القائمة إغلاق

الفلزات القلوية في الألومنيوم

الفلزات القلوية في الألومنيوم

من المعتقد عمومًا أن وجود كمية صغيرة من الفلزات القلوية في الألومنيوم يمكن أن يكون له تأثير أكبر على السبائك الخالية من السيليكون والغنية بالمغنيسيوم. حيث يتسبب الصوديوم (Na) والكالسيوم (Ca) في حدوث تشققات أثناء التشغيل على الساخن، بينما يؤثر الكالسيوم (Ca) والليثيوم (Li) على أداء لحام الألومنيوم. وفي الوقت الحالي، فإن أكثر ما نعرفه هو ما يُعرف بظاهرة تقصف الصوديوم، لأن الصوديوم يكاد يكون غير قابل للذوبان في الألومنيوم، حيث تبلغ ذوبانيته القصوى في الحالة الصلبة 0.0025% ونقطة انصهاره منخفضة تبلغ 97.80C.

عندما يتواجد الصوديوم في السبيكة، يتم امتصاصه على سطح أو واجهة التشعبات أثناء التصلب. وأثناء المعالجة الحرارية، يشكل الصوديوم الموجود على حدود الحبيبات طبقة امتصاص سائلة، مما يتسبب في حدوث تشققات هشة. وعندما يكون السيليكون موجودًا، يتشكل مركب NaAlSi دون وجود سيليكون حر، ولا ينتج عن ذلك هشاشة الصوديوم. ومع ذلك، في حالة وجود السيليكون والمغنيسيوم في آن واحد، فإن المغنيسيوم يحرم السيليكون من الصوديوم ويطلق الصوديوم الحر، مما يؤدي إلى هشاشة الصوديوم. وصيغة التفاعل الكيميائي الذي يحرم فيه المغنيسيوم السيليكون من الصوديوم هي كما يلي:

NaAlSi + 2Mg → Mg₂Si + Na + Al

تحدث التفاعل المذكور أعلاه عندما يتجاوز محتوى المغنيسيوم 2%. والمعادن القلوية الموجودة في الألومنيوم الأولي هي العناصر الثلاثة التالية: الصوديوم (Na) والليثيوم (Li) والكالسيوم (Ca). ويأتي الصوديوم (Na) بشكل أساسي من إلكتروليت الألومنيوم، بينما يأتي الليثيوم (Li) من ملح فلوريد الليثيوم الذي تضيفه مصانع الألومنيوم الكهربائي لتحسين كفاءة التيار، أما الكالسيوم (Ca) فيأتي من الألومينا نفسها أثناء عملية التحليل الكهربائي. وقد أظهرت الدراسات أن محتوى الصوديوم والليثيوم في المحلول الكهربائي الأصلي أعلى، في حين أن محتوى الكالسيوم في الألومنيوم المعاد صهره أو المعاد تدويره أعلى.

نظراً للحاجة إلى التنمية المستدامة، فإن الاستخدام المتزايد لـ الألمنيوم المعاد تدويره, ، بالإضافة إلى خفض استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج في مصانع الألمنيوم الكهربائي، جعلت مشكلة وجود المعادن القلوية في المواد الخام للألمنيوم تكتسب أهمية متزايدة. يتزايد الطلب على سبائك السلسلة 5 والسلسلة 7. وفي الوقت الحالي، أصبحت إزالة الفلزات القلوية Na وLi وCa من الألومنيوم المنصهر إحدى المشكلات الثلاث الرئيسية في عملية تنقية الألومنيوم المنصهر، إلى جانب إزالة الخبث والهيدروجين. تقدم AdTech تدفق التكرير لإزالة الفلزات القلوية.