כיצד יסודות קורט (Fe, Al, Ca) במתכת סיליקון משפיעים על תהליכי סגסוגת אלומיניום במורד הזרם?

ברכש שלמתכת סיליקון, קונים רבים נוהגים לתעדף, או אפילו באופן בלעדי, תכולת סיליקון. עם זאת, ניסיון בתעשייה מראה כי ליציבותם של תהליכים במורד הזרם ואיכות המוצר הסופי, השליטה על יסודות קורט Fe, Al ו-Ca היא לרוב קריטית יותר מהערך המוחלט של תכולת הסיליקון.

סגסוגות אלומיניום הן יישום מרכזי נוסף במורד הזרם של מתכת סיליקון, המהווה כ-18.9%. מתכת סיליקון מתווספת לאלומיניום מותך כתוסף מתג, בעיקר לסגסוגות Al-Si (כגון ADC12 ו-A356). ביישום זה, ההשפעה של ברזל וסידן גדולה בהרבה מזו של אלומיניום.

1. דרישות כלליות לזיהומי סיליקון בסגסוגות אלומיניום

2. השפעת הברזל (Fe)

ברזל הוא יסוד הטומאה הנפוץ והמזיק ביותר בסגסוגות אלומיניום. כאשר תכולת הברזל עולה על מסיסותו המוצקה באלומיניום (כ-0.05%), היא יוצרת מחט-כמו -תרכובות בין-מתכתיות Al₅FeSi עם אלומיניום וסיליקון. ההשפעות המזיקות של שלב -Al₅FeSi:

3. השפעת הסידן (Ca)

בייצור סגסוגת אלומיניום, סידן הוא לעתים קרובות טומאה מדאיגה יותר מאשר ברזל. הסיבות הן כדלקמן:

השפעה על איכות ההיתוך:

נמסות אלומיניום גבוהות של-סידן נוטות ליצור סיגים תחמוצתיים על פני השטח, מה שמגדיל את תכולת ההכלה.

סידן מגיב עם אלומיניום ויוצר תרכובות גבוהות של -התכה- כגון Al₄Ca, ומפחיתות את נזילות ההיתוך.

הפרעה לטיפול בשינויים:

סגסוגות אל-Si עוברות בדרך כלל טיפול בשינוי סיליקון אוטקטי בתוספת של סטרונציום (Sr).

סידן מרעיל את אפקט השינוי של הסטרונציום, צורך את המשנה ומוביל לשינוי לא שלם.

תנודות בתכולת הסידן משפיעות ישירות על היציבות של אפקט השינוי.

השפעה על איכות פני השטח:

יציקות-סידן גבוהות נוטות להבדלי צבעים ולכתמים כהים על פני השטח.

עבור חומרי אלומיניום הדורשים אנודיזה, סידן מוביל לירידה באיכות סרט התחמוצת.

4. השפעת האלומיניום (אל)

בניגוד לשני הזיהומים האחרים, אלומיניום הוא עצמו מרכיב מטריציוני של סגסוגות אלומיניום. לכמות הקטנה של אלומיניום המוכנסת לסיליקון מתכתי (בדרך כלל פחות או שווה ל-0.4%) יש השפעה זניחה על המאפיינים של סגסוגות אלומיניום, ובמקרים מסוימים היא אף עשויה להועיל (כגון שיפור נזילות).

לכן, ברכישת מתכת סיליקון לסגסוגות אלומיניום, יש להתמקד בשליטה בברזל ובסידן; ניתן להתעלם מאלומיניום כאינדיקטור מרכזי.