Barbotare cu azot in productia de Aluminiu

Aluminiul este un metal folosit in principal pentru rezistenta sa datorata greutatii reduse. Totusi, atunci cand aluminiul este prelucrat patrund impuritati in structura sa, slabindu-i rezistenta. Exista cateva cauze, dar cea mai frecventa este prezenta hidrogenului.

Hidrogenul gaz este solubil in aluminiul lichid si poate trece prin acesta la fel de usor ca prin aer. Pe masura ce metalul lichid se raceste si structura sa se intareste, hidrogenul trece din zonele cu presiune ridicata in cele cu joasa presiune.
Atomii de hidrogen fuzioneaza intre ei si creeaza mici pungi de gaz care, atunci cand aluminiul este solidificat, devin impuritati ce slabesc stuctura metalului.

Barbotarea cu azot este procedura prin care hidrogenul este indepartat din aluminiul topit.

Cum ajunge hidrogenul in aluminiu?

Prin combustie in cuptoarele de prelucrare, prin intermediul diverselor unelte, fluxuri si aditivi de aliaj.
Totusi, cea mai frecventa cauza este patrunderea hidrogenului in aluminiul topit datorita umiditatii atmosferice. Dizolvarea hidrogenului creste odata cu sporirea umiditatii atmosferice.

Cererea de aluminiu de calitate superioara este tot mai mare, in special in industrii cu standarde ridicate, ca cea aeronautica. In consecinta, nevoia de a reduce prezenta hidrogenului in aluminiu creste constant.

O procedura frecvent intalnita pentru indepartarea hidrogenului presupune introducerea de bule de azot gazos in aluminiul lichid (barbotare cu azot). Hidrogenul este atras de bulele de azot, transportat prin aluminiul lichid si eliberat la suprafata.

Argonul este de asemenea eficient pentru aceasta procedura, dar datorita costului extrem de ridicat azotul este folosit pe scara larga.
Azotul gazos este introdus in aluminiul topit fie prin intermediul unei elice rotative, fie printr-o conducta statica. Cea din urma este o varianta mai economica, dar mai putin eficienta decat elicea rotativa, in special in medii cu umiditate ridicata.

Conducta statica este o teava introdusa in recipientul cu aluminiu topit, unde bulele de azot sunt eliberate direct in metal. Expuse la umiditatea ambientala, bulele de azot trec de suprafata metalului topit si atrag mai multa umiditate  descompusa in hidrogen si oxigen, hidrogenul find ulterior re-absorbit in aluminiu.

Elicea rotativa – actioneaza prin cresterea suprafetei prin care azotul gaz este introdus in metalul topit. Bulele de azot distribuite prin intermediul elicei rotative acopera o suprafata mai mare din aluminiul topit si colecteaza mai mult hidrogen.
Suprafata mica prin care azotul este distribuit in metal permite ca mai putin hidrogen sa fie reintrodus in aluminiu datorita umiditatii atmosferice.