Le défi de l’apport en oxygène des creusets MgO lors de la fusion par induction

Dans la production des superalliages à base de nickel, le procédé de fusion par induction sous vide (VIM) est essentiel. Toutefois, un défi souvent sous-estimé réside dans le fait que le creuset en MgO lui-même peut agir comme une source involontaire d’oxygène.

Impacto en la calidad de la colada

Estudios anteriores (e.g., Wu Chaowan 1964) indicaron que durante la fusión por inducción al vacío (VIM) de hierro puro, la pared del crisol puede liberar oxígeno al fundido, provocando que el contenido de oxígeno del metal vuelva a aumentar tras una reducción inicial. Investigaciones recientes (Li et al., 2024) confirman que incluso los crisoles de MgO de alta pureza pueden sufrir una ligera descomposición bajo condiciones de alto vacío y alta temperatura (MgO(s) ⇌ Mg(g) + ½ O₂(g)).

Impacto en la calidad de la colada

• En fundidos de níquel puro, los niveles de oxígeno disminuyen inicialmente, pero posteriormente se incrementan;
• En aleaciones a base de níquel, el aumento de oxígeno puede generar inclusiones de Al₂O₃, reduciendo la resistencia a la fluencia y las propiedades a tracción;
• Estas inclusiones deterioran el rendimiento y la fiabilidad a largo plazo de la aleación.

Stratégie de contrôle technique de Weiert Ceramics

• Utilisation de matières premières en MgO de très haute pureté (≥99,7 %) afin de minimiser les sources internes d’oxygène;
• Contrôle strict du vide et maintien de la température du bain fondu autour de 1 550 °C.

Vérification et résultats

Lors d’essais comparatifs, les creusets modifiés de Weiert Ceramics ont réduit la teneur en oxygène du bain fondu d’environ 3,2 × 10⁻⁶ à environ 1,4 × 10⁻⁶, avec une réduction du taux d’apport en oxygène d’environ 60 %.

Synthèse

L’apport d’oxygène provenant des creusets constitue une source de contamination cachée. En utilisant des matériaux de haute pureté et des revêtements protecteurs, Weiert Ceramics propose des solutions de creusets avancées permettant d’améliorer la pureté des alliages et la répétabilité des procédés.

Références：

• Wu Chaowan, Studies on MgO Crucible in Vacuum Induction Furnace for Pure Iron Melting, Acta Metallurgica Sinica, 1964.
• Li Xu-Ze et al., Deoxidation of Nickel-Based Superalloy Using Carbon under High Vacuum Considering MgO-Crucible Decomposition, Metallurgical & Materials Transactions B, 2024.
• Yan Jing, Vacuum Induction Melting of BY-Series Deformation Nickel-Based Superalloy: Loss Mechanisms of MgO Crucibles, Journal of Large-Scale Forgings & Presses, 2024.