مواد الصهر المستخدمة في صب الألومنيوم

تتكون مواد التذويب المستخدمة في صب الألومنيوم بشكل أساسي من خليط من أملاح الكلوريد وأملاح الفلوريد ومواد مضافة أخرى. وتستند معظم مواد التذويب إلى كلوريد البوتاسيوم (KCl) وكلوريد الصوديوم (NaCl). وهناك مادة أخرى شائعة الاستخدام هي فلوريد الصوديوم (NaF)، الذي يشكل خليطًا ثلاثيًّا متساوي الانصهار عند درجة حرارة 607 درجة مئوية مع كلوريد البوتاسيوم وكلوريد الصوديوم.

تقدم شركة AdTech مواد صهر لصب الألومنيوم، بما في ذلك مواد التذويب المستخدمة في التكرير, مواد صهر لإزالة الخبث, ، عامل تغليف العازل،, مواد التلحيم لإزالة الأكسيد.

يُعد فلوريد الفلزات القلوية مادة خافضة للتوتر السطحي، حيث يمكنه تقليل التوتر السطحي بين المادة المساعدة في الصهر والمعدن، وبين المادة المساعدة في الصهر والأكسيد. وبالمقارنة مع الفلزات القلوية، فإن AlF₃ و MgF₂ والكلوريد تتمتع بنشاط سطحي ضعيف. ويرجع ذلك إلى أن ذوبان ملح الفلوريد الذي يحتوي على NaF وF يمكنه بسهولة امتصاص بعض الصوديوم والبوتاسيوم، وكلاهما عنصران نشطان سطحياً. ومثل الصوديوم، فإن البوتاسيوم له تأثير سلبي على الخصائص النهائية للصب. ولحسن الحظ، وبسبب خصائصهما المتشابهة، يمكن إزالة البوتاسيوم بنفس طريقة إزالة الصوديوم.

يمكن لفلوريدات المعادن أن تذيب الأكاسيد بكميات قليلة، مما يساعد على اختراق طبقة الأكسيد الموجودة على سطح الرغوة، وبالتالي تحسين قابلية الترطيب، مما يساعد على فصل شوائب الأكسيد عن السائل وفصل الألومنيوم عن الرغوة. ومع ذلك، فإن درجة انصهار فلوريد الفلزات القلوية أعلى عمومًا، مما يحد من تطبيقها، كما أن استخدام ملح الفلوريد يفرض متطلبات حماية بيئية أكثر صرامة مقارنة بملح الكلور النقي. يُستخدم عادةً ملح الفلوريد كمواد صهر مثل الكريوليت (Na3AlF6) أو فلوريد الكالسيوم (CaF2) أو فلوروسيليكات الصوديوم (Na2SiF6)، ويكون المحتوى الإجمالي عمومًا في حدود 20%.

تتفاعل مركبات الأكسجين، مثل NaNO₃ و KNO₃، التي تُضاف إلى مادة التذويب مع الألومنيوم لتكوين Al₂O₃، وتطلق كمية كبيرة من الحرارة لتحسين السيولة محليًّا، مما يؤدي إلى زيادة العائد الفعلي للألومنيوم. وفي مادة الفرن، يمكن لهذه التفاعلات الطاردة للحرارة أن تسرع من تغلغل مادة التذويب في الشوائب الموجودة في جدران الفرن.

يمكن أن تتحلل المركبات الموجودة في الشوائب داخل سائل الألومنيوم لتنتج غاز الكلور (Cl) أو غاز ثاني أكسيد الكربون (CO) أو غاز هاليد معدني، بينما ينتشر الهيدروجين الموجود في سائل الألومنيوم داخل الفقاعات لتحقيق الغرض المتمثل في إزالة الهيدروجين. وأكثر هذه المركبات استخدامًا هو C₂Cl₆، الذي يمكن أن ينتج كلور (Cl₂) و AlCl₃.

تعمل بعض المركبات وشوائب الألومنيوم أو شوائب الألومنيوم على تعديل محتوى عناصر السبائك في الألومنيوم المنصهر. يمكن لـ NaF زيادة نسبة الصوديوم النزرة وإحداث تأثير تحويلي؛ بينما يمكن لـ K₂TiF₆ و KBF₄ زيادة نسبة التيتانيوم والبورون، على التوالي، وإحداث تأثير تنقية. يمكن لمركب AlF₃ إزالة العناصر الشائبة الموجودة في سائل الألومنيوم إلى حد ما، مثل الكالسيوم (Ca) والسترونتيوم (Sr) والصوديوم (Na) والمغنيسيوم (Mg). وعند وجود الكلور (Cl)، يمكن تكوين مركب يحتوي على الكلور، مما يتيح إزالة الكالسيوم (Ca) والليثيوم (Li) والمغنيسيوم (Mg) والسترونتيوم (Sr).