Hydrogen-Analyser
Sistema per la determinazione e l'analisi veloce e precisa del contenuto di idrogeno presente nelle leghe di Al
Il controllo dell'idrogeno disciolto nelle leghe di alluminio liquido è un requisito essenziale per l'industria dell'alluminio.
I produttori di alluminio e le fonderie di tutto il mondo stanno investendo molto per garantire che i livelli di idrogeno disciolto rimangano entro i limiti accettabili. Se il contenuto di idrogeno è troppo alto, è possibile che durante la solidificazione si formino cavità/pori.
Per contro, un contenuto moderato di idrogeno può essere auspicabile in certe condizioni per influenzare positivamente le caratteristiche rilevanti per la colata, come la colabilità e la capacità di riempimento dello stampo, nonché la capacità di alimentazione e la tendenza alle cavità aperte.
Pertanto esiste un contenuto ottimale di idrogeno che va gestito in modo controllato durante la colata.
La misurazione dell'idrogeno può essere effettuata tramite campionamento o come misurazione direttamente nella massa fusa. IDECO offre quindi 2 diversi metodi di misurazione.
La misurazione diretta con un misuratore di idrogeno HYCAL del produttore EMC si basa su un materiale ceramico (CaZrO3-In) in grado di condurre ioni di idrogeno a temperature elevate. Si utilizza una cellula concentrata di idrogeno in cui si conosce la concentrazione di idrogeno di riferimento.
Il sensore contiene un riferimento a stato solido brevettato che fornisce un valore di pH2 noto per una specifica temperatura. A seconda della differenza del pH2 tra la camera esterna e quella interna della sonda, viene generata una tensione che, in combinazione con la temperatura e la solubilità dell'idrogeno della rispettiva lega, permette una misurazione precisa dell'idrogeno.
La seguente rappresentazione schematica mostra come si genera una tensione sulla parete del materiale di zirconato di calcio esposto a una differenza di pH2.
L’IDECO® Hydrogen-Analyser è un sistema per la determinazione e l'analisi veloce e precisa del contenuto di idrogeno presente nelle leghe di Al tramite campionamento.
La tecnica di misurazione utilizzata si basa sul principio della "prima bolla di gas" secondo Y. Dardel.
A questo scopo, il campione fuso viene versato in un crogiolo opportunamente temperato ed evacuabile. Non appena la pressione ambientale è inferiore o uguale alla pressione parziale del gas disciolto nella colata, il gas disciolto fuoriesce dalla colata. Questo è visibile attraverso la comparsa di bolle sulla superficie del metallo.
Poiché l'idrogeno è l'unico gas disciolto nell'alluminio, la pressione parziale dell'idrogeno viene individuata in questo modo. Una bolla "vera" è una su cui emergono altre bolle in breve successione.
Dalla pressione parziale di idrogeno così individuata, dalla temperatura di fusione simultanea, dall'andamento temporale della solidificazione e dalle costanti si calcola il contenuto di idrogeno. La concentrazione di idrogeno nel metallo fuso può essere calcolata usando la legge di Sievert.
Il calcolo è il seguente:
log CH = 0,5 * log pH - A / T + B
dove
CH Concentrazione di idrogeno disciolto in alluminio in cm³/100g
pH Pressione parziale dell'idrogeno in mbar
T Temperatura della colata in K
A, B Costanti da considerare per la lega da esaminare
Le costanti tengono conto, tra le altre cose, della solubilità di elementi come silicio, magnesio, rame e manganese.
