חומרי הגלם המשמשים לסלילי אלומיניום מצופים הם סלילי אלומיניום תעשייתיים בטוהר גבוה, והטוהר נדרש להיות מעל 99.93% (שבר מסה). ביניהם, שבריר המסה של Al בסלילי האלומיניום המצופים נדרש להיות מעל 99.99%. יסודות הטומאה באלומיניום תעשייתי בטוהר גבוה כוללים Fe, Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ni, Ti וכו', ביניהם Fe, Si ו-Cu הם העיקריים. הטוהר של אלומיניום בטוהר גבוה יכול להשפיע על טמפרטורת ההתאוששות שלו. במהלך תהליך החישול, אטומי התמיסה המוצקים של יסודות הטומאה שלו מופצים בגבולות תת-גרגרים, מה שעלול להפריע לנדידת גבול התבואה, ובכך להשפיע על הצמיחה של גרגרים בעלי אוריינטציה קובית, ובכך להשפיע על הביצועים של קבלים אלקטרוליטיים. המגמה הבינלאומית הנוכחית היא לדרוש תכולות נמוכות יותר של Fe, Si ו-Cu בסלילי אלומיניום עבור קבלים אלקטרוליטיים, תוך שליטה קפדנית על התוכן של אלמנטים טומאה אחרים.
(1) השפעת פה.
Fe הוא יסוד הטומאה המזיק ביותר באלומיניום בטוהר גבוה. התוכן וצורת ההפצה שלו יכולים להשפיע על הביצועים של סלילי אלומיניום מצופים. Fe בדרך כלל קיים בצורת תמיסה מוצקה בסלילי אלומיניום בטוהר גבוה. תכולת Fe מוגברת תפחית את תכולת המבנה המעוקב; חלוקה לא אחידה של Fe תוביל לגרגרים גסים, קורוזיה לא אחידה והידרדרות בתכונות החשמליות של סלילי אלומיניום. בהשוואה לתוכן שלו, לנוכחות ולהפצה של Fe יש השפעה רבה יותר על הביצועים של סלילי אלומיניום מצופים. המסיסות של Fe ב-Al קטנה ביותר. בטמפרטורות שונות, Fe מסיס באל וניתן גם להפריד או לשקוע בצורה של חלקיקים כמו FeAl₃ ו-FeAl6.
כאשר יותר Fe הוא מוצק מומס במטריצת ה-AI, זה יעכב את נדידת גבולות הגרגרים בזווית גדולה במהלך תהליך החישול, יעכב את היווצרותו וצמיחת המבנה המעוקב, ויגדיל את טמפרטורת ההתגבשות, מה שיוביל להיווצרות של מרקם R, מה שהופך את התוכן של מבנה המרקם המעוקב מופחת. כאשר Fe משקע בצורה של FeAl₂ ו-FeAl6תרכובות, זה ידרדר את הביצועים של סליל האלומיניום הקורודה.
ניתן לראות שלא משנה באיזה מצב Fe קיים באלומיניום בטוהר גבוה, הוא אינו תורם להיווצרות ולצמיחה של מבנים מעוקבים במהלך תהליך החישול של סלילי אלומיניום וקורוזיה של סלילי אלומיניום. לכן, חברות ייצור שולטות בקפדנות על תכולת ה-Fe במהלך תהליך הייצור של סלילי אלומיניום מצופים.
(2) ההשפעה של Si.
המקור העיקרי של זיהומי Si באלומיניום בטוהר גבוה הוא זיהום מחומרים עקשן. קשה יותר לשלוט על זיהומי Si מאשר זיהומי Fe. תכולת Si מופרזת תשפיע על צמיחת המרקם הקוביק, נוטה להתמוססות יתר, וגם תגרום לגרגרים גסים במהלך התגבשות אלומיניום מחדש. בהשוואה ל-Fe, ל-Si מסיסות גדולה יותר ב-Al והיא קיימת בעיקר בצורה של תמיסה מוצקה. יכולת המשקעים של התמיסה המוצקה שלו חלשה יותר מזו של Fe, והשפעתו השלילית על תהליך היווצרות המרקם הקוביק היא הרבה פחות משמעותית מזו של Fe.
Si ו-Fe יכולים להשפיע זה על מצב הקיום של זה כאשר הם מתקיימים יחד באלומיניום בטוהר גבוה. לאחר הוספת Si לאלומיניום בטוהר גבוה, קצב הדיפוזיה בתפזורת של Fe גדל, מה שיכול לשנות את מצב התמיסה המוצקה העל-רוויה של Fe ואת מצב הפיזור של FeAl3, אשר תורם להיווצרות ולצמיחה של מבנים מעוקבים. ההשפעה של Si על הביצועים של סלילי אלומיניום קשורה גם ליחס התוכן של Si ו-Fe.
כאשר תכולת ה-Fe נמוכה ותכולת ה-Si וה-Fe גדולה יחסית, הקיבול האלקטרוסטטי של סליל האלומיניום גדל. כאשר תוכן Fe הוא בטווח של (10~20)x10-6, ליחס תכולת Si ו-Fe יש השפעה משמעותית יותר על הקיבולת האלקטרוסטטית של סליל האלומיניום. כאשר תוכן Fe עולה על 30x10-6, אין לו השפעה ברורה על הקיבול האלקטרוסטטי.
כאשר תכולת ה-Si גבוהה מדי, לתרכובת הטרינרית AI-Fe-Si שנוצרת על ידי עודף Si יש פוטנציאל גבוה יותר מ-AI, מה שאינו תורם לפירוק מטריצת Al במהלך היווצרות קורוזיה. כאשר תכולת ה-Si עולה על 500x10-6, זמן היווצרות סליל האלומיניום יוארך, והמשך העלייה שלו יקטין את הקיבול הספציפי של סליל האלומיניום. לכן, תכולת ה-Si בסלילי אלומיניום מצופים בדרך כלל נדרשת לשלוט מתחת ל-30x10-6.
(3) השפעת Cu.
מחקר מצא שאם תכולת ה-Cu נמוכה מדי, לסלילי האלומיניום יש עמידות נמוכה בפני קורוזיה, ואם תכולת ה-Cu גבוהה מדי, זה יגרום בקלות לקורוזיה מוגזמת. כאשר תכולת ה-Cu באלומיניום בטוהר גבוה עולה, ניתן להגדיל את הקיבול האלקטרוסטטי של סליל האלומיניום. כאשר תוכן Cu מגיע ל-(27~30)x10-6, העלייה בתכולת Cu תפחית את הקיבול הספציפי של סליל האלומיניום. Umezawa Atsushi et al. חקר את האבולוציה של מרקם התגבשות באלומיניום בטוהר גבוה ומצא שכאשר תכולת ה-Cu בסלילי אלומיניום בטוהר גבוה הוא 50x10-6, תכולת המרקם הקובית במרקם ההתגבשות לאחר החישול היא ללא Cu. פעמיים, ולא {123}<634>נמצא מרקם R. תכולת Cu נמוכה יותר וטמפרטורת צמיחת גרגרים גבוהה יותר תורמים להגדלת תכולת המרקם המעוקב של סלילי אלומיניום בטוהר גבוה. כמות מסוימת של Cu יכולה להגביר את הנקבוביות במהלך תהליך היווצרות קורוזיה של סלילי אלומיניום ולהגדיל את הקיבול הספציפי של סלילי אלומיניום. לכן, יצרנים מקומיים וזרים בדרך כלל מוסיפים כמות מסוימת של Cu לאלומיניום בטוהר גבוה כדי להגדיל את הקיבול הספציפי של סלילי אלומיניום. כאשר תכולת ה-Cu בסלילי אלומיניום בטוהר גבוה גבוהה, נוצרות בקלות מיקרו-סוללות באלקטרוליט הפועל של סלילי האלומיניום המצופים, מה שיהרוס את סרט התחמוצת של הדיאלקטרי ויחמיר את ביצועי הקבל. לכן, תכולת ה-Cu בסלילי אלומיניום בטוהר גבוה צריכה להיות נשלטת בדרך כלל מתחת ל-60x10-6.
(4) השפעת יסודות קורט אחרים.
יסודות קורט עיקריים אחרים בסלילי אלומיניום כוללים Mg, Be, Pb, Sn, Ni, Ti, וכו'. יסודות קורט של פתרון מוצק אלו קלים להפרדה ליד נקעים של אלומיניום, מה שישפיע על התגבשות סליל האלומיניום בגלגול הבא. ותהליכי חישול. יש לו השפעה חשובה על היווצרות הסריג, גודל הגרגרים, היווצרות המרקם המעוקב, זרם הדליפה ותהליך הקורוזיה, אשר בסופו של דבר משפיע על ביצועי הקבל, ולכן יש לשלוט בקפדנות על התוכן שלו.
יותר מדי Mg יפחית את קצב הגרעין ואת מהירות הגרעין של אלומיניום, דבר שאינו תורם להיווצרות ופיתוח של מרקם מעוקב. יסודות קורט אלו לא תמיד יהיו קיימים בצורה של מונומרים בסלילי אלומיניום. כאשר התנאים משתנים, הם יווצרו סוגים שונים של תרכובות עם יסודות קורט אחרים ובינה מלאכותית ליצירת פתרונות מוצקים או משקעים. על ידי לימוד נוכחותם של יסודות קורט בצורות שונות של סלילי אלומיניום, ניתן לשלוט ביעילות על התוכן שלהם בסלילי האלומיניום. נוכחות Mg תגרום להתפתחות רוחבית של מנהרת הקורוזיה של סליל האלומיניום, ויכולה לקדם את התקלפות של רקמת הקורוזיה על פני סליל האלומיניום, דבר שאינו תורם לשיפור הקיבול הספציפי שלו. במקביל, הוספת כמות מתאימה של אדמה נדירה ו-Be יכולה להפחית את ההשפעה המעכבת של Fe על היווצרות מרקם מעוקב בסלילי אלומיניום בטוהר גבוה, לקדם היווצרות וצמיחת מרקם מעוקב, ובכך להגדיל את תכולת המרקם המעוקב.
נכון לעכשיו, השיטות הטובות יותר לשלוט בתוכן של יסודות קורט הן: הוספת כמויות עקבות של אדמה נדירה (Y) לאלומיניום בטוהר גבוה יכולה לשנות את החוזק היחסי של רכיבי המרקם המעוותים בסליל האלומיניום; הוספת פחות Be יכולה להגדיל את המרקם המעוקב של נייר הכסף המוגמר. חוזק מבני. המסיסות של כדורי אדמה נדירים ושל Be ב-Al היא קטנה ביותר, והם יכולים ליצור סדרה של תרכובות עם זיהומים עקבים כמו Fe. לאחר משקעים, ניתן לטהר את המטריצה, ריכוז ה-Fe במטריצה מופחת, וההשפעות השליליות של זיהומים על המרקם הקובי של סליל האלומיניום מתבטלות. ככל שתכולת האדמה הנדירה עולה, צפיפות הכיוון של פליז גדלה, מרכיב מרקם ה-S פוחת, ותכולת המרקם המעוקב ברדיד החישול המוגמר יורדת בהתאם. כאשר תכולת האדמה הנדירה היא 0.003%, פוטנציאל האלקטרודה הסטנדרטי של Pb2+ גבוה משמעותית מ-AI+3. הוספת Pb לסלילי אלומיניום בטוהר גבוה יכולה להגדיל ביעילות את מספר הגרגירים ובורות הקורוזיה, דבר המועיל לקורוזיה על פני סליל האלומיניום, ובכך להגדיל את שטח הפנים האפקטיבי של סליל האלומיניום. ככל שתכולת ה-Pb עולה, תכולת המרקם המעוקב בסליל האלומיניום המוגמר פוחתת בהדרגה. כאשר תוכן ה-Pb מגיע ל-0.3x10-6, סליל האלומיניום בטוהר גבוה יכול להשיג את הקיבול הספציפי המרבי. כמויות עקבות של Pb בסליל האלומיניום יתרכזו על פני סליל האלומיניום, ויגרמו לנקבוביות קורוזיה על פני השטח, ובכך יגדילו את הקיבול הספציפי, ולא ישפיעו על המרקם הקובי החזק של סליל האלומיניום. לכן, הוספת כמויות עקבות של Pb יכולה לשפר את הביצועים של סלילי אלומיניום קונבנציונליים ללא עופרת. אמצעים טכניים חשובים. עם זאת, Pb הוא מסרטן. מאו וימין ואחרים למדו שימוש ב-Sn כדי להחליף את Pb והשיגו תוצאות טובות.
כאשר תכולת ה-Sn בסלילי אלומיניום בטוהר גבוה מתחת ל-20x10-6, תכולת המרקם המעוקב בסלילי האלומיניום המחושלים יכולה להגיע ליותר מ-95%, בעוד שכאשר תכולת ה-Sn עולה על 20x10-6, תכולת המרקם המעוקב בסלילי האלומיניום תפחת. . ההשפעה של תוכן Sn על הקיבול הספציפי של סלילי אלומיניום דומה לזו של Pb, כך שהוא יכול להחליף את Pb כדי להפחית את זיהום הסביבה.
בתהליך הייצור של סלילי אלומיניום מצופים, לא רק התוכן של יסודות קורט בודדים מוגבל, אלא גם הכמות הכוללת של יסודות קורט אחרים נדרשת להיות בשליטה קפדנית. על מנת למנוע השפעות שליליות על הביצועים הכוללים של סלילי אלומיניום מצופים, יש לשלוט על התוכן של יסודות קורט אחרים בסליל אלומיניום מצופים בדרך כלל בטווח של 10x10-6.
