آلومینیوم فلزی است که بخصوص در حالت مذاب قابلیت فعل و انفعال شیمیای و حلالیت فیزیکی با بسیاری از عناصر را دارد. هوا،محصولات احتراق،مواد نسوز کوره ها ، ترکیبات بین فلزی و غیر فلزی(شامل اکسیدها،کاربیدهاو...) از عوامل مهم آلودگی مذاب آلومینیوم و در نتیجه تولید قطعه با خواص مکانیکی نامطلوب می باشند.بنابراین تا حد امکان باید این عوامل مضر را حذف نمود و در صورت بروز واکنش های ناخواسته از روشهای مناسبی جهت بهبود خواص کیفی مذاب آلومینیوم بهره برد
حل شدن هیدروژن در مذاب آلومینیوم و نیز تشکیل ترکیبات غیر فلزی از مشکلاتی است که ریخته گران آلومینیوم همواره با آن مواجه می باشند. حذف این ناخالصی ها توسط روشهای مختلفی همچون استفاده از فلاکس به صورت قرص ، پودر ویاگرانول،فیلتر،تزریق گاز خنثی به درون مذاب توسط یک لانس ساده و یا یک شافت دارای پره همراه با چرخش درون مذاب و جدایش الکترو مغناطیسی انجام می گیرد
روشهای حذف هیدروژن از مذاب آلومینیوم:
این روشها شامل گاز زدایی طبیعی ،تزریق و یا ایجاد گاز درون مذاب و گاز زدایی در خلاءمی باشند.از آنجایی که روش رایج تزریق و یا ایجاد گاز درون مذاب می باشد در اینجا به این روش اشاره می شود
گاز زدایی مذاب آلومینیوم توسط تزریق گاز و یا ایجاد حبابهای گاز بر اثر واکنش شیمیایی:
اساس گاز زدایی مذاب آلومینیوم به این صورت است که هیدروژن درون مذاب به صورت اتمی است و نه به صورت مولکولی، بنابراین اتم های هیدروژن تمایل دارند تا در مناطقی که فاقد هیدروژن می باشند نفوذ کنند.برای آنکه گاز زدایی مؤ ثری انجام گیرد باید هیدروژن اتمی به هیدروژن مولکولی تبدیل شود ولی تشکیل حباب درون مذاب مشکل می باشد.برای حل این مشکل باید درون مذاب حابهایی فاقد هیدروژن وجود داشته باشند.بنابراین اتم های هیدروژن درون این حبابها نفوذ کرده و تبدیل به هیدروژن مولوکولی شده و در نهایت از مذاب خارج می شوند
ریز بودن حبابها،تعداد آنها و پراکندگی آنها درون مذاب نقش بسیار مهمی در سینتیک این واکنش دارند با ریز کردن حبابها و پراکنده کردن آنها در سطح مذاب می توان گاز زدایی مؤثری بر روی مذاب انجام داد.استفاده از فلاکس به صورت قرص و یا پودر حبابهای درشتی در مذاب ایجاد می کند که این حبابها نیز نمی توانند به درستی در مذاب پراکنده شوند و علاوه بر اینکه عمر نسوز کوره های ذوب کاهش می یابد سبب ایجاد ترکیبات ناخواسته در مذاب،حذف عناصر مفید مثل استرانسیم و عدم گاز زدایی مناسب می گردد این روش معمولا زمانی استفاده می شود که حجم مذاب کم باشد و قطعه تولیدی در کاربردها با خواص مکانیکی با لا استفاده نشود.دمش گاز خنثی مثل آرگون و نیتروژن توسط یک لانس ساده نیز با ایجاد حبابهای درشت و غیر یکنواخت علاوه بر افزایش اکسیداسیون مذاب بر اثر تلاطم گاز زدایی مناسبی انجام نمی دهد اما استفاده از این روش همراه با تزریق فلاکس می تواند در برخی از تولیدات مفید واقع شود.
یکی از بهترین روش های گاز زدایی مذاب آلومینیوم دمش گاز نیتروژن و یا آرگون توسط یک شافت و روتور در حال چرخش درون مذاب است این دستگاه با دمش گاز خنثی از دورن یک لانس متصل به یک پره در حال چرخش و ایجاد حبابهای ریز گاز خنثی در مذاب و پراکندگی مناسب آنها ، هیدروژن حل شده در مذاب آلومینیوم و همچنین آخالهای(اکسیدی و غیر اکسیدی) موجود در مذاب را حذف می کند. همچنین در صورت لزوم با تزریق فلاکس می توان کیفیت مذاب را بهبود بخشید و یا فرآیند بهسازی(جوانه زایی و یا بهسازی توسط استرانسیم) مذاب را تسریع نمود. در اینجا این نکته قابل ذکر است که در بسیاری از موارد دمش گاز به تنهایی کافی است و نیازی به تزریق فلاکس نمی باشد
روشهای حذف ترکیبات اکسیدی و غیر اکسیدی:
همانگونه که گفته شد وجود هیدروژن و آخالها از عوامل مؤثر در افت خواص مکانیکی قطعه آلومینیومی می باشند.روشهای حذف هیدروژن ذکر شد.در اینجا قصد داریم تا روشهای حذف ذرات جامد درون مذاب را بررسی کنیم
1. استفاده از فیلتر به صورت فوم های سرامیکی از جنس کاربید سیلیسیم و آلومینا ونیز فیلترهای پارچه ای نقش مهمی در حذف این ذرات جامد را دارند و لی فیلترها تنها در حذف اخالها مؤثر می باشند و قادر به گاز زدایی مذاب آلومینیوم نمی باشند هرچند که طی پیشرفتهای اخیر فیلترهایی ساخته شده اند که سطح آنها با مواد شیمایی پوشیده شده است و طی واکنش با مذاب آلومینیوم فرآیند گاز زدایی را انجام می دهند و لی قیمت این فیلترها بالا می باشد و در موارد خاصی قابل استفاده می باشند
2. استفاده از فلاکس:
فلاکسها متشکل از موادی همچون کلریدها،فلورایدها ،ترکیبات اکسید کننده و ... می باشند و می توانند به 5 گروه :فلاکسهای پوشان،شلاکه گیر،تمیز کننده ذوب،تمیز کننده دیواره کوره ها و گاززدا تقسیم شوند.
فلاکسهای تمیز کننده مذاب قادراند علاوه بر حذف عناصری همچون Sr,Na,Li,Ca,Mg, (حذف این عناصر در بعضی از موارد نیاز می باشد) آخالهای اکسیدی را از مذاب آلومینیوم حذف نماید.اما در حذف ناخالصی های غیر اکسیدی به طور مؤثر ناتوان می باشند روشهایی همچون فیلتراسیون ،جدایش الکترو مغناطیس و یا گاز زدایی توسط دمش گاز از درون شافت و روتور در حال چرخش در حذف این نوع اخالها بسیار مؤثر ترند
3. دمش گاز خنثی توسط روتور در حال چرخش درون مذاب
در این روش حذف ذرات اکسیدی و غیر اکسیدی درون مذاب آلومینیوم طی دو مرحله همزمان انجام می گیردبه دلیل ایجاد تلاطم توسط پره ذرات به یکدیگر برخورد کرده و خوشه هایی را تشکیل می دهند.این خوشه ها به دلیل وجود نیروهای واندروالسی بین ذرات شکل می گیرند.به محض اینکه خوشه ها تشکیل شدند بر حسب دانسیته آنها یا توسط حبابهای گاز به سطح مذاب منتقل می شوند و یا درکف کوره یا پاتیل ته نشین می شوند.این روش علاوه بر حذف هیدروژن درون مذاب قادر است آخالهای موجود در مذاب را حذف نماید استفاده از فلاکس به صورت جامد و یا یک گازفعال همراه با دمش گاز خنثی می تواند سب تسریع فرایند گاز زدایی و آخال زدایی به دلیل ایجاد حبابهایی به جز حبابهای ایجاد شده از گاز خنثی شوند و نیزدر صورتی که فلاکس حاوی نمکهای استرانسیم و یا تیتانیم باشد می تواند فرآیند بهسازی مذاب را همزمان انجام داد (استفاده از آمیژان های فلزی نتایج بهتری خواهد داشت)