مواد الصهر المصنوعة من سبائك الألومنيوم والمستخدمة لإزالة المعادن القلوية

في عملية تصنيع الألومنيوم وسبائك الألومنيوم، تُستخدم مواد التذويب لإزالة الفلزات القلوية والفلزات القلوية الترابية. تحتوي سبائك الألومنيوم على فلزات قلوية وفلزات قلوية ترابية ضارة. ويمكن إزالة هذه الفلزات الضارة بفعالية باستخدام مواد التذويب MgCl₂ و KCl.

مواد الصهر لسبائك الألومنيوم

من المعروف جيدًا لدى خبراء علم المعادن أن بعض الفلزات القلوية والفلزات القلوية الترابية يمكن أن تؤثر سلبًا على أداء السبائك خفيفة الوزن وفائقة الخفة، حتى لو كانت بكميات ضئيلة جدًّا. على سبيل المثال، تؤدي كمية قليلة من الصوديوم تتراوح بين 5 و10 أجزاء في المليون إلى انخفاض كبير في قابلية الدرفلة على الساخن لسبائك الألومنيوم. وعندما يتجاوز محتوى الكالسيوم 150 جزءًا في المليون، فإن ذلك يؤثر سلبًا إلى حد كبير على أداء صهر سبائك الألومنيوم-السيليكون المتساوية الانصهار وفوق المتساوية الانصهار.

والآن، عادةً ما يحتوي ما يُسمى بـ«الألمنيوم الناتج عن الصهر الأولي» على ما بين 5 و40 جزء في المليون من الصوديوم وما بين 50 و40 جزء في المليون من الكالسيوم، ويمكن أن يرتفع محتوى الكالسيوم في الألمنيوم إلى مئات الأجزاء في المليون.

هناك طرق عديدة للتخلص من الصوديوم والكالسيوم، مثل المعالجة بالكلور أو استخدام مواد التذويب التي تحتوي على الفلوريد. وتتمثل عيوب هذه الطرق في أنها تنطوي على استخدام مواد تآكلية وملوثة (الكلور، الفلوريد) وتؤدي إلى فقدان المغنيسيوم في شكل MgCl₂ أو MgF₂. بالإضافة إلى ذلك، تنطوي صيانة وتشغيل محطات الكلورة على العديد من المشاكل.

باستخدام كلوريد المغنيسيوم (MgCl₂) كعامل تذويب، يمكن الحد من التلوث إلى مستويات مقبولة، كما يمكن التخلص من الصوديوم والكالسيوم. وللأسف، فإن MgCl₂ مادة شديدة الامتصاص للرطوبة. وبمجرد امتصاصه للرطوبة، فإنه يتحلل إلى حمض الهيدروكلوريك (HCl) وأكسيد المغنيسيوم (MgO) و/أو أوكسيكلوريد المغنيسيوم عند درجة حرارة الألومنيوم المنصهر، مما يقلل بشكل كبير من فعاليته.

بالإضافة إلى ذلك، تُعد درجة انصهاره المرتفعة نسبيًّا (720 درجة مئوية) عيبًا آخر، لأنه لضمان السيولة الكافية، يجب تسخينه إلى درجة حرارة تقترب من 800 درجة مئوية، وفي معظم الحالات، يتم تجنب استخدام الألومنيوم قدر الإمكان. ويُفضل تسخينه إلى درجة حرارة عالية كهذه لتوفير الطاقة وتجنب خطر الأكسدة.

من أجل التغلب على هذه العيوب، تتم إزالة المكونات الضارة (خاصة الصوديوم والكالسيوم) عن طريق تدفق التكرير التي تتميز بنقطة انصهار أقل من الألومنيوم، ولا تتأثر عمليًا بالرطوبة الجوية دون أن تفقد أي كمية من المغنيسيوم. أما مواد الصهر الخاصة بسبائك الألومنيوم فهي عبارة عن خليط من كلوريد المغنيسيوم وكلوريد البوتاسيوم، وتبلغ النسبة الوزنية 80-60% من كلوريد المغنيسيوم و20-40% من كلوريد البوتاسيوم.

Leave a Reply