“Gaz giderme” genel olarak alaşımlardan gazların uzaklaştırılmasını, “arıtma” ise alaşımlardaki kalıntıların giderilmesini ifade eder. Alüminyum eriyiğinin gaz giderme ve arıtma işlemlerinin amacı, metal arıtma derecesini artırmak için oksit kalıntılarını ve gazları mümkün olduğunca ortadan kaldırmak veya azaltmaktır. Bu nedenle, alüminyum eriyiğinin gaz giderimi ve arıtılması genellikle saflaştırma işlemi olarak adlandırılır.
Alüminyum alaşımı eriyiğinin saflığına ilişkin gereklilikler genellikle farklı çeşitler ve kullanım alanlarından kaynaklanmaktadır. Genel olarak hidrojen içeriği 0,2 ml/100 gal'den az olmalıdır; ancak özel gerekliliklere sahip havacılık malzemeleri için bu değer 0,1 ml/100 gal'den az olmalıdır. Metalsiz kalıntılar için nicel gereklilikler belirlemek zordur, çünkü bunlar doğru bir şekilde nicelendirilemez. Alüminyum ve alüminyum alaşımı için birçok arıtma yöntemi vardır ve bunlar iki kategoriye ayrılabilir: fırın içi arıtma ve harici arıtma. Şu anda, inert gaz ve akı ile arıtma ve seramik köpük filtre Arıtma sistemleri Çin’de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı büyük ve orta ölçekli alüminyum işleme tesisleri de eriyik kalitesini daha da iyileştirmek amacıyla hat içi işleme cihazlarını kullanmaya başlamıştır.
Alüminyum Alaşımındaki Gaz Kaynağı
Alüminyum alaşımının eritilmesi sürecinde, atmosferden, yakıttan, hammadde yükünden, refrakter malzemelerden, akı maddelerinden ve döküm aletlerinden kaynaklanan H₂ , CO₂, Co, N₂, hidrokarbon, H₂O ve O₂ gibi birçok farklı gaz türü bulunmaktadır. Ancak, yalnızca atomlara kolayca ayrışabilen gazlar sıvı alüminyumda büyük miktarlarda çözünebilir. Spesifik olarak, sıvı alüminyumda çözünen gazın -90'ı hidrojen'dir. Bu nedenle, alüminyum alaşımındaki gaz içeriği esas olarak hidrojen içeriğini ifade eder. Ergitme sırasında çevre havasında çok fazla hidrojen bulunmadığından, hidrojenin ana kaynağı su ile erimiş alüminyumun reaksiyonu sonucu oluşan hidrojen atomudur. 2Al＋3H₂O＝Al₂O₃＋6[H]. Bu atomik hidrojenin bir kısmı atmosfere, bir kısmı ise sıvı alüminyuma geçer. Kütüklerdeki gaz içeriğinin farklı mevsimlerde ve bölgelerde hava nemine göre değiştiği ve hava neminin artmasıyla birlikte gaz içeriğinin de arttığı kanıtlanmıştır.
Gaz Miktarını Etkileyen Faktörler
Alaşım elementlerinin etkisi: Titanyum, zirkonyum, magnezyum vb. gibi gazla daha güçlü bağlanma özelliğine sahip alaşım elementleri, alaşımdaki gaz çözünürlüğünü artırabilirken, bakır, silikon, manganez ve çinko gibi alaşım elementleri ise alüminyum alaşımındaki gaz çözünürlüğünü azaltabilir.
Gaz kısmi basıncının etkisi: Aynı sıcaklıkta, fırın gazı bileşimindeki hidrojen kısmi basıncının artmasıyla birlikte metal içindeki gazın çözünürlüğü artar. Bu nedenle, alev fırınında eritilen alüminyum eriyiğindeki hidrojen çözünürlüğü, elektrik fırınında eritilene göre daha yüksektir.
Sıcaklığın etkisi: Hidrojen kısmi basıncı sabit olduğunda, sıcaklık ne kadar yüksek olursa, erimiş alüminyum o kadar fazla hidrojen emer.
Buna ek olarak, metal yüzeyindeki oksit tabakasının durumu ve erime süresi de alüminyum eriyik içindeki gazın çözünürlüğünü etkiler.