CS71088A3 - Shell mould for a casting stock of a fine structure, particularly fromaluminium sub-eutectic alloys - Google Patents

Description

Skořepinová forma na odlitky s jemným slehem, zejména z podeutekti- ckých slitin hliníku - ,/ιΛ/

Oblast techniky o 73 e. m < o ~y- > Ό to r<3 í Č o ť. í

Jty—Áa

Vynález se týká skořepinová for od-li-tky—s—jemnýmslohem, zejména z podeutektických slitin hliníku» u kteréžto formy je jejívnitřní drsná stěna; opatřena povlakovou vrstvou směsi solí s reduk-čními vlastnostmi.

Dosavadní stav techniky

Je znám způsob, jak zmenšit vzdálenost mezi větvičkami den-dritů (německý zveřejňovaeí spis DE-OS 35 12 118), jímž se dosáhnezlepšení technologických vlastností odlitků pomoci zvláštní směsisolí, která se nanese na obzvlášč drsnou vnitřní stěnu skořepinovéformy, což podporuje vznik zárodků dendritů při tuhnutí kovu, tak-že vznikají kratší vzdálenosti mezi větvičkami dendritů. Kromě tohoje z tohoto spisu známo, že v literatuře jepopsán velký počet látekmajících vliv na vznik zárodků dendritů.

Rovněž je známo (J.A. Reynolds a C.R. Tottle, Journal of theInst, of Metals, sv, 80'[1951 - 52], str, 93 &amp;í 98), že kov nanese-ný v práškové podobě na vnitřní stěnu licí formy může způsobit zjem-nění zrna, Pro materiál hliník a slitiny hliníku byly jako zrno zjemňující shledány práškový hliník, titan, hořčík, vanad, thorium a di-šílieid vápníku, přičemž tato řada vykazuje klesající účinek. Půso-bení práškových kovů, spočívající v ovlivňování vzdálenosti mezi větvičkami dendritů, však Reynolds a Tottle nestudovali a není v uvede-ném článku ani naznačeno. Kromě toho se veškerý výzkum prováděl zalaboratorních podmínek se studenými formami, takže ochrana práško-vých kovů před oxidací nebyla ani. zkoumána, ani nebylo o ní uvažo-váno.

-2.- Dále je známo, že podeutektické slitiny hliníku,jako je například AlSi7Hg0.6, vykazují zlepšené hodnoty pevnostitehdy, když se používá čistých taveniá obsahujících jen malámnožství plynů, čehož se nejlépe dosáhne litím ve vakuu a/nebopropláchnutím plynem ve hrubém vakuu a/nebo přefiltrováním tavě**aiay. Očkování taveniny například stronciem nebo antimonem k do-cílení kulovitého tvaru eutektického křemíku rovněž vede ke zlep-šení technologických hodnot·

Nanášení kovových povlaků na různé materiály,i keramické, je samo o sobě známo» Tenké kovové povlaky je možnonanášet postupy popsanými například v patentových spisech US3,462.288, 3,639«139, 3,705*051 a 3,836.385, jakož i v německýchpatentových spisech 16 21 227 a 26 35 798«

Poněvadž až dosud není znám žádný postup, přiněmž se nanesením kovové vrstvy na skořepinovou formu a jejímpředehřátím na vzduehu nebo v ochranném plynu znečištěném kyslí-kem může dosáhnout vytvoření zárodků dendritů, byl podnětem k vy-nálezu úkol, dokonale a s jistotou dosáhnout menších vzdálenostímezi větvičkami dendritů při lití podeutektických slitin hliníkudo předehřátých skořepinových forem pro odlitky s jemným slohem. _ ———· ^-eš^aí—tofaorto^^olu~spoěí'vá^pbdl-é--vynáffrzú~v~tic>m-, j ž e~skořepiiiová-?^Ba--ee=í^±;^^~e~^«80ýa-^E:iSSéffi=j^oa-e-teaně~přivrácené k odl^Ltku-^^ožřenQ povlakové --Tťa^ŘvyT^přičemž solná vrstva pozůstává z-^jedné^<^>-^při-p&amp;riě·-- - 3 - u ~ , Λr 11, -i

Podstata vynálezu Γϋ „ 73* j<_ - j> i m >’a< r“ I -< m -<

UO

Sk cn to co co Úešení tohoto úkolu spočívá podle vynálezu v tom, že skoře-pinová forma na odlitky s jemným slohem je na straně přivrácené kodlitku opatřena kombinaci solné a kovové vrstvy, přičemž solnávrstva pozůstává z jedná sole popřípadě ze směsi solí o teplotě li-<iuidu nižší, než je licí teplota, a kationty této sole popřípaděsolí jsou převážně kationty alkalických kovů a/nebo kovů alkalickýchzemin, a. anionty jsou převážně anionty halogenů, a kovová vrstvapozůstává z více než 40 atomových % z alespoň jednoho kovu ze sku-piny zahrnujícl hliník, titan a/nebo kovy alkalických zemin a/neboslitiny, směsi nebo kovová sloučeniny. Výhodně je povlaková vrstva kovu, který je popřípadě v podoběsvých slitin, směsí nebo sloučenin, nanesena na vnitřní stěnu formypřed, po nebo zároveň s nanesením solná vrstvy. V povlaková vrstvě kovu je výhodně obsažen podíl 2 % hmot,látky, jako je například litina, jejíž redukční schopnost při licíteplotě je větší než redukční schopnost hliníku· Účelně je povlakovým kovem ochranné vrstvy slitina hliníku,která obsahuje 0,05 % až 10 % hmot, hořčíku a/nebo 0,1 % až 6 % hmot,křemíku a/nebo 10-až 3000 ppm yttria a/nebo vzácných zemin a/neboberylia a/nebo vizmutu a/nebo antimonu. Výhodou vynálezu není jen okolnost, že ao dosáhne podstatněmenších vzdálenosti mezi větvičkami dendritů a tím i lepších tech-nologických hodnot u odlitků, zejména u podeutektických slitin hli-níku, nýbrž i to, že částice obsaženého křemíku nabudou kulovitéhotvaru· Toto je důležité především proto, že je tím možno ušetřitdalší zušleohiovacl opatřeni·

Jak již bylo výše uvedeno, je možno nanášet povlakové vrstvykovů na vnitřní stěnu formy různými chemickými nebo fyzikálními po-stupy, Avšak z důvodu jednoduché manipulace je výhodné, nanášet prá-škový kov a sůl popřípadě směs solí v podobě -5 suspenze popřípadě roztoku na vnitřní stěnu skořepinové formyzároveň a to vléváním a vyléváním.

Poněvadž práškový kov při předehřátí skořepinyformy jeví větší sklon k oxidaci než tenké kovové povlaky, ukázalose výhodným, použit slitin kovů a/nebo sloučenin popřípadě směsív podobě prášku, u nichž při předehřátí skořepinové formy docházíjen k obzvláší nepatrné oxidaci na základě jejích složení, nebopoužít kovů, jejichž oxidová vrstva se v přítomnosti litého hli-níku při licí teplotě rozruší jednou ze složek slitiny. Rozrušeníoxidové vrstvy na povrchu se dosáhne například tím, že se použijepráškové tvrdé pájky na hliník, o zrnění přibližně 10 až 50 ^um.Obvyklé tvrdé pájky obsahují jako redukčně působíeí přísadu na-příklad berylium v množství přibližně 50 ppm, některé navíc hoř-čík v množství přibližně 1,5 % a též vizmut nebo antimon v množ-ství přibližně 10 až 100 ppm. Pro tvorbu zárodků dendřitú je všakpříznivé, obsah křemíku v dnes obvyklých tvrdých pájkách snížitnebo ještě lépe jej úplně potlačit· Redukčně působí na vrstvuoxidů práškových kovů též i další kovy alkalických zemin, yttriuma/nebo vzácné zeminy, například přísady cér-směsný kov, jakožtoslitinové složky práškové tvrdé pájky na hliník.

Volí se pokud možno slitiny, které lze vzhledemk jejich tvrdosti snadno mlít s které jsou zároveň účinné provznik zárodků dentritů. Až dosud se osvědčily tyto kovové slou-čeniny vždy o atomovém poměru 1 : 1: PeAl, FeTi, CaAl, CaSi, TiNi,TiAg. - 6 -

Dalším o sobě známým opatřením je, přidávat ktěmto sloučeninám ještě materiál vazájícl kyslík v malém množství,aby se uvnitř materiálu vázal kyslík podmíněný výrobou. Obzvláštěvýhodné je, legovat použité práškové kovy navíc se vzácným kovem,nebo tyto práškové kovy po rozemletí opatřit tenkým povlakemvzácného kovu ze skupiny platiny, což je cenově výhodnější. Na-příklad lze na práškové sloučeniny liNi napuštěním roztokem palla-diové sole a následnou chemickou nebo thermickou redukcí vyrobittenkým povlakem vzácného kovu opatřené oblasti povrchu práškovésloučeniny, které 1 po zahřátí skořepinové formy na vzduchů nevy-kazují žádnou oxidovou vrstvu. Takto se dosáhne obzvláště dobrésmáčivosti práškové sloučeniny, podporující vznik zárodků dentritů,litým hliníkem. Výhodné obměny provedení vynálezu jsou popsányv dále uvedených příkladech. Příklad 1

Na vnitřní stěnu skořepinové formy na odlitky sjemným slohem se nalitím a vylitím a následným vysušením nanese *vrstva suspenze, která pozůstává ze 40 g NaCl, 20 g NaF, 20 gLidi 5 g Na^ře, 5 g Na^ře(CN)6 a 20 g kovu v 1 litru vody.Skořepina se předehřeje v oehranné plynné atmosféře, pak se za-hřeje na teplotu přibližně 200 °C a ve vakuu se v ní. při teplotěpřibližně 700 °C odlije odlitek ze slitiny AlSi7MgO,6. V níže 7 uvedené radě jsou sestaveny různé kovy v pořadí podle své klesa-jící účinnosti, zesílené směsí solí:

Ti,.AI, Mg, Zr, Sr, Hf, Ba, Be, Ca, Se, Nb, V, Ta, Pe, Ni, Co,Sb, Se, Te, Cu, Ag.

Nanesení povlakové vrstvy ze suspenze na vnitřnístěnu skořepinové formy na odlitky s jemným slohem představujeobzvláště jednoduchou formu provedení vynálezu·

Na vyrobeném odlitku byly naměřeny tyto hodnoty: 305 až 325 N.mm"2365 až 380 N.nmT29 až 12 % 0,2 %ní mez průtažnosti mez pevnosti v tahu tažnost (poměrné prota-žení při-přetržení) Příklad 2

Nanesení tenké vrstvy kovového hliníku na vnitřnístranu skořepinové formy na odlitky s jemným slohem a následnépokrytí této vratvy (která zobrazuje drsnosti skořepinové formy)vysušenou solnou vrstvou skýtá obzvlášť dobrou ochranu tenké vrst-vy kovového hliníku před oxidací, což opět vede ke snížení vzdále-ností mezi větvičkami dendritů.

Na vyrobeném odlitku byly naměřeny tyto hodnoty: 0,2 %ní mez průtažnosti 300 až 310 N.nm”^ - 8 - mez pevnosti v tahu tažnost (poměrné prota-žení při přetržení) 360 až 380 ff.mm’29 až 11 % Příklad 3

Další zlepšeni vzdálenosti mezi větvičkami den<-dritň se dosáhne přidáním hexařluoridu alkalickotitaničitého ksolné směsi, když se ke směsi solí uvedené v příkladu 1 přidajíještě 3 g K2TLF6 * 10 £ jemně “letého hliníku o složení AI, Mg 1,5 %Si 3%, Be 0,01 %· Po obvyklém tepelném zpracování se na vzorcícho průměru 6 mm pro zkoušku tahem naměří tyto hodnoty: 310 až 330 N.wnf2360 až 380 N.maT28 až 10 % 0,2 5Bní mez prútažnosti ja^ez pevnosti v tahu tažnost (poměrné prota-žení při přetržení) Ar

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY PV 710-88 ---j* o 7 X cn e fe Ϊ > C? C £ w m · r **, í 1« Skořepinové forma na odlitky s jemným slohem, zejménaz podeutektických slitin hliníku, u níž je na drsné vnitřní stěněnanesena vrstva směsi soli s redukčními vlastnostmi, vyzná-»čujioí se tím, že skořepinové forma na odlitky s jemnýmslohem je na straně přivrácené k odlitku opatřena kombinaci solnéa kovové vrstvy, přičemž solná vrstva pozůstává z jedné sole popří-padě ze směsi solí o teplotě liťjuidu nižší, než je licí teplota,a kationty této sole popřípadě solí jsou převážně kationty alkali-ckých kovů a/nebo kovů alkalických zemin, a anionty jsou převážněanionty halogenů, a kovová vrstva pozůstává z více než 40 atomových% z alespoň jednoho kovu ze skupiny zahrnující hliník, titan a/nebokovy alkalických zemin a/nebo slitiny, směsi nebo kovové sloučeniny·
2. 2· Skořepinová forma na odlitky s jemným slohem podle nároku1, v y z Bačující se tím, že povlaková vrstva kovu,který je popřípadě v podobě svých slitin, směsí nebo sloučenin, jenanesena na vnitřní stěnu formy před, po nebo zároveň s nanesenímsolné vrstvy·
3. 3· Skořepinová forma na odlitky s jemným slohem podle nároků1 nebo 2, v yznačujíoí se tím, že povlaková vrstvakovu pozůstává z o sobě známé tvrdé pájky na hliník se sníženým ob-sahem křemíku·
4. 4· Skořepinová forma na odlitfy s jemným slohem podle nároků1 až 3, vy značující se tím, že k vytvořeni povla-kové vrstvy kovu je použito kovu, na němž se při předehřátí na vzdu-chu na teplotu až 300 °C vytvoří obzvláště tenká vrstva oxidů·
5. 5. Skořepinová forma na odlitky s jemným slohem podle nároků1 až 4, vyznačující se t í m , že v povlakové vrstvěkovu je obsažen podíl 2 % hmot. látky, jako je například litina, je-jíž redukční schopnost při licí teplotě je větší než redukční schop-nost hliníku· - 2
6. - 6« Skořepinová forma na odlitky s jemným slohem podle nároků1 až 5, vyznačující se tím» že povlakovým kovemochranné vrstvy je slitina hliníku» obsahující 0,05 % až 10 % hmot·hořčíku a/nebo 0,1 až 6 % hmot· křemíku a/nebo 10 až 3000 ppm yttriaa/nebo vzácných zemin a/nebo berylia a/nebo vizmutu a/nebo antimonu·
7. 7. Skořepinová forma na odlitky s jemným slohem podle nároku4, vyznačující se tím, že kovová povlaková vrstvasestává převážně z TiKL a/nebo Tiág a/nebo Ca&amp;l a/nebo FeAl a/hebaCaSi a/nebo FeTi, vždy v atomovém poměru přibližně 1:1.
8. 8· Skořepinová forma na odlitky s jemným slohem podle nároku7, v y z na Bující se tím, že uvedené slitiny kovůjsou dotovány palladiem a/nebo dalším vzácným kovem a/nebo yttriema/nebo vzácnými zeminami v množství do 1 % hmot·