会社のニュース アルミニウムの脱ガスには何を使えますか？

溶融アルミニウムに溶解した水素は、完成品の多孔性、ブリスター、機械的強度の低下を引き起こす目に見えない原因です。自動車のホイールハブから航空宇宙部品まで、わずかな水素（0.15 cm³/100g以上）でも、コストのかかる欠陥を引き起こす可能性があります。そこで問題となるのは、このガスを効果的に除去するツールと方法は何かということです。このガイドでは、従来の化学的アプローチから最新の機械まで、最も実用的なアルミニウム脱ガスソリューションを解説し、アルミニウム脱ガス機がどのように産業効率を変革するかに焦点を当てています。

ソリューションを検討する前に、脱ガスが不可欠である理由を理解することが重要です。溶融アルミニウムは、固体のアルミニウムよりも50倍も容易に水素を吸収し、湿った原料、湿った空気、または分解する潤滑剤から水素を引き込みます。金属が冷却されると、水素の溶解度は急激に低下し、小さな気泡が形成され、鋳造品の多孔性となります。この欠陥は、引張強度を最大30％低下させ、表面品質を損ないます。これは、バッチ全体をスクラップにする問題です。大量生産者にとって、不十分な脱ガスは、年間15〜20％の利益を削減する可能性があります。適切な脱ガスツールは、欠陥を修正するだけでなく、生産性を保護します。

化学的方法は、水素を可動性の化合物に結合させる反応性剤に依存しており、小規模な鋳造所でも利用できます。最も一般的なオプションは次のとおりです。

ヘキサクロロエタン（C₂Cl₆）などの化合物は、溶融アルミニウムに添加され、塩素ガスに分解されます。塩素は水素と反応してHClを生成し、上昇する気泡とともに逃げる揮発性ガスです。この方法は、金属不純物（マグネシウムなど）をスラグとして浮遊する塩化物に結合させることもできます。バッチ処理には効果的ですが、毒性のあるガスには厳格な換気が必要であり、塩素は機器を腐食させ、残留物は高純度合金を汚染する可能性があるという重大な欠点があります。

毒性に関する懸念に対処するために、最新のフラックスは、不活性キャリアと混合されたフッ化物（例：Na₃AlF₆）を使用しています。これらは塩素排出を回避し、食品グレードまたは医療用アルミニウムに安全です。ただし、脱ガス効率は〜40％に制限されており、超低水素レベル（≤0.10 cm³/100g）を必要とする航空宇宙または自動車部品には不十分です。

不活性ガス（アルゴンまたは窒素）脱ガスは、分圧差の原理を利用しています。溶融アルミニウムに注入された気泡は水素圧力がゼロであり、溶解した水素をそれらに引き込み、平衡に達するまで水素を吸着します。成功の鍵は、小さく均一に分散された気泡を作成することであり、これがアルミニウム脱ガス機が優れている点です。

初期の方法では、単純な鋼管または炉底の透気砖を使用してガスをバブリングしていましたが、これらは表面積が限られた大きな気泡を生成し、不均一な脱ガスにつながりました。今日、産業施設の99％がロータリーアルミニウム脱ガス機を使用しており、高速ローターを使用してガスをマイクロバブル（直径≤5mm）にせん断します。これにより、ガスと金属の接触面積が10〜20倍に増加し、効率が60〜80％に向上します。

一般的なアルミニウム脱ガス機は、保持炉と鋳造機の間の鋳造ラインに統合されています。不活性ガスは、750℃の溶融アルミニウムに耐性のあるグラファイト、炭化ケイ素、または窒化ケイ素ローターに供給されます。ローターの設計（多くの場合、スパイラル溝付き）は、水素が残るデッドゾーンを回避し、気泡を放射状に分散させます。多くのモデルは、ガスとともに粒状フラックスも注入し、脱ガスと脱スラグを1つのステップで組み合わせます。

• ボックス型ユニット: 温度を維持するためのヒーターを備えた密閉チャンバーで、高純度合金（例：航空宇宙7075アルミニウム）に最適です。PyrotekのSNIFモデルなどのブランドは、0.09 cm³/100gという低水素レベルを達成しています。
• ランダー型ユニット: 連続生産（例：アルミニウムロッド）用の低コストでコンパクトなシステム。残留アルミニウムはありませんが、10〜35℃の温度降下が発生します。
• 真空アシストユニット: 不活性ガス注入と減圧を組み合わせて、超クリーンな溶融物を生成し、コンデンサ箔の製造に使用されます。

化学的および標準的な不活性ガス法が不十分な場合、これらの技術は次レベルの精製を提供します。多くの場合、前処理のためにアルミニウム脱ガス機と組み合わせて使用されます。

溶融アルミニウムは真空チャンバーにさらされ、低圧が水素を気泡として溶液から押し出します。この方法は、水素レベル≤0.05 cm³/100gを達成しますが、高価な密閉機器が必要です。これは、微細な多孔性でさえ壊滅的な航空機の構造部品などの重要な部品に予約されています。

超音波トランスデューサーは、溶融物にキャビテーションバブルを生成し、水素を吸い込む小さな真空のように機能します。このガスフリーの方法は、処理時間を33％短縮し、スラグ形成を削減するため、電子グレードのアルミニウムに人気があります。大量のバッチの場合、バルク水素を事前に除去するために、アルミニウム脱ガス機と組み合わせて使用されることがよくあります。

最適なソリューションは、生産規模、合金純度、および予算によって異なります。

• 小規模鋳造所（≤50kgバッチ）: 环保型フラックスまたはポータブルアルミニウム脱ガス機（例：ラドルマウントユニット）から始めます。
• 中規模生産（自動車鋳物）: 炭化ケイ素ローターを備えたボックス型アルミニウム脱ガス機は、効率とコストのバランスをとっています。ホイールメーカーのHayes-Lemmerzは、このセットアップでローター寿命が300サイクルから800サイクルに延長されたと報告しています。
• 高純度ニーズ（航空宇宙/箔）: 真空脱ガス装置とフラックス注入アルミニウム脱ガス機を組み合わせて、水素と介在物の両方を除去します。

化学フラックスと真空システムにはそれぞれの用途がありますが、アルミニウム脱ガス機は、最新のアルミニウム処理のバックボーンです。これは、不活性ガス脱ガスを、当たり外れのあるタスクから、一貫した効率的なプロセスに変え、スクラップ率を削減し、エネルギー使用量を削減し、厳格な業界標準への準拠を可能にします。リサイクルインゴットまたは航空宇宙合金を鋳造しているかどうかにかかわらず、適切なアルミニウム脱ガス機への投資は、単なる購入ではなく、無駄を減らし、顧客を満足させるという品質へのコミットメントです。

ほとんどの生産者にとって、最適な場所はロータリーボックス型アルミニウム脱ガス機にあります。これは、連続生産を処理し、複数の合金で機能し、今日の要求の厳しいアプリケーションに必要な純度を提供します。アルミニウムが軽量化とグリーンテクノロジーで使用されるにつれて、アルミニウム脱ガス機の役割はますます重要になるでしょう。