DE2156932C3 - Verfahren zur schmelzmetallurgischen Herstellung von Leitaluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zur schmelzmetallurgischen Herstellung von LeitaluminiumlegierungenInfo
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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Description
8(% Cu + % Fe) + 20(% Si) + 90(% Ti + % V + % Cr + % Mn) + 2(% Ga + % Zn) + 25(% Mg)
bestimmt sind, wobei y entweder 64,9 oder 65,2 und χ
die vorgegebene elektrische Leitfähigkeit zwischen 61,9 und 62,5 ist, wenny=643 ist, oder eine zwischen
= y -x
(7257,5990 - T)
4536
4536
61,0 und 61,89 liegende Ziffer ist, wenn y=652 ist,
und wobei Γ die vorgegebene Zugfestigkeit von 840 bis 1900 kp/cm2 darstellt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gut elektrisch leitfähigen Aluminiumknetlegierungen
aus Anteilen von Schrottaluminium.
Es wird oftmals in der Industrie gefordert, daß ein
Aluminiumdraht oder irgend ein anderes Kneterzeugnis eine Leitfähigkeit habe, die Ober 61% des International
Annealed Copper Standard (IACS) beträgt Dies wird dadurch erzielt, daß man Reinaluminium eines Reinheitsgrades
von mindestens Al 99,5% verwendet Wie zu erwarten ist, ist Reinaluminium teurer als Schrottaluminium
mit üblichen Verunreinigungen. Wenn man eine Schrottaluminiumlegierung zu Leitaluminium verarbeiten
könnte, würden große Kosten- und andere Vorteile erzielt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, um Schrottaluminium zu einer Legieruugsschmelze
zu verarbeiten, deren Endprodukt die erwünschte Leitfähigkeit aufweist
Erfindungsgemäß hat man herausgefunden, daß es möglich ist, Legierungsschrott für die Herstellung von
Leitaluminium durch geeignete Verhältnisse zwischen den Zusatzelementen in der Legierungsschmelze zu
verwenden. Bisher war es üblich, eine Aluminiumlegierung für Leiterzwecke mit möglichst geringfügigen
Zusätzen herzustellen, damit die elektrische Leitfähigkeit der Knetpunkte so groß wie möglich wurde.
Oftmals ist es aber nicht nötig, höchste Leitfähigkeit optimal zu erreichen, da eine geringere Leitfähigkeit die
Erfordernisse praktisch erfüllt Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine vorgeschriebene
elektrische Leitfähigkeit innerhalb angemessener Grenzen durch die Verwendung von Legierungsschrott
zu erhalten.
Durch die genaue Regelung der Legierungszusätze ist es auch möglich, neben der Leitfähigkeit die Gießbarkeit,
die Bruchfestigkeit, die Verformbarkeit und andere Eigenschaften zu verbessern.
Die erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumlegierung enthält neben Aluminium veränderliche Anteile
von Eisen, Kupfer, Silicium, Titan, Bor, Vanadium, Chrom, Mangan, Gallium, Zink und/oder Magnesium.
Diese Elemente sind üblicherweise im Aluminium und in Aluminiumlegierungen mit unterschiedlicher Konzentration
und unterschiedlichem Verhältnis zueinander enthalten.
Die meisten Schrottaluminium-Legierungen enthalten eine bedeutende Anzahl und Menge der obenerwähnten Elemente, während Hüttenaluminium meist nur geringfügige Mengen einiger Elemente enthält
Die meisten Schrottaluminium-Legierungen enthalten eine bedeutende Anzahl und Menge der obenerwähnten Elemente, während Hüttenaluminium meist nur geringfügige Mengen einiger Elemente enthält
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur 'schmelzmetallurgischen Herstellung von Aluminium*
knetlegierungen bestimmter elektrischer Leitfähigkeit und bestimmter Zugfestigkeit, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß Schmelzen von Reinaluminium und einer Schrottaluminium-Legierung, die eines oder
mehrere der Elemente Kupfer, Eisen, Silicium, Titan, Bor, Vanadium, Chrom, Mangan, Gallium, Zink und
Magnesium neben Aluminium als Rest enthalten, in einem Ofen derart vermengt werden, daß die Schmelzenmischung
folgende Legierungsbestandteile außer Aluminium aufweist, die durch die Formel:
8(% Cu + % Fe) + 20(% Si) + 90(% Ti + % V + % Cr + % Mn) + 2(% Ga + % Zn) + 25(% Mg)
(7257,5990 - T)
= y- χ
4536
bestimmt sind, wobei /entweder 64,9 oder 65,2 und χ die
vorgegebene elektrische Leitfähigkeit zwischen 61,9 und 62,5 ist, wenn y=64,9 ist, oder eine zwischen 61,0
und 61,89 liegende Ziffer ist, wenn y=65,2 ist, und wobei T die vorgegebene Zugfestigkeit von 840 bis
1900 kD/cm2 darstellt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird eine erste Schrottaluminium enthaltende Schmelze in einem
b5 ersten Ofen hergestellt. In einem zweiten Ofen wird eine
Schmelze aus Reinaluminium hergestellt. Eine dritte Schmelze in einem dritten Ofen wird dann dadurch
erhalten, daß man den dritten Ofen aus dem ersten und
3 4
zweiten Ofen derart beschickt, daß die Gewichtspro- Formel für die Legierungszusätze in der Schmelzenmizentsätze
der Legierungszusätze in der dritten Schmel- schung eine der folgenden, je nachdem, welche
ze unter die obengenannte Formel fallen. Daher ist die Leitfähigkeit für das Knetprodukt erwünscht wird:
(1) 8(% Cu + % Fe) + 20(% Si) + 90(% Ti + % V + % Cr + % Mn) + 2(% Ga + Zn) + 25(% Mg)
(7257,5990 - T)
= 64,9 — (eine zwischen 61,9 und 62,5 liegende gewählte Ziffer) +
4536
(2) 8(% Cu + % Fe) + 20(% Si) + 90(% Ti + % V + % Cr + % Mn) + 2(% Ga + % Zn) + 25(% Mg)
= 65,2 -(eine zwischen 61,0 ynd 61,89 liegende erwählte Ziffer) + f7257»5990 ~ T)
4536
Man kann aber auch direkt mit entsprechenden Mengen an Schrott- und Reinaluminium einen Ofen
beschicken und, wenn nötig, nachchargieren, um die in
den obigen Formeln angegebenen Verhältnisse aufrechtzuerhalten.
Bei der Auswahl einer erwünschten Leitfähigkeit zwischen 61,0 und 62J5 innerhalb der zweckmäßigen
Grenzen für Aluminium und Aluminiumlegierungen und einer erwünschten Zugfestigkeit für das Endprodukt
erhält man eine einzige Ziffer für die rechte Seite der Gleichung. Die Konzentration der verschiedenen
Elemente läßt sich nun innerhalb der Formel variieren, um eine Ziffer für die linke Seite der Gleichung zu
erhalten, die der vorher festgesetzten Ziffer für die rechte Seite der Gleichung gleich oder wesentlich gleich
ist Nach einer kurzen Durchsicht der ganzen Formel soll es ersichtlich werden, daß die Konzentrationen der
verschiedenen Elemente und die Verhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in vielen verschiedenen
Verhältnissen variiert werden können.
Man hat herausgefunden, daß der Aluminiumgehalt in der Schmelzenmischung wenigstens 99,45% betragen
soll. Natürlich ist der Aluminiumgehalt sehr oft viel höher, wodurch der Legierungszusatz kleiner wird.
Auch bei diesen sehr kleinen Legierungszusätzen werden die physikalischen Eigenschaften eines Knetproduktes,
das aus der Schmelze verfertigt wird, stark beeinträchtigt, wenn kein angemessenes Verhältnis
zwischen allen Legierungszusätzen aufrechterhalten wird.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele erläutert:
Knetprodukte aus einer Aluminiumlegierung sollen eine Leitfähigkeit von 62^% IACS bei einer Zugfestigkeit
von 1120 kg/cm2 aufweisen. Eine erste Schmelze
wird in einem ersten Ofen und eine zweite Schmelze wird in einem zweiten Ofen hergestellt 1360 kg der
ersten Schmelze und 7260 kg der zweiten Schmelze werden einem dritten Ofen zugegeben, um eine dritte
Schmelze von 8620 kg zu erzeugen. Die Bestandteile der Schmelzen sind folgende:
Element | 1. Schmelze | - | 0,0408 | - | 0,0272 | 2. Schmelze | 3. Schmelze | 3. Schmelze |
'- | 0,1088 | 1 360.7997 | Gew.-% der | |||||
- | Elemente | |||||||
(kg) | (kg) | (kg) | ||||||
Al | 1 357,8606 | 7 240,3925 | 8 598,2532 | 99,76654 | ||||
B | 0,2041 | 0,7037 | 0,9078 | 0,01053 | ||||
Cu | 0,0680 | 0,6805 | 0,7486 | 0,00869 | ||||
Fe | 1,7690 | 9,3955 | 11,1646 | 0,12954 | ||||
Si | 0,7212 | 4,3535 | 5,0747 | 0,05888 | ||||
Ti | 0,0180 | 0,0180 | 0,00021 | |||||
V | 0,0180 | 0,0180 | 0,00021 | |||||
Cr | 0,0725 | 0,0725 | 0,00084 | |||||
Mn | 0,0830 | 0,1238 | 0,00144 | |||||
Ga | 0,5470 | 0,6559 | 0,00761 | |||||
Zn | 1,2623 | 1,2623 | 0,01465 | |||||
Mg | 0,0725 | 0,0997 | 0,00116 | |||||
7 257.5990 | 8 618.3991 | 100.00000 |
5 6
Das Verhältnis zwischen den Elementen in der dritten Schmelze ist durch Forme' (1) definiert, was durch
Einfügung der Prozentsätze Ln die Formel, wenn χ = 62,3, y = 64,9 und T=. I 120 ist, bewiesen wird. Dann lautet
die Gleichung:
8(0,00869+0,12954)+20(0,0588S)+90(0,00021 +0,00021 +0,00084+0,00144)+ 2(0,00761 +0,01465)+ 25(0,00116)
- 64,9 - 62,3 + (7257,5990^1120,000) .
8(0,01382-3) + 20(0,05888) + 90(0,00270) + 2(0,02226) + 25(0,00116) = 2,6 + 0;
1,10584 + 1,17760 + 0,24300 + 0,04452 + 0,02900 = 2,6;
2,59996 = 2,6.
2,59996 = 2,6.
Die Ziffer 2,59996 kommt der Ziffer 2,6 so nahe, daß man die beiden als gleich betrachten kann.
Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß eine andere Aluminiumlegierung zur Herstellung der zweiten
Schmelze verwendet wird.
Element | 1. Schmelze | — | 0,0408 | - | 0,0272 | 2. Schmelze | 3. Schmelze | 3. Schmelze |
- | 0,1088 | Gew.-% der | ||||||
(kg) | - | (Ke) | (kg) | Elemente | ||||
Al | 1 357,8606 | 7 240,3761 | 8 598,2367 | 99,76603 | ||||
B | 0,2041 | 0,7790 | 0,9831 | 0,01141 | ||||
Cu | 0,0680 | 0,8788 | 0,9468 | 0,01099 | ||||
Fe | 1,7690 | 9,6360 | 11,4051 | 0,13233 | ||||
Si | 0,7212 | 3,6653 | 4,3865 | 0,05090 | ||||
Ti | 0,0344 | 0,0344 | 0,00040 | |||||
V | 0,0344 | 0,0344 | 0,00040 | |||||
Cr | 0,0725 | 0,0725 | 0,00084 | |||||
Mn | 0,1024 | 0,1432 | 0,00166 | |||||
Ga | 0,6203 | 0,7292 | 0,00846 | |||||
Zn | 1,0975 | 1,0975 | 0,01273 | |||||
Mg | 0,3026 | 0,3299 | 0,00383 |
1360,7997 7 257,5993 8 618,3993 100,00000
Durch Einfügung der obigen Ziffern in die Formel, wobei χ = 62,3, y = 64,9 und T= 1120 ist, erhält man
folgende Gleichung:
8(0,01099 + 0,13233) + 20(0,05090) + 90(0,00040 + 0,00040 + 0,00084 + 0,00166) + 2(0,00846 + 0,01273) + 25(0,00383)
(7257,5990 - 1120,000)
= 64,9 - 62,3 +
4536
8(0,14332) + 20(0.05090) + 90(0.00330) 4 2(0.02119) + 25(0,00383) = 2.6 + 0:
1,14646 + 1.01800 + 0,29700 -t 0.04625 + 0.09575 = 2.6;
2,60356 = 2.6.
2,60356 = 2.6.
Oil· Ziffer 2.60356 kommt di:r Ziffer 2.6 so nalie. daß mim die beiden ;ils uleich betrachten kann.
7 8
Knetprodukte sollen eine Leitfähigkeit von 61,3% IACS bei einer Zugfestigkeit von 1120 kg/cm2 aufweisen.
1360 kg der ersten Schmelze und 7260 kg des zweiten Schmelze werden einem dritten Ofen zugegeben, um eine
dritte Schmelze von 8620 kg zu erzeugen.
Element | 1. Schmelze | - | 0,0408 | - | 0,0272 | 2. Schmelze | 3. Schmelze | 3. Schmelze |
— | 0,1088 | Gew.-% der | ||||||
(kg) | - | (kg) | (kg) | Elemente | ||||
Al | 1 357,8606 | 7 229,0798 | 8 586,9390 | 99,63496 | ||||
B | 0,2041 | 0,6561 | 0,9026 | 0,01000 | ||||
Cu | 0,0680 | 2,0387 | 2,1067 | 0,02445 | ||||
Fe | 1,7690 | 19,3909 | 21,1599 | 0,24552 | ||||
Si | 0,7212 | 4,4498 | 5,1710 | 0,06000 | ||||
Ti | 0,0724 | 0,0724 | 0,00084 | |||||
V | 0,0724 | 0,0724 | 0,00084 | |||||
Cr | 0,0724 | 0,0724 | 0,00084 | |||||
Mn | 0,1877 | 0,2285 | 0,00265 | |||||
Ga | 0,7518 | 0,8607 | 0,00999 | |||||
Zn | 0,7249 | 0,7249 | 0,00841 | |||||
Mg | 0,1021 | 0,1294 | 0,00150 |
1360,7997 7 257,5990 8 618,4399 100,00000
Durch Einfügung der obigen Ziffern in die Formel, wobei χ = 61,3, y = 65,2 und T = 1120 ist, erhält man
folgende Gleichung:
8(0,02445 + 0,24552) + 20(0,06000) + 90(0,00084 + 0,00084 + 0,00084 + 0,00265) + 2(0,00999 + 0,00841) + 25(0,00150)
„, ,. , , (7257,5990-1120,000)
= 65'2 - 61>3 + 4536^ :
= 65'2 - 61>3 + 4536^ :
8(0,26997) + 20(0,06000) + 90(0,00517) + 2(0,01840) + 25(0,00150) = 3,9 + 0;
2,15976 + 1,20000 + 0,46530 + 0,03680 + 0,03750 = 3,9;
3,89936 = 3.9.
2,15976 + 1,20000 + 0,46530 + 0,03680 + 0,03750 = 3,9;
3,89936 = 3.9.
Beispiel 3 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß eine andere Aluminiumlegierung bei der Herstellung der
zweiten Schmelze verwendet wird.
Element 1. Schmelze 2. Schmelze 3. Schmelze 3. Schmelze
Gew.-% der
„ > „ ·. „ » Elemente
(kg) (kg) (kg)
Al | 1357,8606 | — | 0,0408 | — | 0,0272 | 7 229,2121 | 8587,0727 | 99,63652 | 809646/114 |
B | 0,2041 | — | 0,1088 | 1360,7997 | 0,6577 | 0,8618 | 0,01000 | ||
Cu | 0,0680 | — | 2,0490 | 2,1171 | , 0,02457 | ||||
Fe | 1,7690 | 19,1524 | 20,9214 | 03275 | |||||
Si | 0,7212 | 4,4497 | 5,1709 | 0,06000 | |||||
Ti | 0,0724 | 0,0724 | 0,00084 | ||||||
V | 0,0724 | 0,0724 | 0,00084 | ||||||
Cr | 0,0724 | 0,0724 | 0,00084 | ||||||
Mn | 0,1730 | 0,2138 | 0,00248 | ||||||
Ga | 0,7377 | 0,8465 | 0,00982 | ||||||
Zn | 0,7195 | 0,7195 | 0,00835 | ||||||
Mg | 0,2307 | 0,2580 | 0,00299 | ||||||
7257,5990 | 86183989 | 100,00000 | |||||||
ίο
Durch Einfügung der obigen Ziffern in die Formel, wobei χ = 61,3, y = 65,2 und T = 1120 ist, erhält man
folgende Gleichung:
8(0,02457 + 0,24275) + 20(0,06000) + 90(0,00084 + 0,00084 + 0,00084 + 0,00248) + 2(0,00982 + 0,00835) + 25(0,00299)
(7257,599 - 1120,000)
= 65,2 - 61,3 +
8(0,26732) + 20(0,06000) + 90(0,00500) + 2(0,01917) + 25(0,00299) = 3,9 + 0;
2,13856 + 1,20000 + 0,45000 + 0,03634 + 0,07475 = 3,9; 3,89965 = 3,9.
4536
Die verhältnismäßig große Streubreite der durch das erfindungsgemäße Verfahren möglichen Auswahl der
Schmelzen ermöglicht die Verwendung von relativ billigem Schrott und die Schaffung von Legierungen mit
verschiedenen physikalischen Eigenschaften.
Im einzelnen werden weniger als 0,05% Kupfer der Schmelzenmischung in jedem der vier Beispiele
zugegeben. Daher weisen alle vier Legierungen gute Gießbarkeit und Verarbeitbarkeit auf. Man hat auch
festgestellt, daß bei der Herstellung einer Aluminiumlegierungs-Schmelze,
wie sie hier beschrieben wird, das Gewichtsverhältnis von Fe: Si von 2:1 bis 6:1
variieren kann. Es ist daraus ersichtlich, daß dadurch eine wirksame Steuerung der Gießbarkeit und der
Zugfestigkeit der Aluminiumlegierung erfolgt.
Der Bor-Gehalt darf 0,003% überschreiten, wodurch die Gießbarkeit unabhängig vom Fe : Si-Verhältnis
gewährleistet ist
Zur Erläuterung soll hinzugefügt werden, daß Reinaluminium normalerweise die folgenden maximalen
Konzentrationen an Verunreinigungen aufweist:
Mg
Si
Ga Cu
Fe
Ni
Cr
Mn
0,003 0,003 0,003 0,05 0,02 0,015 0,01 0,10 0,003
Die Zugfestigkeit für Leitaluminium beträgt normalerweise 840 bis 1 900 kg/cm2.
0,003 0,003
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur schmelzmetallurgischen Herstellung von Aluminiumknetlegierungen bestimmter elektrischer Leitfähigkeit und bestimmter Zügfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Chargen von Reinaluminium und einer Schrottaluminium-Legierung, die eines oder mehrere der Elemente Kupfer, Eisen, Silicium, Titan, Bor, Vanadium, Chrom, Mangan, Gallium, Zink und Magnesium neben Aluminium als Rest enthalten, in einem Ofen derart vermengt werden, daß die Schmelzenmischung folgende Legierungsbestandteile außer Aluminium aufweist, die durch die Formel:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712156932 DE2156932C3 (de) | 1971-11-16 | 1971-11-16 | Verfahren zur schmelzmetallurgischen Herstellung von Leitaluminiumlegierungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712156932 DE2156932C3 (de) | 1971-11-16 | 1971-11-16 | Verfahren zur schmelzmetallurgischen Herstellung von Leitaluminiumlegierungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2156932A1 DE2156932A1 (de) | 1973-05-24 |
DE2156932B2 DE2156932B2 (de) | 1978-03-30 |
DE2156932C3 true DE2156932C3 (de) | 1978-11-16 |
Family
ID=5825307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712156932 Expired DE2156932C3 (de) | 1971-11-16 | 1971-11-16 | Verfahren zur schmelzmetallurgischen Herstellung von Leitaluminiumlegierungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2156932C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3008358C2 (de) * | 1980-03-05 | 1981-07-09 | Vereinigte Aluminium-Werke Ag, 5300 Bonn | Verwendung von aus Aluminiumgußlegierungen und Aluminiumknetlegierungen vermischten Altschrotten zur Herstllung von Walzhalbzeugen |
-
1971
- 1971-11-16 DE DE19712156932 patent/DE2156932C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2156932A1 (de) | 1973-05-24 |
DE2156932B2 (de) | 1978-03-30 |
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