DE1062436B - Kornfeinungsverfahren fuer uebereutektische Aluminium-Silicium-Legierungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Ausscheidung des primären Siliciums bei der Erstarrung vonübereutektischenAluminium-Silicium-Legierungen in feiner und gleichmäßiger Verteilung unter Verwendung von phosphorhaltigen Zusätzen und Halogenen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck Phosphor und bzw. oder Phosphorverbindungen zusammen mit Chlor in die Schmelze einzubringen. Dabei wird das Chlor gleichzeitig mit den Phosphorverbindungen in die Schmelze eingebracht. Zumindest aber soll das Einbringen von Chlor vor dem Abschluß der Umsetzung der phosphorhaltigen Stoffe mit der Schmelze durchgeführt werden.

Als phosphorhaltige Stoffe für den in Rede stehenden Zweck hat man bisher weißen und roten Phosphor, Calziumphosphid, Phosphorkupfer und Phosphorpentachlorid genannt. Die Verwendung dieser phosphorhaltigen Stoffe hat jedoch gewisse Nachteile, teils infolge der Bildung gesundheitsschädlicher Phosphiddämpfe, teils durch die Anreicherung der Schmelze mit unerwünschten Legierungsbestandteilen, z. B. mit Kupfer, und teils durch geringe Wirksamkeit, welche die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in Frage stellt.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß eine wesentliche Verbesserung der Kornfeinung und gleichmäßigen Verteilung bei der Ausscheidung von primären Silicium dadurch erzielt wird, daß das Halogen erst nach Umsetzung von Phosphoraluminid mit der Schmelze in diese eingeführt bzw. in dieser entwickelt wird, z. B. durch thermische Zersetzung eines in die Schmelze eingebrachten Halogenkohlenstoffs, wie Hexachloräthan. Um eine gleichmäße Begasung der mit Phosphoraluminid versetzten Schmelze zu erzielen, wird jedoch im allgemeinen die Einleitung von Halogen in die Schmelze vorzuziehen sein. Praktisch wird man Chlorgas aus Druckflaschen einleiten.

Durch die getrennte, aufeinanderfolgende Zugabe von Phosphoraluminid und Halogen wird eine außerordentliche Kornfeinung und gleichmäßige Verteilung des primären Siliciums erreicht. Gibt man bespielsweise zu einer Aluminium-Silicum-Legierung mit 23% Siliciumgehalt 0,8 bis 1%> Phosphoraluminid, bezogen auf die gesamte Metallschmelze, so erhält man primäre Siliciumkristalle, deren Durchmesser etwa zwischen 0,04 und 0,06 mm liegt. Durch eine anschließende Chlorgasbehandlung wird das Korn in dem Maße verfeinert, daß der Durchmesser der Siliciumkristalle nur noch zwischen 0,02 und 0,04 mm liegt.

Das Verfahren nach der Erfindung bietet außerdem dadurch einen überraschenden Vorteil, daß das Einbringen des Phosphoraluminids und des Halogens in die Schmelze mit beliebigem Zeitabstand und sogar

Kornfeimingsverfahren für übereutektische Aluminium-Silicium-Legierungen

Anmelder:

Aluminiumwerke Nürnberg G.m.b.H.,
Nürnberg, Nopitschstr. 67

Dr. Hermann Kessler und Hans Ludwig Winterstein, Nürnberg, sind als Erfinder genannt worden

in verschiedenen Verarbeitungsstufen der Legierung erfolgen kann. Beispielsweise kann Phosphoraluminid bereits bei der hüttenmäßigen Gattierung der Schmelze, das Halogen aber erst beim Aufschmelzen des Metalls zum Vergießen eingebracht werden. Die im Sinne der Kornverfeinerung

wirkenden Eigenschaften des Phosphoraluminids bleiben gewissermaßen latent in der Schmelze erhalten und können auch nach langer Lagerung der Legierung bei deren Verarbeitung als Gießmetall durch Einführung von Halogen zu erhöhter Wirksamkeit gebracht werden.
Entsprechend dieser Eigenschaft kann die Erfindung so ausgeführt werden, daß eine Phosphoraluminid enthaltende zum Vergießen vorbereitete Schmelze wiederholt mit Halogen behandelt wird, um die Verfeinerungswirkung der Zusätze, welche sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, bei langsamer Verarbeitung der Schmelze allmählich zurückbildet, wieder zu erneuern und auf die volle Wirkungshöhe zu bringen.

Ein weiterer erwünschter Vorteil besteht darin, daß man bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung für das Einbringen des Phosphoraluminids und für die Halogenbehandlung der Schmelze verhältnismäßig niedere Temperaturen von etwa 750° C anwenden kann, während ohne Chlorgasbehandlung etwa 800° C als notwendig zu erachten sind, um das Phosphoraluminid in der Schmelze möglichst wirksam werden zu lassen. Die niedrigere Behandlungstemperatur schont die Schmelze und verhindert besonders das Hinausbrennen von Legierungsbestandteilen. Außerdem tritt eine Einsparung von Energie ein. Auch ist die Neigung der Rückbildung zu einer grobkörnigen und unregelmäßigen Kristallisation bekanntlich bei niedrigeren Temperaturen geringer.

Beim Vergießen der nach der Erfindung behandelten Legierungen kann eine niedrigere Gießtemperatur

. ... ... 909 57Γ/369

Claims (11)

angewendet werden, und man erhält aus den nach der Erfindung behandelten Legierungen Gußteile mit verbesserter mechanischer Bearbeitbarkeit. Neben den vorstehend dargelegten metallurgischen Vorteilen wird durch die Chlorbehandlung der Schmelze auch der bekannte Raffinations- und Entgasungseffekt wirksam. In der Zeichnung sind Mikroschliffe von übereutektischen Aluminium-Silicium-Legierungen bei gleicher Vergrößerung der Schliffe dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Gußlegierung etwa folgender Zusammensetzung: 23% Si, I0/» Cu, l%Mg, I0/* Ni, 0,4% Fe. 0,2% Mn, 0,2 % Ti, Rest Al. Die großen primären Siliciumkristalle, welche schwarz erscheinen, sind deutlich erkennbar. Fig. 2 zeigt die gleiche Legierung, jedoch mit einem Zusatz von 1 % Phosphoraluminid, bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze. Das Phosphoraluminid wurde in einer Aluminiumtube luftdicht verpackt mittels einer Tauchglocke in die Schmelze bei 750° C eingebracht. Fig. 3 zeigt die zu Fig. 2 beschriebene Legierung nach dem Einleiten von Chlorgas. Es wurden 200 1 Chlorgas innerhalb von 15 Minuten bei 750° C in 150 kg Schmelze eingeleitet. Die starke weitere Abnahme der Teilchengröße des primären Siliciums und die gleichmäßige Verteilung sind deutlich erkennbar. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ausscheidung des primären Siliciums bei der Erstarrung von übereutektischen Aluminium-Silicium-Legierungen in feiner und gleichmäßiger Verteilung unter Verwendung von phosphorhaltigen Zusätzen und Halogen, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen erst nach Umsetzung von Phosphoraluminid mit der Schmelze in diese eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Chlorgas in die Schmelze eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen in der Schmelze entwickelt wird, z. B. durch thermische Zersetzung von Hexachloräthan.

4. A^erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphoraluminid und das Halogen in verschiedenen Verarbeitungsstufen der Legierung eingeführt wird, z. B. das Phosphoraluminid bei der hüttenmäßigen Gattierung der Schmelze und das Halogen beim Aufschmelzen des Metalls zum Vergießen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Vergießen vorbereitete Schmelze der mit Phosphoraluminid versetzten Legierung wiederholt mit Halogen behandelt wird, und die Verfeinerungswirkung der Zusätze, welche sich bei langsamer Verarbeitung der Schmelze zurückbildet, zu regenerieren.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,8 bis 1 % Gewichtsteile Phosphoraluminid, bezogen auf das Gewicht der Schmelze, zugesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von Phosphoraluminid und die Behandlung der Schmelze mit Halogen bei einer Temperatur von etwa 750° C durchgeführt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 804 480, 807 332;
K. A. und U. R.

Hof mann, Anorganische Chemie, 12.

Auflage (1948), S. 480;
Aluminium-Taschenbuch,

11. Auflage, S. 289;
Zeitschrift für Metallkunde, Bd. 44 (1953), S. 504 und 505.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 579/369 7.59