المواد المضافة المعدنية

يُستهلك ما يقارب 85% من إجمالي الألومنيوم المستهلك في شكل سبائك الألومنيوم. وعند صهر سبائك الألومنيوم، يتعين إضافة مواد مضافة معدنية متنوعة لتصنيع سبائك الألومنيوم بتركيبات وأنماط مختلفة لتلبية متطلبات الأداء المتنوعة. العناصر الشائعة الاستخدام هي السيليكون، والحديد، والنحاس، والمنغنيز، والتيتانيوم، والمغنيسيوم، والكروم، والقصدير، والبورون، والعناصر الأرضية النادرة، وما إلى ذلك. أما بالنسبة لمضافات عناصر السبائك ذات نقطة الانصهار المنخفضة والقابلية العالية للذوبان في الألومنيوم، مثل المغنيسيوم والزنك، فيتم إضافتها بشكل أساسي في صورة معدن نقي. أما المعادن ذات نقاط الانصهار الأعلى، مثل السيليكون والحديد والمنغنيز، فتُضاف في شكل سبائك وسيطة. ومع ذلك، فإن استهلاك الطاقة في إنتاج السبائك الوسيطة مرتفع جدًّا، خاصة في عملية تحضير سبائك الألومنيوم، حيث تزداد خسارة عناصر السبائك، وتكون النفايات كبيرة للغاية.

إضافات سبائك الألومنيوم

إضافات سبائك الألومنيوم يمكن أن يحقق معدل امتصاص عالٍ عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا (710-720 درجة مئوية)، كما أن معدل الذوبان سريع. ولا يقتصر دور الكريوليت البوتاسيوم المضاف على تعزيز امتصاص عناصر السبائك فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا في إزالة الخبث. ولا تقتصر فائدة إضافة فلوروسيليكات البوتاسيوم على توسيع كتلة المادة المضافة فحسب، بل إنها تطلق أيضًا غازًا واقيًا، مما يساعد على إزالة الغازات من سائل الألومنيوم ويحسن نقاءه بشكل أكبر. وبالتالي، تتميز مادة مضافة لسبائك الألومنيوم بمعدل امتصاص عالٍ واستقرار، وفي الوقت نفسه تتمتع بقدرة تنقية الذوبان من خلال إزالة الغازات والتخلص من الخبث.

تشمل إضافات سبائك الألومنيوم المكونات التالية بالنسب المئوية للوزن: مسحوق معدني 70-90%؛ كريوليت البوتاسيوم 5-20%؛ فلوروسيليكات البوتاسيوم 0-5%؛ ملح الأحماض الدهنية العالية 0-5%، حيث تبلغ نقاوة مسحوق المعدن 99.5 % أو أكثر، ويبلغ حجم الجسيمات 70-120 ميش.

المواد المضافة المعدنية لسبائك الألومنيوم

يتميز مسحوق المعدن بحجم جزيئات أدق ونقاوة أعلى، ويمكنه التفاعل مع سائل الألومنيوم في مادة الثيرميت لتعزيز امتصاصه. يتميز كريوليت البوتاسيوم بنقطة انصهار منخفضة ويمكن أن يتحول سريعًا إلى سائل عند درجة حرارة الإضافة (710-760 درجة مئوية)، مما يؤدي إلى إذابة سطح مسحوق المعدن وطبقة أكسيد الألومنيوم لتعزيز الامتصاص. يتوسع فلوروسيليكات البوتاسيوم، بصفته عامل تضخيم ومحفزًا، بسرعة عند درجة حرارة الإضافة، مما يساعد سائل الألومنيوم على الدخول إلى داخل كتلة المادة المضافة. كما أنه يعزز تفاعل الثيرميت بين مسحوق المعدن وسائل الألومنيوم، ويحسن العائد الفعلي لعناصر السبائك. وفي الوقت نفسه، تتحلل مادة مضافة سبائك الألومنيوم ذاتيًا، مطلقةً غازًا واقيًا، مما يؤدي إلى تعويم المادة المضافة صعودًا وهبوطًا، مما يبطئ معدل الترسيب، وتزداد معدل ذوبان عنصر السبائك بأكثر من مرة واحدة. ويُستخدم ملح الأحماض الدهنية الأعلى بشكل أساسي لتحقيق التماسك، وهو أمر ملائم لعمل القوالب.

خصائص إضافات المعادن

1. معدل الامتصاص مستقر وعالي.
2. يتمتع الكريوليت البوتاسيوم الموجود في المواد المضافة بالقدرة على إزالة الخبث. يتحلل فلوروسيليكات البوتاسيوم ليطلق غازًا واقيًا يتمتع بقدرة على إزالة الغازات، لذا فإن هذه المادة المضافة تساعد أيضًا في تنقية المادة المنصهرة.