تكرير المعادن المنصهرة لإزالة الغازات | إزالة الهيدروجين

أثناء عملية تسخين وصهر سبائك الألومنيوم، تتمتع المعادن الصلبة والسائلة على حد سواء بالقدرة على امتصاص غازات H₂ و O₂ و N₂ وغيرها من الغازات. وتُسمى هذه الخاصية المعدنية بـ«الامتصاص» (gettering)، وهي إحدى الخصائص المهمة لعملية صهر المعادن. وتُظهر الممارسة أن الغاز الموجود في المعدن في حالة الامتصاص والذوبان والاندماج له آثار سلبية على خصائص المعدن والسبائك وجودة السبائك. ويُعد الهيدروجين المذاب في السبائك السبب الرئيسي للمسامية والتشقق وتكوّن الفقاعات وتفكك طبقات السبائك، بل وحتى التقصف الهيدروجيني. إن شوائب الأكسجين والنيتروجين ومركباتهما في المواد تؤدي إلى تدهور الخصائص العملية والميكانيكية للمواد. ولذلك، فإن إحدى المهام الرئيسية الأخرى لعملية الصهر هي إزالة الغاز المذاب في المعدن المنصهر. وفهم وإتقان مصدر الغاز، وعملية ذوبان الغاز في المعدن، والعوامل التي تؤثر على محتوى الغاز في المعدن، و إزالة الغازات والتكرير يُعد مبدأ وطريقة معالجة المعدن المنصهر عاملين أساسيين في الحد من امتصاص الغازات وعملية إزالة الغازات من المعدن. ولهذا الأمر أهمية كبيرة في تحسين جودة الألومنيوم المنصهر والحصول على سبائك مطابقة للمواصفات.

تكرير المعادن المنصهرة وإزالة الغازات منها

توجد ثلاثة أشكال للغاز في السبائك: المحلول الصلب، والمركب، والمسام. تذوب معظم الغازات في الشبكة البلورية للمعدن في حالة ذرية، مكونةً محلولاً صلباً. أما الغاز الذي يتجاوز حد الذوبان والغاز غير القابل للذوبان، فيتم امتصاصه على الخبث الصلب كجزيئات غازية أو يتواجد في شكل مسام. وإذا كانت القوة الترابطية الكيميائية بين الغاز وعنصر معين في المعدن أكبر من تلك الموجودة بين ذرات الغاز، فيمكن للغاز أن يشكل مركبًا مع هذا العنصر، مثل Al₂O₃ و MgO وغيرها من شوائب الخبث.

في عملية الصهر، يُعد بخار الماء المركب الأكثر ضررًا، حيث يتفاعل مع المعدن لينتج الهيدروجين والأكسجين، وهما مادتان يسهل على المعدن امتصاصهما.

تُظهر النتائج أن الغاز المذاب في المعدن المنصهر يسهل أن يشكل مسامًا عند تصلب السبيكة. ووفقًا للتحليل، فإن الغاز الرئيسي الموجود في هذه المسام هو الهيدروجين، لذا فإن ما يُسمى بـ«امتصاص المعدن» يشير بشكل أساسي إلى امتصاص الهيدروجين. كما يمكن اعتبار محتوى الغاز في المعدن تقريبًا بمثابة محتوى الهيدروجين. لذلك، فإن عملية تنقية المعدن المنصهر عن طريق إزالة الغازات تشير بشكل أساسي إلى إزالة الهيدروجين من المعدن المنصهر.

Leave a Reply