Dusík prebublávajúci pri výrobe hliníka - dusík dusík
Hliník je kov používaný hlavne pre svoju pevnosť vďaka svojej nízkej hmotnosti. Pri spracovaní hliníka však do jeho štruktúry vstupujú nečistoty, ktoré oslabujú jeho pevnosť. Existuje niekoľko príčin, ale najbežnejšia je prítomnosť vodíka.
Plynný vodík je rozpustný v tekutom hliníku a môže ním prechádzať rovnako ľahko ako vzduchom. Keď sa tekutý kov ochladzuje a jeho štruktúra tvrdne, vodík prechádza z oblastí s vysokým tlakom do oblastí s nízkym tlakom.
Atómy vodíka sa spájajú a vytvárajú malé plynové kapsy, ktoré sa po stuhnutí hliníka stanú nečistotami, ktoré oslabujú štruktúru kovu.
Prebublávanie dusíkom je postup, pri ktorom sa vodík odstraňuje z roztaveného hliníka.
Ako sa vodík dostane do hliníka?
Spaľovaním pri spracovaní pecí, pomocou rôznych nástrojov, tavív a zliatinových prísad.
Najbežnejšou príčinou je však prienik vodíka do roztaveného hliníka v dôsledku vzdušnej vlhkosti. Rozpúšťanie vodíka stúpa so zvyšujúcou sa vzdušnou vlhkosťou.
Dopyt po vysoko kvalitnom hliníku rastie, najmä v priemyselných odvetviach s vysokými štandardmi, ako je letectvo. Z toho vyplýva, že potreba znižovať prítomnosť vodíka v hliníku neustále rastie.
Bežný postup odstraňovania vodíka spočíva v zavedení bubliniek plynného dusíka do tekutého hliníka (prebublávanie dusíkom). Vodík je priťahovaný k dusíkovým bublinám, transportovaný tekutým hliníkom a uvoľňovaný na povrch.
Argon je tiež účinný pri tomto postupe, ale kvôli jeho extrémne vysokej cene sa často používa dusík.
Plynný dusík sa zavádza do roztaveného hliníka buď pomocou rotačnej skrutky alebo statickým potrubím. Posledná uvedená možnosť je ekonomickejšou možnosťou, ale menej efektívna ako rotačná vrtuľa, najmä v prostredí s vysokou vlhkosťou.
Statická rúrka je rúrka vložená do nádoby s roztaveným hliníkom, kde sa bubliny dusíka uvoľňujú priamo do kovu. Pri vystavení okolitej vlhkosti prechádzajú dusíkové bubliny po povrchu roztaveného kovu a priťahujú viac vlhkosti rozloženej na vodík a kyslík, pričom vodík sa následne znovu absorbuje do hliníka.
Rotačná vrtuľa - pôsobí zväčšením povrchu, cez ktorý sa do roztaveného kovu privádza plynný dusík. Dusíkové bubliny distribuované rotačnou vrtuľou pokrývajú väčšiu plochu roztaveného hliníka a zhromažďujú viac vodíka.
Malý povrch, cez ktorý sa dusík distribuuje v kovu, umožňuje opätovné zavedenie menšieho množstva vodíka do hliníka v dôsledku vzdušnej vlhkosti.
Dusík potrebný na prebublávanie je dostupný z dvoch zdrojov: dusík uložený v tlakových fľašiach alebo generovaný z miestneho zdroja (generátor dusíka). Dusík dodávaný v tlakových fľašiach pri tlaku 200 bar sa vyrába frakčnou destiláciou a má veľa nevýhod.
Miestna výroba dusíka je efektívnou a udržateľnou alternatívou výroby, pričom sa výrazne znižujú náklady na energiu - podrobnosti v Bielej knihe Parker.