تكرير الألومنيوم المنصهر

10 سبتمبر تكرير الألومنيوم المنصهر

تكرير الألومنيوم المنصهر

تتميز طبقة أكسيد الألومنيوم بنفاذية منخفضة لذرات الهيدروجين، وهي تبطئ التفاعل بين المادة المنصهرة والرطوبة الجوية.
عندما يتراوح سمك الطبقة بين 1 و10 ميكرون، يتوقف التبادل الغازي بين المعدن والغلاف الجوي عمليًّا.
يتأثر تكوين السبيكة تأثراً كبيراً بتكوين الطبقة الرقيقة.
جميع العناصر التي تزيد من أكسدة الألومنيوم (المغنيسيوم، الليثيوم، الصوديوم، السترونتيوم، الكالسيوم) تزيد من نفاذية طبقة الأكسيد للهيدروجين.
العناصر المضافة (النحاس، الزنك، السيليكون) ليس لها تأثير يذكر على تبادل الغازات.
فهي تعمل إلى حد ما على إرخاء طبقة الأكسيد، وبالتالي تساهم في تسريع عملية تشبع السبائك بالهيدروجين.

تتأثر نفاذية الهيدروجين في طبقة الأكسيد تأثراً كبيراً بتركيبة الغلاف الجوي الموجود فوق المادة المنصهرة.
تزداد نفاذية الطبقة بشكل ملحوظ في حالة وجود كلوريد الألومنيوم (Cl₂) أو كلوريد الكربون (C₂Cl₆) أو فلوريد البورون (BF₄) أو فلوريد السيليكون (SiF₄) أو غازات الفريون وغيرها من الهالوجينات في الوسط الغازي. حيث يتم امتصاص الكلوريدات — التي تتمتع بقدرة ارتباط عالية بالألومنيوم — فتتغلغل تحت طبقة الأكسيد وتدمرها نتيجة لتكوّن كلوريد الألومنيوم الغازي.
يتفاعل الفلوريد مع الألومنيوم بدرجة أقل من النشاط. وعند تفاعله مع طبقة الأكسيد، فإنه يساهم في تجفيف سطحها وفي انبعاث الجزيئات وذرات الأكسجين.
ونظرًا لتمتع الفلوريدات بقدرة امتصاص عالية، فإنها تشغل المراكز النشطة المتحررة في الطبقة وتشكل مجمعات أوكسيفلوريد من النوع Al₂O₂F₂، والتي تمنع وصول الأكسجين وبخار الماء إلى المادة المنصهرة، وتجعل الطبقة رقيقة وقابلة لنفاذ الهيدروجين.
كما أن مواد التلحيم السائلة التي تحتوي على الفلوريدات تعمل على إزالة طبقة الأكسيد وتسهل عملية إزالة الغازات من المواد المنصهرة.

توفر شركة «أدتيك تشاينا» الألومنيوم آلة إزالة الغازات وـ مذيب التكرير لتكرير الألومنيوم المنصهر. (sales@adtechamm.com)

في عملية تكرير الألومنيوم المنصهر، يتسبب الهيدروجين المذاب، الذي ينطلق أثناء تبلور المادة المنصهرة، في تكوين غاز ومسامات ناتجة عن انكماش الغاز في قطع الصب.
مع زيادة تركيز الهيدروجين، تزداد مسامية الغاز في قطع الصب.
يتم تحديد مدى قابلية سبائك الألومنيوم للتشقق الغازي من خلال درجة التشبع الزائد للمحلول الصلب بالهيدروجين، والتي تُعبَّر عنها بالنسبة η – (Cg – Stv) / Stv، حيث يمثل Cg وStv تركيزات الهيدروجين في السائل والسبائك الصلبة، وحدة القياس هي سم³/100 غرام. ولا تتشكل المسامية الغازية عندما يكون Cn = sr.
تزداد درجة التشبع الزائد للمحلول الصلب مع زيادة معدل التبريد.

بالنسبة لكل سبيكة، توجد تركيزات حدية للهيدروجين، لا يتشكل تحتها أي مسام غازية في المسبوكات عند معدلات تبريد معينة.
لذا، على سبيل المثال، من أجل منع تكوّن مسام غازية أثناء تصلب المسبوكات ذات الجدران السميكة المصنوعة من سبيكة Al-7% Si، يجب ألا يتجاوز محتوى الهيدروجين في المادة المنصهرة 0.15 سم³ لكل 100 غرام. ويبلغ الحد الأقصى لمحتوى الهيدروجين في الدورالومين 0.12-0.18 سم³ لكل 100 غرام، اعتمادًا على شدة التبريد أثناء التبلور.

تتحقق حماية ذوبان الألومنيوم من الأكسدة وامتصاص الهيدروجين عن طريق الصهر باستخدام مواد مساعدة في جو مؤكسد قليلاً.
يُستخدم خليط من كلوريد الصوديوم وكلوريد البوتاسيوم (45% NaCl و55% KCl) بنسبة تتراوح بين 1 و2% من كتلة الحمولة كمواد مساعدة للتغطية في عملية صهر معظم السبائك التي لا تحتوي على أكثر من 2% من المغنيسيوم.
يتوافق تكوين المادة المساعدة مع محلول صلب تبلغ درجة انصهاره الدنيا 660 درجة مئوية.
ولهذا الغرض، يُوصى أيضًا باستخدام تدفق أكثر تعقيدًا (الجدول 12).

بالنسبة لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، يُستخدم الكارناليت (MgCl₂ * KCl) ومخاليط الكارناليت مع كلوريد الباريوم بنسبة 40-50% أو فلوريد الكالسيوم بنسبة 10-15% كمواد صهر للطلاء.
في حال تعذر استخدام مادة التلحيم، تتم الحماية من الأكسدة عن طريق إضافة البريليوم (0.03-0.05%).
تُستخدم مواد الصهر الواقية على نطاق واسع في صهر السبائك داخل الأفران العاكسة.
ولمنع التفاعل مع الرطوبة، تُتخذ تدابير لإزالتها من بطانة أفران الصهر وأجهزة الصب، ومن مواد التذويب المستخدمة في عمليات التكرير والتعديل؛ كما تُخضع أدوات الصهر والصب لعمليات التكليس والطلاء، وتُجرى عمليات التسخين والتنظيف والتجفيف لمواد التغذية.
ومع ذلك، مهما كانت درجة الحذر في حماية المادة المنصهرة، فإنها تتلوث دائمًا، عند صهرها في الهواء، بالأكاسيد والنتريدات والكربيدات وشوائب الخبث والمواد المساعدة والهيدروجين؛ لذا يجب تنظيفها قبل صبها في القوالب.

لتنقية سبائك الألومنيوم من الشوائب غير المعدنية العالقة والهيدروجين المذاب، تُستخدم طرق الترسيب، والتطهير بالغازات الخاملة والنشطة، والمعالجة بأملاح الكلوريد والمواد المُذابة، والتفريغ، والترشيح عبر مرشحات شبكية وحبيبية، والتكرير الكهربائي.
باعتبارها عملية مستقلة، يمكن تطبيق الترسيب في الحالات التي يكون فيها الفرق في الكثافة كبيرًا بما يكفي وحجم الجسيمات ليس صغيرًا جدًّا. ومع ذلك، فإن هذه العملية تكون بطيئة في هذه الحالات، وتتطلب استهلاكًا أكبر للوقود، كما أنها غير فعالة.
يعتمد تنقية المواد المنصهرة عن طريق النفخ بالغازات الخاملة أو النشطة على عمليتين هما: انتشار الغاز المذاب في شكل فقاعات، وعملية النفخ والطفو التي تقوم بها الفقاعات بالنسبة للشوائب وفقاعات الغاز الدقيقة. وتزداد كفاءة عملية التكرير كلما صغر حجم فقاعات الغاز المُطهر وزاد توزيعها انتظامًا على حجم المادة المنصهرة. وفي هذا الصدد، تستحق طريقة المعالجة اهتمامًا خاصًا.

مقالات ذات صلة:

صهر الألومنيوم باستخدام تقنية «فلوكس» مادة الصهر المستخدمة في صهر الألومنيوم تركيب مواد الصهر المستخدمة في صب الألومنيوم نقاء المعدن المنصهر عند صب الألومنيوم مواد التذويب المصنوعة من الألومنيوم مذيب الألومنيوم مغذي مادة التذويب في عملية صهر الألومنيوم خصائص صهر سبائك الألومنيوم تكرير الألومنيوم المنصهر المواد المُذابة في علم المعادن مواد الصهر المستخدمة في مصانع صب الألومنيوم عامل تكرير سائل الألومنيوم تكرير وصهر الألومنيوم المنصهر مواد الصهر الخاصة بتكرير الألومنيوم من شركة «روسال»