DE2935017A1

DE2935017A1 - Exothermic mixt. for purifying molten aluminium:silicon alloys - contains sodium cpds., metal powder such as aluminium, and oxidants such as sodium nitrate

Info

Publication number: DE2935017A1
Application number: DE19792935017
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Drriedelbauch & Stoffregen; Riedelbauch & Stoffregen Dr; Dr Riedelbauch & Stoffregen 6554 Meisenheim
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1979-08-30
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2935017C2

Abstract

The mixt. contains (I) cpds. which produce Na in the molten alloys; (II) metal powders with limited reactivity in the melt; and (III) oxidants which activate metals (II). The mixt. is used for the treatment of hypoeutectic or eutectic A1-Si allys. Metal (II) is pref. powder, shot or turnings of A1; A1 alloys; Mg; Mg alloys; and/or Ca-Si alloys. Oxidants (III) are pref. alkali (ne earth) -nitrates, -chlorates, -perborates, -persulphates, -chromates, or -peroxides; or Mn02, Pb02, and/or Cr03. Cpds (I) are pref. Na2C03; Na3P04; and/or NaP207; and the mixt. may also contain NaF. The mixt. can employ coarse metal powders (II) of low cost; and only a relatively small dose of the mixt. is required for treating A1-Si alloys.

Description

Verfahren für die Veredelung von AlSi-LegierungenProcess for the refinement of AlSi alloys

Die Veredelung eutektischer und naheutektischer AlSi-Legierungen erfolgt dem Stand der Technik entsprechend in der Weise, daß in die zu iehandelnden Schmelzen entweder metallisches Natrium bzw.The refinement of eutectic and near-eutectic AlSi alloys takes place according to the state of the art in such a way that in the melts to be traded either metallic sodium or

Strontium, gegebenenfalls auch in Form einer geeigneten Vorlegierung, oder im Falle der Natrium-Veredelung ein solches Salzgemisch eingetaucht wird, das eine oder mehrere bei der gegebenen Schmelzetemperatur reaktive Na-Verbindungen enthält, die die Wirkkomponente Na entweder unmittelbar oder nach einer metallothermischon Umsetzung mit in den Veredelungspräparaten eingebauten reaktiven Metallpulvern abgeben.Strontium, if necessary also in the form of a suitable master alloy, or in the case of sodium refinement, such a salt mixture is immersed that one or more Na compounds reactive at the given melt temperature contains the active component Na either immediately or after a metallothermischon Implementation with reactive metal powders built into the refining preparations.

Alle diese Präparate, vor allem aber auch die auf dem metallothermischen Iteaktionsprinzip basierenden, müssen so konzipiert sein, da!i sie die von ihnen verlangte Reaktion bei der gegebenen Temperatur der Metall schmelze erbringen.All of these preparations, but especially those on the metallothermic one The principle of action must be designed in such a way that! I they use them Bring the required reaction at the given temperature of the metal melt.

Dies bedeutet für die normalen Salzmischungen eine solche Zusammensetzung, daß sie unter Umständen in hohen, somit unwirtschaftlichen Mengen zur Anwendung gelangen müssen, die zudem den Nachteil erheblicher Angriffe auf die Materialien der Schmelztiegel und -öfen in sich tragen, sowie für die metallothermischen Mischungen, daß insbesondere nur sehr reaktive Metallpulver, wie z.3. Magnesium und hoch-calcium-haltige Calcium-Silicium-Legicrungspulver mit Aussicht auf Erfolg eingesetzt werden können, dies aber auch nur unter Eingehen nicht immer -weder aus wirtschaftlicher noch anwendungstechnischer Sicht- zu vertretender Kompromisse hinsichtlich des Aufbaus derartiger Gemische.For normal salt mixtures, this means such a composition, that they may be used in large and therefore uneconomical quantities must arrive, which also has the disadvantage of considerable attacks on the materials the crucibles and furnaces carry inside them, as well as for the metallothermal mixtures, that in particular only very reactive metal powder, such as z.3. Magnesium and high calcium Calcium-silicon alloy powder can be used with a chance of success, But not always, either from an economic or an application point of view Visible compromises with regard to the structure of such mixtures.

Die Situation wird eine völlig andere, wenn die metallothermischen Gemische gemäß der vorliegenden Erfindung so zusammengesetzt werden, uaM sie auch bei Verwendung weniger reaktiver Metallpulver, wie z.B.The situation becomes completely different when the metallothermal Mixtures according to the present invention are so composed, including them when using less reactive metal powders, e.g.

von gröberem Aluminiumpulver, bei der gegebenen Schmelzetemperatur zur Reaktion kommen und dann soviel fleaktionswärme freisetzen, daß auch solche Begleitkomponenten der Metallpulver als veredelungswirksaine Bestandteile verwendet werden können, die sonst -sei es allein oder sei es in Kombination mit anderen- nicht zum Erfolg führen. Dies bedeutet u.a. aber auch, daß derartige Veredelungsgemische so zusammengesetzt sein müssen, daß sie nach erfolgter Zündung, d.h. Einsetzen der metallothermischen Reaktion, für längere Zeit auf einer erheblich höheren Temperatur als die Metallschmelze bleiben und ihre Wärmeenergie nicht zu schnell an diese abgeben.of coarser aluminum powder, at the given melt temperature come to a reaction and then release so much reaction heat, that also such accompanying components of the metal powder as refinement-effective constituents can be used, the otherwise -be it alone or be it in combination with other- not lead to success. This also means, among other things, that such finishing mixtures must be composed in such a way that after ignition has taken place, i.e. when the metallothermal reaction, for a long time at a considerably higher temperature stay as the molten metal and do not transfer their heat energy to it too quickly.

Die an sich nur wenig reaktiven Metallpulver werden erfindungsgemäß dadurch aktiviert, daß sie im Überschuß gegenüber der für die eigentliche Veredelungsreaktion, d.h. die reduktive Freisetzung von gasförmigen Natrium aus dafür geeigneten Verbindungen, erforderlichen Konzentration angewendet und dieser mit Oxidationsmitteln umgesetzt wird. Als derartige Oxidationsmittel kommen beispielsweise die verschiedenen Alkali- und Erdalkalinitrate, -chlorate, -perborate, -persulfate, -chromate und -permanganate sowie Alkali-und Erdalkaliperoxide und höhere Metalloside, wie beispielsweise Mangandio=id, Bleidiowid, Chromtrioxid u. ä. infrage.The metal powders, which are only slightly reactive per se, are made according to the invention activated by the fact that they are in excess compared to that for the actual refinement reaction, i.e. the reductive release of gaseous sodium from suitable compounds, required concentration and this reacted with oxidizing agents will. Such oxidizing agents are, for example, the various alkali and alkaline earth nitrates, chlorates, perborates, persulfates, chromates and permanganates as well as alkali and alkaline earth peroxides and higher metallosides, such as Mangandio = id, Lead diovide, chromium trioxide and the like are possible.

Als typische, nur wenig reaktive Metallkomponenten seien gröbere Aluminium- und Aluminiumlegierungspulver, Aluminiumgrieß, nieclrig-Cahaltige CaSi-Legierungspulver sowie gröbere Magnesium- und Magnesiumlegierungsspäne und -grieße genannt.Typical, only slightly reactive metal components are coarser aluminum and aluminum alloy powder, aluminum powder, low-carbon CaSi alloy powder as well as coarser magnesium and magnesium alloy chips and grits.

Bei Einsatz dieses erfindungsgemäßen Aktivierungsprinzips gelingt es, metallothermische Veredelungsmischungen aufzubauen, die entweder herkömmliche Na-Verbindungen, wie Gemische von Natriumkarbonat und Natriumfluorid, erheblich besser auszunutzen erlauben, was gleichbedeutend damit ist, daß die einzusetzende Präparatmenge erueblich unter der ansonsten anzuwendenden liegt, oder solche Na-Verbindungen allein oder im Gemisch mit anderen im Sinne einer Na-Veredelung an sich gleichfalls nicht ausreichend reaktiver Komponenten zu verwenden, die bei den bisher gegebenen Möglichkeiten metallothermischer Reaktionen zum Zwecke der Veredelung von AlSi-Legierungsschmelzen ungeeignet sind. Hierzu gehören z.B. Natriumcarbonat, Tri-Natriumorthophospat oder Tetra-Natriumpyropho sphat, gegebenenfalls im Gemisch mit Natriumfluorid oder den im Sinne der Verminderung der Umweltbelastung besonders interessanten wasserunlöslichen Fluoriden wie Flußspat, Kryolith oder Aluminiumfluorid. Diese letztgenannten Fluorträger sind überhaupt nur in Verbindung mit dem erfindungsgemaßen Reaktionsprinzip für Na-Veredelungen verwendbar und zeichnen sich gegenüber dem herkömmlichen für Veredelungszwecke eingesetzten Natriumfluorid neben ihren technologischen Vorteilen zudem auch in wirtschaftlicher Hinsicht aus.Using this activation principle according to the invention succeeds it is necessary to build metallothermal finishing mixtures that are either conventional Na compounds, such as mixtures of sodium carbonate and sodium fluoride, are significant allow better use, which is synonymous with the fact that the to be used Amount of preparation is well below that otherwise to be used, or such Na compounds alone or in a mixture with others in the sense of a Na refinement per se as well insufficiently reactive components to be used with those previously given Possibilities of metallothermal reactions for the purpose of refining AlSi alloy melts are unsuitable. These include e.g. sodium carbonate, Tri-sodium orthophosphate or Tetra-Natriumpyropho sphat, optionally mixed with sodium fluoride or the water-insoluble ones, which are particularly interesting in terms of reducing environmental pollution Fluorides such as fluorspar, cryolite or aluminum fluoride. These latter fluorine carriers are only in connection with the inventive reaction principle for Na refinements can be used and stand out from the conventional for refinement purposes Sodium fluoride used in addition to its technological advantages also in from an economic point of view.

Beispiele fur erfindungsgemässe Veredelungsgemische sind: I II 34 % Na2CO3 35 % Na2CO3 15 % CaF2 25 % NaF 25 % Al-Pulver, grob 25 % AlMg-Legierungspulver, grob 10 % NaNO3 8 % NaNO3 9 % NaCl 3,5 % NaCl 7 % KCl 3,5 % KCl III IV 31 %Na2CO3 48 % Na2CO3 41 Na3AlF6 26 % AlF3 13 % Mg-Späne, grob 10 Vo CaSi-Granulat 5 % NaNO3 3 % Mg-Späne 5 % NaCl 3 % NaNO3 5 % KCl 5 % NaCl 5 % KCl Versuchsbeispiele: Beispiel I 300 kg einer Schmelze aus GAöSi13-Legierung wurden durch Tauchen von 0,36 % des erfindungsgemäßen Veredelungsgemisches I (in tablettiertem Zustand) bei 750°C behandelt. Es ergab sich eine volle Veredelung,die durch das Bruchgefüge, eine Na-Bestimmung und die an Probestäben erselten normgerechten Werte für Festigkeit und Dehnung belegt wurde.Examples of finishing mixtures according to the invention are: I II 34 % Na2CO3 35% Na2CO3 15% CaF2 25% NaF 25% Al powder, coarse 25% AlMg alloy powder, coarse 10% NaNO3 8% NaNO3 9% NaCl 3.5% NaCl 7% KCl 3.5% KCl III IV 31% Na2CO3 48% Na2CO3 41 Na3AlF6 26% AlF3 13% Mg chips, roughly 10 Vo CaSi granulate 5% NaNO3 3% Mg chips 5% NaCl 3% NaNO3 5% KCl 5% NaCl 5% KCl Test examples: Example I 300 kg of a melt of GAöSi13 alloy were dipped from 0.36% of the Finishing mixture I according to the invention (in the tabletted state) treated at 750 ° C. A complete refinement resulted from the fracture structure, a Na determination and the standards-compliant values for strength and elongation obtained on test rods are documented became.

Der ausreagierte Tablettenrest blieb kompakt und war leicht von der Badoberfläche entfernbar, er ging keinerlei Reaktion mit der Tiegel wand ein.The fully reacted tablet residue remained compact and was easy to remove Bath surface removable, it did not react in any way with the crucible wall.

Beispiel II Die Wiederholung des vorstehenden Versuches erfolgte mit Mischung II unter gleichen Bedingungen, aber einer Dosierung von nur 0,26 %.Example II The above experiment was repeated with Mixture II under the same conditions, but a dosage of only 0.26%.

Reaktionsverhalten und Ergebnisse zeigten sich voll mit denen des Beispiels I übereinstimmend.Responsiveness and results were fully in line with those of the Example I conforming.

Claims

Claims 1.) Metallothermically reacting mixtures for the Sodium refinement of eutectic, near and hypoeutectic AlSi alloys, d a d u r c h e k e n n n z e i n e t that they are in addition to components that are under the resulting reaction conditions give Na, at the temperatures of Melts to be refined are not or insufficiently reactive metal powder in the presence contain oxidizing agents as a trigger and / or accelerator.

2.) finishing mixtures according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n - notifies that they are used as metal powder, powder, grit and / or shavings of aluminum, Aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, calcium-silicon alloys of the various compositions alone or in a mixture.

3.) finishing mixtures according to claim 1 and 2, d a d u r c h g e - it is not indicated that they act as oxidizing agents, the various alkali or alkaline earth nitrates, chlorates, perborates, persulfates, chromates or permanganates or alkali or alkaline earth peroids or higher metal oxides such as manganese dioxide, Lead dioxide, Chrontrio id contained alone or in a mixture.

4.) finishing mixtures according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e - it is not indicated that sodium carbonate, Tri-Na-orthophosphate or tetra-sodium pyrophosphate alone or in a mixture.

5.) finishing mixtures according to claim 1 to 4, d a d u r c h g e - It is not noted that they also use fluoride in the form of sodium fluoride contain.

6.) finishing mixtures according to claim 1 to 4, d a d u r c h g e - It is not indicated that they are additionally bluorid alkaline earth and / or simple or contain complex aluminum fluorides.

7.) Refinement mixtures according to 1 to 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that they contain fluorides according to claims 5 and 6 in a mixture with one another.

8.) finishing mixtures according to claim 1 to 7, d a d u r c h g e it is not indicated that they are also other in the sense of the ennobling reaction contain inert components.