BE1008380A3 - Werkwijze voor het toevoegen van sporen natrium aan een smelt van aluminium of een aluminiumlegering. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het toevoegen van sporen natrium aan een smelt (2) van aluminium of een aluminiumlegering, daardoor gekenmerkt dat men in de smelt (2) een elektrode (3) dompelt die gesmolten natrium of een gesmolten natriumverbinding (5) bevat die van de smelt (2) is gescheiden door een natrium ionen geleidend vaste stof elektrolyt (7) en legt men een gelijkspanning aan tussen deze elektrode (3) en de smelt (2).

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het toevoegen van sporen natrium aan een smelt van aluminium of een aluminiumlegering. 



  De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het toevoegen van sporen natrium aan een smelt van aluminium of een aluminiumlegering. 



  Onder sporen natrium moet worden verstaan hoeveelheden kleiner dan 1000 ppm en meestal zelfs kleiner dan 150 tot 200 ppm. 



  Het is gekend dat het toevoegen van dergelijke sporen natrium aan aluminium of aan de meeste aluminiumlegeringen zoals aluminium-siliciumlegeringen, het zogenoemde doperen met natrium, de gietbaarheid en de kwaliteit van de gietstukken aanzienlijk verbetert. De gietstukken worden beter uitneembaar, de krimp is kleiner en de struktuur is fijner. 



  De klassieke manier om dit natrium toe te voegen bestaat erin tabletten van natrium dat vakuümverpakt is in aluminium en die aldus relatief grote hoeveelheden, bijvoorbeeld 6   gew. %,   natrium bevatten, in de smelt van aluminium of de aluminiumlegering te werpen. De hoeveelheid natrium die uit de tablet in de smelt terecht komt, is evenwel uiterst gering, in de praktijk slechts ongeveer 0, 05%. Dit komt doordat het vloeibare metaal sterk gaat borrelen zodra de-tablet ingeworpen is en een groot gedeelte van het-natrium gaat oxideren aan de lucht. Door dit verbranden van het natrium ontstaat een grote rookontwikkeling, hetgeen milieubelastend is, en een groot verlies aan natrium, waardoor het rendement van deze werkwijze zeer laag is.

   Daarenboven zal de hoeveelheid natrium opgenomen in de smelt gestadig afnemen door 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 verdampen van natrium zodat regelmatig een nieuwe tablet moet worden ingeworpen en is de extacte hoeveelheid natrium op een bepaald ogenblik moeilijk te bepalen. 



  De uitvinding heeft tot doel deze nadelen te verhelpen en een werkwijze voor het toevoegen van sporen natrium aan de smelt van aluminium of een aluminiumlegering te verschaffen die niet alleen eenvoudig en milieuvriendelijk is, maar ook slechts een gering verbruik aan natrium met zich meebrengt en een nagenoeg konstante koncentratie aan natrium in het aluminium toelaat. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat men in de smelt van aluminium of de aluminiumlegering een elektrode dompelt die gesmolten natrium of een gesmolten natriumverbinding bevat die van de smelt is gescheiden door een natrium ionen geleidend vaste stof elektrolyt en legt men een gelijkspanning aan tussen deze elektrode en de smelt. 



  Het langs elektrochemische weg wijzigen van de koncentratie van een element van de groep Ia van het periodiek stelsel van de elementen in aluminium is als dusdanig bekend uit het Belgische oktrooi nr.   1. 005. 251,   maar bij deze werkwijze gebruikt men een elektrode van gesmolten bismut of een gesmolten bismutlegering die natriumionen kan opnemen. Dit oktrooi heeft trouwens betrekking op het zuiveren van aluminium en meer in het bijzonder het verwijderen van lithium en natrium uit het aluminium. 



  In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding brengt men in de smelt een bijkomende elektrode aan en brengt men een gelijkspanning tussen deze bijkomende elektrode en de eerstgenoemde elektrode aan. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding gebruikt men als vaste stof elektrolyt bêta-alumine. 



  Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiervolgende beschrijving van een werkwijze voor het toevoegen van sporen natrium aan een smelt van aluminium of een aluminiumlegering, volgens de uitvinding. 



  Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekening die schematisch een aluminiumsmelt weergeeft tijdens het toevoegen van natrium volgens de uitvinding. 



  In de figuur is een vat 1 weergegeven dat gevuld is met een smelt 2 van aluminium of een aluminiumlegering zoals een aluminium-siliciumlegering, bij een temperatuur van rond de   750 C.   



  Om sporen natrium in deze smelt 2 te brengen dompelt men er twee elektroden 3 en 4 in. Een eerste elektrode 3 is gevormd door gesmolten natrium of een gesmolten natriumverbinding 5 die door de temperatuur van de smelt 2 in vloeibare toestand overgegaan is en door een nikkel geleider 6 die in het natrium of de natriumverbinding 5 steekt. 



  Deze elektrode 3 is vervat in een buisvormige recipiënt van vaste stof elektrolyt 7 die voor een groot gedeelte in de smelt 2 is   gedompeld.   



  De andere, bijkomende elektrode 4 is een koolstofelektrode. 



  Deze koolstofelektrode 4 en de geleider 6 staan elektrisch met elkaar in verbinding via een leiding 8 waarin een stroommeter 9 en een gelijkspanningsbron 10, bijvoorbeeld 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 een batterij, zijn geschakeld. In de parallel met de gelijkspanningbron is een spanningsmeter 11 geschakeld. 



  Indien men zuiver gesmolten natrium voor de elektrode 3 gebruikt, moet dit natrium van de lucht worden   afgesloten   om het opbranden te vermijden. De   recipiënt   van vaste stof elektrolyt moet volledig dicht zijn. 



  Vandaar dat men veelal een natriumverbinding verkiest die niet automatisch aan de lucht ontbrandt. Als natriumverbinding kan men NaOH gebruiken, een natriumzout of een mengsel van natriumzouten zoals natriumchloride, natriumcarbonaat enz.. 



  De   recipiënt   van vaste stof elektrolyt 7 dient uiteraard impermeabel te zijn voor de smelt 2 en voor het vloeibare natrium of de vloeibare natriumverbinding 5, maar moet een natriumionen-geleider vormen. Een geschikte vaste stof elektrolyt is bêta-alumine. 



  De gelijkspanning die men tussen de elektroden 3 en 4 aanlegt is afhankelijk van de konkrete konstruktie en variëert van een paar volt tot tientallen volt. 



  Door het indompelen van de   recipiënt   van vaste stof elektrolyt 7 in de smelt 2 gaat het natrium of de natriumverbinding door de warmte van de smelt 2 van de vaste vorm over in vloeibare vorm, waardoor    Na+   ionen en elektronen worden gevormd. De natriumionen migreren doorheen de recipiënt van vaste stof elektrolyt 7 naar het oppervlak ervan dat in kontakt is met de smelt 2, waar de ionen geneutraliseerd worden tot natrium. De elektronen uit het vloeibare natrium of de vloeibare natriumverbinding 5 stromen via de leiding 8 naar de 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 koolstofelektrode 4 en zo in de smelt 2 om de natriumionen te neutraliseren. 



  Op deze manier wordt kontinu natrium in de smelt 2 gebracht tot natriumkoncentraties die tot 1000 ppm en bij voorkeur niet hoger dan 150 tot 200 ppm gaan. 



  In het begin is er weinig natrium in de smelt 2. Een relatief groot gedeelte van dit natrium verdampt aan de oppervlakte van de smelt 2 maar met de tijd wordt een oxidelaag gevormd waarvan de dikte door de konstante toevoer van natrium steeds toeneemt. Na voldoende lange tijd zullen de toevoer van natrium uit de elektrode 3 door de elektrochemische reaktie en het verlies aan natrium door verdamping min of meer konstant verlopen zodat de koncentratie aan natrium in de smelt 2 een konstante waarde zal bereiken. 



  De hiervoor beschreven werkwijze is vrij eenvoudig en het verlies aan natrium is beperkt. Deze werkwijze bezit een groot rendement, een minimum aan milieubelasting en laat toe de koncentratie aan natrium vrij nauwkeurig te kontroleren. Reeds vanaf een koncentratie van 10 tot 30 ppm wordt een duidelijke verbetering van de kwaliteit van de gietstukken gegoten met het gedopeerde aluminium of de gedopeerde aluminiumverbinding verkregen. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm en binnen het raam van de   oktrooiaanvrage-kunnen   aan de beschreven uitvoeringsvorm vele veranderingen worden aangebracht.

Claims (4)

KONKLUSIES.

1. - Werkwijze voor het toevoegen van sporen natrium aan een smelt (2) van aluminium of een aluminiumlegering, daardoor gekenmerkt dat men in de smelt (2) een elektrode (3) dompelt die gesmolten natrium of een gesmolten natriumverbinding (5) bevat die van de smelt (2) is gescheiden door een natrium ionen geleidend vaste stof elektrolyt (7) en legt men een gelijkspanning aan tussen deze elektrode (3) en de smelt (2).

2.-Werkwijze volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat men in de smelt (2) een bijkomende elektrode (4) dompelt en men een gelijkspanning aanbrengt tussen deze bijkomende elektrode (4) en de eerstgenoemde elektrode (3).

3.-Werkwijze volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat men als bijkomende elektrode (4) een koolstofelektrode in de smelt dompelt.

4.- Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men als vaste stof elektrolyt (7) beta-alumine gebruikt.