DE2935017C2

DE2935017C2 -

Info

Publication number: DE2935017C2
Application number: DE19792935017
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1979-08-30
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1988-11-03
Also published as: DE2935017A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veredelung von Alu minium-Silicium-Legierungen gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.The invention relates to a method for refining aluminum minium silicon alloys according to the preamble of the patent claim 1.

Es ist bekannt, zur Veredelung eutektischer und naheutekti scher Aluminium-Silicium-Legierungen in die zu behandelnden Schmelzen entweder metallisches Natrium oder Strontium, gegebenenfalls auch in Form einer geeigneten Vorlegierung, oder im Falle der Natriumveredelung ein Salzgemisch einzu tauchen, das eine oder mehrere bei der gegebenen Schmelz temperatur reaktive Na-Verbindungen enthält, die die Wirk komponente Na entweder unmittelbar oder nach einer metallo thermischen Umsetzung mit in den Veredelungspräparaten ein gebaut reaktiven Metallpulvern abgeben.It is known to refine eutectic and near eutectic shear aluminum-silicon alloys in the to be treated Melting either metallic sodium or strontium, if necessary also in the form of a suitable master alloy, or in the case of sodium refinement to add a salt mixture dip that one or more at the given enamel contains temperature-reactive Na compounds, which act component Na either immediately or after a metallo thermal implementation with in the finishing preparations built reactive metal powders.

Aus der DE-PS 10 23 232 ist ein Verfahren zur Veredelung von Aluminium-Silicium-Legierungen bekannt, bei dem Natriumsalze und Natriumsalze enthaltende Salzgemische in Pulverform mit Aluminium- und/oder Magnesiumpulver gemischt und in die zu veredelnde Schmelze eingebracht werden.From DE-PS 10 23 232 is a process for refining Aluminum-silicon alloys known in the sodium salts and salt mixtures containing sodium salts in powder form Aluminum and / or magnesium powder mixed and in the too refining melt can be introduced.

Alle Präparate, auch die auf dem metallothermischen Reaktions prinzip basierenden, müssen so konzipiert sein, daß sie die von ihnen verlangte Reaktion bei der gegebenen Temperatur der Metallschmelze durchführen.All preparations, including those based on the metallothermic reaction Principle based, must be designed so that they can reaction required by them at the given temperature perform the molten metal.

Dies bedeutet, daß die normalen Salzmischungen eine solche Zusammensetzung aufweisen müssen, daß sie unter Umständen in hohen und somit unwirtschaftlichen Mengen einsetzbar sind, die außerdem die Materialien der Schmelztiegel und -öfen stark angreifen. Bei den metallothermischen Mischungen können nur sehr reaktive Metallpulver, wie Magnesium- und Calcium- Silicium-Legierungspulver mit hohem Calciumgehalt mit Aus sicht auf Erfolg eingesetzt werden, aber auch nur unter Kompromissen, die weder wirtschaftlich noch anwendungs technisch vertretbar sind.This means that the normal salt mixtures do Must have composition that they may in high and therefore uneconomical quantities can be used, which also the materials of the crucibles and furnaces attack heavily. In the case of the metallothermal mixtures only very reactive metal powders such as magnesium and calcium Silicon alloy powder with high calcium content with Aus with a view to success, but only under compromises that are neither economical nor application are technically justifiable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren be reitzustellen, bei dem eine bessere Ausnutzung der Natrium salze erreicht wird und weniger umweltbelastende Natriumver bindungen verwendet werden können.The invention has for its object to be a method to sit in a better use of sodium salt is achieved and less polluting sodium ver bindings can be used.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.This object is achieved by the method characterized in claim 1 solved. Preferred embodiments are in the Claims 2 to 7 specified.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden metallothermische Gemische so eingesetzt, daß sie auch bei Verwendung von weni ger reaktivem Metallpulver, wie gröberem Aluminiumpulver, bei der gegebenen Schmelztemperatur zur Reaktion kommen und dann soviel Reaktionswärme freisetzen, daß auch solche Begleit komponenten allein oder in Kombination mit anderen der Metallpulver als veredelungswirksame Bestandteile verwendet werden können, die sonst nicht zum Erfolg führen. Dies be deutet u. a. aber auch, daß derartige Veredelungsgemische so zusammengesetzt sein müssen, daß sie nach erfolgter Zündung, d. h. nach dem 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.According to the present invention, metallothermic Mixtures used in such a way that they can also be used with weni reactive metal powder, such as coarser aluminum powder of the given melting temperature and then react release so much heat of reaction that such accompanying components alone or in combination with other the Metal powder used as refining ingredients that can otherwise not lead to success. This be interprets u. a. but also that such finishing mixtures must be composed so that after ignition, d. H. after the onset of the metallothermic reaction, for for a long time at a significantly higher temperature than that Molten metals remain and their thermal energy does not increase quickly hand over to them.

Die an sich nur wenig reaktiven Metallpulver werden erfin dungsgemäß dadurch aktiviert, daß sie im Überschuß gegenüber der für die eigentliche Veredelungsreaktion, d. h. die reduk tive Freisetzung von gasförmigem Natrium aus dafür geeigne ten Verbindungen, erforderlichen Konzentration angewandt und mit Oxidationsmitteln umgesetzt werden. Als derartige Oxidations mittel kommen beispielsweise Alkali- und Erdalkalimetall nitrate, -chlorate, -perborate, -persulfate, -chromate und -permanganate sowie Alkali- und Erdalkalimetallperoxide und höhere Metalloxide, wie Mangandioxid, Bleidioxid und Chrom trioxid, in Frage.The metal powders, which are not very reactive per se, are invented appropriately activated in that they are in excess over the one for the actual finishing reaction, d. H. the reduk tive release of gaseous sodium from suitable compounds, required concentration applied and with Oxidizing agents are implemented. As such oxidation middle come for example alkali and alkaline earth metal nitrates, chlorates, perborates, persulfates, chromates and permanganates and alkali and alkaline earth metal peroxides and higher metal oxides such as manganese dioxide, lead dioxide and chromium trioxide, in question.

Beispiele für nur wenig reaktive Metallkomponenten sind gröbere Aluminium- und Aluminiumlegierungspulver, Aluminium grieß, CaSi-Legierungspulver mit niedrigem Ca-Gehalt sowie gröbere Magnesium- und Magnesiumlegierungsspäne und -grieße.Examples of only slightly reactive metal components are coarser aluminum and aluminum alloy powder, aluminum semolina, CaSi alloy powder with low Ca content as well coarser magnesium and magnesium alloy chips and grits.

Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Aktivierungsprinzips gelingt es, metallothermische Veredelungsmischungen aufzubauen, die herkömmliche Na-Verbindungen, wie Gemische von Natriumcarbo nat und Natriumfluorid, erheblich besser ausnutzen. Dies bedeutet, daß die einzusetzende Präparatmenge erheblich unter der üblichen Menge liegt. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, solche Na-Verbindungen allein oder im Gemisch mit anderen, zur Na-Veredelung an sich gleichfalls nicht ausreichend reaktiven Komponenten zu verwenden, die bisher bei metallo thermischen Reaktionen zur Veredelung von AlSi-Legierungs schmelzen ungeeignet waren. Hierzu gehören z. B. Natrium carbonat, Trinatriumorthophosphat oder Tetranatriumpyro phosphat, gegebenenfalls im Gemisch mit Natriumfluorid oder die Umwelt weniger belastenden wasserunlöslichen Fluoriden, wie Flußspat, Kryolith oder Aluminiumfluorid. Diese letzt genannten Fluorträger sind überhaupt nur in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Reaktionsprinzip für Na-Veredelungen verwendbar und sind auch wirtschaftlicher und technologisch vorteilhafter als Natriumfluorid.When using the activation principle according to the invention succeeds to build metallothermal finishing mixes that conventional Na compounds, such as mixtures of sodium carbo nat and sodium fluoride, much better use. This means that the amount of preparation to be used is significantly below the usual amount. According to the invention, it is also possible such Na compounds alone or in a mixture with others, not sufficient for Na refinement per se to use reactive components that were previously used at metallo thermal reactions for the refinement of AlSi alloy melting were unsuitable. These include e.g. B. sodium carbonate, trisodium orthophosphate or tetrasodium pyro phosphate, optionally in a mixture with sodium fluoride or less polluting water-insoluble fluorides, such as fluorspar, cryolite or aluminum fluoride. This last one fluorine carriers mentioned are only in connection with the reaction principle according to the invention for Na refinements usable and are also more economical and technological more advantageous than sodium fluoride.

Beispiele für in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetz bare Veredelungsgemische sind:Examples of use in the process according to the invention bare finishing mixes are:

I
34%Na₂CO₃ 15%CaF₂ 25%Al-Pulver, grob 10%NaNO₃ 9%NaCl 7%KClI.
34% Na ₂ CO ₃ 15% CaF ₂ 25% Al powder, roughly 10% NaNO ₃ 9% NaCl 7% KCl

II
35%Na₂CO₃ 25%NaF 25%AlMg-Legierungspulver, grob 8%NaNO₃ 3,5%NaCl 3,5%KClII
35% Na ₂ CO ₃ 25% NaF 25% AlMg alloy powder, roughly 8% NaNO ₃ 3.5% NaCl 3.5% KCl

III
31%Na₂CO₃ 41%Na₃AlF₆ 13%Mg-Späne, grob 5%NaNO₃ 5%NaCl 5%KClIII
31% Na ₂ CO ₃ 41% Na ₃ AlF ₆ 13% Mg chips, roughly 5% NaNO ₃ 5% NaCl 5% KCl

IV
48%Na₂CO₃ 26%AlF₃ 10%CaSi-Granulat 3%Mg-Späne 3%NaNO₃ 5%NaCl 5%KCl IV
48% Na ₂ CO ₃ 26% AlF ₃ 10% CaSi granules 3% Mg chips 3% NaNO ₃ 5% NaCl 5% KCl

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.

Example 1

300 kg einer Schmelze aus GAlSi13-Legierung wurden durch Tauchen von 0,36% des vorstehenden Veredelungsgemisches I (tablettiert) bei 750°C behandelt. Es ergab sich eine volle Veredelung, die durch das Bruchgefüge, eine Na-Bestimmung und die an Probestäben erzielten normgerechten Werte für Festigkeit und Dehnung belegt wurde. Der ausreagierte Tablettenrest blieb kompakt und war leicht von der Badober fläche entfernbar, er ging keinerlei Reaktion mit der Tiegel wand ein.300 kg of a melt made of GAlSi13 alloy were passed through Dipping 0.36% of the above finishing mixture I (tableted) treated at 750 ° C. There was a full one Refinement due to the fracture structure, a Na determination and the standard-compliant values for test bars for Strength and elongation has been demonstrated. The fully reacted Tablet residue remained compact and was light from the Badober removable, he made no reaction with the crucible objected.

Example 2

Die Wiederholung des Beispiels 1 erfolgte mit dem vorstehen den Veredelungsgemisch II unter gleichen Bedingungen, aber mit einer Dosierung von nur 0,26%. Das Reaktionsverhalten und die Ergebnisse waren wie im Beispiel 1.Example 1 was repeated with the above the finishing mixture II under the same conditions, but with a dosage of only 0.26%. The response behavior and the results were as in Example 1.

Claims

1. Process for the sodium refinement of eutectic, near- and hypoeutectic AlSi alloys by adding metallothermally reacting mixtures which contain sodium salts and metal powder, characterized in that the temperatures of the melts to be refined do not, or not sufficiently reactive, excess metal powder, based on the reaction to release sodium is used in the presence of an oxidizing agent as a reaction initiator and / or accelerator.

2. The method according to claim 1, characterized in that as metal powder powder, semolina and / or shavings from Alumi nium, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloy gene or calcium-silicon alloys each alone or can be used in a mixture.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as an oxidizing agent alkali or alkaline earth metal nitrates, chlorates, perborates, persulfates, chromates or permanganates or alkali or alkaline earth metals oxides or higher metal oxides in the form of manganese dioxide, Lead dioxide or chromium trioxide, either alone or in ge be used mixed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that sodium-donating compounds are sodium carbonate, trisodium orthophosphate or tetrasodium pyro phosphate can be used alone or in a mixture.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that in addition a fluoride in the form of Sodium fluoride is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that alkaline earth metal and / or simple or complex aluminum fluorides be set.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that the fluorides according to claim 5 and 6 in Mixture can be used together.