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Die Erfindung befaßt sich
mit einem Mittel zur Ausbildung und Feinverteilung feiner Wasserstoffbläschen in
Wasserstoff enthaltenden Aluminium-Gußlegierungsschmelzen,
umfassend einen aus einem Aluminiumpulver mit einem Teilchendurchmesser
kleiner 200μm
und einer natürlichen
an Luft gebildeten Aluminiumoxidhaut hergestellten hochverdichteten
Preßkörper.
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Auf Grund des Dichteunterschiedes
von Aluminium-Gußlegierungen
von der flüssigen
und der festen Phase von ca. 2,4 auf ca. 2,7 g/m³ entstehen je nach der Nachspeisungsmöglichkeit
bei der Herstellung von Gußstücken Hohlräume oder
Lunker in den Gußstücken, die
unerwünscht
sind und bis zum Ausschuß dieser
Teile führen.
Bei der Weiterverarbeitung können
Undichtigkeiten durch Abarbeiten entstehen, das Gußteil kann
nicht druckdicht sein, Festigkeitsminderungen entstehen, die Eloxierbarkeit
kann behindert sein. Jede Aluminium-Gußlegierung enthält unvermeidbar
Wasserstoff, der die Neigung hat, sich bei bestimmten Temperaturen
der Schmelze im Bereich der Erstarrung zu sammeln, so daß nach der
Erstarrung der Schmelze an den Sammelstellen unerwünschte Hohlräume, Makrolunker und
Einfallstellen gebildet werden.
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Es ist bekannt, daß solche
Gußstücke aus Aluminiumlegierungen,
bei denen die Gefahr der Lunker- oder Porenbildung besteht, mit
Wasserstoff abgebenden Salzen oder Tabletten begast werden, siehe
z.B. DE-AS 10 23 232 und
US-PS
4417923 . Diese Reagenzien enthalten kristallingebundenes Wasser,
das sich in Aluminium zu Wasserstoff und Aluminiumoxid umsetzt.
Es bilden sich hierdurch große
mit Wasserstoff gefüllte
Poren aus, die die Funktion der Lunkervermeidung jedoch nur teilweise
erfüllen.
Die Wasserstoff abgebenden Salze oder Tabletten verstärken zwar
die Neigung zur Porenbildung, insbesondere zur Bildung großer Poren,
sie gewährleisten
jedoch keine gleichmäßige Verteilung
der Poren und auch nicht die Ausbildung gleichmäßiger kleiner Poren. Diese
bekannte Behandlung von Aluminium-Gußlegierungen mit Wasserstoff
abgebenden Salzen oder Tabletten ist nur in einer Transportpfanne
oder einem offenen Schmelztiegel möglich, da bei dieser Behandlung
eine salzhaltige Krätze
entsteht, die nach der Behandlung entfernt werden muß. In einem
schwer zugänglichen
geschlossenen Gießofen, wie
er beispielsweise für
Niederdruckguß eingesetzt wird,
ist eine Behandlung der Aluminium-Gußlegierungen mit Wasserstoff
abgebenden Salzen oder Tabletten nicht möglich.
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Aus der
DE 43 25 622 C1 ist ein
Verfahren und Mittel bekannt, um in Aluminium-Gußlegierungen
das Ausbilden feiner Poren zu ermöglichen, die zudem in einer
feinen möglichst
gleichmäßigen Verteilung
in den aus den Legierungen herzustellenden Gußstücken sich ausbilden. Hierbei
wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Aluminiumoxid in Gestalt
eines aus Aluminiumpulver mit einem Durchmesser der Aluminiumteilchen
kleiner 200μm,
wobei jedes Aluminiumteilchen von einer natürlichen an Luft gebildeten
Aluminiumoxidhaut umgeben ist, hergestellten hochverdichteten Preßkörpers, bei
dem die feinen Aluminiumoxidhäute
durch den Preßvorgang
aufgerissen sind, in die Metallschmelze gegeben wird und beim Aufschmelzen
des Preßkörpers die
aufgerissenen Aluminiumoxidhäute
in der Schmelze zu feinen flockenartigen Aluminiumoxidteilchen mit
einer Dicke weit unter 1μm
freigesetzt werden und als Keimbildner für die Ausbildung von Mikrohohlräumen beim
Erstarren der Schmelze wirken, indem sie den Wasserstoff aus der
Schmelze an sich binden. Es wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei beginnender
Abkühlung
einer Aluminium-Gußlegierung
der in der Metallschmelze enthaltende Wasserstoff sich zu sammeln
beginnt, wobei dann beim Erstarren der Schmelze an den Sammelstellen
große Lunker
und Einfallstellen gebildet werden, auf eine besondere Art und Weise.
Die Schmelze wird mit feinsten Aluminiumoxidteilchen in möglichst
gleichmäßiger Verteilung
praktisch geimpft, so daß diese Aluminiumoxidteilchen
den sich sammelnden Wasserstoff binden und damit das freie Ansammeln
des Wasserstoffes in großen
Mengen an unerwünschten Stellen
verhindern. Beim Erstarren der Schmelze bilden dann die vielen fein
verteilten Aluminiumoxidteilchen mit den jeweils angebundenen Wasserstoffbläschen nur
noch kleine Mikrohohlräume
aus, die in feiner Verteilung in der erstarrten Schmelze vorhanden
sind. Auf diese Weise wird das Ausbilden großer Lunker vermieden. An Stelle
großer
Lunker wird eine Vielzahl sehr feiner Poren oder Mikrohohlräume in dem
Gußteil
erreicht.
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Bevorzugt wird das Aluminiumoxid
in Gestalt feiner flockenartiger Teilchen mit einer Dicke weit unter
1μm in die
Schmelze, vorzugsweise mit einem mittleren Teilchendurchmesser von
30 bis 80μm,
eingebracht. Es ist möglich,
den Wasserstoffgehalt der Gußteile
in Abhängigkeit
von der Menge des zugegebenen Aluminiumoxids einzustellen. Auf diese
Weise ist es möglich,
einen stabilen Dichteindex sowohl der Schmelze als auch der hieraus
hergestellten Gußteile
einzuhalten.
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Es werden 0,1 bis 0,5 Gew.-% von
verpreßtem
Aluminiumpulver bezogen auf die Metallschmelze, der Schmelze zugegeben,
um die Bildung von Einfallstellen und Makrolunkern bei gleichzeitiger Ausbildung
von Mikrohohlräumen
in feiner Verteilung in der erstarrten Schmelze zu verhindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
bekannte Mittel zum Behandeln von Wasserstoff enthaltenden Aluminium-Gußlegierungen
zwecks Ausbildung von Mikroporen weiter zu verbessern und effektiver
zu machen, insbesondere die notwendige Menge des Mittels für einen
gesicherten erfolgreichen Einsatz zu verringern.
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Überraschend
hat sich herausgestellt, daß diese
Aufgabe durch ein Mittel gelöst
wird, bei dem der Preßkörper aus
Aluminiumpulver 0,01 bis 1 Gew.-% Metallhydrid enthält. Bevorzugt
wird erfindungsgemäß als Metallhydrid
Titanhydrid eingesetzt.
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Titanhydrid ist bis 350°C stabil
und gibt dann seinen Wasserstoff ab. Dieser Wasserstoff verstärkt den
Effekt der Bildung von Mikroporen gewaltig, so daß man mit
wesentlich weniger Einsatzmaterial auskommt und die Anwendung sicherer
macht. Erfindungsgemäß werden
nun also in die zu behandelnde Schmelze nicht nur die „Keime" für die Bildung
von Wasserstoffporen eingegeben, sondern auch der Wasserstoff selbst.
Es hatte sich nämlich
gezeigt, daß bei
dem bekannten Mittel gem.
DE
43 25 622 C1 die Schmelze nicht zu gut gesäubert werden
durfte, da dann der Effekt der Bildung von Mikroporen nicht so gegeben
war. Der erfindungsgemäße Einsatz
von Titanhydrid zur Vermeidung von Schwindungslunker in Aluminiumguß und die
Bildung von Mikroporen trägt
wesentlich zur qualitativen Verbesserung von Aluminium-Gußlegierungen
und den hieraus hergestellten Produkten bei.
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Die Herstellung, Zugabe und Anwendung des
erfindungsgemäßen Mittels
erfolgt wie in
DE 43 25
622 C1 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den
kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche entnehmbar.
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Für
die Arbeitsweise in der Gießereitechnik ist
das verpreßte
Aluminiumpulver gemäß der Erfindung
in Form einer Stange vorzuziehen, da eine solche Stange in einfacher
Weise in einem Gießofen oder
Schmelztiegel einführbar
ist, wobei das Aluminiumpulver und das Metallhydrid zu einem Preßkörper in
Stangenform verdichtet sind, dessen Dichte mindestens 70% der Dichte
von massivem Aluminium beträgt.
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Zur Ausbildung feiner Mikroporen
genügt
es, von dem erfindungsgemäßen Mittel
weniger als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,25 Gew.-% bezogen
auf die Metallschmelze einzusetzen, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.