القائمة إغلاق

مرشح الألومينا للألمنيوم المنصهر

مرشح الألومينا للألمنيوم المنصهر

يبدو أن استخدام جزيئات الألومينا في المرشحات الرغوية الخزفية خيارًا بديهيًا لترشيح الألومنيوم المنصهر وسبائكه. فالألومينا مادة خاملة كيميائيًّا نسبيًّا في الألومنيوم المنصهر. كما أنها تُستخدم على نطاق واسع كمواد جسيمية في المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في الأفران لصهر سبائك الألومنيوم والحفاظ على حالتها المنصهرة. بالإضافة إلى ذلك، قبل تطوير المرشحات الرغوية الخزفية التي تُستخدم لمرة واحدة، كان يُستخدم مرشح طبقة الألومينا على شكل ألواح لترشيح الألومنيوم المنصهر. ومرشح الطبقة هو وعاء تسخين كبير يحتوي على جزيئات الألومينا غير المرتبطة التي تشبه الألواح، ويُستخدم في عمليات الصب المتكررة على مدى عدة أيام أو حتى أسابيع. يتطلب التعرض طويل الأمد للمعدن المنصهر للمواد الركامية غير المرتبطة (مثل المرشحات ذات الطبقة والمواد المقاومة للحرارة) استخدام مواد جسيمية خاملة كيميائيًا، مثل الألومينا.

ومع ذلك، فإن الألومينا تتميز بمعامل تمدد حراري خطي مرتفع نسبيًّا (8.0×10^-6/°C)، كما أن الشكل العام للألومينا، مثل مرشح رغوي خزفي, ، تتميز بمقاومة ضعيفة للصدمات الحرارية بسبب الإجهاد الحراري العالي الناتج عن التدرج الحراري الناجم عن التسخين غير المتساوي ومعامل التمدد الحراري المرتفع. وأثناء مرحلة التسخين المسبق والتلامس الأولي مع المعدن المنصهر، قد تتعرض مادة المرشح الرغوي الخزفي للتشقق أو التقشر بسبب الصدمة الحرارية، مما يؤدي إلى تسرب مادة المرشح إلى السبيكة أو القضيب لتصبح شوائب فيهما. بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون مرشح رغوة الألومينا داخل وعاء ترشيح ضيق أثناء التسخين المسبق والاستخدام، قد ينتج عن معدل التمدد الحراري العالي للمرشح إجهاد ضغط جانبي مرتفع، مما يؤدي إلى تلف المرشح نتيجة الضغط.

يُستخدم أورثوفوسفات الألومنيوم (Al(H₂PO₄)₃) على نطاق واسع كمادة رابطة مقاومة للحرارة في صناعة المعادن. ويتميز بقوة جيدة في المرحلة الأولية أثناء عملية التجفيف عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا، وانكماش منخفض للجسم الأولي، وقوة جيدة في عملية الحرق اللاحقة. يُعد أورثوفوسفات الألومنيوم مادة رخيصة نسبيًّا ومتوفرة على نطاق واسع، كما تتطلب درجة حرارة حرق منخفضة نسبيًّا (1,100 درجة مئوية) للحصول على الرابطة النهائية لفوسفات الألومنيوم (AlPO₄). ولهذه الأسباب، وبفضل التكلفة المنخفضة نسبيًّا لأورثوفوسفات الألومنيوم، تُستخدم هذه المادة على نطاق واسع في صناعة المرشحات الرغوية الخزفية لترشيح الألومنيوم المنصهر.

ومع ذلك، فإن الرابطة المتكونة من فوسفات الألومنيوم تتفاعل مع المغنيسيوم الموجود في العديد من سبائك الألومنيوم التجارية، ولذلك فهي غير مناسبة لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم. فالمغنيسيوم الموجود في الألومنيوم المنصهر شديد التفاعل، وله ضغط بخار مرتفع نسبيًّا، ويخترق بسهولة أي مصفوفة مقاومة للحرارة. كما أنه يتفاعل بسهولة مع جميع مواد الأكسيد الشائعة تقريبًا.