تتسم سبائك الألومنيوم بسهولة امتصاص الغازات والتأكسد أثناء عملية الصب، مما يؤدي إلى وجود غازات وشوائب غير معدنية متنوعة في المادة المنصهرة؛ وهذا يتسبب في ظهور عيوب مثل التفتت والمسامية والشوائب وغيرها في السبائك، مما يقلل بشكل كبير من الخصائص الميكانيكية وخصائص المعالجة ومقاومة الإجهاد ومقاومة التآكل، ومقاومة الأكسدة الأنودية وغيرها من خصائص الألومنيوم، بل ويؤدي إلى إتلاف المنتجات. بالإضافة إلى ذلك، وبسبب تأثير المواد الخام والمواد المساعدة، قد توجد بعض المعادن الأخرى الضارة بالمواد المنصهرة، مثل الصوديوم والكالسيوم والمعادن القلوية الترابية. بعض الفلزات القلوية لها آثار سلبية على خصائص معظم سبائك الألومنيوم. على سبيل المثال، لا يتسبب الصوديوم في سبائك a-mg ذات المحتوى العالي من المغنيسيوم في “هشاشة الصوديوم” فحسب، بل يقلل أيضًا من سيولة المادة المنصهرة ويؤثر على خصائص صب السبائك. لذلك، يجب اتباع عملية خاصة لإزالة الغازات من الألومنيوم لإزالة الغازات والشوائب غير المعدنية والمعادن الضارة الأخرى الموجودة في سبائك الألومنيوم لضمان جودة المنتج.
تختلف متطلبات تنقية ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم باختلاف استخدامات المواد. وبشكل عام، بالنسبة للمنتجات ذات المتطلبات العامة، يجب أن يُحافظ على محتوى الهيدروجين عند مستوى أقل من 0.15-0.2 مل / (100 غا)، وأن يكون حجم الجسيم الفردي للشوائب غير المعدنية أقل من 10 ميكرومتر؛ أما بالنسبة لمواد الطيران ذات المتطلبات الخاصة، فيجب أن يظل محتوى الهيدروجين في رقائق «الصفر المزدوج» أقل من 0.1 مل / (100 غا)، ويجب أن يكون حجم الجسيم الفردي للشوائب غير المعدنية أقل من 5 ميكرومتر. وبالطبع، ستختلف قيم محتوى الهيدروجين المقاسة باختلاف طرق الكشف المستخدمة. بشكل عام، يتم الكشف عن الشوائب غير المعدنية بشكل نوعي من خلال الفحص المجهري للبنية الكلية للسبائك والكشف بالموجات فوق الصوتية عن العيوب في مواد الألومنيوم، أو يتم الكشف عنها بشكل كمي باستخدام كاشف الخبث.
عملية إزالة الغازات من الألومنيوم
هناك ثلاث طرق رئيسية لإزالة الغازات: إزالة الغازات بالضغط الجزئي، وإزالة الغازات قبل التصلب، وإزالة الغازات بالاهتزاز.
الضغط الجزئي مبدأ إزالة الغازات يستخدم مبدأ تأثير الضغط الجزئي للغاز على قابلية ذوبان الغاز في المادة المنصهرة للتحكم في الضغط الجزئي للهيدروجين في الطور الغازي، مما يؤدي إلى فرق كبير في الضغط الجزئي بين الضغط الجزئي للهيدروجين في حالة التوازن مع الغاز المذاب في المادة المنصهرة والضغط الجزئي للهيدروجين في الغاز الفعلي، وهو ما ينتج عنه قوة دافعة كبيرة لعملية إزالة الهيدروجين ويؤدي إلى التخلص من الهيدروجين بسرعة. إذا تم إدخال غاز خامل نقي إلى المادة المنصهرة، أو تم وضع المادة المنصهرة في فراغ، نظرًا لأن الضغط الجزئي للغاز الخامل الأولي والهيدروجين في الفراغ يساوي p≈ 0، في حين أن الضغط الجزئي للتوازن P للهيدروجين المذاب في المادة المنصهرة أكبر بكثير من 0، فإنه يوجد فرق كبير في الضغط الجزئي بين فقاعات المادة المنصهرة والغاز الخامل وبين المادة المنصهرة والفراغ،,
وبهذه الطريقة، سينتشر الهيدروجين الموجود في المادة المنصهرة بسرعة إلى الفقاعة أو الفراغ، ويدخلها، ثم يتحد في حالة جزيئية ليتم التخلص منه. وتستمر هذه العملية حتى يصبح الضغط الجزئي للهيدروجين في الفقاعة مساوياً لضغط التوازن الجزئي للهيدروجين في المادة المنصهرة، أي حتى تصل إلى حالة توازن جديدة.
