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271 REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 56(4): 271-279, out. dez. 2003 Humberto Lopes de Moraes et al. Resumo O alumínio é um dos metais mais versáteis dos co- mumente usados na indústria de fundição. Uma das mais prejudiciais impurezas das ligas de alumínio é o ferro, o qual junto com o alumínio e outros elementos de liga comuns formam fases intermediárias que podem ser pre- judiciais ao processo e às propriedades do produto final. Nas indústrias secundárias de alumínio, é grande a pos- sibilidade de contaminação do banho por ferro devido a uma volumosa sucata de aço existente no mercado, que, na coleta, vem junto com a sucata de alumínio, além da já existente sucata de alumínio com altos teores de ferro. O objetivo desse trabalho foi o de estudar a remoção de ferro de alumínio líquido através da técnica de filtragem das fases intermediárias ricas em ferro. Foram estudadas composições com base nas ligas 308 e 356. As variáveis desse estudo foram: composição química, temperatura de filtragem e tipo de filtro. Os re- sultados alcançados, nas condições desse trabalho, per- mitiram inferir que o processo de filtragem de alumínio para diminuir o teor de ferro só é possível desde que se façam adições de Mn e o abaixamento de temperatura até o campo de cristalização de fases primárias conten- do ferro. Palavras-chave: remoção, ligas de alumínio, ferro. Abstract Aluminum is one of the most versatile material among the ones used in foundry practice. However, iron is one of the most important impurities in aluminum cast materials. During the solidification of aluminum alloys, iron promotes the formation of inteermediate phases, which may damage the properties of the final product. In the secondary aluminum industries there always happens the possibility of iron contamination because of the high amount of iron scrap. The aim of this work was to study the iron removal from molten aluminum through ceramic filters. The materials studied were based on he 308 e 356 aluminum alloys with iron additions. The variables of this work were chemical composition, temperature and kind of filter. The results obtained showed that the removal of iron is possible through the use of manganese and silicon followed by the decreasing of the temperature in the field of the intermediate phase crystallization. Keywords: removal, aluminum alloys, iron. Remoção de ferro do banho de alumínio de sucata por filtragem Humberto Lopes de Moraes Eng. Metalurgista, M.Sc. Chefe de Divisão de Produção da Ferro Ligas MARINGÁ Jorge Alberto Soares Tenório Prof. Dr. do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da EPUSP Metalurgia & Materiais

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271REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 56(4): 271-279, out. dez. 2003

Humberto Lopes de Moraes et al.

ResumoO alumínio é um dos metais mais versáteis dos co-

mumente usados na indústria de fundição. Uma das maisprejudiciais impurezas das ligas de alumínio é o ferro, oqual junto com o alumínio e outros elementos de ligacomuns formam fases intermediárias que podem ser pre-judiciais ao processo e às propriedades do produto final.Nas indústrias secundárias de alumínio, é grande a pos-sibilidade de contaminação do banho por ferro devido auma volumosa sucata de aço existente no mercado, que,na coleta, vem junto com a sucata de alumínio, além da jáexistente sucata de alumínio com altos teores de ferro. Oobjetivo desse trabalho foi o de estudar a remoção deferro de alumínio líquido através da técnica de filtragemdas fases intermediárias ricas em ferro.

Foram estudadas composições com base nas ligas308 e 356. As variáveis desse estudo foram: composiçãoquímica, temperatura de filtragem e tipo de filtro. Os re-sultados alcançados, nas condições desse trabalho, per-mitiram inferir que o processo de filtragem de alumíniopara diminuir o teor de ferro só é possível desde que sefaçam adições de Mn e o abaixamento de temperaturaaté o campo de cristalização de fases primárias conten-do ferro.

Palavras-chave: remoção, ligas de alumínio, ferro.

AbstractAluminum is one of the most versatile material

among the ones used in foundry practice. However, ironis one of the most important impurities in aluminumcast materials. During the solidification of aluminumalloys, iron promotes the formation of inteermediatephases, which may damage the properties of the finalproduct. In the secondary aluminum industries therealways happens the possibility of iron contaminationbecause of the high amount of iron scrap.

The aim of this work was to study the iron removalfrom molten aluminum through ceramic filters. Thematerials studied were based on he 308 e 356 aluminumalloys with iron additions. The variables of this workwere chemical composition, temperature and kind offilter. The results obtained showed that the removal ofiron is possible through the use of manganese and siliconfollowed by the decreasing of the temperature in thefield of the intermediate phase crystallization.

Keywords: removal, aluminum alloys, iron.

Remoção de ferro do banho de alumínio desucata por filtragem

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Metalurgia & Materiais

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Remoção de ferro do banho de alumínio de sucata por filtragem

1. IntroduçãoNa produção de fundidos com boas

propriedades mecânicas pelos proces-sos de gravidade em molde permanentee de areia, uma das impurezas mais pre-judiciais é o ferro que junto com o alumí-nio e outros elementos de liga comunsou impurezas, tais como Mn, Cu, Mg eSi, formam fases intermediárias quesão prejudiciais às propriedades do pro-duto final.

Durante a solidificação de ligas dealumínio, usadas em fundição por gravi-dade, normalmente a fase primária for-mada é o alumínio, ficando os demaisconstituintes da liga dispersos na regiãoremanescente entre os grãos da fase pri-mária. A contaminação com ferro podeprovocar a mudança na seqüência desolidificação, surgindo fases primáriascontendo ferro antes da cristalização dosgrãos de alumínio. Essas fases conten-do ferro, por se formarem antes do alu-mínio, têm possibilidade de crescer livre-mente gerando cristais grosseiros nafase líquida.

A técnica de remoção de ferro, atra-vés da precipitação de fases intermediá-rias seguida de filtragem, possibilitaria autilização de sucata de alumínio de qual-quer origem, qualquer que seja seu teorde ferro inicial, nas aplicações que exi-gem baixos teores de ferro, como os fun-didos em moldes permanentes ou mol-des em areia.

As ligas fundidas, normalmente,baseiam-se no fato de o silício diminuir aviscosidade do líquido (ou, em outraspalavras, aumentar a fluidez), portanto,de uma forma geral, pertencem ao siste-ma Al-Si. No caso da contaminação como Fe, o sistema que serviria como basede estudo seria o Al-Fe-Si.

Entretanto, para as ligas do siste-ma Al-Fe-Si, a solubilidade do ferro nolíquido ainda seria relativamente alta,mesmo após a remoção dos cristais pri-mários contendo ferro. Assim, é neces-sário diminuírem-se ainda mais o campode cristalização primária do alumínio etambém a solubilidade do ferro no líqui-do. Esse efeito pode ser conseguido coma adição de Mn, passando-se o sistema

do ternário Al-Fe-Si para o quaternárioAl-Fe-Mn-Si.

Portanto o refino do ferro seria fei-to essencialmente através da adição deum elemento de liga, no caso Mn, quealtera o processo de solidificação das li-gas, favorecendo a precipitação de fa-ses intermediárias contendo Fe e tam-bém atuando na diminuição da concen-tração residual de ferro no líquido paraos níveis aceitáveis em fundição por gra-vidade. O banho é, então, colocado emuma temperatura intermediária entre a daformação da fase intermediária e a do apa-recimento do alumínio. Nessa condiçãoé feita a separação da fase sólida da faselíquida por filtração. Dentro desse con-texto, o objetivo desse trabalho foi o deestudar a remoção de ferro de alumíniolíquido através da técnica de filtragemdas fases intermediárias ricas em ferro.Foram estudadas composições seme-lhantes às ligas da série 308 e 356. Asvariáveis desse estudo foram: composi-ção química, temperatura de filtragem etipo de filtro.

2. Materiais e métodosForam realizadas 2 séries de ensai-

os, a primeira série corresponde a umaliga de base cormecial 356 e a segundasérie, de liga base comercial 308, respec-tivamente do sistema Al-Si e Al-Cu-Si.

Os métodos usados para esse es-tudo foram os seguintes:

• Ensaios de fusão e filtragem.

• Preparação de amostras para análisesquímicas.

• Metalografia.

• Ensaio de EDS.

2.1 Fusão e filtragem

Para o estudo da remoção de ferro,o aparato experimental usado foi um for-no tipo Mufla, onde o alumínio e os ele-mentos de liga adicionados foram fundi-dos à temperatura de 850°C mantendo-se um intervalo de duas horas após aestabilização da temperatura. Foram usa-dos para a fusão cadinhos de grafite

de dimensões de 150 mm de diâmetro e200 mm de altura e capacidade de 3,0 kg.

Paralelamente, em outro forno, foiaquecida a caixa de filtro à temperaturade 750 °C. Essa caixa de filtro foi monta-da em um cadinho de grafite como asmesmas dimensões do anterior, no qualadaptou-se o filtro em a altura fixa paratodos os experimentos.

Os filtros usados foram do tipo es-puma cerâmica, fornecidos pela CESBRA(Companhia Estanífera do Brasil) deno-minados FILCAST AL. Esse filtro é com-posto de alumina e comercializado pe-los números de poros por polegada(pores per square inch - ppi), ou seja,números de poros por polegada qua-drada. Foram utilizados os filtros de 20e 30 ppi.

O banho foi, então, resfriado para atemperatura de filtragem a uma velocida-de de resfriamento médio de 4,4 °C/min.Na temperatura de filtragem, o banho foimantido por um período, chamado tem-po de espera, de 30 minutos. Subseqüen-temente o banho foi vazado na caixa defiltro pré-aquecida com filtro cerâmico dealumina pura.

As temperaturas do banho e do atode filtragem foram acompanhadas, paratodos os experimentos, através de pirô-metro de imersão com termopar tipo Kprotegido com um tubo de aço inoxidável.

As condições de realizações des-ses experimentos são mostradas na Ta-bela 1 e para cada liga variou-se a tempe-ratura de filtragem.

2.2 Preparação de amostrapara análise química

Para todos os experimentos de fil-tragem, foram analisados os teores deFe, Mn e Cu antes e depois da filtragem,usando a técnica de Absorção Atômica.

O procedimento de amostragempara análise dos teores, antes da filtra-gem, consistiu na retirada do metal líqui-do com uma colher de aço inoxidável. Ometal foi vertido em uma coquilha e cadaamostra pesava de 20 a 25 g. Após a

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solidificação do metal na coquilha, cadaamostra era retirada e usinada, sendo queos cavacos foram recolhidos para análi-se química.

O procedimento de amostragem,para análise dos teores do material filtra-do e sedimentado no fundo do cadinho,consistiu na retirada dos cavacos dire-tamente do material solidificado que foirecolhido para se fazerem as análisesquímicas.

2.3 Análise metalográfica

Após a fundição e filtragem foramtiradas amostras dos seguintes materi-ais para análise metalográfica em micros-cópio óptico.

• Material filtrado.

• Filtro com material retido.

• Material sedimentado no fundo docadinho.

2.4 Microscopia eletrônicade varredura

Foram retiradas amostras do mate-rial sedimentado no fundo do cadinho edo material filtrado para uma análise demicrorregiões por EDS (energy dispersi-ve spectroscopy). Para esses ensaios, osmateriais foram cortados e polidos se-gundo a técnica metalográfica descrita.

O objetivo dessa etapa foi identifi-car as fases intermediárias que ficaramsedimentadas no fundo do cadinho,bem como as fases existentes no metalfiltrado.

3. Resultados ediscussão

Nesses capítulos serão mostradose discutidos os resultados decorrentesdo processo de filtragem de ligas de alu-mínio. A determinação do efeito dos pa-râmetros estudados foi feita por análi-ses químicas e microscópia óptica e ele-trônica.

3.2 Ensaios com a Série 308e 356

A Tabela 2 mostra os resultados dasanálises químicas dos materiais obtidospor filtração nos experimentos com asligas baseadas nas composições comer-ciais 308 e 356.

3.2.1 Ligas 356

Os resultados dos experimentoscom base na liga 356 (Al-7%Si) mostrama eficiência do Mn na remoção do ferropor filtragem. A adição de 0,6%Mn, man-

tendo-se a temperatura de filtragem pra-ticamente constante, causou uma redu-ção do teor de ferro de 1,12% para 0,37%.

No caso da liga 3561F6M, a faseprimária deixa de ser o alumínio e passa aser o Al

15(Fe,Mn)

3Si

2 , portanto, nessas

condições, existe a possibilidade de re-moção do Fe, desde que haja a reduçãoda temperatura até o ponto mais próximopossível da calha eutética. Nessas con-dições, ocorre a precipitação de uma fasecontendo Mn e Fe na mesma proporçãoestequiométrica e, portanto, espera-seque a redução do Fe seja acompanhadapor uma igual redução do Mn. E, confor-me será visto posteriormente, ocorre efe-tivamente uma redução dos teores de Mndentro da mesma estequiometria da re-dução dos teores do Fe.

Foram feitas análises de manganês,conforme mostra a Tabela 3, antes e apósa filtragem. Foi constatada uma efetivaredução do teor de Mn. Essa reduçãodeveu-se ao fato de que a faseAl

15(FeMn)

3Si

2 contém manganês na

mesma proporção de ferro.

Tabela 2 - Resultados dos experimentos com as ligas bases 308 e 356.

Liga Filtro (ppi) Temp. (ºC) Fe inicial (%) Fe final (%) Eficiência (%)

3561F 20 645 1,00 0,91 9

3561F6M 20 640 1,12 0,37 67

3082F 20 635 2,18 1,09 50

3081F 20 625 0,83 0,45 46

3081F7M 20 618 1,00 0,21 79

Tabela 1 - Condições experimentais de filtragem das ligas 308 e 356.

Ensaio Liga Filtro Temperatura (ºC)

1 3561F 20 645

2 3561F6M 20 640

3 3082F 20 635

4 3081F 20 625

5 3081F7M 20 618

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Remoção de ferro do banho de alumínio de sucata por filtragem

3.2.2 Liga 308

Os resultados dos experimentoscom as ligas 3081F, 3082F e 3081F7Mdeixam claro os efeitos da temperatura eda adição de Mn na remoção do ferropor filtragem.

Como os experimentos foram reali-zados a temperaturas de 635 a 618°C,espera-se a precipitação de fases primá-rias contendo Fe e Mn de maneira análo-ga ao que ocorreu com a liga 3561F6M esupõe-se que a precipitação de fasesintermediárias contendo ferro e manga-nês seja favorecida pela presença docobre.

Foram feitas análises químicas paraverificar o efeito da participação do Cunas fases filtradas. Esses resultados, in-dicados na Tabela 4, confirmam que nãoexiste partição considerável entre o co-bre na fase líquida e nas fases interme-diárias precipitadas na temperatura detratamento.

Analogamente às ligas com base naliga 356, o teor de Mn residual diminuiucom relação ao teor inicial, como mostraa Tabela 5, o que indica que o Mn estápresente nas fases intermediáriasfiltradas.

3.3 Análise microestrutural

Com o objetivo de identificar as fa-ses intermediárias responsáveis pela re-dução na concentração de ferro, forampreparadas amostras para observaçãometalográfica.

Em todos os ensaios em que houvea redução da concentração do Fe, peloprocesso de filtragem, houve também aformação de uma drosse (lodo ou lama)no fundo do cadinho. A quantidade des-sa drosse formada é diretamente propor-cional ao rendimento do processo de fil-tração. Assim, parte do material precipi-tado a partir do líquido, na temperaturade filtragem, segrega-se para as regiõesinferiores do cadinho. Portanto o pro-cesso de filtragem gerou três amostras:a primeira do metal filtrado, a segundado material retido no filtro e, por fim,o material sedimentado no fundo docadinho.

3.3.1 Material sedimentado nofundo do cadinho

A Figura 1 mostra o aspecto da mi-croestrutura do material sedimentado eretido no fundo do cadinho. Observa-sea presença de fases hexagonais, faceta-das de dimensões relativamente grandes.

O tamanho das fases intermediárias se-dimentadas ricas em ferro está na ordemde 0,5 mm, ou seja, é da ordem de gran-deza dos poros dos filtros usados.

Esse tipo de microestrutura foi ob-servado em todas amostras. Portanto,após a adição do manganês à liga, ocor-

Tabela 3 - Teores de Mn inicial e final no ensaio com a liga 3561F6M.

Ensaio Temp. (ºC) Mn inic. (%) Mn fin. (%) Eficiência ( %)

3561F6M 640 0,61 0,16 73

Tabela 4 - Análise química do teor de Cu no banho antes e depois da filtragem.

Liga Temperatura (ºC) Cu Inicial (%) Cu Final (%)

3082F 635 3,70 3,90

3081F 625 3,35 3,78

3081F7 618 3,10 3,82

Tabela 5 - Teores de Mn inicial e final no ensaio com a liga série 308.

Liga Temperatura (ºC) Mn inicial (%) Mn Final (%)

3082F 635 0,30 0,10

3081F 625 0,14 0,08

3081F7M 618 0,70 0,20

Figura 1 - Microestrutura da amostra do material sedimentado no processo de filtragemda liga 3081F7M. Presença de cristais grosseiros facetados. MEV.

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re a cristalização de uma fase intermediá-ria facetada primária no líquido duranteo resfriamento. Essa fase primária apre-senta-se na forma de partículas hexago-nais de cerca de 0,5 mm ou, ainda, de den-dritas mantendo o forte caráter facetado.

A Figura 2 mostra o espectro de EDSqualitativo da fase sedimentada. Nota-se a presença dos picos característicosdo Al, Si, Fe, Mn e Cu, o que sugere quea fase sedimentada é a faseAl

15(Fe,Mn)

3Si

2, contendo, ainda, uma

pequena quantidade de cobre em solu-ção.

Foram realizados ensaios de EDSsemiquantitativo nessas fases interme-diárias sedimentadas, sendo que a médiados resultados é mostrada na Tabela 6.

Os resultados de EDS semiquanti-tativo se aproximam da estequiometriada fase Al

15(Fe,Mn)

3Si

2 o que indica for-

temente a precipitação dessa fase.

O mesmo aspecto de precipitado foiobservado para o material sedimentadono ensaio da liga 3561F6M. Da mesmaforma, o espectro de análise micro-regiões por EDS mostrou a presença dafase Al

15(Fe,Mn)

3Si

2.

3.3.2 Material filtrado

Na Figura 3, observa-se a microes-trutura da liga 3081F7M do material fil-trado. Notam-se a presença de dendritasde alumínio primário e o constituinte eu-tético interdendrítico.

No caso da liga 3081F7M, a regiãointerdendrítica apresenta basicamente 3constituintes eutéticos, como mostracom maior detalhe a Figura 4.

Destaca-se que não são observa-das lamelas da fase intermediária con-tendo Fe, β (Al

5FeSi) de tamanhos gros-

seiros típicas de ligas fundidas contami-nadas com Fe.

A Figura 5 mostra o detalhe da mi-croestrutura de espinha de peixe do eu-tético Al + Al

15(Fe,Mn)

3Si

2.

O espectro de EDS de uma das par-tículas do eutético mostrado na Figura 5é mostrado na Figura 6. Observa-se a

Figura 2 - Espectro de EDS típico da fase sedimentada.

Tabela 6 - Resultado do EDS semiquantitativo da fase sedimentada.

Elemento % atômica % em peso

Al 70,35 57,77

Si 9,34 7,98

Mn 11,95 19,98

Fe 7,64 12,99

Cu 0,41 0,79

Total 100 100

Figura 3 - Microestrutura da amostra do material filtrado do ensaio 3081F7M. Dendritasde alumínio primário e eutético interdendrítico.

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Remoção de ferro do banho de alumínio de sucata por filtragem

presença de picos característicos de Al,Si, Fe, Mn e Cu, os quais indicam que afase formada é a Al

15(Fe,Mn)

3Si

2.

Ainda com referência ao campomostrado na Figura 4, pode-se notar apresença de uma região eutética com 3fases como mostra a Figura 7.O espectrode EDS apresentado na Figura 8 mostraque a fase mais clara formada apresentaos picos de Al e Cu e indicando que afase é Al

2Cu.

Entretanto, através de uma obser-vação mais crítica da Figura 7, nota-seuma fase cinza-clara junto às partículasda fase clara. Isso indica a presença deum eutético ternário. O espectro de EDSdessa fase está apresentado na Figura 9e evidencia os picos de Mg e Si. Portan-to tal fato sugere que o eutético obser-vado é Al + Cu

2Al + Mg

2Si. Os picos de

Al e Cu identificados são devido aopequeno tamanho das partículasanalisadas.

3.3.3 Material retido dentro dofiltro

A Figura 10 mostra o aspecto geraldo filtro com uma calota de alumínio so-lidificado na parte superior do filtro. Oque efetivamente ocorre é que as partí-culas de fase intermediária fecham osporos do filtro e o alumínio fica impedi-do de passar. Nas regiões onde não hou-ve a obstrução pelas partículas de faseintermediária, o filtro mostra-se bastantelimpo, o que indica que praticamente nãohouve filtragem por profundidade.

O aspecto da obstrução dos porosfica mais evidente na Figura 11, onde seobserva o mesmo filtro, porém cortadona sua seção transversal. Assim o alu-mínio contendo as partículas sólidaspenetra no filtro até uma determinadaprofundidade e, na parte inferior do fil-tro, praticamente não existem poros tam-pados.

No material que fica retido no filtro,pode-se distinguir duas regiões delimi-tadas por uma região-limite. Esse con-torno é visível a olho nu, após o poli-mento metalográfico. Acima dessa linha,

Figura 4 - Aspecto da região interdentrítica mostrando 3 eutéticos.

Figura 5 - Detalhe do aspecto de espinha de peixe do eutético Al + Al15(Fe,Mn)3Si2.

Figura 6 - Espectro de EDS da fase mais clara do eutético com aspecto de espinha depeixe no plano de corte.

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Humberto Lopes de Moraes et al.

o material tem microestrutura híbrida en-tre o material sedimentado e o materialfiltrado, enquanto que abaixo dessa li-nha o material tem estrutura idêntica aomaterial filtrado.

Assim o que efetivamente ocorre éo aprisionamento de fases intermediári-as de dimensões semelhantes aos tama-nhos dos poros do filtro. Esse materialvai se acumulando e bloqueia a passa-gem do alumínio nos poros. Abaixo des-ta linha, onde as partículas grosseiras seconcentram, fica uma camada de alumí-nio filtrado e solidificado.

A Figura 12 mostra a microestrutu-ra típica do material retido no filtro acimada região-limite descrita.

Efetuou-se a análise por EDS quan-titativo em uma das fases intermediáriascom dimensões semelhantes às obser-vadas no material sedimentado. O resul-tado, apresentado na Tabela 7, mostrauma composição bastante semelhante aoresultado observado no material sedi-mentado. Portanto a fase identificada é aAl

15(Fe,Mn)

3Si

2.

Abaixo da região onde há a con-centração de partículas deAl

15(Fe,Mn)

3Si

2 com dimensões de cer-

ca de 50 µm , o material apresenta morfo-logias idênticas ao material filtrado, ouseja, o material fica basicamente livre daspartículas grosseiras de Al

15(Fe,Mn)

3Si

2,

como ilustra a Figura 13.

Assim a morfologia é constituídabasicamente de dendritas de alumíniocontendo entre as dendritas regiões compresença de eutéticos distintos.

O eutético contendo Si apareceu emtodas as ligas, entretanto, devido ao con-traste de elétrons retroespalhados usa-do, essa fase tem pouco destaque comrelação ao alumínio, pois ambos têm pesoatômico semelhante. Entretanto essa faseapresenta-se em muitas das micrografi-as anteriores. Na Figura 14 nota-se a pre-sença de uma fase mais escura, que cor-responde ao Si, conforme foi confirma-do pelo espectro de EDS mostrado naFigura 15. O eutético tem a estruturadivorciada típica de ligas fundidas de alu-mínio. Destaca-se a presença de lamelas

Figura 7 - Detalhe mostrando uma região contendo as fases Al + Cu2Al + Mg2Si.

Figura 9 - Espectro de EDS evidenciando os picos de Mg e Si da fase Mg2Si.

Figura 8 - Espectro de EDS evidenciando picos de Al e Cu.

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Remoção de ferro do banho de alumínio de sucata por filtragem

Figura 12 - Microestrutura típica do material retido no filtro naparte superior, onde as partículas de fase intermediárias degrandes dimensões ficam retidas.

Figura 15 - Espectro de EDS de uma partícula da fase escuraapresentada na Figura mostrando que a mesma é composta porSi.

Figura 11 - Seção transversal do filtro evidenciando a obstruçãode alguns poros pelo material.

Figura 14 - Aspecto típico da região eutética contendo Al (matriz)Si ( fase escura com aspecto de relevo) e agulhas deAl15(Fe,Mn)3Si2.

Figura 13 - Microestrutura típica do material filtrado e retido nofiltro abaixo da região de concentração de partículas grosseirasde Al15(Fe,Mn)3Si2. Liga 3081F7M.Figura 10 - Aspecto geral do filtro após a fundição do alumínio.

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Humberto Lopes de Moraes et al.

de Al15

(Fe,Mn) 3Si

2 nessa região eutéti-

ca, o que sugere um eutético ternário Al+ Al

15(Fe,Mn)

3Si

2+ Si.

4. ConclusõesPara as condições experimentais

desse estudo, podem-se fazer as seguin-tes conclusões:

1. O processo de filtragem de alumíniopara diminuir o teor de ferro é possí-vel, desde que seja com ligas de Al-Si,com adições de Mn, seguido do abai-xamento da temperatura até o campode cristalização das fases primáriascontendo ferro.

2. Quanto maior a concentração de silí-cio inicial maior a eficiência de remo-ção de ferro.

3. Constatou-se que existe um teor deadição de Mn ideal para uma maior efi-ciência de remoção de ferro para cada

liga e esse teor está relacionado com oteor de ferro da liga.

4. No caso das ligas 308 e 356, a remoçãode ferro se deu por meio da precipita-ção da fase intermediáriaAl

15(Fe,Mn)

3Si

2.

5. A remoção de Fe se dá em duas fases:inicialmente ocorre a de sedimentaçãoe, em seguida, a de filtragem. Na filtra-gem, o principal mecanismo observa-do foi o de aglutinação, uma vez que afase Al

15(Fe,Mn)

3Si

2 precipitada no lí-

quido apresenta dimensões de cercade 0,5mm.

5. Referênciasbibliográficas1- EKLUND J. E., VUORINEN, J. J. On the

effects of impurities on the solidificationand mechanical behavior of recycledsecondary aluminum and aluminumalloys. In: WORLD FOUNDRY CONGRESS,56. São Paulo: ABIFA, 1992.

Tabela 7 - Resultado do EDS semiquantitativo da fase branca interdendrítica.

Elemento % atômica % em peso

Al 69,24 56,71

Si 10,87 9,26

Mn 5,99 9,99

Fe 11,84 20,07

Cu 2,06 3,97

Total 100 100

2- LIU P. , THORVALDSSON, DUNLOP G. L.Formation of intermetallic compounds ofduring solidification of dilute Al-Fe-Sialloys. Materials Science and Technology,v. 2, p. 1009 - 1018, Oct. 1986.

3- MONDOLFO, L. F. Metallografhy ofaluminium alloys, London: Casa pub.,1943.

4- BACKERUD L., CHAI G., TAMMINEN J.Solidification Characteristics of AluminumAlloys, ASF / SKANALUMINIUM, v. 1 e 2.

5- MURALY S., RAMAN K. S., MURTHY K.S. S. Morphological studies on β-Al5FeSiphase in Al-7Si-0.3Mg alloy with traceadditions of Be, Mn, Cr and Co, Materialscheracterization, p. 99-112, 1994.

6- FLORES A. et al., Kinetic mechanisms ofiron segregation from Al-Si-Cu-Fe-Mnmelts, Ligth Metals, p. 845-850, 1992.

7- VAN DER DONK, H. M, NIJHOF, G. H. andCASTELIJNS, C.A.M. The removal of ironfrom molten aluminium. In: INTERNATIONALSYMPOSIUM, RECYCLING OF METALSAND ENGINEERED MATERIALS, 3,Pantclear, 1995. Warrendale, minerals,metals e materials society, 1995. p. 651-661.

8-GRIGORENKO V. M., POPOV V. A.,OFENGENDEN, A. A. Refining ofaluminium alloys of the Al-Si-Cu systemfrom iron. Sovjet Non-Ferrous MetalsResearch. p. 281-282, 1977.

9- H. K. JEONG, E. P. YOON. Elimination ofFe element in A380 aluminum alloy scrapby electromagnetic force, Journal ofMaterials Science Letters, v.19, p. 253-255, 2000.

10- ECKERT C. E., MILLER, R. E. Moltenaluminum filtration: fundamentals andmodels. Light Metals. p.1281-1304, 1984.

Artigo recebido em 04/06/2003 eaprovado em 17/12/2003.

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ter o valor da assinatura para 2004 igual aosvalores de 2003