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Verfahren zur Herstellung einer ätrontium- bzw. bariumhaltigen
Aluminiumvorlegierung. Es ist bekannt, kleine Anteile an Erdalkalimetallen
in siliciumhaltige Aluminiumlegierungen einzubringen und die Veredelung des Gefüges
dieser Aluminiumlegierungen hierdurch herbeizuführen. DP 459 408 ). Hierbei
handelt es sich aber nicht um ein legieren der betreffenden Legierungen, vielmehr
lediglich um das Einstellen von Gehalten von 0,005-0-,5 %
von z.B. Galzium
in Aluminium/Silicium-legierungen (DDRP 19324). Ein weiterer bekannter-Vo.rschlag
sieht das Einbringen von Strontium in Ferro-Silicium vor, wobei eine Strontiumverbindung
vorzugsweise zusammen mit einem Flußmittel bei hohen und -über
1500 0 0 liegenden Temperaturen mit der im übrigen nur ganz geringe Aluminium-
und Calziumgehalte aufweisenden Ferro/ Siliciumsahmelze in Kontakt gebracht wird
( DAS 1.222.518).-In diesen Schmelzen ist das Silicium ein sehr wesentliches
und kritisches Element, das die Redu4tion der Strontiumverbindung herbeiführen soll.
Das vorgenannte Verfahren besitzt keine grosse
Wirtschaftlichkeit,
da die Ausbeuten an metallischem Strontium, welches in die Vorlegierungsschmelze
gehen soll, ausgesprochen ungenügend sind. Man begnügte sich daher mit Ausbeuten
unter 10 #o Strontium. Eine derartige Arbeitsweise unt,er Verwendung Silicium-haltiger
Legierungen konnte daher nicht zur Herstellung von Vorlegierungen dienen, die als
Strontium- bzw. Bariumträger zur Behandlung von Aluminiumschmelzen geeignet sind.
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Es wurde nun gefunden, dass man in einfacher und wirtschaftlicher
Weise Aluminiumlegierungen, die als Vorlegierungen zu verwenden sind, mit hohen
Gehalten an Erdalkalimetallen herstellen k,-inn. Das Verfahren zur Herstellung von
Strontium- und/oder Barium-haltigen Aluminiumlegierungen besteht darin, dass einer,
auf einer Temperatur von 700-1700 0 0, vorzugsweise 700-1100 0 0 befindlichen
bewegten, silicium-freien Aluminium-oder Aluminiumlegierungs-Schmelze eine Strontium-
und/oder Bariumverbindung, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Flußmitteln, zugesetzt
wird.
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Für das erfindungsgemässe Verfahren geeignete Strontium- bzw. Bariumverbindungen
sind die Oxide, Carbonate oder Sulfate dieser Verbindungen. Diese Salze werden
in gut-getrocknetem Zustand eingesetzt, da eingeschlossene Feuchtigkeit leicht zu
explosioneartigen Ausbrüchen bei-der Behandlung der Schmelzen führen kann. Der Zusatz
von Flußmitteln, wie Erdalkalihalogeniden, Borax oder Aluminiumfluoridg begünstigt
die Schmelzreaktionen, so daß die Reduktion der Verbindungen-und
die
Aufnahme des reduzierten Metalls in die Legierungsschmelze glatter vonstatten geht.
Insbesondere ist bei-dem Unsatz von Sulfatnn die Verwendung eines Flussmittels zweckmässig.
Geeignete Ausgangsmaterialien für die Herstellung der Strontlum- und/oder Barium-haltigen
Aluminiumvorlegierung, sind Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit bis zu-50
% Magnesium, *vorzugsweise 20 bis 30 % Magnesium, Rest Aluminium
mit Üblichen Verunreinigungen wie Silicium, Kupfer, Zink, Mangan, Fe. In diesen
Legierungen ist da's Nagnesium die reaktive Legierungskomponente, welche die Strontium-
bzw. Bariumverbindung reduziert.
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Weitere geeignete Legierungen sind Aluminiumlegierungen mit bis zu
50 % Calzium, vorzugsweise 20-30 %,Calzium, Rest Aluminium mit üblichen
Verunreinigungen. In derartigen Legierungen ist das Galzium in der Lage, die Reduktion
der Strontium- bzw. ariumverbindung zu bewirken.
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Weiterhin kann aber auch eine magnesium- und ealziumhaltige Aluminiumlegierung
verwendet werden. Legierungen dieses Typs
setzen sich zusammen aus
10 bis 25 % Magnesium, 10 bis 25 %
Calzium, Rest Aluminium
mit üblichen Verunreinigungen wie Si. Cu, Zn, MÜ, Fe, insgesamt jedoch nicht mehr
als 20 %.
Schliesslich kann auch Aluminium als Ausgangsmaterial verwendet
werden.
Damit eine gute Kontaktierung der zuzusetzenden Strontium-bzw.
Bariumverbindung mit der Aluminiumlegierungsschmelze stattfindet, und stets eine
neue, reaktive Badoberfläche geschaffen wird, ist es wesentlich, dass das Schmelzbad
gut bewegt wird. Dies kann beispielsweise durch mechanisches Rühren des Bades mittels
eines RUhrwerkes geschehen, ferner durch mitt-els eines.inerten Gasstromes bewirkten
Rühreffektes, wobei der Gasstrom vom Boden des Tiegels her die Schmelze durchperlt.
Besonders zweckmässig ist jedoch zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
die Verwendung eines elektrischen Induktionsofens. Bei einem derartigen Ofen, z.B.
Netzfrequenz-Ofen -,vird die Schmelze elektromagnetisch im Tiegel bewegt und eine
gute Durchmischung und stete Erneuerung der Badoberfläche bewirkt. Die Reaktion
wird bei Temperaturen des Schmelzbades von 700-17000C durchgeführt. Bei guter Bewegung
der Schmelze, beispielsweise unter Verwendung eines Netzfrequenzofens, wird jedoch
vorteilhaft bei Temperaturen zwischen 700 und 110000 gearbeitet. Die
Strontium- bzw. Barium-haltigen Verbindungen, gegebenenfalls in Gemeinschaft mit
Plußmitteln, werden portionswelee auf die Badoberfläche gebracht. Es hat
sich feriNer.als zweckmässig erwiesen, die zuzusetzenden Stoffe kontinuierlich auf
die Badoberfläche aufzurütteln. Auf diese Weine wird eiiie gute Aufnahme des Zuaatzstoffen
durch die Badoberfläche ermöglicht.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren
werden Ausbeuten bis über 60 % des einzulegierenden Erdalkalimetalle, bezogen
auf die Strontium- bzw. Barium-haltige Verbindung, erzielt. Das erfindungsgemässe
Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. Es ermöglicht die wirtschaftliche
Herstellung von Aluminiumvorlegierungen mit hohen Gehalten an Strontium bzw. Barium
sowie auch mit hohen Ausbeuten. Zur Herstellung der Vorlegierung kann nach dem erfindungsgemässen
Verfahren von handelsüblichen und wohlfeilen Barium- bzw. Strontiumverbindungen
ausgegangen werden, wodurch bereits eine Voraussetzung der Wirtschaftlichkeit gegeben
ist. Perner ist bei dem'erfindungegemässen Verfahren kein gross.er apparativer Aufwand
erforderlich im-Vergleich zu einer Herstellung von Aluminiumvorlegierungen, die
von den metallischen Komponenten ausgeht. Ferner ist auch der direkte reduktive
Herstellwigsweg für die Aluminiumvorlegierung auch einfacher als der Vieg über den
Legierungsprozeso aus den Komponenten" Schliesslich kann auch in vielen Fällen die
Verwendung eines Flußmittels entfallen, wenn kein hoher Trennungsgrad von Schmelze
und Schlacke erforderlich ist, so z.B.e wenn das Reaktionsprodukt des erfindungegemässen
Verfahrens einem Destillationsprozess zur Herstellung metallischen Strontiume oder
Bariume unterworfen werden soll. Das Verf ahren wird anhand der #-"iachstchenden
Beispiele erläuterto
B_ispiel 1
Es wurde eine 1 kg
Schmelze einer Legierung, bestehend aus 676 Teilen Aluminium und 324 Teilen
liiagnesium in einem Netzfrequenzofen auf 9000C erhitzt. Auf diese flüssige Legierung
wurde 400 kg Sr-Carbonat aufgerüttelt und danach 2o Uinuten mit der Al-LIg-Schmelze
in Kontakt gebracht. Dabei -wurde Sr-Carbonat reduziert und es fiel eine Legierung
mit676 Meilen Aluminium, 124 Teilen Sr und 200 Teilen Mig an. Die Ansbeute betrug
52 %, bezogen auf Sr-Carbonat. Beispiel 2 Es wurde eine 3 kg Schmelze
einer Legierung. b33tehend aus ##I,0 Teilen Aluminium und 20 Teilen Magnesium legiert
und auf 10011) 0 C in einem Induktionsofen erhitzt. Auf die flüssige Legierung
wurde 500 kg eines Gemisches, bestehend aus 60
Teilen Al-Fluorid und
40 Teilen Ga-Fluorid, aufgegeben, das ebenfalls aufschmolz und zu Boden sank. Danlach
vmrde 500 g Sr-Carbonat rieselnd auf die Schmelzoberfläche &ebracht und
eingeriLhrt, Nach 30 Minuten wurde abgegossen;-die ent2tandene Vorlegierung
wies 80 % Al, 15 % Mg und 5 % Sr Die Ausbeute betrug 51 #G,
bezogen auf Sr-Carbonat. Beispiel 3
1 kg einer 30 % Ca enthaltenden
Al-Legierung wurde in-einem widerstandsbehelzten Ofen aufgeschmIzen und auf
1.10000
erhitzt. DEu##Lach wurde 500 kg Sr-Garbonat rieselnd aufgegeben.
Das Sr-Karbona'u verblieb 30 Minuten auf der Schmelze unü wurde dann während
20 Minuten in das Bad mechanisch eingerührt. Dabei wurde-eine legierung, erhalten,
19,2 % Sr,
13,8 Ca und 67 % Al enthielt. Die
Ausbeute betrug 65 bezogen auf Sr-Karbonat.