معالجة تنقية الألومنيوم: يحتوي سطح مادة الألومنيوم على طبقة أكسيد غير متساوية، والتي تمتص الرطوبة أحيانًا، وتختلط بالغبار والزيت، وتُغطى بطبقة من الطلاء. وعند الصهر، تتعرض مادة الألومنيوم لمزيد من الأكسدة في بيئة ذات درجة حرارة عالية، ويزداد سمك طبقة الأكسيد، وتتفاعل مع الماء الموجود في الغلاف الجوي لتوليد أكسيد الألومنيوم والهيدروجين، مما يزيد من شوائب الأكسيد ومحتوى الغاز. لذلك، بعد صهر مادة الألومنيوم، يجب تنقيتها لإزالة الشوائب والغازات الموجودة داخل سائل الألومنيوم.
يمكن أن يتحد الهيدروجين الذري المذاب في الألومنيوم المنصهر ليشكل جزيئات هيدروجين على سطح المواد الصلبة ذات الطاقة الحرة المنخفضة. ولذلك، فإن معظم سطح جزيئات الأكسيد يمتص الهيدروجين المترسب من المادة المنصهرة. وعندما يتفاعل الألومنيوم كيميائيًا مع الرطوبة، يتولد أكسيد الألومنيوم أيضًا، وهذا هو مصدر امتصاص الهيدروجين على سطح أكسيد الألومنيوم. وقد أثبتت الممارسات الإنتاجية أنه كلما احتوى الألومنيوم على شوائب مؤكسدة أكثر، زادت كمية الهيدروجين الموجودة فيه.
معالجة تنقية الألومنيوم
يُشار إلى المواد المستخدمة في معالجة تنقية الألومنيوم مجتمعةً باسم «المذيب». ويكون المذيب في الغالب صلبًا أو غازيًّا في درجة حرارة الغرفة، وبعض المذيبات تكون سائلة، مثل CCl₄. ومزايا مواد صهر حبيبية خالية من الصوديوم وهي صغيرة الحجم وسهلة النقل والتخزين، لكنها تتميز جميعها بقدرة عالية على امتصاص الرطوبة، لذا يجب إغلاقها وتعبئتها بإحكام. ولتحسين فعالية تنقية مادة الصهر الصلبة، يمكن ضغطها إلى قطع صغيرة مدمجة ولفها بورق الألمنيوم، ثم إدخالها في قاع حوض الصهر باستخدام وعاء ثقب مزود بمقبض طويل. بالنسبة للمذيب القائم على الملح المختلط من كلوريد الصوديوم (NaCl) وألومنيوم البوتاسيوم (KAl)، يمكن صهر الملح المختلط وفقًا للنسبة أولاً، ثم تُضاف المكونات المقاومة للحرارة مثل Na3AlF6. بعد التقليب والتبريد، يُسكب في صندوق حديدي مغلق بإحكام. قبل الاستخدام، يجب تخزين المادة المساعدة في مكان جاف بدرجة حرارة غرفة أعلى، مثل بجوار الفرن. عادةً، بعد صهر مادة الألومنيوم، يُرش مادة التذويب المسحوقة المخلوطة وفقًا للنسبة المحددة على سطح البركة المنصهرة، ثم يُقلب سائل الألومنيوم باستخدام أداة ذات مقبض طويل لتسهيل طفو الرماد. أثناء عملية التقليب، يُضاف جزء من المادة المساعدة إلى داخل البركة المنصهرة ويتفاعل كيميائيًا مع سائل الألومنيوم لتكوين مادة غازية غير قابلة للذوبان في الألومنيوم، والتي تلعب دور إزالة الغازات وإزالة الرماد أثناء صعود الفقاعات. المذيب الأكثر استخدامًا هو مسحوق مكون من جزأين من الكريوليت ممزوجًا بجزء واحد من كلوريد الأمونيوم.
يُعد الكلور أكثر غازات التدفق فعاليةً في تنقية الألومنيوم المنصهر. يتحد الكلور مع الألومنيوم لتكوين مركب غازي هو AlCl₃، الذي يرتفع من قاع حوض الصهر إلى السطح على شكل فقاعات دقيقة في الألومنيوم المنصهر. وأثناء الصعود، تلتصق جزيئات الألومينا بسطح الفقاعة، وينتشر الهيدروجين الموجود في سائل الألومنيوم داخل الفقاعة ويرتفع معها. وبالتالي، يمكن للكلور إزالة كل من الرماد والغاز. ومع ذلك، فإن الكلور مادة سامة، لذا يتم استبداله في الغالب بمزيج من النيتروجين 90% والكلور 10%. يستخدم المذيب الصلب عمومًا أملاحًا مختلطة مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) وكلوريد البوتاسيوم (KCl) وفلوريد الكالسيوم (CaF₂) وNa₃AlF₆ وNa₂SiF₆، التي تكون درجة انصهارها أقل من درجة انصهار الألومنيوم. يجب ألا يحتوي المذيب المستخدم في صهر سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم على الصوديوم (Na). كما يمكن استخدام مركبات C2Cl6 و CCl4 الصلبة، التي يمكن أن تتحلل وتطلق الكلور عند درجات الحرارة العالية، كمذيبات. كما أن لبعض المذيبات، مثل K2TiF6 و KBF4، تأثير في تحسين حبيبات المعدن.
من أجل تحسين فعالية التنقية، يجب أن تنتشر الفقاعات الناتجة عن مادة التذويب وتمر عبر حوض الصهر من الأسفل إلى الأعلى. ويجب أن تكون مادة التذويب جافة. ويجب أن يكون محتوى الهيدروجين بعد تنقية الألومنيوم أقل من (0.15~0.20) مل/0.1 غ (ألومنيوم). بالنسبة للمنتجات ذات المتطلبات الأعلى، يجب أن يكون محتوى الهيدروجين أقل من (0.1~0.15) مل/0.1 غ (Al). الألومينا غير قابلة للذوبان في الألومنيوم المنصهر. تتوزع جزيئات الألومينا بشكل غير متساوٍ في الألومنيوم المنصهر، ومن الصعب تحديد البيانات الصحيحة لمحتواها. يتراوح محتوى الألومينا المحدد تجريبياً بين 0.003% و 0.04%. بعد ترشيح الألومنيوم المنصهر المتدفق من الفرن أو الفرن الثابت عبر قماش زجاجي وأنبوب حراري مسامي وسيراميك رغوي، يمكنه إزالة المزيد من الشوائب المؤكسدة، كما يكون له تأثير معين على تقليل محتوى الهيدروجين.
