Katkı Maddelerini ve Gazları Gidermek İçin Kullanılan Arıtma ve Saflaştırma İşlemleri

Alüminyum ve alaşımlarını daha saf hale getirmek, gaz ve kalıntı miktarını azaltmak amacıyla erimiş alüminyum veya alüminyum alaşımı rafine edilir (bu işleme arıtma da denir). Alüminyum ve çoğu alüminyum alaşımının erime sıcaklığı 700~750℃ olup, döküm sıcaklığı erime sıcaklığından biraz daha düşüktür. Ergitme arıtması, eriyikteki gazları, oksitleri ve metalik olmayan kalıntıları gidererek eriyiklerin saflaştırılmasını sağlar. Alüminyum ve alüminyum ana alaşımlarının eritilmesi sırasında gözenek oluşma eğilimi yüksektir ve ayrıca oksit kalıntılarının oluşması da kolaydır. Bu nedenle, gaz ve oksidasyon kalıntılarının önlenmesi ve giderilmesi, alüminyum alaşımlarının eritilmesi ve dökülmesi sürecindeki en temel sorun haline gelmiştir. Eritme sürecinde, oksijenle Al₂O₃ oluşumuna ek olarak, gazın (H₂) emilmesi de kolaydır. Sıvı metalin temas ettiği arayüzdeki hidrojen, atmosferde mevcut olabilir veya fırın gazındaki su buharı ile alaşımın bileşenleri arasındaki reaksiyon sonucu oluşabilir. Arıtma ve saflaştırmanın amacı, metal saflık derecesini artırmak için bu tür kalıntı gazları gidermek veya en aza indirmektir.

Arıtma ve Saflaştırma

Alüminyum alaşımının arıtılması ve saflaştırılmasında genellikle yüzdürme yöntemi ve akı yöntemi kullanılır. Şunun eklenmesi yöntemi: arıtma maddesi şunlardır: Birincisi, çan camı yardımıyla alüminyum eriyiğine basınç uygulamak; ikincisi ise inert gazla alüminyum eriyiğine hava üflemektir.

Erimiş alüminyumdaki kalıntılar sadece hammadde karışımından değil, aynı zamanda eritme ve döküm işlemi sırasında alüminyum ile oksijen arasındaki reaksiyon sonucu oluşan oksit (Al₂O₃) kaynaklıdır. Erimiş alüminyumun yüzeyinde bir oksit tabakası bulunur. Erime noktasına yaklaştığında, bu tabakanın kalınlığı artar ve yapısı da değişir; erimiş alüminyuma bakan taraf yoğundur ve erimiş alüminyum üzerinde koruyucu bir etkiye sahiptir, ancak erimiş alüminyuma bakan taraf gevşektir; evet, içinde çok sayıda küçük delik oluşur ve bunlar hidrojen, hava ve su buharı ile doludur. Sıvı film alüminyum sıvısı içinde karıştırılırsa, bu sadece alüminyum sıvısındaki kalıntıları artırmakla kalmaz, aynı zamanda alüminyumdaki gaz içeriğini de artırır.

Alüminyumdaki kalıntılar genellikle iğne, blok vb. şekillerde bulunur; Al₂O₃ ile metal matrisin elastik modülü ve genleşme katsayısı farklı olduğundan, Al₂O₃’ün keskin köşelerinde gerilim yoğunlaşması kolayca ortaya çıkar. Bu nedenle, bu bölgeler genellikle malzeme kırılmasının ve korozyonun kaynağı haline gelir ve bu da ana malzemenin mukavemeti, yorulma direnci ve korozyon direnci üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Al2O3'ün sertliği, a-Al matrisinin sertliğinden çok farklı olduğundan, işlenmiş ürünlerin plastik deformasyonunda a-Al'ın normal akışını büyük ölçüde engeller ve böylece işlenmiş ürünlerin plastik deformasyon kabiliyetini ve yorulma ömrünü önemli ölçüde azaltır. Dış bir kuvvetin şiddetli etkisine maruz kaldığında, çatlaklar ilk olarak kalıntıların bulunduğu yerlerde oluşur ve bu da genellikle malzemenin kırılmasına neden olur veya kırılma sürecini hızlandırır.