálico (preso) | 40-70% | Objetivo de recuperação primária |
| Óxido de alumínio (Al₂O₃) | 15-35% | Não recuperável |
| Nitreto de alumínio (AlN) | 5-15% | Formas de contacto da atmosfera N₂ |
| Óxido de magnésio (MgO) | 1-8% | Mais elevado em ligas com Mg |
| Espinélios (MgAl₂O₄) | 2-6% | Da oxidação da superfície da liga de Mg |
| Resíduo de fluxo de sal | 2-8% | De tratamentos anteriores |
O teor de alumínio metálico representa a receita recuperável. Em uma fundição que funde 500 toneladas por mês com geração de escória de 3% e teor de metal de 55% na escória (linha de base típica não tratada), o metal retido é de aproximadamente 8,25 toneladas/mês. Com um valor de alumínio de 2.500 USD/tonelada, isso representa mais de 20.000 USD/mês em potencial de recuperação de metal - a economia para o investimento no fluxo de escória é imediata.
Como funciona o fluxo de escória
O fluxo de escória actua sobre a camada de escória através de dois mecanismos:
Redução da viscosidade: Os sais de cloreto-fluoreto dissolvem-se na matriz de óxido da escória, reduzindo o seu ponto de fusão e viscosidade. As gotículas de metal líquido presas na estrutura da escória podem então coalescer e drenar de volta para a fusão por gravidade. A escória tratada torna-se seca, quebradiça e não aderente - fácil de escumar.
Modificação da tensão superficial: Os componentes do fluxo reduzem a tensão interfacial entre o alumínio metálico e o óxido de alumínio, permitindo que o revestimento de óxido liberte mais rapidamente o seu conteúdo metálico retido.
A escória não tratada é húmida, pegajosa e arranca o metal da superfície da fusão durante a escumação. A escória tratada com fluxo é seca e separa-se de forma limpa, deixando uma superfície de metal brilhante.
Especificações do fluxo de escória
| Parâmetro | Fluxo de escória padrão | Serviço pesado (Al secundário) |
|---|---|---|
| Teor de KCl | 52-62% | 48-58% |
| Teor de NaCl | 18-26% | 16-24% |
| Teor de Na₃AlF₆ | 12-18% | 14-20% |
| Conteúdo KF | 5-12% | 8-16% |
| Humidade | ≤ 0,30% | ≤ 0,25% |
| Forma das partículas | Pó 0,1-0,5 mm | Granulado 0,5-2,0mm |
| Taxa de dosagem | 5-12 kg/tonelada de escórias | 8-18 kg/tonelada de escórias |
| Melhoria da recuperação de metais | 15-30% vs. sem fluxo | 20-40% vs. sem fluxo |
Procedimento de escorificação correto
- Deixar que as impurezas se acumulem naturalmente - não as reintroduzir prematuramente na massa fundida.
- Reduzir a agitação da fusão e deixar a superfície acalmar.
- Aplicar uniformemente o pó de fluxo de escória em toda a superfície da escória.
- Introduzir o fluxo no corpo da escória utilizando uma escumadeira perfurada - o fluxo deve penetrar no interior da escória e não apenas revestir a superfície.
- Permitir um tempo de contacto de 3-5 minutos para que o fluxo reaja.
- Deslizar a escória tratada num único movimento suave de um lado para o outro do forno.
- Inspecionar a superfície de fusão - deve ser brilhante e limpa, não cinzenta ou baça.
Fluxo de cobertura: Proteção da massa fundida durante a fixação e a transferência
O problema da reabsorção de hidrogénio durante a retenção
Após um tratamento de desgaseificação eficaz, o alumínio limpo reabsorve o hidrogénio da atmosfera do forno a uma taxa de 0,03-0,08 ml de H₂ por 100g de Al por hora num forno a gás sem proteção. Um período de retenção de 4 horas sem proteção da superfície pode aumentar o teor de hidrogénio do objetivo pós-tratamento de 0,10 ml/100g para 0,30-0,40 ml/100g - exigindo um novo tratamento antes da fundição.
O fluxo de cobertura flutua sobre a superfície do metal como um cobertor de sal fundido, impedindo fisicamente o contacto atmosférico e abrandando drasticamente a reabsorção de hidrogénio para aproximadamente 0,005-0,020 ml de H₂ por 100g de Al por hora - uma redução de 4-8×.
Quando utilizar o fluxo de cobertura
O fluxo de cobertura é particularmente valioso em:
- Operações com fundição por lotes que envolvem um tempo de espera significativo entre o tratamento e a fundição.
- Manutenção de metal em fornos de espera durante a noite ou durante a mudança de turno.
- Operações de fundição a baixa pressão com fornos de retenção selados.
- Qualquer operação em que a re-desgaseificação antes de cada ciclo de fundição seja dispendiosa ou impraticável.
- Operações de transferência em que o metal se desloca entre fornos através de lavadores abertos.
Especificações do fluxo de cobertura
| Parâmetro | Especificação | Notas |
|---|---|---|
| Teor de KCl | 62-75% | Fase da portadora primária |
| Teor de NaCl | 20-30% | Ajustamento eutéctico |
| Teor de Na₃AlF₆ | 5-12% | Dissolução de óxidos |
| Teor de humidade | ≤ 0,30% | Crítico - o fluxo de cobertura húmida absorve H₂ |
| Tamanho das partículas | 2-8mm granulado | Grosso para espalhar e formar camadas |
| Ponto de fusão | 640-680°C | Deve fundir e fluir a temperaturas de retenção de Al |
| Densidade do fluxo | 1,6-1,9 g/cm³ | Deve ser menos denso do que o Al (2,7 g/cm³) |
| Taxa de aplicação | 5-10 kg/m² de superfície de fusão | Suficiente para uma cobertura contínua |
| Espessura da camada | 15-30mm efetivo | Camadas mais finas permitem o contacto com a atmosfera |
Fluxo de refinação: Remoção de inclusões finas e metais alcalinos
Porque é que a desgaseificação e a escumação padrão deixam problemas residuais
Mesmo depois de um tratamento completo de desgaseificação e escorificação, uma população residual de inclusões finas permanece na massa fundida:
- Fragmentos de óxido bifilme sub-milimétricos demasiado leves para serem escumados e demasiado finos para a flotação por bolhas.
- Partículas de espinélio (MgAl₂O₄) que resistem ao tratamento padrão.
- Metais alcalinos dissolvidos (Na, Ca, K) de contaminação de sucata que não podem ser removidos por flotação com bolhas de hidrogénio.
A contaminação por sódio acima de aproximadamente 10-15 ppm nas ligas Al-Si causa uma sobremodificação eutéctica, reduz o alongamento e acelera a absorção de hidrogénio. O cálcio acima de 5-8 ppm tem efeitos semelhantes. Estes metais alcalinos requerem uma química específica de fluoreto para formar sais compostos amovíveis.
Como o fluxo de refinação trata as inclusões finas
O fluxo de refinação funciona através de dois mecanismos adicionais para além da desgaseificação padrão e da química da escória:
Coagulação de inclusão: Os componentes finos de fluoreto no fluxo de refinação reduzem a tensão superficial das partículas finas de óxido, promovendo a sua aglomeração em aglomerados maiores que são mais facilmente removidos por flotação. Este é o mecanismo que torna o fluxo de refinação particularmente eficaz para melhorar o alongamento e a vida à fadiga em peças fundidas de alumínio para automóveis.
Extração de metais alcalinos: Os componentes de fluoreto (particularmente KF e Na₂SiF₆) reagem com sódio e cálcio dissolvidos na fusão para formar compostos complexos de fluoreto (NaAlF₄, Ca₂AlF₇) que são insolúveis em alumínio e flutuam para a camada de escória para remoção. Esta química pode reduzir o teor de sódio de 30-80 ppm (sucata secundária contaminada típica) para menos de 10 ppm após um tratamento de fluxo de refinação completo.
Especificações do fluxo de refinação
| Parâmetro | Fluxo de refinação padrão | Fluxo de refinação Premium |
|---|---|---|
| Teor de KCl | 38-48% | 35-45% |
| Teor de NaCl | 18-26% | 16-24% |
| Teor de Na₃AlF₆ | 20-28% | 22-30% |
| Conteúdo KF | 10-16% | 12-18% |
| Na₂SiF₆ | Nenhum | 3-6% |
| Forma das partículas | Pó 0,1-0,3 mm | Pó fino 0,05-0,2mm |
| Taxa de dosagem | 1,5-3,0 kg/ton Al | 1,0-2,5 kg/ton Al |
| Redução de Na | 40-65% | 55-75% |
| Método de aplicação | Injeção / comprimido | De preferência por injeção |
Como escolher o fluxo correto para a sua liga de alumínio
Tabela de seleção do fluxo específico da liga
| Tipo de liga | Desafio primário | Fluxo recomendado | Fluxo secundário | Considerações especiais |
|---|---|---|---|---|
| A356 / A357 (Al-Si-Mg) | H₂ porosidade + espinélio | Fluxo DG + refinação RF | CV de cobertura | O Mg aumenta a taxa de impurezas; utilizar impurezas pesadas |
| A380 / ADC12 (Al-Si-Cu) | H₂ + inclusões secundárias de sucata | DG fluxo + DR escória | CV de cobertura | Grande volume; sensível aos custos; polivalente viável |
| 319 (Al-Si-Cu) | Gestão da inclusão do cobre | DG fluxo + DR escória | Refinação de RF | Os intermetálicos de cobre podem bloquear os filtros |
| A413 / LM6 (Al-Si eutéctico) | H₂ moderado; óxido de superfície | DG fluxo + DR escória | CV de cobertura | Tratamento padrão; reativo ao fluxo |
| 2xx.x (Al-Cu) | H₂ elevado a uma temperatura elevada | Fluxo DG (dose elevada) + CV | Refinação de RF | Tratamento a 730-750°C; sensibilidade ao cobre |
| 5xx.x (Al-Mg, >3% Mg) | Oxidação muito agressiva | DR heavy-duty + DG flux | CV de cobertura | O teor de Mg duplica a taxa de produção de escórias |
| 7xx.x (Al-Zn-Mg) | Inclusões complexas + Zn | Fluxo DG + refinação RF | CV de cobertura | Fumos de zinco; ventilação crítica |
| Ligas secundárias / recicladas | H₂ elevado + carga de inclusão elevada | DG + DR + RF combinados | CV de cobertura | Requisito de tratamento mais exigente |
| 1xxx Al de alta pureza | Inclusões mínimas; H₂ | Fluxo DG (dose baixa) | CV de cobertura | Muito limpo; filtragem PPI fina a jusante |
Alumínio secundário vs. alumínio primário: Porque é que a intensidade do tratamento difere
Esta é uma das distinções mais importantes na seleção do fluxo que muitos guias ignoram. O alumínio primário (produzido a partir da alumina por eletrólise) chega à fundição com um baixo teor de hidrogénio (normalmente 0,05-0,15 ml/100g) e uma carga mínima de inclusão de óxidos. O alumínio secundário (sucata reciclada) tem:
- Teor de hidrogénio dissolvido 3-6× superior.
- 5-10× maior população de inclusão de óxidos.
- Potencial contaminação por metais alcalinos de revestimentos e lubrificantes de sucata.
- Detritos físicos resultantes da contaminação da superfície da sucata.
O programa de tratamento de fluxo correto para o alumínio secundário é fundamentalmente mais intensivo do que para o alumínio primário:
| Tratamento Parâmetro | Alumínio primário | Alumínio secundário |
|---|---|---|
| Dose de fluxo de desgaseificação | 0,5-1,0 kg/tonelada | 1,2-2,5 kg/tonelada |
| Frequência de escória | Conforme necessário | Cada ciclo de fusão |
| Fluxo de refinação | Normalmente não é necessário | Recomendado para a qualidade automóvel |
| Desgaseificação rotativa | Recomendado | Fortemente recomendado |
| Objetivo de ID pós-tratamento | ≤ 2% | ≤ 4% (≤ 2% para peças críticas) |
| Tempo do ciclo de tratamento | 10-15 min | 15-25 min |
Métodos de aplicação de fluxo: Dos sistemas de desgaseificação manual aos sistemas de desgaseificação rotativos
Porque é que o método de aplicação é tão importante como a seleção do fluxo
O mesmo produto de fluxo produz resultados dramaticamente diferentes, dependendo da forma como é aplicado. Este é talvez o fator mais subestimado no tratamento do fluxo de alumínio. Temos visto fundições que utilizam produtos de fluxo de alta qualidade e obtêm maus resultados devido a uma técnica de aplicação inadequada, enquanto outras operações obtêm excelentes resultados com produtos de fluxo padrão através de equipamento de desgaseificação rotativo adequado.
Desempenho comparativo do método de aplicação
| Método | Equipamento | Remoção de H₂ | Eficiência do fluxo | Investimento de capital |
|---|---|---|---|---|
| Espalhamento à superfície + agitação manual | Concha/escumadeira de aço | 20-35% | Baixa | Mínimo |
| Submersão da pastilha de fluxo/briquete | Êmbolo do sino | 30-50% | Médio-Baixo | Muito baixo |
| Injeção de lança (N₂ portador) | Lança + fornecimento de gás | 45-65% | Médio | Baixo-Médio |
| Desgaseificação rotativa (sem fluxo) | Unidade rotativa + gás | 55-75% | N/A | Médio-Alto |
| Desgaseificação rotativa + injeção de fluxo | Sistema completo | 70-90% | Muito elevado | Elevado |
Melhores práticas de aplicação manual
Para operações sem equipamento de injeção, a aplicação manual pode alcançar resultados significativos:
- Verificar se a temperatura de fusão se situa no intervalo 700-740°C.
- Remover as impurezas acumuladas por escumação antes da aplicação do fluxo.
- Pesar a dose correta de fluxo com precisão - a observação leva a uma subdosagem consistente.
- Distribuir o fluxo pela superfície de fusão em secções, em vez de despejar num único local.
- Utilizando um êmbolo de aço perfurado, trabalhar o fluxo abaixo da superfície repetidamente em todo o volume da fusão.
- Permitir um mínimo de 8-12 minutos de tratamento ativo antes da escumação.
- Limpar bem e avaliar o estado da superfície antes de proceder à fundição.
Unidade de desgaseificação rotativa Funcionamento
Para operações acima de 2 toneladas de capacidade de fusão, onde a qualidade da fundição é importante, a desgaseificação rotativa é a abordagem correta. O rotor de grafite que gira a 200-500 RPM gera bolhas de 2-5 mm de diâmetro - contra 15-40 mm da injeção manual da lança - proporcionando uma área de superfície dramaticamente maior para a recolha de hidrogénio por metro cúbico de gás consumido.
A AdTech fabrica sistemas de desgaseificação de rotor e eixo de grafite optimizados para utilização com os nossos produtos de fluxo:
Parâmetros chave da unidade rotativa:
- Velocidade do rotor: 300-450 RPM (gama típica óptima para a maioria das aplicações)
- Profundidade de imersão do rotor: 100-150mm acima da soleira do forno
- Gás de transporte (N₂ ou Ar): 4-8 L/min por tonelada de alumínio a ser tratado
- Duração do tratamento: 12-18 minutos por tonelada para alumínio secundário
- Taxa de injeção de fluxo: 0,8-1,5 kg/tonelada fornecidos através da unidade de injeção de fluxo
A química do fluxo explicada: O que os ingredientes realmente fazem
Compreender a função de cada componente químico no fluxo de alumínio ajuda a avaliar os produtos dos fornecedores e a resolver problemas de tratamento.
Tabela de referência da função do componente
| Componente químico | Fórmula química | Função em fluxo | Conteúdo típico | O que acontece sem ele |
|---|---|---|---|---|
| Cloreto de potássio | KCl | Sal de transporte; formação eutéctica; baixo ponto de fusão | 35-55% | Aumento do ponto de fusão do fluxo; redução da fluidez |
| Cloreto de sódio | NaCl | Sal de transporte; ajustamento eutéctico | 18-32% | Semelhante à ausência de KCl; alteração da composição |
| Criolite | Na₃AlF₆ | Dissolve o Al₂O₃; reduz a viscosidade da película de óxido | 12-25% | Remoção reduzida de óxidos; escórias mais duras |
| Fluoreto de potássio | KF | Dissolução agressiva de óxidos; remoção de metais alcalinos | 5-18% | Remoção de álcalis menos eficaz; escórias mais duras |
| Fluorotitanato de potássio | K₂TiF₆ | Locais de nucleação para bolhas de H₂; geração de bolhas mais finas | 5-14% | Bolhas maiores; desgaseificação menos eficiente |
| Hexafluorosilicato de sódio | Na₂SiF₆ | Agente de limpeza; dissolução de óxido de parede | 3-8% | Fluxo de limpeza do forno menos eficaz |
| Fluoreto de cálcio | CaF₂ | Ajustador do ponto de fusão; fluxo suplementar | 2-8% | O ponto de fusão pode aumentar ligeiramente |
Porque é que o teor de humidade é fundamental
O teor de humidade no fundente é o parâmetro de qualidade mais crítico - mais importante do que qualquer rácio de ingrediente ativo. Mesmo 0,5% de humidade no fluxo de desgaseificação causa:
- Geração violenta de vapor quando o fluxo entra em contacto com o alumínio a 720°C (a pressão do vapor excede instantaneamente a pressão atmosférica a estas temperaturas)
- Potencial projeção de metal fundido com risco de queimaduras
- Geração de gás HCl a partir da reação humidade-cloreto antes de o fluxo atingir a temperatura óptima de tratamento
- Eficiência de desgasificação reduzida porque as bolhas de vapor recolhem menos hidrogénio por unidade de volume do que o gás de tratamento gerado adequadamente
As especificações da AdTech requerem um teor de humidade inferior a 0,30% (0,20% para as qualidades premium) e enviamos o fluxo em embalagens seladas à prova de humidade. Os recipientes abertos devem ser imediatamente selados e armazenados a uma humidade relativa inferior a 60%.
Erros comuns no tratamento com Flux e como evitá-los
Os onze erros mais prejudiciais na prática do fluxo de alumínio
Erro 1: Aplicar um fluxo de escória quando o problema é o hidrogénio dissolvido
O fluxo de desgasificação trata a escória superficial; não remove o hidrogénio dissolvido. Se o seu problema for a porosidade do gás, especifique o fluxo de desgaseificação. O diagnóstico é simples: se a porosidade for subsuperficial e uniforme, está relacionada com o hidrogénio; se os defeitos estiverem relacionados com o óxido à superfície, o fluxo de desgasificação é relevante.
Erro 2: Subdosagem para reduzir o custo do fluxo
A subdosagem de fundente permite poupar talvez 0,50-2,00 USD por tonelada de metal, enquanto se obtém 30-40% de redução potencial de hidrogénio - uma falsa economia quando cada rejeição de fundição custa 10-500 USD. Dosagem de acordo com a especificação baseada no peso real da fusão.
Erro 3: Tratamento a uma temperatura incorrecta
O tratamento com fluxo abaixo de 680°C é ineficaz porque o ponto de fusão do fluxo se aproxima da temperatura de fusão, reduzindo a fluidez do fluxo e a atividade química. O tratamento acima de 780°C acelera a reoxidação e a absorção de hidrogénio mais rapidamente do que o fluxo consegue remover. Objetivo 710-740°C.
Erro 4: Utilizar fluxo molhado ou contaminado por humidade
Visualmente idêntico ao fluxo seco, mas cria riscos de segurança, gera fumos excessivos e tem um desempenho metalúrgico drasticamente inferior. Verificar os selos das embalagens antes de cada utilização; não utilizar fluxos de embalagens danificadas.
Erro 5: Passar por cima antes do tempo total de tratamento
A maioria das fundições subestima a duração do tratamento necessário. A desgaseificação efectiva requer 12-18 minutos por tonelada utilizando equipamento rotativo, e não os 4-6 minutos que alguns operadores utilizam. Verifique sistematicamente os resultados de DI - eles revelarão se o tratamento está a ser encurtado.
Erro 6: Tratamento com a presença de impurezas
A escória na superfície da fusão antes do tratamento de desgaseificação isola o metal do contacto com as bolhas de fluxo na zona próxima da superfície e absorve preferencialmente o fluxo. Desnatar sempre as impurezas antes de iniciar o tratamento de desgaseificação.
Erro 7: Ignorar os requisitos específicos da liga
Uma dose de fluxo adequada para o alumínio A356 primário é insuficiente para o ADC12 secundário com elevada carga de inclusão. O tipo de liga e a fonte de metal (primária vs. secundária) devem orientar a seleção e a dosagem do fluxo.
Erro 8: Não seguir o tratamento com filtração de espuma cerâmica
O tratamento com fluxo remove inclusões grosseiras e hidrogénio dissolvido. Não pode remover inclusões finas de bifilme - o que requer uma filtragem de espuma cerâmica a jusante. A operação do tratamento de fluxo sem filtração deixa uma população residual de inclusões que causa defeitos de fundição.
Erro 9: Permitir a re-oxidação entre o tratamento e a fundição
O metal tratado deixado sem proteção do fluxo de cobertura reabsorve o hidrogénio a uma taxa de 0,03-0,08 ml/100g por hora. Aplicar o fluxo de cobertura imediatamente após a desgaseificação se a fundição não for imediata.
Erro 10: Aplicar fluxo a uma fusão turbulenta
A turbulência durante o tratamento com fluxo introduz novas películas de óxido mais rapidamente do que o fluxo as remove. Minimizar a agitação durante o tratamento, exceto para movimentos deliberados de distribuição do fluxo.
Erro 11: Não efetuar medições antes e depois do tratamento
Sem a medição da ID ou outra avaliação do hidrogénio, não há forma de saber se o tratamento atingiu o objetivo. Implementar testes sistemáticos de DI como um controlo mínimo do processo.
Gama de produtos AdTech Aluminum Flux: Especificações e encomendas
Matriz de produtos AdTech Complete Flux
| Código do produto | Tipo de fluxo | Composição principal | Formulário | Taxa de dose | Aplicação primária |
|---|---|---|---|---|---|
| AdTech DG-1 | Fluxo de desgaseificação (prémio) | KCl 42%, NaCl 24%, Na₃AlF₆ 20%, K₂TiF₆ 10%, KF 4% | Granulado 0,5-2mm | 0,8-1,8 kg/tonelada | Injeção rotativa de desgaseificação |
| AdTech DG-2 | Fluxo de desgaseificação (standard) | KCl 47%, NaCl 28%, Na₃AlF₆ 18%, KF 7% | Pó 0,1-0,5 mm | 1,5-3,0 kg/tonelada | Injeção de lança / manual |
| AdTech DR-1 | Fluxo de escória (standard) | KCl 55%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 15%, KF 10% | Pó 0,1-0,5 mm | 5-12 kg/tonelada de escórias | Escórias de fundição normalizadas |
| AdTech DR-2 | Fluxo de escória (serviço pesado) | KCl 50%, NaCl 17%, Na₃AlF₆ 18%, KF 15% | Granulado 0,5-2mm | 8-18 kg/tonelada de escórias | Al secundário; impurezas pesadas |
| AdTech CV-1 | Fluxo de cobertura | KCl 67%, NaCl 23%, 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 24%, KF 16% | Pó fino | 1,5-3,0 kg/tonelada | Automóvel; remoção de álcalis |
| AdTech MP-1 | Fluxo multiusos | KCl 44%, NaCl 22%, Na₃AlF₆ 20%, KF 14% | Granulado 0,5-2mm | 2,0-4,0 kg/tonelada | Programas gerais de tratamento |
| 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 / lareira |
| AdTech LC-1 | Baixo fluxo de cloretos | Sal orgânico 50%, fluoreto 35%, KCl 15% | Pó | 1,5-2,5 kg/tonelada | UE / mercados regulamentados |
Encomenda mínima e prazo de entrega
Os produtos AdTech flux são fornecidos em sacos selados à prova de humidade de 25 kg, com quantidades padrão de paletes de 1.000 kg (40 sacos). Para encomendas experimentais, estão disponíveis quantidades mínimas de 5 sacos (125 kg). O prazo de entrega padrão a partir da confirmação da encomenda é de 7-15 dias úteis para as formulações em stock. As formulações personalizadas ou os graus de baixo teor de cloreto requerem 15-25 dias úteis.
Perguntas mais frequentes (FAQs)
Q1: Qual é o melhor fluxo a utilizar na fusão de alumínio para fundição?
O melhor fluxo depende do seu objetivo específico. Para reduzir a porosidade da fundição devido ao hidrogénio dissolvido, especifique um fluxo de desgaseificação baseado na química do fluoreto de KCl-NaCl aplicado através de injeção de lança ou unidade de desgaseificação rotativa a 1,0-2,0 kg por tonelada de alumínio. Para reduzir a perda de metal de escória, utilize um pó de fluxo de escória aplicado diretamente na superfície da escória a 5-15 kg por tonelada de escória. A maioria das fundições de alumínio de produção precisa de ambos: um tratamento de desgaseificação para tratar a porosidade, seguido de um fluxo de escória para escumar de forma limpa e recuperar o máximo de metal. Para operações que retêm metal por períodos prolongados, adicione fluxo de cobertura após a escumação. O fluxo de desgaseificação DG-1 e o fluxo de escorificação DR-1 da AdTech são as especificações iniciais corretas para a maioria das operações de fundição de alumínio para automóveis.
Q2: Posso utilizar um único fluxo multiusos em vez de um fluxo de desgaseificação e de escória separados?
Os fluxos multiusos proporcionam conveniência e procedimentos de tratamento simplificados, tornando-os adequados para operações e aplicações mais pequenas em que o objetivo de qualidade é moderado. No entanto, os fluxos dedicados de função única superam consistentemente os produtos multiusos porque cada formulação pode ser optimizada para o seu mecanismo específico - a química ideal para a nucleação de bolhas de hidrogénio difere da química ideal para a redução da viscosidade da escória. Para peças fundidas de segurança crítica para a indústria automóvel, componentes aeroespaciais ou qualquer aplicação que exija uma obtenção consistente de DI abaixo de 2%, recomenda-se vivamente o uso de fluxos de desgaseificação dedicados através de equipamento rotativo em vez de alternativas multiusos.
Q3: Qual a quantidade de fluxo de desgaseificação necessária por tonelada de alumínio?
A dosagem do fluxo depende principalmente do seu método de aplicação. Para unidades de desgaseificação rotativas: 0,8-1,8 kg de fluxo de desgaseificação por tonelada de alumínio a ser tratado, combinado com azoto ou gás de arrastamento de árgon a 4-8 L/min por tonelada, para 12-18 minutos de tempo de tratamento. Para injeção de lança sem unidade rotativa: 1,5-3,0 kg/tonelada durante 10-18 minutos. Para tratamento manual da superfície sem equipamento de injeção: 3,0-5,0 kg/ton com agitação ativa durante 15-20 minutos. Note-se que o alumínio secundário (sucata reciclada) requer o limite superior destes intervalos devido ao maior teor de hidrogénio inicial e à maior carga de inclusão em comparação com o alumínio primário.
P4: O que acontece se utilizar demasiado fundente ao fundir alumínio?
A sobredosagem de desgaseificação ou de fluxo de escória para além de cerca de 2× a taxa recomendada tem várias consequências negativas: aumento da produção de HCl e de gás fluoreto que requer mais ventilação, maior volume de escória contaminada com fluxo que requer eliminação, potencial para que o excesso de resíduo de fluxo permaneça na fundição se não for devidamente escumado (introduzindo inclusões de sal nas peças fundidas), e custos desnecessários sem benefício metalúrgico adicional. A resposta a maus resultados de tratamento deve ser melhorar o método de aplicação (mudando para desgaseificação rotativa) em vez de simplesmente aumentar a dose de fluxo.
Q5: Devo utilizar azoto ou árgon como gás de arrastamento para a injeção do fluxo de desgaseificação?
Tanto o azoto como o árgon são gases de transporte eficazes para a injeção de fluxo de desgaseificação. O azoto é significativamente menos dispendioso (normalmente 5-10 vezes mais barato do que o árgon) e é adequado para a maioria das ligas de alumínio, incluindo A356, A380, ADC12 e a maioria das ligas de fundição comerciais. O árgon é preferido para: ligas com magnésio em que o azoto pode formar nitreto de alumínio na superfície fundida, graus de alumínio de elevada pureza sensíveis à contaminação por azoto e qualquer aplicação em que seja necessário um mínimo absoluto de inclusões relacionadas com o gás. Para a maioria das operações comerciais de fundição, o azoto é a escolha adequada. Utilize graus de pureza ultra-alta (99,999%) de qualquer um dos gases para minimizar a contaminação por humidade e oxigénio.
Q6: Como posso saber se o meu tratamento com fluxos está realmente a funcionar?
A verificação mais acessível é o teste do Índice de Densidade (ID): solidificar uma amostra à pressão atmosférica e outra sob vácuo (80-100 mbar), pesar ambas e calcular o ID = (densidade atm - densidade vac) / densidade atm × 100. Efetuar medições antes e depois do tratamento. Um tratamento de desgaseificação rotativa corretamente executado deve reduzir a DI de 10-20% (alumínio secundário típico não tratado) para 1-5%. Se a DI pós-tratamento se mantiver acima de 6-8%, investigar: temperatura do tratamento (verificar se a fusão está a 710-740°C), caudal do gás de transporte (verificar a calibração do medidor de caudal), humidade do fluxo (testar ou substituir o fluxo), duração do tratamento (prolongar se for inferior a 12 minutos por tonelada) e estado do rotor (inspecionar quanto a desgaste ou bloqueio).
Q7: Posso utilizar sal de mesa (NaCl) como fundente para fundir alumínio?
Tecnicamente, o cloreto de sódio fornece alguma função metalúrgica no alumínio fundido - é um dos componentes de base nas formulações comerciais de fundentes à base de cloreto. No entanto, a utilização de sal de mesa como fundente é ineficaz por várias razões: não possui os componentes de flúor (criolite, KF) que proporcionam as funções críticas de dissolução de óxidos e remoção de inclusões finas, contém humidade e agentes antiaglomerantes que geram fumos de HCl excessivos e não possui a composição eutéctica optimizada que confere aos fundentes comerciais o seu ponto de fusão e fluidez corretos à temperatura de tratamento. O sal de mesa também não fornece qualquer benefício de desgaseificação - a remoção de hidrogénio requer a química específica de nucleação de bolhas fornecida pelos componentes de flúor. Utilize um fluxo de desgaseificação comercial corretamente formulado para qualquer aplicação que exija uma melhoria metalúrgica mensurável.
Q8: Que fluxo devo utilizar para fundir alumínio com elevado teor de magnésio (como as ligas 5xxx)?
As ligas de alumínio com elevado teor de magnésio (série 5xxx, ou qualquer liga com Mg superior a 1%) apresentam um ambiente de tratamento mais difícil. O magnésio oxida aproximadamente 1.000 vezes mais depressa do que o alumínio a temperaturas de fusão, gerando escórias a uma taxa dramaticamente mais elevada. Recomendações: utilizar um fluxo de escória pesado (AdTech DR-2) em vez do fluxo de escória padrão, aumentar a taxa de aplicação do fluxo de escória em 25-40% em comparação com as ligas Al-Si padrão, aplicar o fluxo de cobertura imediatamente após cada operação de escumação para proteger a superfície fundida rica em Mg e reduzir o tempo de espera entre o tratamento e a fundição. Para a desgaseificação, o fluxo padrão de fluoreto de KCl-NaCl continua a ser apropriado, mas considere o árgon em vez do azoto como gás de transporte para minimizar a formação de nitreto de alumínio, que é mais problemático com ligas com elevado teor de Mg.
P9: Durante quanto tempo é que o alumínio tratado permanece limpo antes de ser necessário voltar a tratá-lo?
O alumínio desgaseificado e limpo começa a reabsorver o hidrogénio imediatamente após o fim do tratamento, a uma taxa de 0,03-0,08 ml de H₂ por 100g de Al por hora num forno a gás sem proteção. Sem um fluxo de cobertura, o teor de hidrogénio pode aumentar dos níveis pós-tratamento de 0,10 ml/100g para 0,25-0,35 ml/100g em 3-4 horas, exigindo um novo tratamento. Com o fluxo de cobertura, que mantém um manto protetor de sal sobre a superfície fundida, a reabsorção abranda para 0,005-0,020 ml/100g por hora, aumentando a janela para metal limpo para 6-10 horas antes de ser necessário um novo tratamento. A recomendação prática: para peças fundidas normais, tratar e fundir dentro de 45-60 minutos; para aplicações críticas (aeroespacial, peças hidráulicas estanques à pressão), fundir dentro de 20-30 minutos após a conclusão do tratamento, independentemente da aplicação do fluxo de cobertura.
Q10: Qual é a diferença entre o fluxo utilizado numa unidade de desgaseificação rotativa e o fluxo utilizado manualmente?
A mesma formulação de fluxo pode ser usada em ambos os métodos, mas a forma física e o tamanho das partículas devem ser optimizados para cada um. A injeção na unidade de desgaseificação rotativa requer um fluxo granular mais fino (tamanho de partícula de 0,5-2,0 mm) que flua de forma fiável através do mecanismo injetor de fluxo sem pontes ou bloqueios nos tubos de alimentação - o AdTech DG-1 é formulado especificamente para esta aplicação. A aplicação manual (espalhamento à superfície ou injeção com lança sem uma unidade rotativa) funciona melhor com fluxo em pó (0,1-0,5 mm) - AdTech DG-2 é a formulação adequada. A utilização de fluxo granular grosseiro destinado à injeção rotativa na aplicação manual à superfície reduz a eficácia porque as partículas grandes afundam-se lentamente na massa fundida em vez de se distribuírem rapidamente; por outro lado, o fluxo em pó fino pode entupir o equipamento de injeção rotativa. Para além do tamanho das partículas, a aplicação em unidades rotativas utiliza normalmente menos 40-60% de fluxo por tonelada de alumínio para obter uma redução de hidrogénio equivalente ou superior, porque a eficiência de geração de bolhas do rotor reduz drasticamente a quantidade de fluxo necessária por unidade de trabalho metalúrgico realizado.
Resumo: Construindo um Programa Completo de Tratamento de Fusão de Alumínio
A escolha do fundente a utilizar na fusão do alumínio requer uma correspondência precisa entre o tipo de fundente e o objetivo metalúrgico que se pretende atingir. A estrutura é simples:
Para a porosidade do hidrogénio dissolvido: Fluxo de desgaseificação (sistema KCl-NaCl-Na₃AlF₆), aplicado através de uma unidade de desgaseificação rotativa a 0,8-1,8 kg/ton Al com gás de arrastamento de azoto, visando um DI pós-tratamento inferior a 3%.
Para perdas de escórias metálicas e baixo rendimento metálico: Fluxo de escória (pó de cloreto-fluoreto), aplicado diretamente na superfície da escória a 5-15 kg por tonelada de escória, com um tempo de contacto de 3-5 minutos antes da escumação.
Para reabsorção de hidrogénio durante os períodos de retenção: Fluxo de cobertura (granulado grosseiro de KCl-NaCl), espalhado a 5-10 kg/m² de superfície fundida imediatamente após a escumação.
Para remoção de inclusões finas e contaminação por metais alcalinos: Fluxo de refinação (pó fino com elevado teor de flúor), injetado a 1,5-3,0 kg/ton antes da fundição para aplicações automóveis e de qualidade crítica.
Para a produtividade do forno e a acumulação de paredes de óxido: Fluxo de limpeza (granulado com elevado teor de fluoreto), aplicado nas zonas de acumulação de óxido durante a manutenção planeada.
A sequência correta - primeiro a escumação, depois a desgaseificação e depois a cobertura - é tão importante como a seleção do fluxo. A combinação de um tratamento de fluxo adequado com a filtração de espuma cerâmica a jusante (filtro Al₂O₃ 30-40 PPI no sistema de gating) aborda todo o espetro de problemas de qualidade da fundição de alumínio, uma vez que o fluxo remove o hidrogénio e as inclusões grosseiras enquanto a filtração captura a população de bifilme fino que o tratamento de fluxo não consegue alcançar.
A gama completa de produtos de fluxo de alumínio da AdTech abrange todas as posições nesta sequência de tratamento, fabricados sob a gestão de qualidade ISO 9001:2015 com especificações de desempenho documentadas e certificação de análise química completa.
Este artigo foi preparado pela equipa editorial técnica da AdTech. As especificações do produto, as diretrizes de dosagem e os dados de desempenho reflectem as actuais formulações de fluxos da AdTech a partir de 2025-2026. Contacte a equipa técnica da AdTech para obter recomendações de seleção de fluxos para aplicações específicas e preços actuais.
