يتأكسد الألومنيوم وسبائكه بسهولة في كل من الحالة الصلبة والحالة المنصهرة لتكوين طبقة رقيقة مستمرة ذاتية التقييد. ويزداد معدل الأكسدة مع ارتفاع درجة الحرارة، ويكون أعلى بكثير في الألومنيوم المنصهر مقارنةً بالألومنيوم الصلب. كما أن العناصر التفاعلية الموجودة في السبائك، مثل المغنيسيوم والسترونتيوم والصوديوم والكالسيوم والبريليوم والتيتانيوم، تعد أيضًا عوامل تساهم في تكوين الأكسيد. وفي كل من الحالة المنصهرة والصلبة، يوفر الأكسيد المتكون على السطح مزايا في التقييد الذاتي وكحاجز أمام انتشار الهيدروجين وذوبانه. ومع ذلك، تؤدي الاضطرابات المستحثة إلى انجراف جزيئات الأكسيد، التي تقاوم الفصل بالجاذبية لأن كثافتها مشابهة لكثافة الألومنيوم المنصهر. مواد التلحيم لإزالة الأكسيد هي تدفقات تُستخدم لفصل الأكسيد وإزالته.
تكوين الأكسيد
تتكون الأكاسيد عن طريق الأكسدة المباشرة في الهواء، أو عن طريق التفاعل مع بخار الماء، أو عن طريق التفاعل الألومينותרمي مع أكاسيد معادن أخرى، مثل الحديد أو السيليكون، الموجودة في الأدوات والمواد المقاومة للحرارة. يتميز أكسيد الألومنيوم بتعدد الأشكال، ولكن عند درجة حرارة المعدن المنصهر، تكون الأشكال الشائعة للأكسيد بلورية وتتنوع أنواعها اعتمادًا على التعرض والحرارة والزمن. تؤثر بعض أشكال الأكسيد البلورية على مظهر ولون المسبوكات، دون أن يكون لها تأثيرات أخرى ذات أهمية.
فصل الأكاسيد وإزالتها
عادةً ما يكون من الضروري معالجة ذوبان الألومنيوم وسبائكه لإزالة المواد غير المعدنية العالقة. ويتم ذلك عادةً باستخدام مواد صهر صلبة أو غازية نشطة كيميائيًا تحتوي على الكلور والفلور والكلوريدات و/أو الفلوريدات. وفي كل حالة، يتمثل الهدف في إزالة الترطيب من السطح الفاصل بين الأكسيد والمادة المنصهرة لتوفير فصل فعال للأكاسيد والمواد الأخرى الموجودة فيها، وتعويم هذه المواد غير المعدنية عن طريق ارتباطها بعناصر أو مركبات صلبة أو غازية يتم إدخالها أو تكوينها أثناء المعالجة بالمواد المساعدة.
مواد الصهر المستخدمة في فصل الأكسيد وإزالته
المواد المساعدة كما يمكن استخدامها لتقليل تكوّن الأكسيد إلى أدنى حد. ولهذا السبب، غالبًا ما يتم حماية المواد المنصهرة التي تحتوي على المغنيسيوم باستخدام أملاح تشكل طبقات سائلة — غالبًا ما تكون كلوريد المغنيسيوم — على سطح المادة المنصهرة. ويجب إزالة هذه المواد المساعدة، التي تُعرف باسم «المواد المساعدة المغطية»، واستبدالها بشكل دوري. كما أن مسحوق الكربون والجرافيت والبورون يعيق الأكسدة بشكل فعال عند وضعه على سطح المادة المنصهرة.