تشمل العوامل المؤثرة على ذوبان الهيدروجين في سائل الألومنيوم بشكل أساسي الضغط الجزئي للهيدروجين، ودرجة الحرارة، وعناصر السبائك، وعوامل أخرى. ولا يمكننا تحقيق عملية إزالة الغازات بشكل أفضل باستخدام نظام إزالة الغازات إلا من خلال إتقان العوامل المؤثرة الرئيسية في سائل الألومنيوم.
العوامل المؤثرة في ذوبان الهيدروجين
الضغط الجزئي للهيدروجين
عند درجة حرارة معينة، فإن قابلية الهيدروجين للذوبان يزداد مع ارتفاع الضغط الجزئي. ووفقًا للبحوث، فإن وجود بخار الماء في غاز الفرن — حتى لو كان محتواه ضئيلًا جدًّا — يكفي لزيادة محتوى الهيدروجين في الألومنيوم. يتفاعل بخار الماء بسهولة مع الألومنيوم. والنتيجة ليست فقط أكسدة خبث الألومنيوم، بل والأهم من ذلك، زيادة محتوى الهيدروجين في سائل الألومنيوم. على سبيل المثال، يختلف محتوى الغاز في ذوبان سبيكة 2A11 باختلاف رطوبة الهواء. وفي ظل نفس ظروف الصهر، تغير محتوى الهيدروجين بشكل ملحوظ. بلغ متوسط الرطوبة في شهر يناير 30%، وكان محتوى الغاز 0.11 سم³ /100 غرام، بينما بلغ متوسط الرطوبة في شهر يونيو 40%، ومحتوى الغاز 0.14 سم³ /100 غرام. ويمكن ملاحظة أن الغاز الموجود في المعدن المنصهر مشتق إلى حد كبير من بخار الماء في غاز الفرن، والرطوبة الموجودة على الحمولة.
درجة الحرارة
كلما ارتفعت درجة حرارة سائل الألومنيوم، زادت سرعة الحركة الحرارية لجزيئات المعدن والغاز، كما يزداد معدل انتشار الغاز داخل المعدن. لذلك، بشكل عام، تزداد قابلية ذوبان الغازات في المعادن مع ارتفاع درجة الحرارة. كما تزداد قابلية ذوبان الهيدروجين في الألومنيوم مع ارتفاع درجة الحرارة. ولذلك، في عملية الصهر، وبشرط تلبية متطلبات عملية التكرير ودرجة حرارة الصب، يجب اتخاذ الإجراءات اللازمة لمنع ارتفاع درجة حرارة المادة المنصهرة بشكل مفرط والحفاظ على الحرارة لفترات طويلة عند درجات حرارة عالية.
عنصر السبائك
في ذوبان سبائك الألومنيوم متعددة المكونات الفعلي، لا تقتصر قابلية ذوبان الغاز على درجة الحرارة والضغط الجزئي للغاز فحسب، بل ترتبط أيضًا بقدرة المعدن على الارتباط بالغاز. وعادةً ما تؤدي عناصر السبائك التي تتمتع بقدرة أكبر على الارتباط بالغاز إلى زيادة قابلية ذوبان الغاز في السبائك، بينما يحدث العكس بالنسبة لعناصر السبائك التي تتمتع بقدرة أقل على الارتباط بالغاز. وقد أظهرت بعض الاختبارات أن النحاس (Cu) والقصدير (Sn) والمنغنيز (Mn) والزنك (Zn) يمكن أن تقلل من قابلية ذوبان الهيدروجين في سبائك الألومنيوم، في حين أن التيتانيوم (Ti) والسيزيوم (Ce) والثوريوم (Th) والزركونيوم (Zr) لها تأثير معاكس.
عوامل أخرى
ونظرًا لوجود طبقة أكسيد على سطح المعدن المنصهر ولأنها كثيفة، فإنها تمنع الغاز من الانتشار داخل المعدن وتبطئ معدل الذوبان. ولذلك، فإن أي عملية تؤدي إلى تدمير طبقة الأكسيد الموجودة على سطح المعدن المنصهر أثناء عملية الصهر والدرفلة تُعتبر غير مرغوب فيها. بالإضافة إلى ذلك، فإن التعرض الطويل للمادة المنصهرة عند درجات حرارة عالية يزيد من احتمالية استنشاق الغازات. ولذلك، يجب أن نسعى جاهدين لتقصير مدة الصهر قدر الإمكان.
نظام إزالة الغازات من سائل الألومنيوم
شركة Place AdTech نظام إزالة الغازات من الألومنيوم المنصهر بين فرن الاحتفاظ وآلة الصب. يتم نفخ النيتروجين في سبائك الألومنيوم المنصهرة، ويتم تقطيع الغاز بواسطة الدوار الجرافيتي الدوار في خزان إزالة الغازات. ثم يتشكل عدد كبير من الفقاعات المتناثرة، بحيث تكون سبائك الألومنيوم السائلة على اتصال كامل بالنيتروجين في خزان المعالجة. ووفقًا لفارق ضغط الهواء ومبدأ الامتصاص السطحي، تمتص الفقاعات الهيدروجين والخبث المؤكسد. ثم ترتفع الفقاعات إلى سطح المادة المنصهرة لتشكل طبقة رغوية. بعد ذلك، تتدفق سبائك الألومنيوم المنصهرة من مخرج وحدة إزالة الغازات إلى آلة الصب. تدخل سبائك الألومنيوم السائلة باستمرار إلى جهاز إزالة الغازات، ويتم نفخ النيتروجين باستمرار. من خلال عملية التنقية هذه، فإن آلة إزالة الغازات يمكن أن يحقق الغرض المتمثل في تنقية سبائك الألومنيوم.
