Question:
Comment le fabricant élimine-t-il l'oxygène du métal pendant la fusion?
tattoo556
2017-06-28 07:34:37 UTC
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Comment les fabricants éliminent-ils l'oxygène du métal pendant la fusion? Je fais fondre de l'aluminium avec des fils nichromes et lors de sa fusion, il forme beaucoup de laitier (oxyde d'aluminium) et je dois l'enlever manuellement.

Si le métal réagit avec l'oxygène à des températures élevées, le traitement doit être effectué sous atmosphère inerte (c'est-à-dire azote, argon, etc.).
Mettre un couvercle sur le creuset pourrait déjà aider beaucoup. Aussi: fils plus épais, taille de lot plus grande. ;-) Et oui, l'oxyde nage sur le dessus, et vous le retirez mécaniquement, si nécessaire.
Cinq réponses:
#1
+20
Ivan Neretin
2017-06-28 11:25:13 UTC
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Ils utilisent flux, voilà comment. C'est-à-dire une substance inerte qui fond plus facilement que le métal et flotte sur le dessus, l'empêchant de s'oxydant dans l'air. Les flux courants pour l'aluminium semblent être basés sur des mélanges eutectiques de divers chlorures (par exemple, $ \ ce {NaCl + KCl} $).

Couvrir votre creuset avec un couvercle n'offre pas une protection complète, et travailler en l'atmosphère inerte est beaucoup plus coûteuse (bien que parfois ils le fassent aussi).

que signifie «le couvercle n'offre pas une protection complète»? Cela implique qu'un couvercle offre une protection partielle.
Eh bien, oui, c'est vrai.
OK cool. Je suppose que vous avez remarqué qu'un couvercle aide certains. Pouvez-vous dire un peu à quel point cela aide? Merci!
Je ne pense pas que nous puissions dire quoi que ce soit de plus précis dans le cas général. Il existe différents métaux fondus et différents couvercles.
Pouvons-nous dire qu'un couvercle étanche scellera plus d'oxygène qu'un couvercle qui fuit?
Je suppose que oui. $ \! $
@IvanNeretin cela répond partiellement à [ma question] (https://chemistry.stackexchange.com/questions/134311/eliminaryating-mitigating-oxygen-in-aluminium-melting?noredirect=1#comment261337_134311) pour le recyclage des canettes de soda.Pouvez-vous voir si vous pouvez y ajouter votre réponse car je cherche quelque chose avant le début de la fusion, car les canettes de soda sont des feuilles minces, elles doivent donc être isolées dynamiquement de l'oxygène avant son point de fusion.
#2
+8
Chris Johns
2017-06-28 15:18:14 UTC
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Il y a deux aspects à cela, premièrement est en fait la réduction du métal pur de ses oxydes, généralement appelé fusion , la plupart des minerais métalliques sont des oxydes métalliques donc c'est clairement une partie importante de la production de métaux primaires. exemple dans la production de fer, les oxydes de fer sont réduits par le carbone, généralement à partir du coke qui est également le combustible qui fournit l'énergie pour la réaction.

Dans le cas de la refusion des métaux pour la coulée, il s'agit généralement de limiter la formation d'oxyde plutôt que de l'inverser. Pour des quantités décentes, il est généralement autolimitant dans la mesure où les oxydes ont tendance à flotter à la surface du creuset, limitant et plus l'oxydation. Des flux de couverture peuvent également être utilisés qui reposent sur la surface et fournissent un joint souple au creuset.

Ceci est facilité par l'utilisation de flux qui sont capables de piéger les oxydes qui se forment et de les piéger dans une masse de verre semi-fluide qui est plus facile à éliminer. Dans la fonte du fer, du calcaire est utilisé, d'autres additifs (tels que la sciure de bois) peuvent être utilisés comme coagulants du laitier pour rendre le laitier résultant moins collant et plus facile à manipuler.

Dans le cas de l'aluminium, en particulier des feuilles et des fils fins, les couches d'oxyde de surface peuvent constituer un volume important de matériau avant même de commencer à le faire fondre et vous ne pouvez pas faire grand-chose à ce sujet. L'aluminium a une affinité particulièrement élevée pour l'oxygène et le seul moyen pratique de la réduire est par électrolyse.

Si vous faites fondre une gamme de tailles de matériau (par exemple un mélange de ferraille et de lingots), il peut être utile de faire fondre d'abord les plus gros morceaux car ils ont un rapport surface / volume plus faible, puis d'ajouter les plus petits morceaux de sorte qu'ils fondent lorsqu'ils sont immergés dans une piscine établie de métal fondu.

Strictement parlant, les oxydes que vous obtenez à la surface de l'aluminium fondu sont appelés scories, ce terme s'applique aux oxydes métalliques produits lors de la fusion tandis que le laitier est un matériau vitreux qui est soit un mélange d'oxydes métalliques et de flux ou de silicates du minerai.

Dans la production industrielle, il existe différentes approches pour l'élimination des scories. Il peut être écrémé sur la surface de la poche / creuset ou vous pouvez taper du bas du fond (comme dans un cubilot). Certaines applications de moulage utilisent également des filtres à laitier en céramique pour éviter que des morceaux parasites ne pénètrent dans le moule.

impressionnant. Vous avez énuméré environ 6 méthodes différentes, où les autres réponses n'offrent qu'une seule.
Concernant la couche auto-limitante: n'est-ce pas une bonne raison de NE PAS AGITER le pot? J'ai remarqué que certains youtubeurs remuent continuellement le pot, comme si c'était de la soupe: D
@johnywhy peut-être qu'ils remuent le pot pour s'assurer qu'aucune bulle n'est piégée ou quelque chose du genre.
#3
+2
oceandevil24
2017-06-28 11:50:20 UTC
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De manière générale, les fabricants éliminent l'oxygène du métal en utilisant des désoxydants. Par exemple, un fabricant fera fondre l'acier et versera de l'aluminium liquide (ou diverses autres substances viables qui agissent comme agents réducteurs) dans l'acier liquide. Cet aluminium réagira avec l'oxygène de l'acier pour former de l'oxyde d'aluminium (Al2O3). Parce que l'oxyde est plus léger que l'acier, il s'écoule vers le haut et est collecté à partir de là. Il y a des détails plus satisfaisants ici.

Il y a plusieurs façons de procéder à la désoxydation du métal, comme le soufflage de l'oxygène avec des gaz rares comme l'argon (car avoir un gaz non réactif dans le métal ne sera pas un problème). Il existe d'autres méthodes comme la méthode du vide qui est décrite en détail en ligne. En ce qui concerne la désoxydation de l’aluminium en ce qui concerne votre question spécifique, il y a beaucoup de choses à lire sur ce site. Certaines des informations sur ce site Web concernent le cuivre, mais les concepts sont les mêmes.

Je viens de réaliser que j'ai mal compris votre question et que la réponse d'Ivan est la bonne. Cependant, je laisserai toujours cette explication ici. Espérons que cela serve de bon contexte pour le processus de métallurgie.

L'oxygène est certainement l'oxydant. L'alumunium ne serait-il pas un réducteur dans ce senario?
Oui, mon erreur. Lorsque l'aluminium réagit avec l'oxygène, l'oxygène se réduit et l'aluminium s'oxyde. Par conséquent, l'aluminium est l'agent réducteur et l'oxygène est l'agent oxydant.
#4
+2
johny why
2018-12-28 14:48:37 UTC
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Bien que la question initiale soit Comment désoxyder la fonte oxydée? , en pratique, la désoxydation peut être plus difficile que la prévention ou l'élimination.

Ceci répond aux questions séparées:

  • Comment éviter l'oxydation en fusion?
  • Comment désoxyder fusion oxydée?
  • Comment éliminer les scories d'oxydation (scories) de la fonte?

Voici une collection d'options , de nombreuses sources et commentateurs. Bien que cela recoupe certaines réponses déjà données, j'espère que c'est une réponse complète. Et, espérons-le, organise plus clairement ces trois questions distinctes. (Dans certains cas, on ne sait pas si la méthode empêchera, désoxydera ou éliminera le métal oxydé.)

Sachez que certaines méthodes, telles que les flux, peuvent varier en fonction des métaux avec lesquels vous travaillez.

Comment prévenir / réduire l'oxydation?

  • Pas d'oxydation: votre laitier n'est peut-être pas du tout un métal oxydé - il pourrait être des impuretés ou une contamination par d'autres métaux.

  • Autolimitation: Comme mentionné dans une autre réponse, elle est autolimitante dans une certaine mesure, car les oxydes flottent à la surface, ce qui limite l'oxydation ultérieure.

  • Électrolyse: L'aluminium a une affinité particulièrement élevée pour l'oxygène et le seul moyen pratique de la réduire est par électrolyse.

  • Acide borique: des matériaux comme le fluorite de borax, la silice, le carbonate de sodium sont utilisés. Comme mentionné dans une autre réponse, ceux-ci forment parfois des "spinelles" indésirables dans le métal liquide. L'acide borique devrait fondre puis se décomposer (au moins partiellement) en oxyde borique et en eau. L'eau n'est pas aussi dangereuse qu'on pourrait le penser tant qu'elle est à la surface, donc tant que vous lui laissez suffisamment de temps pour se décomposer avant de pousser quoi que ce soit à travers la couche, cela ne devrait pas être un problème.

  • Flux: lorsque le métal fond complètement en liquide, saupoudrez soigneusement une petite quantité de flux sur le métal fondu. «Marvelux flux» est un exemple (pas une approbation). Il reposera sur la surface et fournira un joint souple au creuset. Après avoir versé, laissez refroidir complètement la pièce et le moule. Ensuite, retirez le morceau et décapez-le pour nettoyer les restes de flux. Puis rincez-le soigneusement. L'alcool et l'évaporation semblent être un meilleur choix que le vinaigre et l'eau, car le vinaigre peut provoquer de la corrosion.

  • Verre: Sur le laiton, vous utiliseriez des bouteilles en verre cassées.

  • Charbon: À basse température, le charbon de bois croqué est le remède habituel.

  • Litière Kitty: certaines roulettes l'utilisent.

  • Retirez l'oxygène: éventuellement en le remplaçant par un gaz inerte. L'azote est couramment utilisé, et il est non toxique (il est déjà dans l'air que nous respirons). Vérifiez que vous n'utilisez pas de tube en silicone pour connecter votre cylindre N2 - il est assez perméable à l'O2. Ditto gants en silicone. Il existe plusieurs façons de le faire - toutes nécessitent un environnement hermétique. L'oxygène doit être éliminé avant que les métaux en fusion ne soient exposés à l'atmosphère. Certaines méthodes répertoriées sont utilisées dans la fabrication, certaines peuvent fonctionner pour la production à petite échelle ou le bricolage, et certaines sont spéculatives:

    • Brûlez l'oxygène avec une flamme. En fonction du volume, cela peut entraîner une différence de pression entre le volume et l'environnement extérieur, qui à son tour peut nécessiter le remplacement de l'oxygène par un gaz inerte.

    • Pomper tout l'air et opérer sous vide.

    • Adsorbez-le avec un "getter" d'oxygène. Un getter est un dépôt de matériau réactif placé dans un système de vide. Lorsque les molécules d'oxygène frappent le matériau getter, elles se combinent avec lui chimiquement ou par absorption, réduisant ainsi la quantité d'oxygène dans l'espace.

      • Les boîtes à gants du commerce utilisent 10% de H2 dans N2 (ancien gaz) sur un catalyseur Pd chauffé pour convertir l'O2 en eau, qui est ensuite éliminée par un train de séchage (tamis moléculaire). Cela peut produire du CO2, qui devra peut-être être éliminé.
      • Faites passer l'air à travers une colonne chauffée de poudre de cuivre. Idéalement, 63,55 g de poudre de cuivre devraient éliminer 24,5 L d'oxygène de l'air - ce qui nous laisse> 80 L d'azote. Ce n'est pas beaucoup de cuivre pour une boîte à gants de 30 à 40 L! Cependant, cela dépend de la température de la colonne, du débit, de la taille des mailles, etc. L'atmosphère dans la boîte à gants circule tout le temps et le catalyseur peut passer de 20% O2 à 0 ppm en 15 minutes environ.
      • Désoxydants alimentaires: poudre de fer sèche, sodium et parfois charbon actif. Deux 500cc de tels agents absorbant l'oxygène peuvent absorber jusqu'à 500cc d'oxygène. L'air sec normal contient 20,95% d'oxygène, vous aurez donc besoin d'un volume d'agent absorbant l'oxygène égal à 21% de votre espace de travail isolé. Plus de numéros ici.
      • Passez-le dans un tube chauffé (environ 500 degrés C) bourré de laine d'acier. Je ne sais pas si cela peut fonctionner avec de l'air ou simplement de l'eau.
      • D'autres recettes comprennent un support réducteur poreux tel que du charbon actif, du noir de carbone, du charbon, du coke de pétrole et de l'oxyde de titane qui est imprégné d'environ 10% à environ 90% en poids d'un un oxyde de métal alcalin ou un oxyde de métal alcalino-terreux.
      • Un simple plateau de vinaigre et de laine d'acier. Le vinaigre dissout la couche protectrice sur la laine d'acier, accélérant le processus de rouille, qui séquestre l'oxygène de l'atmosphère locale.
      • Procurez-vous certains de ces chauffe-mains chimiques, coupez-les et versez la poudre dans un plat dans votre boîte à gants. Cette substance est en fer réduit combiné à des catalyseurs qui la rendent plus sujette à l'oxydation.
      • Un getter à base de zirconium.
      • Une boîte de Pétri ouverte de sodium / potassium eutectique, peut-être avec un agitateur magnétique.
      • Obtenez ces informations. Des chercheurs de l'Université du Danemark du Sud ont synthétisé des matériaux cristallins capables de lier et de stocker l'oxygène à des concentrations élevées. Une seule cuillère de substance suffit pour absorber tout l'oxygène d'une pièce. Wow!
  • Couvercle: comme mentionné dans une autre réponse, un couvercle de creuset peut réduire l'oxydation.

  • Tuyaux: Connectez votre creuset directement à votre moule via un tuyau, de sorte que le métal fondu soit transféré sans exposition à l'air.

  • Réduire la zone: un creuset maigre, ou avec une section supérieure rétrécie, réduira la surface exposée à l'air. Cela sera impossible si vos solides sont plus épais que le col de votre creuset. Pensez à commencer par de la poudre de métal au lieu de lingots.

  • Éliminez le creuset: mettez de la poudre métallique sèche directement dans le moule, emballez-la, scellez le moule et mettez-le dans un four. Connu sous le nom de "Compactage et frittage".

  • Éliminez le creuset, 2: Mettez une fine couche de poudre métallique sur une surface de travail plane. Avec un laser CNC, fusionnez la poudre sous la forme du bas de votre motif. Ajoutez une autre couche de poudre métallique et fusionnez-la. Répétez jusqu'à ce que toute la pièce soit constituée de couches. Connu sous le nom de frittage laser direct des métaux.

Comment désoxyder le métal oxydé?

  • Chauffer: monter la casserole très chaude et il se dissout en grande partie.

  • Charbon de bois: Pour désoxyder la couche d'écume / d'oxyde, saupoudrez de charbon de bois en poudre.

  • Désoxydants. Comme mentionné dans une autre réponse, un fabricant peut verser de l'aluminium liquide (ou d'autres agents réducteurs viables) dans l'acier liquide. L'aluminium réagira avec l'oxygène de l'acier pour former de l'oxyde d'aluminium (Al2O3). Parce que l'aluminium est plus léger que l'acier, il coule vers le haut et est collecté à partir de là.

  • Appliquez du courant électrique. En 1906, l'ingénieur anglais A. G. Bloxam a utilisé le courant continu sous vide pour produire des filaments pour lampes à incandescence. Le courant appliqué était particulièrement efficace pour réduire les oxydes de surface. (ils peuvent signifier «prévenir», pas «réduire»). Cela a des applications dans le frittage poudre-métal.

Comment enlever le métal oxydé?

  • Sciure: Remuer et gratter les côtés de le pot avec un bâton en bois. Choisissez la poubelle et laissez une couche de cendre sur le dessus. Comme mentionné dans une autre réponse, la sciure de bois peut ajouter de l'hydrogène au Al liquide provoquant un nouvel ensemble de problèmes.

  • Calcaire: Utilisé dans la fonte de fer, comme mentionné dans une autre réponse.

  • Écrémé: Il peut être écumé de la surface du creuset.

  • Filtres: utilisez des filtres à laitier en céramique pour éviter que des morceaux parasites ne pénètrent dans le moule.

  • Robinet du bas: Extrait de fond du pot, au lieu du haut.

https://www.practicalmachinist.com/vb/general/preventing-oxidation-molten-lead-280491/

#5
+1
blacksmith37
2017-06-28 21:27:39 UTC
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Du charbon de bois est ajouté au flux. Des choses comme la sciure de bois peuvent ajouter de l'hydrogène à l'Al liquide, provoquant un nouveau problème. Mieux vérifier les références pour le flux d'Al; des matériaux comme le fluorite de borax, la silice, le carbonate de sodium sont utilisés mais forment parfois des "spinelles" dans le métal liquide = plus de problèmes.

quel est le rôle du charbon de bois? Merci


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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