La porosidad del gas hidrógeno es un defecto de fundición de aluminio en forma de porosidad o vacío en una fundición de aluminio causado por un alto nivel de gas hidrógeno ( H2 ) disuelto en el aluminio en fase líquida . La solubilidad del hidrógeno en aluminio sólido es mucho menor que en aluminio líquido. A medida que el aluminio se congela, parte del hidrógeno sale de la solución y forma burbujas, lo que crea porosidad en el aluminio sólido.
Las fundiciones de aluminio quieren producir piezas de aluminio de alta calidad con una porosidad mínima. La porosidad de hidrógeno se puede reducir reduciendo la cantidad de hidrógeno en la aleación de aluminio líquido, mediante desgasificación o burbujeo . (A veces, se mantiene intencionalmente una pequeña concentración de hidrógeno; una porosidad de hidrógeno muy fina puede ser preferible a los huecos internos causados por la contracción). La solidificación direccional puede llevar las impurezas a un extremo de la pieza fundida.
El hidrógeno se forma cuando el aluminio fundido entra en contacto con vapor de agua y se disuelve fácilmente en la masa fundida. El gas tiende a salir de la solución y forma burbujas cuando la masa fundida se solidifica.
Los efectos perjudiciales derivados de la presencia de un exceso de hidrógeno disuelto en el aluminio son numerosos. El hidrógeno provoca porosidad en los productos de aluminio, lo que da lugar a numerosos defectos de fundición, propiedades mecánicas reducidas, como fatiga, y menor resistencia a la corrosión. Se utilizan varios métodos para reducir la cantidad de hidrógeno disuelto en la masa fundida, como la aplicación de fundente en el horno antes del proceso de fundición o el uso de equipos de desgasificación en línea [1] durante el proceso de fundición.
Se requiere entonces un método en línea para medir el hidrógeno en el aluminio para caracterizar y optimizar el proceso, lo que ayuda a garantizar la calidad de los productos salientes y monitorea el desempeño de estos procesos de desgasificación. Los métodos de laboratorio tradicionales, como la extracción en caliente, son demasiado caros para el control de calidad de rutina y demasiado lentos para un control de proceso efectivo . La prueba de presión reducida (RPT) se utiliza a menudo en la planta de fundición. La RPT es un método semicuantitativo con precisión limitada que proporciona una indicación del nivel de hidrógeno.
Para la medición directa del hidrógeno en aluminio líquido se puede utilizar un analizador de hidrógeno [2] . El control directo del hidrógeno es posible mediante una tecnología de medición cuantitativa en línea basada en un método de recirculación de gas de circuito cerrado a través de una sonda de cerámica porosa.
Desde su introducción en 1989, este método de recirculación de gas ha sido cada vez más utilizado por los principales productores de aluminio. [3]
Un ejemplo de analizador para la medición directa de hidrógeno en aluminio líquido es el Accurity. Funciona con una sonda sumergida en aluminio líquido y utiliza el método de recirculación en circuito cerrado.
La recirculación en circuito cerrado es un método probado para controlar directamente el hidrógeno en el aluminio fundido. Un pequeño volumen de gas portador, normalmente nitrógeno, se pone en contacto con la masa fundida mediante una sonda sumergida y se recircula continuamente en el circuito cerrado hasta que su contenido de hidrógeno alcanza el equilibrio con la presión de vapor de H2 en la masa fundida. La concentración de H2 en el gas se mide y se convierte en una lectura de la concentración de gas en el metal. Este método es rápido, reproducible y preciso, y se puede utilizar en línea en la planta de producción.
La cantidad de H 2 en el circuito de gas del instrumento se determina mediante un sensor de conductividad térmica , que proporciona una alta reproducibilidad y un amplio rango de medición.