تمتص سبائك الألومنيوم الغاز بسهولة، وتعد هذه إحدى الخصائص الرئيسية لسبائك الألومنيوم المصبوبة. يتم امتصاص الهيدروجين الناتج عن تفاعل مكونات الألومنيوم السائل وسبائك الألومنيوم مع الرطوبة الموجودة في مواد الفرن، ونواتج احتراق المواد العضوية، والقالب، بواسطة سائل الألومنيوم. وتعد طريقة إزالة الهيدروجين من سائل الألومنيوم الشاغل الأكبر لمصانع صب الألومنيوم.
الهيدروجين في سائل الألومنيوم
كلما ارتفعت درجة حرارة ذوبان سبائك الألومنيوم، زادت كمية الهيدروجين الممتصة؛ عند 700 ℃، تبلغ قابلية ذوبان الهيدروجين لكل 100 غرام من الألومنيوم 0.5 ~ 0.9، وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى 850 ℃، تزداد قابلية ذوبان الهيدروجين بمقدار 2 إلى 3 أضعاف. وعندما تحتوي السائل على شوائب من الفلزات القلوية، تزداد قابلية ذوبان الهيدروجين في سائل الألومنيوم بشكل ملحوظ.
بالإضافة إلى عملية الامتصاص أثناء الصهر، تنتج سبائك الألومنيوم المصبوبة أيضًا عملية امتصاص عند صبها في القالب. مع انخفاض درجة حرارة المعدن السائل الذي يدخل القالب، تنخفض قابلية ذوبان الغاز، فيترسب الغاز الزائد، ولا يتمكن جزء من الغاز من الخروج. تتشكل ثقوب مسامية في المسبوكات، والتي يشار إليها عادةً باسم “الثقوب الدقيقة”. أحيانًا يتحد الغاز مع تجويف الانكماش، ويبقى الغاز المترسب في سائل الألومنيوم داخل تجويف الانكماش. إذا كان الضغط الناتج عن الفقاعة كبيرًا، يكون سطح المسام أملسًا، وتظهر حول المسام دائرة من الطبقات اللامعة. أما إذا كان الضغط الناتج عن الفقاعة صغيرًا، فإن السطح الداخلي للثقب يكون مجعدًا ويشبه “قدم الذبابة”. وتكشف الملاحظة الدقيقة عن خصائص الانكماش.
كلما ارتفع محتوى الهيدروجين في سائل صب سبائك الألومنيوم، زاد عدد الثقوب الدقيقة التي تظهر في قطعة الصب. ولا تؤدي الثقوب الدقيقة في قطع صب الألومنيوم إلى تقليل محكمة الإغلاق ومقاومة التآكل فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى انخفاض الخصائص الميكانيكية للسبائك. يكمن السر في الحصول على مصبوبات الألومنيوم الخالية من المسام أو التي تحتوي على عدد قليل منها في ظروف الصهر. فإذا تمت إضافة عامل تغطية أثناء الصهر لحماية السبيكة، فإن كمية الهواء المتسرب تنخفض بشكل كبير. كما أن تكرير الألومنيوم المنصهر يمكن أن يساعد في التحكم بفعالية في محتوى الهيدروجين في الألومنيوم المنصهر.
كيفية إزالة الهيدروجين من سائل الألومنيوم
في الوقت الحالي، وللتخلص من الثقوب الدقيقة في مصبوبات سبائك الألومنيوم، تتمثل الطريقة الأكثر شيوعًا في إزالة الغازات من أملاح الكلوريد والكلوريدات أثناء عملية الصهر، وإزالة الغازات باستخدام الكلور والنيتروجين، وإزالة الغازات بالفراغ، وإزالة الغازات بالموجات فوق الصوتية، وإزالة الغازات بالترشيح، وما إلى ذلك. وتقدم شركة AdTech وحدة إزالة الغازات عبر الإنترنت و تدفق التكرير لإزالة الهيدروجين من سائل الألومنيوم.