الفولاذ المطلي بالألومنيوم

الفولاذ المُطلي بالألومنيوم هو فولاذ مُغطى بالألومنيوم أو سبيكة من الألومنيوم والسيليكون ، في عملية مشابهة للجلفنة بالغمس الساخن . تُغمر قطعة الفولاذ في الألومنيوم المنصهر لتكوين رابطة معدنية قوية بين الفولاذ والطلاء. يتميز هذا المنتج بمزيج فريد من الخصائص التي لا يمتلكها الفولاذ وحده أو الألومنيوم وحده. يُعد الفولاذ المُطلي بالألومنيوم أكثر مقاومة للتآكل من الفولاذ غير المُطلي ^{[ 1 ]} مع احتفاظه بخصائص الفولاذ، عند درجة حرارة أقل من درجة انصهار الألومنيوم، 660 درجة مئوية (1220 درجة فهرنهايت) . تشمل التطبيقات الشائعة مبادلات الحرارة في أفران المنازل، ووحدات التكييف والتهوية التجارية على أسطح المباني، وعوادم السيارات ، والأفران، ومواقد الطهي، وسخانات المياه، والمدافئ، ومواقد الشواء، وصواني الخبز. ينقل الفولاذ المُطلي بالألومنيوم الحرارة بكفاءة أعلى من الفولاذ غير المُطلي. وغالبًا ما يُستخدم في التطبيقات التي كان يُستخدم فيها الفولاذ المجلفن سابقًا، دون عيوبه .  

تختلف الخصائص باختلاف سبيكة الألومنيوم المستخدمة.

النوع 1

يُطلى الفولاذ المُطلى بالألومنيوم بالغمس الساخن بطبقة رقيقة من سبيكة الألومنيوم والسيليكون. تُعزز إضافة السيليكون بنسبة 5% إلى 11% من الالتصاق. يُستخدم هذا النوع بشكل أساسي في التطبيقات المقاومة للحرارة، وكذلك في التطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل والحرارة. تشمل الاستخدامات النهائية المحتملة: كاتمات الصوت، والأفران، والمواقد، والسخانات، وسخانات المياه، والمدافئ، وصواني الخبز. يتحمل الفولاذ المُطلى بالألومنيوم درجة حرارة تصل إلى 550 درجة مئوية (1022 درجة فهرنهايت) دون تغيير يُذكر في المادة الأساسية. ولكن نظرًا لاحتوائه على السيليكون، فإنه يُصاب ببقع سوداء. بدأ الفولاذ المُطلى بالألومنيوم تدريجيًا في استبدال صواني الخبز التي كانت تُصنع سابقًا من الفولاذ المجلفن أو الفولاذ المُغلف بالألومنيوم، وذلك لعدم احتوائه على الرصاص السام. يُستخدم النوع الأول أيضًا بشكل شائع في المنتجات الصناعية.  

النوع 2

مطلي بالغمس الساخن بألومنيوم نقي تجاريًا. وهو مصمم أساسًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل الجوي. يمكن تصنيع النوع 2 في نهاية المطاف إلى أسقف وجدران مموجة، وصوامع حبوب، وأفران تجفيف، وهياكل مكثفات مكيفات الهواء.

يتكون الهيكل الأساسي للفولاذ المطلي بالألومنيوم من طبقة رقيقة من أكسيد الألومنيوم في الخارج، ثم طبقة بين فلزية تتكون من مزيج من الألومنيوم والسيليكون والفولاذ، وأخيراً قلب فولاذي. ^{[ 2 ]}

يُظهر كل من النوع الأول والنوع الثاني خصائص انعكاس عالية ممتازة. عند درجات حرارة تصل إلى 842 درجة مئوية (1548 درجة فهرنهايت) ، يعكس الفولاذ المُطلي بالألومنيوم ما يصل إلى 80% من الحرارة المُسلطة عليه. ^{[ 3 ]} يتميز الفولاذ المُطلي بالألومنيوم بقدرته على الحفاظ على قوته عند درجات حرارة تصل إلى 677 درجة مئوية (1251 درجة فهرنهايت) . على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ أقوى من الفولاذ المُطلي بالألومنيوم، إلا أن الفولاذ المُطلي بالألومنيوم يتمتع بسطح كهروستاتيكي أكبر ، وبالتالي يُمكنه عكس الحرارة بشكل أفضل.    

يتميز الفولاذ المطلي بالألومنيوم بمقاومة عالية للتآكل بفضل طبقاته الرقيقة من الألومنيوم والسيليكون، التي تحمي الفولاذ الأساسي من الأكسدة . كما تمنع هذه الطبقات الرقيقة حدوث التآكل النُقري، خاصةً عند تعرضه للأملاح التي تؤثر على معظم المعادن الأخرى. مع ذلك، ورغم مقاومة الفولاذ المطلي بالألومنيوم الجيدة للتآكل، فإنه في حال تضرر طبقة الألومنيوم وانكشاف الفولاذ، قد يتأكسد ويحدث التآكل.

يُستهلك في أمريكا الشمالية ما يقارب 700 ألف طن من الفولاذ المُطلي بالألومنيوم سنوياً. ^{[ 4 ]} ومن بين المنتجات الشائعة المصنوعة من الفولاذ المُطلي بالألومنيوم: سخانات المياه، والمواقد، والأفران، وسخانات الفضاء، والشوايات.

يمكن تصنيع الفولاذ المُطلي بالألومنيوم باستخدام عمليات متنوعة، مثل التكسية، والغمس الساخن، والطلاء الجلفاني، والطلاء المعدني ، والتسخين، إلا أن عملية الغمس الساخن هي الأكثر فعالية. تبدأ هذه العملية بتنظيف الفولاذ، ثم وضعه في حوض من محلول الألومنيوم-سيليكون (Al-11%Si) عند درجة حرارة 988 كلفن مع التحريك، ثم إخراجه وتجفيفه بالهواء. ^{[ 5 ]} ينتشر الألومنيوم داخل الفولاذ، مكونًا طبقة بين فلزية فوق الطبقة الأساسية للفولاذ، ولكن أسفل طبقة الألومنيوم الخارجية. تتأكسد طبقة الألومنيوم لحماية الفولاذ الداخلي من التآكل ومنع انتشار الألومنيوم. ^{[ 6 ]} يُضاف السيليكون إلى حوض الألومنيوم لتكوين طبقة أرق من الألومنيوم على الفولاذ. تُعد عملية الغمس الساخن أرخص وأكثر فعالية في إنتاج الفولاذ المُطلي بالألومنيوم من أي عملية أخرى. ^{[ 7 ]}

طُوِّر الفولاذ المُطلى بالألومنيوم لتوفير متانة هيكلية أكبر ومقاومة عالية للتآكل في البيئات شديدة التآكل. وهو يحافظ على قوة الفولاذ عالي السبائك، ولكنه أقل تكلفة في الإنتاج، ولذلك يُعدّ مادة مفضلة لتصنيع أنظمة عادم السيارات والدراجات النارية. ^{[ 7 ]}

تُستخدم طبقات الألومنيوم والسيليكون لحماية فولاذ البورون عند الضغط الساخن .

• التألين
• صينية خبز
• الجلفنة