DE1558115B1

DE1558115B1 - Wäßrige Schlichte

Info

Publication number: DE1558115B1
Application number: DE19671558115
Authority: DE
Inventors: Frederick Alan John Nechells Birmingham Dent (Großbritannien)
Original assignee: Foseco Trading AG, Chur, Graubünden (Schweiz)
Priority date: 1966-03-17
Filing date: 1967-03-16
Publication date: 1970-10-15
Also published as: FR1514739A; DE1558115C2; GB1127945A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine wäßrige Schlichte für Metallgußformen oder Kokillen zur Verhinderung des Anhaftens von Nichteisenmetallen an diesen.

Bei dem Dauerformguß, wie Kokillenguß, Druckguß, Spritzguß oder Preßguß, von Nichteisenmetallen, wie Aluminium, Aluminiumlegierungcn, Messing, Zink, Magnesium oder Kupfer, insbesondere «cnn hohe Formverdichtungsdrücke angewendet werden, ist es bekannt, daß ein großer Anteil der Gußstücke an den Oberflächen der Metallform anhaftet, wodurch der Trennvorgang schwierig gemacht wird. Dies ergibt gewöhnlich ein unbrauchbares Gußstück. Bei dem Versuch, das Problem des Klebens in der Form zu vermindern, ist es in einigen Gießereien üblich, Kokillenüberzugsmassen oder Kokillenschlichten auf die Oberflächen der Form aufzubringen und dadurch die Anzahl von schlechten Gußstücken auf ein Minimum herabzusetzen oder zu verringern.

Damit eine solche Schlichte wirksam ist, muß sie zufriedenstellende Ergebnisse bei höheren Temperaturen und unter Bedingungen von hohem Druck geben. Beim Gießen von Aluminium und Aluminiumlegierungen liegt z. B. die Temperatur des geschmolzenen Metalls gewöhnlich zwischen etwa 640 und 800⁰C. Es ist auch bei den meisten Gießanlagen üblich, die Form vorzuerhitzen und die Formtemperatur auf 90⁰C oder mehr zu halten.

Die Formschlichten bzw. Formtrennmittel, wie sie jetzt bei Dauerformgußvorgängen verwendet werden, sind aus einer großen Anzahl von Bestandteilen zusammengesetzt· und können ein oder mehrere der folgenden Stoffe enthalten: Mineralöle, Graphit, Petroleum und natürliche Wachse, Molybdänsulfide, Schwermetallseifen und chlorierte aliphatische Lösungsmittel.

Schlichten, die größere Mengen Graphit enthalten, sind jedoch schmutzig im Gebrauch und neigen dazu, bei wiederholtem Gebrauch Ansammlungen zu bilden. Bei Schlichten, die Metallpulver, wie Aluminium, oder feinzerteilte Isolierstoffe, wie Glimmer oder Talk, enthalten, bilden sich auch unerwünschte Ansammlungen. Schlichten, die öle, Wachse. Lanolin oder Talk enthalten, erzeugen beißenden Rauch während der Verwendung und bewirken ein Fleckigwcrden der Gußstücke. Überdies führt die Verwendung dieser Substanzen zuweilen zu einer Metallporosität, die durch den Einschluß von Gasen, die sich bei ihrer Verbrennung ergeben, verursacht wird.

Schlichten auf der Grundlage von anorganischen Salzen, wie Zinkhalogenid oder Natriumhalogenid, neigen dazu, eine Korrosion der Kokillen oder Formteile zusätzlich zu dem Ansammlungsproblem herbeizuführen. Molybdändisiilfid enthaltenden Massen fehlt die Haftung, und sie werden daher oft von dem geschmolzenen Metall abgewaschen.

Es sind ferner Schlichten für Blockformen zum Vergießen von Stählen bekannt, die Silicon enthalten. Derartige Schlichten auf der Grundlage von Silicon haben die Neigung, an dem verfestigten Gußstück zu kleben und behindern eine darauffolgende Oberflächenbehandlung des Gußstücks infolge der flüssigkeitsabweisenden Eigenschaften von Silicon.

Es sind ferner Schlichten auf der Grundlage von Polymeren bekannt, die jedoch auch nicht allen Ansprüchen genügen. Schlichten auf der Grundlage von Polytetrafluon.t'iy'^en erzeugen toxische Zersetzungsprodukte. Schlichten mit einem Gehalt von Polyäthylenoxyd oder Polypropylenoxyd sind wegen der erzeugten Fleckenbildung auf dem Gußstück nicht zufriedenstellend. Auch Schlichten aus verschiedenen anderen Polymeren, wie Polyisobutylen, sind nicht zufriedenstellend.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung neuer wäßriger Schlichten, bei deren Anwendung als Formtrennmittel auf D.iuerformcn die vorstehend genannten unerwünschten Erscheinungen auf ein Minimum herabgesetzt werden und die Erzielung von praktisch

ίο fleckenfreien Gußstücken unter Vermeidung einer unerwünschten Rauchentwicklung und unter Vermeidung von störenden Rückständen gewährleistet ist. Die wäßrige Schlichte gemäß der Erfindung, die gegebenenfalls Polyäthylenoxyd und/oder Polypropylenoxyd sowie pulverförmige Stoffe, wie Glimmer oder Talk, Graphit und kolloidales Siliciumdioxyd, Silicone, Qle und Netzmittel umfaßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie Polystyrol enthält.

Das Polystyrol ist leicht in Form einer Emulsion von Polystyrol mit einem Emulgiermittel erhältlich, wobei die Emulsion gut in Wasser dispergierbar ist. Eine geeignete Polystyrolemulsion ist ein im Handel erhältliches Produkt, das annähernd 50 % Feststoffe von einer geringeren Teilchengröße als 1 Mikron in einer anionischen Emulsion enthält. Die Viskosität dieser Emulsion beträgt etwa 0,1 bis 0,2 Poise bei 25°C. Diese Emulsion ist besonders zufriedenstellend, da sie sowohl bei niedrigen Temperaturen als auch bei hohen Temperaturen stabil ist; sie enthält keinen Weichmacher. Allgemein werden Polystyrolemulsionen bevorzugt, die keine Weichmacher enthalten, da diese Substanzen dazu neigen, einen Rückstand zu erzeugen, wenn die Schlichte praktisch angewendet wird.
Vorzugsweise sollen sowohl Polyäthylenoxyd als auch Polystyrol in der Schlichte vorhanden sein. Die meisten Polyäthylenoxyde sind wasserlöslich, es kann jedoch auch eine wäßrige Dispersion eines wasserunlöslichen Polyäthylenoxyds bei der Schlichte gemäß der Erfindung erfolgen. Bevorzugte Polyäthylenoxyde sind solche mit einem Molekulargewicht zwischen 4000 und 10 000. Ein geeignetes Polyäthylenoxyd zur Verwendung gemäß der Erfindung ist ein im Handel erhältliches wasserlösliches Polymeres, das eine Viskosität von 50 bis 80 cSt bei 59⁰C in 50%iger Lösung aufweist.

Die bevorzugte Konzentration von Polyäthylenoxyd in der Schlichte beträgt bis zu 5 Gewichtsprozent. Die bevorzugte Konzentration von Polystyrol in der Schlichte beträgt bis zu 25 Gewichtsprozent.

Die Schlichten gemäß der Erfindung sollen vorzugsweise auch ein oberflächenaktives Mittel oder Netzmittel, wie z. B. ein solches aus höheren sek.-Alkylsulfonaten, die aus Erdöl erhalten sind, umfassen, um die Oberflächenspannung der Schlichte zu erniedrigen und dadurch einen gleichmäßigen Auftrag auf einer heißen Kokille zu erzeugen. Vorzugsweise soll auch die Schlichte ein Verdickungsmittel, z. B. Natriumcarboxymethylcellulose, enthalten. Bei Anwendung eines Verdickungsmittel können Schlichten mit verschiedenem Feststcffgehalt hergestellt werden, die Viskositäten haben, welche für die Sprühanwendung geeignet sind.

Die bevorzugte Konzentration an oberflächenaktivem Mittel in der Schlichte beträgt 0 bis 0,5 Gewichtsprozent und die bevorzugte Konzentration des Verdickungsmittels ist 0 bis 5 Gewichtsprozent.

Es können verschiedene andere Zusatzstoffe in Abhängigkeit von dem besonderen Verwendungszweck

der Schlichte und von den näheren Umständen bei ihrer Anwendung eingeschlossen werden. Wenn beispielsweise die Schlichte für eine gewisse Zeitdauer gelagert werden soll, wird zweckmäßig ein Fungicid, wie Natriumorthophenylphenolat, zugesetzt. Es ist möglich, pulverförmige Feststoffe, wie Graphit oder Bornitrid, zuzugeben, um die Schmiereigenschaften der Schlichte zu vergrößern. In manchen Fällen ist es vorzuziehen, die Isoliereigenschaften der Schlichte zu vergrößern, und in diesem Fall können pulverförmige Feststoffe, wie Glimmer, Talk und kolloidales SiIiciumdioxyd, zugesetzt werden. Wenn besondere Formtrenncigenschaftcn erforderlich sind, können Silicone der Schlichte zugegeben werden. Wenn die Schlichte beim Dauerformguß von Metallen mit hohem Schmelzpunkt verwendet werden soll, kann die Verwendung von in geeigneter Weise einverleibten Ölen erwünseht sein. Geeignete Öle für diesen Zweck sind solche Öle, die gewöhnlich allein bei Schlichten für den Dauerformguß benutzt werden.

Beispiel

Die folgenden beiden Dauerformgußschlichten wurden einerseits zur Verwendung beim Dauerformguß von Aluminium und andererseits zur Verwendung beim Dauerformguß von Zink hergestellt.

Polystyrolemulsion

Polyäthylenoxyd

Natriumcarboxymethylcellulose
höhere sek.-Alkylsulfonate ....
Nalriumorthophenylphenolat .
Wasser

Zn	Al
Gewichts	Gewichts
prozent	prozent 3°
7,5	7,5
1,0	2,5
0,5	—
0,2	0,2 35
0,01	0,01
90,79	89,79

Geschmolzenes Aluminium mit einer Temperatur von 720⁰C wurde dann in die Kokille gegossen und auf 150°C abkühlen gelassen. Das Gußstück wurde durch Anlegen einer steigenden Kraft auf den Auswerferstift ausgeworfen, wobei die angelegte Kraft in dem Zeitpunkt aufgezeichnet wurde, in dem das Gußstück von der Kokille getrennt wurde.

Die folgenden fünf Schlichten wurden zum Vergleich der Wirksamkeit auf die vorstehend beschriebene Kokille geprüft.

Schlichte 1

Eine Markenschlichte in Form einer Emulsion auf der Grundlage von Bienenwachs, angewendet in der vom Hersteller empfohlenen Konzentration (50 °/₀ Feststoffe).

Schlichte 2

Eine Markenschlichte auf der Grundlage von Polyisobutylen, angewendet in der vom Hersteller empfohlenen Konzentration (20 °/„ in Kohlenstofftetrachlorid).

Schlichte 3

Eine 5°/oige wäßrige Lösung von Polyäthylenoxyd (Molekulargewicht annähernd 5000) mit einem 0,l°/₀igen Zusatz von Netzmittel (höhere sek.-Alkylsulfonate).

Schlichte 4

100,00 100,00

Beide Schlichten wurden durch Aufsprühen auf die heißen Formen oder Kokillen aufgebracht. Die aus diesen Formen erhaltenen Metallgußstücke konnten leicht von ihnen getrennt werden und waren nicht fleckig.

Zur Bestimmung der Wirksamkeit von verschiedenen Kokillenschlichten wurden Versuchsreihen ausgeführt, bei denen eine Stahlkokille Anwendung fand, die im Boden einen Ausvverferstift hatte. Die Kokille wurde auf 175°C erhitzt, und es wurden die verschiedenen Schlichten auf die Innenoberfläche 2 Sekunden aufgesprüht.

Eine 4,5°/₀ige Polystyrolemulsion in Wasser mit 0,1 °/o Netzmittel (höhere sek.-Alkylsulfonate).

Schlichte 5

Eine 4°/₀ige Polystyrolemulsion in Wasser mit einem Gehalt von 2°/₀ kolloidalem Graphit, 0,5 °/o Natriumcarboxymethylcellulose und 0,1 °/₀ Netzmittel (wie bei der Schlichte 3).

Schlichte 6

Eine 3,6°/_oige Polystyrolemulsion in Wasser mit einem Gehalt von 1,5 °/„ Polyäthylenoxyd und 0,1 °/₀ Netzmittel (beide wie bei der Schlichte 3).

Es wurden ferner Schlichten la, 2a, 3a, 4a, 5a, 6a bereitet, indem jede der vorgenannten Schlichten 1 bis 6 im Verhältnis von 1 Teil zu 5 Teilen Lösungsmittel (CCl₄ für 2a und Wasser für alle anderen) verdünnt wurde. Es wurde die Trennkraft, die für jedes Gußstück erforderlich war, gemessen, und ferner wurden visuell das Ausmaß von Flecken auf den Gußstücken und die Menge an entwickeltem Rauch festgestellt. Die Ergebnisse und Beobachtungen sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben.

Schlichte	Trennkraft	(Tonnen)	Flecken auf	Gußstücken	Entwickelter Rauch	verdünnt
hjwll JJWJ J Lv	konzentriert	verdünnt	konzentriert	verdünnt	konzentriert	mäßig bis dicht
1/1 a	2.86	2,92	mäßig bis stark	mäßig	dicht	mäßig
2/2 a	2,74	2,80	stark	stark	mäßig	keiner
3/3 a	2,45	2,92	schwach	sehr schwach	keiner	keiner
4/4a	1,92	2,21	keine	keine	keiner	keiner
5/5a	2,05	2,50	schwach	schwach	sehr schwach	keiner
6/6 a	1,86	2,35	keine	keine	keiner

Bei dem Kokillenguß von Metall ist es üblich, daß ein Anteil der Gußstücke wegen der Anwesenheit von Fehlern als Schrott verworfen werden muß. Bei einer bestimmten Gießerei, welche Aluminiumgußstücke durch Druckguß erzeugte, hatte der Anteil des Ausfalls, der verworfen werden mußte, eine Höhe von annähernd lO°/o» ^wenn die übliche Schlichte auf der Basis von Bienenwachs, wie sie oben angegeben wurde, verwendet wurde. Wenn demgegenüber eine Schlichte der Zusammensetzung 4 a verwendet wurde, wurde der

Anteil des Ausfalls auf etwa 4% während einer Zeit von etwa 500 Druckgußvorgängen herabgesetzt, wobei die übliche Arbeitsweise befolgt wurde, daß die Schlichte durch Aufsprühen zwischen jedem Guß aufgebracht wurde. Die Verwendung der Schlichte 6a bewirkte eine weitere Herabsetzung auf einen Ausfall von nur 2,5 %·

Claims

Patentanspruch:

Wäßrige Schlichte, die gegebenenfalls Polyäthylenoxyd und/oder Polypr&pylenoxyd sowie pulverförmige Stoffe, wie Glimmer oder Talk, Graphit und kolloidales Siliciumdioxyd, Silicone, Öle und Netzmittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie Polystyrol enthält.