الفلزات القلوية في تكنولوجيا إزالة الألومنيوم المنصهر

تشمل الفلزات القلوية الموجودة في الألومنيوم المنصهر بشكل أساسي العناصر الصوديوم (Na) والليثيوم (Li) والبوتاسيوم (K). ومن بين العناصر القلوية، يمكن استخدام الليثيوم كعنصر مقوي لسبائك الألومنيوم. وتتمثل وظيفته في خفض كثافة سبائك الألومنيوم وتحسين معامل المرونة فيها. وفي حالات أخرى، توجد عناصر الفلزات القلوية في شكل شوائب في الألومنيوم. وعند وجودها في المادة المنصهرة، فإن هذه الشوائب من الفلزات القلوية ستغير بنية المادة وتكوين مراحلها من خلال التفاعلات الفيزيائية والكيميائية مع عناصر الشوائب الأخرى، مما يؤثر بالتالي على سلسلة من الخصائص مثل الخصائص الميكانيكية، ومعالجة سبائك الألومنيوم، ومعالجة سطحها.

من بين المعادن القلوية الموجودة في الألومنيوم المنصهر، يُعد عنصر الصوديوم (Na) الأكثر ضررًا. وتشمل أضرار الصوديوم على صب سبائك الألومنيوم جانبين رئيسيين هما:

تؤدي إلى زيادة لزوجة سبائك الألومنيوم أثناء الصب، وزيادة احتمالية تشقق السبائك أثناء الصب، وتدمير جودة سطح السبائك.
تتسبب في ظاهرة “هشاشة الصوديوم”. فعندما يتواجد الصوديوم في سبائك الألومنيوم، يتحرر الصوديوم ليتم امتصاصه في النهاية على التشعبات أو حدود الحبيبات، مما يزيد من هشاشة سبائك الألومنيوم، ويؤدي إلى حدوث تشققات أثناء الصب، أو تشققات أثناء عمليات المعالجة العميقة اللاحقة مثل الدرفلة على الساخن. تعد ظاهرة “تقصف الصوديوم” ضارة بشكل خاص لسبائك الألومنيوم عالية المغنيسيوم. ولمنع حدوث تحرر الصوديوم، يُمنع استخدام مادة الصهر التي تحتوي على ملح الصوديوم في الإنتاج الفعلي.

الفلزات القلوية في تكنولوجيا إزالة الألومنيوم المنصهر

نظرًا لأن الصوديوم هو العنصر الخطير الرئيسي من الفلزات القلوية، فإن تأثير إزالة الفلزات القلوية من جسم الألومنيوم يتحدد بشكل أساسي من خلال التغير في محتوى الصوديوم. وبشكل عام، بعد تنقية ذوبان سبائك الألومنيوم، يجب التحكم في محتوى الفلز القلوي الصوديوم بحيث لا يتجاوز 5 جزء في المليون. بالنسبة لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم التي تحتوي على نسبة أعلى من المغنيسيوم، يكون الحد الأقصى لمحتوى الصوديوم أكثر صرامة. ففي سبيكة 5182، قد يتسبب الصوديوم في حدوث تشققات أثناء الدرفلة على الساخن.

الفلزات القلوية في تقنية إزالة الألومنيوم المنصهر ويمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: تقنية إزالة القلويات قبل الفرن، وتقنية إزالة القلويات داخل الفرن، وتقنية إزالة القلويات بعد الفرن. وفي عملية الإنتاج، يمكن اختيار نوع واحد أو مزيج من تقنيات إزالة القلويات وفقًا لأنواع السبائك المنتجة لضمان التحكم في محتوى المعادن القلوية في المادة المنصهرة.