DE1191580B

DE1191580B - Verfahren zum Desoxydieren und gleichzeitigem Drehydrieren einer Kupferschmelze

Info

Publication number: DE1191580B
Application number: DEV19995A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Klare
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1961-01-14
Filing date: 1961-01-14
Publication date: 1965-04-22

Description

Verfahren zum Desoxydieren und gleichzeitigem Drehydrieren einer Kupferschmelze Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Desoxydieren und gleichzeitigen Dehydrieren einer Kupferschmelze, vorzugsweise mit Lithium, vor dem Vergießen zur Erregung von Fonmgußteilen für elektrische Apparate, wie z. B. von Starkstromschalterteilen, für die hohe Dichte bei gleichzeitig guter Leitfähigkeit von mindestens 50 S.E. gefordert wird. Weiterhin wird gefordert, daß die Teile sich durch einen möglichst dichten Guß auszeichnen.
Die Einhaltung dieser Bedingungen für Sandgußformen bereitet jedoch Schwierigkeiten. Sie bestehen in der richtigen Einstellung des Sauerstoff- und damit des Wasserstoffgehaltes der Kupferschmelze vor der Desoxydation.
Um der Schmelze einen bestimmten Sauerstoffgehalt zu verleihen, ist es bekannt, oxydierende Salzgemische zu verwenden. Sie geben jedoch nicht die Möglichkeit, den Sauerstoffgehalt in allen Fällen so einzustellen, daß tatsächlich mit der Erlangung eines dichten Gusses mit Sicherheit auch der erforderliche Wert der elektrischen Leitfähigkeit gewährleistet ist.
Um die vorerwähnte Aufgabe zu lösen, wird der Sauerstoffgehalt der Kupferschmelze vor dem Desoxydieren und Dehydrieren mit Lithium in Mengen bis maximal 0,02% auf einen Wert zwischen 0,013 und 0,1 % eingestellt. Hierdurch ist die Gewähr dafür gegeben, daß sowohl der Sauerstoff als auch der Wasserstoff aus der Schmelze entfernt werden.
Das geschmolzene Kupfer bleibt weiterhin unter Abschluß einer glühenden Holzkohlendecke, um zu verhindern, daß zusätzlich Luftsauerstoff aufgenommen wird. Die Schmelze wird dann mit Lithium desoxydiert. Aus vorzugsweise wirtschaftlichen Erwägungen heraus erscheint es vorteilhaft, mit Zink vor der Behandlung mit Lithium gegebenenfalls eine Vordesoxydation vorzunehmen.
Die Erfindung ist aus der Erkenntnis heraus entstanden, daß Kupfer gleichen Sauerstoffgehalts als Formguß weniger dicht ist als beispielsweise Kokillenblockguß. Die Ursache hierfür ist die Tatsache, daß beim Vergießen von sauerstoffhaltigem Kupfer z. B. in Sandformen Reaktionen zwischen dem im Sand noch vorhandenen Wasser und dem flüssigen Kupfer stattfinden unter Bildung von Wasserstoff bzw. Wasserdampf, was zu einer starken Porosität im Gußstück führt. Hinzu kommt, daß der Sauerstoff in Form von Kupferoxydul an den Korngrenzen als intermediäre, sehr spröde Verbindung bei Wechselbeanspruchungen zu Komgrenzenrissen und damit zur Zerstörung des Gußteiles führt. Um Kupferformgußteile auch z. B. als Schalterteile in der Elektrotechnik verwenden zu können, muß demgemäß der Sauerstoff und gleichzeitig der Wasserstoff aus der Schmelze entfernt werden, um sowohl einen dichten wie auch einen hoch leitfähigen Kupferformguß zu erzielen. Mit steigendem Sauerstoffgehalt nimmt zwar die Dichte des Kupfers zu, trotzdem bleibt es aber stets fein porös, da entsprechend der Kurve von N. P. Allen (vgl. J. Inst. M1t.43 [1930], 81/124, F i g. 32) sauerstoffhaltiges Kupfer den Gleichgewichtsbedingungen entsprechende Wasserstoffmengen enthält, die mit dem im Kupfer befindlichen Sauerstoff reagieren unter Bildung von porenverursachendem Wasserdampf. Es ist also wesentlich im Rahmen der Erfindung, den Sauerstoffgehalt in engem Zusammenhang mit dem Wasserstoffgehalt zu betrachten und, um brauchbare Formgußteile zu erhalten, sowohl den Sauerstoff als auch den Wasserstoff aus der Kupferschmelze für Formgußteile zu entfernen. Dies gelingt nach der oben angegebenen erfindungsgemäßen Regel.
Beträgt die Menge des Desoxydationsmittels weniger als 0,013%, so verbleibt noch Wasserstoff, zum Teil an Lithium gebunden, in der Kupferschmelze. Durch die Anwesenheit des Lithiumwasserstoffs aber erfährt die elektrische Leitfähigkeit eine sehr starke Minderung. Lithium wird erfindungsgemäß in Mengen von maximal 0,020/0 in die Schmelze eingebracht. So behandelte Kupferschmelze wird dann unmittelbar in Sandformen vergossen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Desoxydieren und gleichzeitigen Dehydrieren einer Kupferschmelze, vorzugsweise mit Lithium, vor dem Vergießen zur Erzeugung von Formgußteilen für elektrische Apparate, wie z. B. von Starkstromschalterteilen, für die hohe Dichte bei gleichzeitig guter Leitfähigkeit von mindestens 50 S. E. gefordert wird, dadurch gekennzeichnet, daßderSauerstoffgehalt der Kupferschmelze vor dem Desoxydieren und Dehydrieren mit Lithium in Mengen bis maximal 0,02% auf einen Wert zwischen 0,013"/o und 0,1% eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschmelze vor der Behandlung mit Lithium mit Zink vordesoxydiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 653 523, 609 085; V. Tafel, Lehrbuch der Metallhüttenkunde (1951), 1, S. 446; Erzmetall, 1952, S. 11.