Karakteristik peleburan paduan aluminium

10 September Karakteristik peleburan paduan aluminium

Posted at 04:02h in Tanpa Kategori by AdTech 0 Comments

0 Likes

Karakteristik peleburan paduan aluminium

Proses peleburan sebagian besar paduan aluminium tidaklah sulit. Unsur-unsur paduan, kecuali magnesium, seng, dan terkadang tembaga, ditambahkan dalam bentuk ligatur.
Secara umum, fluks pelindung tidak digunakan dalam proses peleburan logam paduan dalam jumlah kecil di tungku cawan. Langkah yang wajib dilakukan adalah pemurnian inklusi non-logam dan hidrogen terlarut. Paduan yang paling sulit dilebur adalah paduan aluminium-magnesium dan paduan tahan panas multikomponen.

Saat melebur paduan tempa, perhatian khusus diberikan pada pembersihan tungku dari terak serta pengumpulan sisa peleburan sebelumnya.
Saat beralih ke jenis paduan yang berbeda, selain proses peleburan transisi, tungku dan pengaduk juga dibersihkan untuk menghilangkan sisa paduan lama.
Jumlah logam yang akan dicuci harus setidaknya seperempat dari kapasitas tungku.
Suhu logam selama proses pencucian dijaga pada kisaran 40–50 °C di atas suhu pengecoran paduan tersebut sebelum proses pencucian.
Untuk mempercepat proses pembersihan, logam di dalam tungku diaduk secara intensif selama 8–10 menit.

Untuk proses pencucian, digunakan aluminium atau peleburan ulang. Dalam kasus di mana logam dari tungku telah sepenuhnya menyatu, proses pencucian dapat dibatasi hanya dengan menggunakan fluks. Paduan yang dilebur direndam
Bahan baku dimasukkan sesuai urutan berikut: aluminium mentah, limbah berukuran besar, hasil peleburan ulang, serta logam murni.
Diperbolehkan untuk memasukkan serpihan kering dan sisa logam berukuran kecil ke dalam logam cair pada suhu yang tidak melebihi 730 °C.
Tembaga dimasukkan ke dalam cairan logam pada suhu 740–750 °С, sedangkan silikon pada suhu 700–740 °С dengan menggunakan corong.
Seng dimasukkan terlebih dahulu sebelum magnesium, yang biasanya ditambahkan sebelum proses pengeluaran logam. Suhu panas berlebih maksimum yang diperbolehkan untuk paduan cor adalah 800–830 °C, sedangkan untuk paduan tempa adalah 750–760 °C.
Saat terpapar udara, aluminium mengalami oksidasi. Zat pengoksidasi utamanya adalah oksigen dan uap air. Bergantung pada suhu dan tekanan gas-gas tersebut, serta kondisi kinetika reaksinya, oksida aluminium Al₂O₃, serta Al₂O dan AlO terbentuk sebagai hasil dari proses oksidasi aluminium.
Probabilitas pembentukannya meningkat seiring dengan kenaikan suhu dan penurunan tekanan parsial oksigen dalam sistem.
Dalam kondisi peleburan normal, fase yang stabil secara termodinamika adalah γ-Al₂O₃ (alumina padat), yang tidak larut dalam aluminium dan tidak membentuk senyawa yang dapat melebur dengannya. Ketika dipanaskan hingga 1200 °C, γ-Al₂O₃ mengalami rekristalisasi menjadi α-Al₂O₃. Seiring berjalannya proses oksidasi, lapisan oksida yang padat dan kuat dengan ketebalan 0,1–10 µm terbentuk pada permukaan aluminium padat dan cair, tergantung pada suhu dan waktu paparan. Ketika ketebalan tersebut tercapai, proses oksidasi praktis berhenti, karena difusi oksigen melalui lapisan tersebut melambat secara drastis.

Proses oksidasi paduan aluminium cair sangat kompleks dan belum diteliti secara memadai. Data literatur yang tersedia menunjukkan bahwa laju oksidasi komponen paduan bergantung pada tekanan oksigen, tekanan disosiasi oksida-oksida tersebut, konsentrasi komponen dalam paduan, laju difusi atom menuju atom oksigen, interaksi antaroksida, dan sebagainya. Kinetika oksidasi ditentukan oleh kontinuitas, kepadatan, dan kekuatan lapisan oksida. Pada konsentrasi yang sama, unsur-unsur yang paling reaktif akan teroksidasi, di mana pembentukan oksida dikaitkan dengan penurunan potensial isobarik-isotermal yang paling besar.

Sebagian besar unsur paduan (tembaga, silikon, mangan) tidak secara signifikan memengaruhi oksidasi aluminium dan sifat pelindung lapisan oksida, karena rasio VMem0 / mVMe-nya ≥1. Lapisan oksida pada paduan aluminium biner yang mengandung unsur-unsur tersebut pada konsentrasi rendah terdiri dari γ-Al₂O₃ murni. Pada kandungan unsur-unsur tersebut yang cukup tinggi, terbentuklah larutan padat dari oksida unsur-unsur paduan dalam γ-Al₂O₃ serta spinel yang sesuai.
Logam alkali dan logam alkali tanah (kalium, natrium, barium, litium, kalsium, strontium, magnesium), serta seng (0,05–0,1%) sangat meningkatkan laju oksidasi aluminium. Hal ini disebabkan oleh struktur oksida unsur-unsur tersebut yang longgar dan berpori. Lapisan oksida ganda dalam kasus ini diperkaya dengan oksida logam alkali dan logam alkali tanah. Untuk menetralkan efek berbahaya seng, 0,1–1,15% Mg ditambahkan ke dalam lelehan aluminium.
Paduan aluminium dengan magnesium membentuk lapisan oksida dengan komposisi yang bervariasi. Pada kandungan magnesium rendah sebesar 0,005% (berdasarkan massa) – lapisan oksida tersebut memiliki struktur γ-Al₂O₃ dan merupakan larutan padat MgO dalam γ-Al₂O₃; pada kandungan Mg sebesar 0,01–1,0%, lapisan oksida terdiri dari spinel (MgO * Al₂O₃) dengan komposisi yang bervariasi dan kristal oksida magnesium; pada kandungan Mg lebih dari 1,5%, lapisan oksida hampir seluruhnya terdiri dari oksida magnesium.
Beryllium dan lantanum memperlambat proses oksidasi paduan aluminium. Penambahan 0,01% beryllium atau lantanum menurunkan laju oksidasi paduan Al—Mg hingga setara dengan laju oksidasi aluminium. Efek perlindungan unsur-unsur ini dijelaskan oleh pemadatan lapisan oksida melalui pengisian pori-pori yang terbentuk dengan oksida berilium dan lantanum.
Fluor dan senyawa fluorida berbentuk gas (SiF₄, BF₃, SF₆, dll.) secara signifikan mengurangi kecenderungan aluminium cair untuk teroksidasi.