DE2750347A1 - Verfahren zum erniedrigen des na- gehalts in einem bad aus fluessigem aluminium und danach hergestellte magnesiumhaltige aluminiumlegierung - Google Patents
Verfahren zum erniedrigen des na- gehalts in einem bad aus fluessigem aluminium und danach hergestellte magnesiumhaltige aluminiumlegierungInfo
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Description
Möhlstraße 37 Vacmetal GmbH D-8000 München 80
Dortmund Tel.: 089/982085-87
Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid
IL. Ncv \V1
Verfahren zum Erniedrigen des Na-Gehalts in einem Pad aus
flüssigem Aluminium und danach hergestellte magnesiumhal-
tige Aluminiumlegierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erniedrigen des Na-Gehalts
in einem Bad aus flüssigem Aluminium, entweder in Form einer Legierung oder in Form des reinen Metalls, insbesondere
in einem Bad aus flüssigem, mit Magnesium legierten Aluminium, mittels einer an sich bekannten Schmelzebehandlung
in einem Vakuumofen.
Die Behandlung aufgeschmolzener Metalle in einem Vakuumofen zur Entfernung unerwünschter Elemente aus der Schmelze ist
bekannt. Zur Vakuumbehandlung von Aluminiumlegierungen gibt es zwei bekannte Verfahren, nämlich die statische Behandlung,
bei der eine bestimmte Menge Metall in einem Ofen einem Vakuum ausgesetzt wird, und die dynamische Vakuumbehandlung,
bei der das Metall als Strahl oder in versprühter Form in den vorher evakuierten Ofen gesaugt wird.
Dr.F/rm
809820/0917
COPY
Bei einer statischen Behandlung ist es beispielsweise bekannt, daß sich bei einer für diese Fälle üblichen Druckerniedrigung
der Na-Gehalt in einem Bad aus aufgeschmolzenem Aluminium von 25 ppm auf $d ppm erniedrigen läßt. Allerdings
erfordert diese Erniedrigung eine beträchtliche Zeit. In entsprechender V/eise ist es auch möglich, aus dem aufgeschmolzenen
Aluminium andere restliche Legierungselemente zu entfernen. Schließlich ist es auch noch bekannt, daß sich
der Ha-Gehalt durch dynamische Behandlung drastisch erniedriger,
läßt, wenn das der dynamischen Behandlung unterworfene
Aluminium kein Magnesium enthält.
In der Regel gelangt Aluminium in Form einer Aluminium/Magnesium-Legierung
zum Einsatz. In diesem Falle sollte die Legierung einen extrem niedrigen Na-Gehalt aufweisen, damit
sie zum Walzen und Pressen geeignet ist.
Es hat sich insbesondere gezeigt, daß die dynamische Behandlung in einem Vakuumofen nahezu keine, allenfalls eine geringfügige
Wirkung zeigt, wenn die Behandlung anstatt mit magnesiumfreiem Aluminium mit einer Aluminium/wagnesium-Legierung
durchgeführt wird. In der Praxis wurde gefunden (was hauptsächlich auf noch nicht vollständig geklärte physikalisch-chemische
Ursachen zurückzuführen sein dürfte), daß es bei der dynamischen Behandlung von mit Magnesium legiertem
Aluminium Schwierigkeiten bereitet, den Restnatriumgehalt unter 15 ppm zu senken. Für zu walzende und zu pressende
Legierungen ist jedoch ein Natriumgehalt von 15 ppm zu hoch. Durch statische Behandlung läßt sich zwar das Natrium
entfernen, diese Entfernung geht jedoch auf Kosten einer langen Arbeitsdauer und auf Kosten eines Magnesiumverlusts
durch Wegbrennen desselben.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur weiteren drastischen Erniedrigung des Ila-Gehalts bei der
Behandlung von Aluminium und/oder seiner Legierungen in einem Vakuumofen zu schaffen. Insbesondere sollte durch
die Erfindung ein Verfahren geschaffen v/erden, bei dem in einem Schmelzofen eine Aluminium/Magnesium-Legierung mit
bis zu 5/0 Magnesium hergestellt, dann diese Legierung in
einen Vakuum-Gießereiofen gesaugt und gleichzeitig derart behandelt wird, daß sowohl der Wasserstoffgehalt als auch
der Iiatriumgehalt drastisch erniedrigt v/erden.
Vakuumofen und Vakuum-Gießereiöfen sowie deren Betrieb sind
hinreichend bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
Die Erfindung besteht nun darin, daß bei den bekannten Verfahren mindestens während eines Teils der Dauer der Vakuumbehandlung
im Vakuumofen ein Material zur Reaktion gebracht wird, das eine größere Affinität zu natrium auf-
\\reist als Aluminium und/oder dessen zulegierte Elemente.
Hierbei geht das zugeführte Material mit dem natrium eine
Verbindung ein, und zwar entweder über ein Zwischenprodukt mit dem im Überschuß vorhandenen flüssigen Aluminium und/
oder dem in Dampfform vorhandenen Magnesium oder auch auf direktem Wege ohne Bildung einer Zwischenverbindung.
Besonders gute Ergebnisse erreicht man bei Verwendung von Halogenen und Halogenverbindungen geringerer Bildungswärme,
als sie deren Reaktionsprodukte mit natrium aufweisen, als reaktionsfähige Materialien. Ferner ist es von Bedeutung,
daß die verwendeten Ilalogenverbindungen unter den eingehal-
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tenen Verfahrencbedingungen einen rusreichend hohen Dampfdruck
auiVeisen, damit sie mit dem aus dem Metalldampf entweichenden Natrium reagieren können. Konsequenterweise muß
dann auch der Dampfdruck des Natriums im Inneren des Vakuumofens ausreichend niedrig gehalten werden, damit sich
das Natrium von der Schmelze trennen kann.
Da Magnesium oftmals Aluminium zulegiert wird, betrifft die Erfindung insbesondere AlMg-Legierungen. Gute Ergebnisse
erhält man bei Verwendung von gasförmigem Chlor.
Besonders gute Ergebnisse erreicht man auch bei Verwendung von Ilagnesiumchlorid als Reaktionsmaterial. Hierbei wird das
Magnesium im Chlorid während der Reaktion durch Natrium ersetzt. Anstelle von HgCIp kann auch mindestens ein Chlorid
der Metalle Si, Fe, Mn und/oder Zn erfolgreich zum Einsatz gelangen. Sehr gute Ergebnisse erreicht man auch bei Verwendung
von chlorierten und/oder fluorierten Kohlenwasserstoffen als Reaktionsmaterial. Beispiele hierfür sind Tetrachlorkohlenstoff,
Ilexachloräthan und Freon.
Es sei darauf hingewiesen, daß es bereits Verfahren zur Herstellung
von Aluminium/Magnesium-Legierungen niedrigen Na-Gehalts gibt. Zu diesem Zweck muß zunächst magnesiumfreies
Aluminium einer Behandlung zur Erniedrigung des Na-Gehalts
unterworfen werden, worauf das Aluminium erniedrigten Na-Gehalts mit Magnesium legiert wird. Abgesehen davon, daß
diese Behandlung komplizierter ist als das Verfahren gemäß der Erfindung, ist es auch mit dem Nachteil behaftet, daß
der Vakuumofen absolut magnesiumfrei sein muß und daß ferner in den Schmelzofen keine magnesiumhaltigen Abfälle eingespeist
werden können.
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COPY
Die Erfindung kann auf die dynamische Vakuumbehandlung.der
Schmelze angewandt werden.
Gute Ergebnisse erreicht man, wenn das Reaktionsmaterial dem Vakuumofen in festen oder flüssiger Form zugeführt und dann
das aufgeschmolzene Metall unter Vakuum eingesaugt wird. Erfindungsgemäß
ist es ferner möglich, das Reaktionsmaterial dem Strahl aus aufgeschmolzenem Metall während seines Eintritts
in den evakuierten Vakuumofen zuzuführen. Bei dieser sogenannten dynamischen Metallbehandlung kann pulverförmiges,
flüssiges und gasförmiges Material zur Reaktion zugesetzt werden. Abgesehen von der Zufuhr des Reaktionsmaterials zu
dem "Metallstrahl" bei einer dynamischen Vakuumbehandlung ist es auch möglich, das Reaktionsmaterial direkt während
der Vakuumbehandlung in den Vakuumofen einzudosieren. Zu diesem Zweck sollte der Ofen mit einer Dosiervorrichtung versehen
sein.
In sämtlichen Fällen erreicht man eine weitere Verbesserung,
wenn man das Metall bei seinem Eintritt in den Vakuumofen atomisiert oder zerstäubt. Hierdurch wird eine größere Reaktionsfläche
geschaffen. Die Erfindung wurde bisher im Hinblick auf eine Erniedrigung des Ha-Gehalts in der flüssigen
Schmelze beschrieben. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich das Verfahren gemäß der Erfindung auch in hohem Maße zur
gleichzeitigen Entfernung untergeordneter Mengen an Elementen, wie Lithium, Calcium, Kalium und/oder Barium eignet.
Ferner sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch auf
legiertes Aluminium anwendbar ist. Die bemerkenswertesten Ergebnisse erzielt man jedoch bei Applikation auf AlMg-Legierungen,
da man sonst bei solchen Legierungen bei der dy-
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namischen Vakuumbehandlung weniger gute Ergebnisse erreicht. Ferner sei darauf hingewiesen, daß eine Chlorierung von
aufgeschmolzenem Aluminium ohne Anwendung eines Vakuums an sich bekannt ist. Der hierbei auftretende Mechanismus ist
jedoch von dem Reaktionsmechanismus des Verfahrens gemäß der Erfindung stark verschieden. In Kombination mit einer
Vakuumbehandlung erreicht man erfindungsgemäß klar und deutlich einen synergistischen Effekt.
Die Erfindung betrifft schließlich auch noch eine nach dem geschilderten Verfahren hergestellte magnesiumhaltige Aluminiumlegierung .
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Das Ausgangsmaterial besteht aus einer Aluminiumlegierung mit k% Magnesium. Der Na-Gehalt der Legierung vor der Vakuumbehandlung beträgt 45 ppm.
Zunächst wird dem Vakuumofen eine zur Kombination mit dem in der Legierung enthaltenen Na ausreichende Menge MgCl2
zugeführt. Danach wird die Legierung in den Vakuumofen mit einer Geschwindigkeit von 16 t pro h eingesaugt. Im Vakuumofen wird ein Druck von unter 30 Torr aufrechterhalten.
Hierbei wird das Natrium mit Hilfe des MgCl2-DaJnPfS während des Einsaugens des Strahls der Aluminiumlegierung aus
dem Strahl eliminiert. Direkt nach der Behandlung beträgt der Na-Gehalt der Legierung etwa 4 ppm. Das erhaltene Produkt eignet sich in hohem Maße zum Walzen und Pressen.
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Im vorliegenden Beispiel wird als Ausgangsmaterial eine
Aluminiumlegierung mit 2% Magnesium verwendet. Während
der dynamischen Vakuumbehandlung im Vakuumofen wird pulverförmiges MgCIp in einer Menge von 500 g/t behandeltes Aluminium eingesprüht. Nach der Vakuumbehandlung ist der Na-Gehalt des behandelten Metalls von 30 ppm auf 6 ppm erniedrigt.
Aluminiumlegierung mit 2% Magnesium verwendet. Während
der dynamischen Vakuumbehandlung im Vakuumofen wird pulverförmiges MgCIp in einer Menge von 500 g/t behandeltes Aluminium eingesprüht. Nach der Vakuumbehandlung ist der Na-Gehalt des behandelten Metalls von 30 ppm auf 6 ppm erniedrigt.
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Claims (11)
1. Verfahren zum Erniedrigen des Ha-Gehalts in einem Bad
aus flüssigem Aluminium, entweder in Legierungsform oder in reiner metallischer Form, insbesondere in
einem Bad aus magnesiumlegiertem Aluminium, durch an sich bekannte Behandlung der Schmelze in einem Vakuumofen,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens während eines Teils der Dauer der Vakuumbehandlung im Vakuumofen
ein Material zur Reaktion gebracht wird, das zu natrium eine größere Affinität besitzt als Aluminium
und/oder dessen zulegierte Elemente.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als- Reaktionsmaterial Halogene und/oder Halogenverbindungen
geringerer Bildungswärme, als sie ihre Reaktionsprodukte mit Natrium aufweisen, verwendet
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsmaterial Chlor verwendet wird.
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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsmaterial mindestens ein Chlorid der Metalle
Mg, Si, Fe, Mn und/oder Zn verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionanaterial ein chlorierter und/oder fluorierter
Kohlenwasserstoff, insbesondere Tetrachlorkohlenstoff, Hexachloräthan und/oder Freon, verwendet wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmaterial dem
Vakuumofen in fester oder flüssiger Form zugeführt und daß anschließend das aufgeschmolzene Metall im Vakuum
angesaugt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmaterial dem
Strahl aus aufgeschmolzenem Metall während einer dynamischen Behandlung zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmaterial während einer dynamischen Vakuumbehandlung in den Vakuumofen
eindosiert wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß im Vakuumofen ein Strahl des aufgeschmolzenen Metalls atomisiert bzw. versprüht
wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit
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27503A7
der Erniedrigung des Na-Gehalts auch andere, in untergeordneter Menge vorhandene legierende Elemente, wie
Li, Ca, K und/oder Ba, entfernt werden.
11. Nach einem oder mehrere der vorhergehenden Ansprüche her·
gestellte magnesiumhaltige Aluminiumlegierung.
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