Os metais alcalinos e alcalino-terrosos presentes na massa fundida de alumínio provêm principalmente dos elementos de metais alcalinos e alcalino-terrosos presentes no processo de eletrólise do alumínio, como Na, Li, Ca, etc., e também dos fundentes de ligas de alumínio. Fluxos de liga de alumínio são geralmente compostos por metais alcalinos e metais alcalino-terrosos. Os principais componentes dos cloretos e fluoretos são KCl, NaCl, NaF, CaF, Na₃AlF₆, Na₂SiF₆, etc. Após a utilização do fluxo de refino de alumínio, os metais alcalinos e alcalino-terrosos acima mencionados permanecerão na massa fundida.
Tomemos como exemplo o sódio, um metal alcalino. O sódio é praticamente insolúvel no alumínio, e a solubilidade máxima no estado sólido é inferior a 0,0025%. Na liga de Al-Mg, quando o teor de magnésio excede 2%, o magnésio retira o silício e separa o sódio livre. O Na se solidifica durante o processo de solidificação. Presente nos limites dos grãos, durante o processo de deformação plástica, devido ao seu baixo ponto de fusão, ele retoma seu estado livre e se torna a fonte de trincas. À medida que a deformação aumenta, as trincas convergem para formar fissuras, o que é conhecido como o fenômeno da “fragilidade do sódio”.
O cálcio na liga de alumínio formará novas fases, CaAl₄ e CaAl₂, com o alumínio. A formação dessas novas fases promove a redução das fases de reforço na liga de alumínio. Por exemplo, quando a fase CaAl₄ está presente na liga de alumínio, a fase de reforço θ (CuAl₂) diminui, e a dureza da liga de alumínio após o tratamento de envelhecimento em solução também diminui. Do ponto de vista da microestrutura, a fase CaAl₄ apresenta uma estrutura tetragonal centrada no corpo. Devido à proximidade entre a constante de rede e o raio atômico do Cu, o Cu na fase θ pode substituir o Al no CaAl₄ para formar uma nova fase composta, levando assim à redução da fase de reforço. Quando o teor de Ca atinge 1,2%, os átomos de Cu substituem dois átomos de alumínio no CaAl₂ para formar uma nova fase composta. O novo composto não se dissolve na matriz de alumínio e não pode sofrer fortalecimento por precipitação. O cálcio na liga de alumínio reduz a dureza no estado de fundição e, à medida que o teor de cálcio aumenta, a dureza da liga de alumínio após o tratamento térmico também diminui. Além disso, quando o teor do elemento impuro prejudicial Ca na massa fundida de alumínio é elevado, a fluidez da massa fundida da liga de alumínio fica prejudicada, sendo fácil a formação de bolhas de ar, poros microscópicos ou poros. Em casos graves, serão produzidos compostos de segregação duros e frágeis, o que aumentará significativamente a taxa de refugo das peças fundidas e reduzirá o efeito de fortalecimento por tratamento térmico das ligas de alumínio.
De acordo com os relatórios disponíveis, o método que pode ser utilizado para remover metais alcalinos do alumínio fundido consiste em utilizar um forno de manutenção
Cloro, agentes de refino que contêm cloro (como o hexacloroetano, o tetracloreto de carbono etc.) ou agentes de refino que contêm fluoreto são utilizados para refinar a massa fundida. No entanto, no processo de utilização de cloro, cloreto ou fluoreto, haverá cloro gasoso se liberando da massa fundida de alumínio, cloro gasoso e fluoreto de hidrogênio gerados após a reação com metais alcalinos, além do gás de hexacloroetano e do tetracloreto de carbono gasificado pelo aquecimento. A geração desses gases causará sérios danos ao revestimento do forno e reduzirá sua vida útil. Em segundo lugar, isso representará riscos ocupacionais para os operadores de produção.
Uma maneira ecológica e eficiente de remover metais alcalinos e alcalino-terrosos é realizada por meio de reação de substituição. O princípio básico consiste em aproveitar as características da atividade química dos metais alcalinos e alcalino-terrosos, de acordo com a ordem de atividade dos metais, e adicionar sais de outros metais com cátions relativamente inativos. Em seguida, a remoção é realizada por outros métodos físicos. Tomando como exemplo a remoção do Na de ligas contendo magnésio, a remoção é geralmente realizada por meio da reação de substituição entre o MgCl₂ e o Na elementar. A fórmula básica da reação é a seguinte:
MgCl₂ + 2Na = 2NaCl + Mg
Atualmente, as ligas de alto desempenho estão evoluindo no sentido de especificações de grandes dimensões, e os requisitos de tamanho das placas fundidas estão aumentando gradualmente. O gás residual, as impurezas, a escória e os metais alcalinos e alcalino-terrosos presentes na massa fundida da liga de alumínio terão um impacto mais prejudicial durante o processamento e a deformação da placa fundida.