-
Verfahren zur Herstellung korrosionsfester Aluminiumlegierungen Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung korrosionsfester, verarbeitbarer
und durch Wärmebehandlung vergütbarer Aluminiumlegierungen, welches es ermöglicht,
solche Legierungen von außerordentlicher Homogenität und insbesondere gegenüber
bekannten Legierungen ähnlicher oder gleicher Zusammensetzung in erheblichem Maße
gesteigerter Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.
-
Das neue Verfahren geht von Aluminiumlegierungen aus, die aus 3 bis
5,25 % Kupfer, 0,2 bis 0,5 °/o Mangan, etwa
0,3 % Eisen, o,2 bis o,7 °/o, vorzugsweise bis o,5 % Silicium, o,r bis o,2
% Wolfram, 0,25 bis -2°/o Magnesium, 0,7 bis 3 (Y0 Cadmium, Rest Aluminium,
bestehen. Legierungen. dieser grundsätzlichen Zusammensetzung sind an sich bekannt.
Sie besitzen infolge ihres Cadmiumgehaltes bereits eine gewisse Korrosionsbeständigkeit,
jedoch ist diese noch nicht genügend, um sie für Verw endungszwecke geeignet zu
machen, bei welchen in dieser Hinsicht hohe Anforderungen gestellt werden müs ien.
-
Es wurde nun gefunden, daß eine erltebliche Steigerung der Korrosionsbeständigkeit
derartiger Legierungen durch ein neuartiges Herstellungsverfahren erzielt wird,
dessen wesentliches kennzeichnendes Merkmal in der .Art der Einführung des Magnesiums
und des Cadmiums in die Schmelze besteht. Die Stei,-gerung der Korrosionsbeständigkeit
erfolgt dabei in solchem Maße, daß einerseits bei eitler geringeren oder gleichen
Dichte der Aluminiumlegierungen als 3 ihre Korrosionsbeständigkeit mit der des reinsten
Aluminiums von 99,9 % vergleichbar ist, während mechanische Festigkeitseigenschaften
erzielt werden, welche denen des reinen Aluminiums erheblich überlegen sind, so
daß die in der neuartigen Weise erzeugten Legierungen jeder mechanischen oder thermischen
Bearbeitung unterworfen und auch geschmolzen zu bruch-und blasenfreien Stücken gegossen
werden können.
-
Die besondere 'Art der Einführung der beiden Metalle besteht darin,
daß in die Schmelze, die bereits alles Aluminium, Kupfer, Mangan, Eisen, Silicium
und Wolfram enthält, dicht unterhalb der Badoberfläche zunächst das Magnesium und
unmittelbar danach an der gleichen Stelle das Cadmium ein.-gebracht wird. Durch
diese Art der Einführung wird durch das Magnesium die gleichmäßige Verteilung des
das Schutzmetall darstellenden Cadmiums in der Legierung g e, sichert, welche die
Ursache der hohen Korrosionsbeständigkeit der Legierung ist.
-
Die Einführung des Cadmiums erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe an sich
bekannter Mittel, wie eines :durchlöcherten Löffels, einer Metallkelle oder eines
ähnlichen Werkzeuges, in solcher Weise, daß es sich möglichst nahe der Oberfläche
der Schmelze schnell verteilt.
-
Des weiteren wird vorzugsweise bei dein neuen Verfahren so gearbeitet,
daß alle Zusätze bei Temperaturen von nicht über 725° C eingetragen werden. Nach
erfolgtem Einbringen des Cadmiums in die Schmelze wird diese kräftig umgerührt.
:`Nachstehend
werden einige Ausführungsbeispiele des neuen Verfahrens im einzelnen beschrieben,
ohne daß aber die Erfindung auf: die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Maßnahmen
im einzelnen beschränkt wäre. .
-
In allen Fällen wird zunächst eine reiche Legierung vorbereitet, indem
man ihre verschiedenen Bestandteile in einem Graphittiegel, der mit Magnesia ausgefüttert
ist; einschmilzt. Das schmelzende Metall wird mit folgender Mischung bedeckt: Pulverisierte
Holzkohle .... iooo g Natürliches Fluorcalcium . . iooö g Magnesiumoxyd
.... . ..... 2509
Arsenige Säure ........... io g: Der Tiegel
wird in einem Ofen erhitzt, der eine regelbare und konstante Temperatur zu erzielen
ermöglicht (Ofen für Betrieb mit Schweröl oder ein Ofen mit Wiedergewinnung der
Wärme, System Bizot z. B.). Wenn die Schmelzung erzielt ist, rührt man ziemlich
lange mit einem Stabe aus mit Magnesia überzogener Retortenkohle um. Eine Eisenstange
soll für diesen Zweck nie benutzt werden. Hierauf entfernt man von der Oberfläche
der geschmolzenen Masse die Mischung von Staub und Schlacken, die oben schwimmen,
und gießt die Schmelze in eine eiserne Barrenform, die mit Magnesia ausgekleidet
ist.
-
Die Zusammensetzung der so vorbereiteten reichen Legierung ändert
sich je nach dem Zwecke, dem die endgültige Legierung dienen soll.
-
Da auch das Aluminium selbst eine bestimmte Menge Silicium enthält,
muß die Zugabe des Ferrosiliciums so bemessen werden, daß der Gehalt des Siliciums
im Ferrosilicium - plus dem Gehalt des Siliciums im reinen Aluminium die angegebenen
Werte nicht übersteigt, die in der fertigen Legierung zwischen o,2 bis o,5
% liegen. Sollte z. B. ein Aluminium von 99 °/o friit einem durchschnittlichen
Siliciumgehalt von o,5 °f, zur Verwendung kommen, so braucht der reichen Legierung
lein Silicium mehr zugesetzt werden.
-
Beispiel I Vorbereitung einer reichen Legierung zur Erzeugung einer
Al-Legierung für die Fabrikation von- profilierten Stangen, Blechen, Rohren usw.
durch Schmelzen von: Kupfer ................ 359
Mangan ................
2 g Ferrosilicium . . . ........ 5,259
Wolfram ............ Aluminium
............. 56,759.
-
Der so erhaltenen reichen Legierung werden 900g reines Aluminium von
99,5°/o zugesetzt. Die gebildete Legierung wird nunmehr in jedem Falle vor dem Zugeben
der weiteren Zuschläge an Magnesium und C,admiuan ,ge-:reinigt, da sonst das Magnesium
in die Schlacken mitgerissen werden würde.
-
,"Nach dem Abschlacken läßt man die Temperatur des Bades auf ungefähr
63o° C sinken und trägt alsdann etwa 2o g Magnesium mit einem Löffel, der mit einem
durchlö: herten Deckel versehen ist, ein, und zwar io cm von der Oberfläche des
Bades entfernt, wobei man das Bad sowenig wie möglich bewegt, damit das schmelzende
Magnesium infolge seiner geringen Dichte soviel wie möglich im oberen Teil des Bades
verbleibt.
-
Unter Vermeidung jeder Bewegung zieht man den Löffel vorsichtig heraus
und fügt ,alsbald etwa sog Cadmium zu. Dieses sinkt infolge seiner höheren Dichte
nach unten und stößt hierbei auf das ;Magnesium, mit dem es sich dank seiner Affinität
zu demselben verbindet.
-
Hierauf steigert man die Temperatur des Bades auf höchstens 725° C
und rührt anschließend einige Minuten lang kräftig um, damit sich die Verbindung
Cadmium-Magnesium gleichmäßig in der ganzen Legierung verteilt.
-
Beispiel II Vorbereitung einer reichen Legierung, die besonders zur
Herstellung von Gußstücken geeignet ist: Kupfer ................ 429 Mangan
............... 2 g Ferrosilicium ........... 525 g Wolfram
.............. i g Aluminium ............. 49,759.
-
Der so entstandenen reichen Legierung werden 90o g reines Aluminium
von 99,_q °/u zugesetzt. Die weiteren Zusätze an Magnesium und Cadmium erfolgen
in den gleichen Verhältnissen und unter den gleichen Bedingungen, wie in Beispiel
I angegeben.
-
Zur Erzielung eines leichten Gusses und Erlangeng von Werkstücken
hoher Güte und gleichmäßiger Eigenschaften ist es wichtig; nur- reine Metalle zu
verwenden und bei- der Vorbereitung der reichen Legierung in der Zusammenstellung
von Kupfer auszugehen. Beispiel III Vorbereitung einer reiches: Legierung, die sich
besonders zur Herstellung von Kolben eignet: Kupfer ................ 52,5
g Mangan .............. 59
Ferrosilicium ........... 5,5 g Wolfram
.............. i g Aluminium ..... . ....... 36g.
Man
setzt der reichen Legierung 900 g reines Aluminium von 9c,5 °/o und die weiteren
Zuschläge an Magnesium und Cadmium unter den gleichen Voraussetzungen, wie in Beispiel
1 beschrieben, zu.