DE1136830B

DE1136830B - Verfahren zur Veredlung von Aluminium-Silicium-Legierungen

Info

Publication number: DE1136830B
Application number: DEM31901A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wolfgang Thury
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1956-06-04
Filing date: 1956-09-29
Publication date: 1962-09-20

Description

Verfahren zur Veredlung von Aluminium-Silicium-Legierungen Aluminium-Silicium-Legierungen, insbesondere Legierungen mit einem eutektischen oder etwa eutektischen Siliciumgehalt, beispielsweise eutektische oder schwach untereutektische Aluminiumgußlegierungen, die etwa 13% Silicium, 0,3 bis 0,5'% Mangan, geringe Mengen Verunreinigungen an Eisen, Rest Aluminium enthalten, zeigen beim Schmelzen und Gießen den Nachteil, daß das aus Aluminiummischkristall und Silicium bestehende Eutektikum unter normalen Erstarrungsbedingungen grob ausgebildet wird. In diesem Zustand hat die Legierung nur mäßige Festigkeitseigenschaften und ist schwierig spanabhebend bearbeitbar.
Es ist bekannt, daß diese Aluminium-Silicium-Legierungen durch Zusatz von geringen Mengen Natrium beim Erstarren ein feinkörniges Eutektikum bilden. Hierfür genügen Zusätze in der Größenordnung von Hunderstel Prozent Natrium. Diese Gefügeverfeinerung, allgemein als Veredlung bezeichnet, führt zu einem Anstieg der Zugfestigkeit und der Dehnung im Vergleich zu unveredeltem Guß und zu einer leichteren spanabhebenden Bearbeitbarkeit.
Der Zusatz von Natrium erfolgt entweder durch Zugabe von metallischem Natrium oder von an die Schmelze Natrium abgebenden Salzen. Diese Zugabe erfolgt kurze Zeit vor dem Vergießen: In dieser Schmelze ist die Veredlung nur beschränkte Zeit haltbar. Diese geringe Haltbarkeit ist ein wesentlicher Nachteil der Natriumveredlung und stört insbesondere beim Kokillenguß, bei dem zwischen der Veredlung und der Beendigung des Gießens längere Zeit vergeht, den kontinuierlichen Gießbetrieb. Es muß immer von Zeit zu Zeit mit kleinen Mengen Natrium oder Natrium abgebenden Salzen nachveredelt werden. Die Treffsicherheit einer guten Veredlung hängt beim Notwendigwerden der Nachveredlung meistens von dem Gefühl des Gießers ab, da die Menge der nachzuveredelnden Restschmelze abgeschätzt werden muß und man daher beim Nachsetzen von Veredlungsmittel leicht zu einer über- oder Unterveredlung kommen kann.
Es wurde nun gefunden, daß man diese Störungen und Schwierigkeiten der Nachveredlung vermeiden kann, wenn man durch kleine Zusätze von Beryllium in einer Menge bis zu 0,01'% die Treffsicherheit und die Haltbarkeit der Natriumveredlung erhöht, und es konnten bereits mit 0,005% Beryllium, bezogen auf die Schmelze, Vorteile erzielt werden. Es hat sich gezeigt, daß der Natriumbedarf für die Veredlung durch Berylliumzusätze herabgesetzt wird und daß beim längeren Stehen der Schmelze, beispielsweise beim Kokillenguß, so gearbeitet werden kann, daß eine Nachveredlung nicht erforderlich ist.
Es ist zwar bekannt, durch Beryllium oder Gemische aus Beryllium und Alkalimetallen Aluminium-Silicium-Legierungen zu veredeln, jedoch war nicht bekannt, daß ein Zusatz von Beryllium in der erfindungsgemäßen Menge die Natriumveredlung in der angegebenen Weise verbessert.
Das Beryllium kann in Form von Vorlegierungen, beispielsweise Aluminium-Berylhum-Vorlegierungen, in die Schmelze eingebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, das Beryllium in Form von Salzen, beispielsweise zusammen mit dem Natriumveredlungssalz, in die Schmelze einzubringen. Eine solche Einbringung des Berylliums in Form eines Salzes läßt sich durch Zusatz von Aluminiumpulver und/oder Magnesiumpulver fördern, so daß das Beryllium in Form solcher Salze wirksam eingesetzt werden kann, die von sich aus bei der Temperatur der Schmelze nicht oder nur langsam Beryllium in die Schmelze einlegieren lassen. Zu diesem Zweck kann der Schmelze zusätzlich zu dem Natriumveredlungsmittel ein Gemisch aus Berylliumfluorid oder Natrium-Beryllium-Fluorid mit Aluminiumpulver und/oder Magnesiumpulver, beispielsweise in einem Verhältnis von 60 Teilen Berylliumsalz zu 40 Teilen Aluminiumpulver, zugesetzt werden. Die Menge des Zusatzes eines solchen Pulvergemisches ergibt sich aus dem gewünschten Berylliumgehalt und der Ausbeute bei der aluminothermischen Umsetzung, die über etwa 60% liegt.
Die Natriumveredlung kann auch dadurch unterstützt werden, daß man das Natriumveredlungssalz zu einer berylliumhaltigen Schmelze zugibt. Die Wirkung des Berylliums ist am günstigsten, wenn es vor oder gleichzeitig mit dem Natriumveredlungsmittel in die Schmelze gelangt. Gewisse Vorteile können aber auch erzielt werden, wenn man einer bereits mit dem Veredlungsmittel versehenen Schmelze nachträglich noch Beryllium zufügt.
Die Wirkung des Berylliums auf die Natriumveredlung sei an Hand einiger Beispiele erläutert. Beispiel 1 Aus einer Legierung mit etwa 13'-% Silicium, 0,3 bis 0,5% Mangan, geringen Verunreinigungen, Rest Aluminium wurden zwei Schmelzen erschmolzen, von denen die erste keinen, die zweite einen Zusatz von 0,01'% Beryllium enthielt und beide Schmelzen mit der für die Veredlung üblichen Menge von 1 Gewichtsprozent Veredlungssalz veredelt. Beide Schmelzen wurden danach unter gleichen Bedingungen etwa 1 Stunde bei 720° C abstehen gelassen.
Es zeigte sich, daß die erste Schmelze ohne Berylliumzusatz zu Gußstücken mit nur ungenügend veredeltem Gefüge führte, während das Gefüge des aus der berylliumhaltigen Schmelze hergestellten Gußstückes einwandfreie Veredlung zeigte.
Beispiel 2 Zwei Schmelzen der gleichen Legierung, wie sie im Beispiel l verwendet wurde und von denen die eine mit 0,00511/o Berylliumzusatz versehen war, wurden vorschriftsmäßig mit 1 Gewichtsprozent Veredlungssalz veredelt und danach kurze Zeit auf 800° C überhitzt. In Sand gegossene Zerreißstäbe zeigten folgende Festigkeitswerte:

Aus diesen Vergleichswerten zeigt sich die günstige Wirkung des Berylliumzusatzes. Die berylliumhaltigen Stäbe hatten außerdem ein dichteres Gefüge.
Es wird vermutet, daß das Beryllium eine zusätzliche Veredlungswirkung ausübt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Veredlung mit verlängerter Haltbarkeit der Veredlung von Aluminium-Silicium-Legierungen, insbesondere mit etwa eutektischem Siliciumgehalt durch Alkali- und/oder Erdalkalimetalle; dadurch gekennzeichnet, daß de an sich bekannte Veredlung mit Natrium durch einen Zusatz von etwa 0,005 bis 0,0101o Beryllium unterstützt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beryllium in Form von Vorlegierungen vor der Veredlung eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beryllium in Form von Salzen, gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Natriumveredlungsmittel in die Schmelze eingebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des Berylliums bzw. Natriums durch Aluminium- und/oder Magnesiumpulver unterstützt wird. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 268 657, 459 408, 907 704; britische Patentschrift Nr. 524 882; USA.-Patentschrift Nr. 2 377 281; Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Vol. 19, S. 451 (A. Z. V 39945 VI a); Aluminium-Taschenbuch, 11. Auflage, 1955, S. 292.