DE709361C - Verfahren zum Modifizieren von siliciumhaltigen Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Modifizieren von siliciumhaltigen Aluminiumlegierungen Für das Modifizieren von Aluminiumlegierungen, insbesondereAluminium-Silicium-Legierungen, sind bereits Veredlungsverfahren (1Iodifizierungsverfahren) bekannt, welche auf der Einführung eines Alkalimetalls, wie Natrium, beruhen. Dieses Natrium kann dabei entweder elementar zugesetzt oder durch Zersetzung von z. B. Natriumfluoriden in die geschmolzene Ausgangslegierung eingeführt werden. Hierdurch entstehen Legierungen, welche wegen ihres außerordentlich fein dispersen Gefüges, insbesondere wegen der eigenartig feinen Ausbildung der Siliciumkristalle, verbesserte mechanische Eigenschaften besitzen. Gerade die Einführung von elementarem Natrium hat jedoch den Nachteil, daß leicht .ein feinporöses Gußgefüge entsteht. Die Verwendung von Natriumfluorid ist auf der anderen Seite verhältnismäßig kostspielig, so daß ein Bedürfnis zur weiteren Verbesserung dieser Verfahren besteht. Es sind auf der anderen Seite Raffinationsverfahren bekannt, bei denen die Raffination; d. h. das- Herauslösen von verunreinigenden Bestandteilen, wie Schlacken, Oxyde oder Gase, mit Hilfe von Natriumcarbonaten erfolgen soll, denen zui# Erniedrigung der Schmelztemperatur Calciumtluoride zugesetzt werden sollen. Bei derartigen Verfahren handelt es sich nun nicht darum, irgendwelche Bestandteile der Salze in der Schmelze einzuführen, wie denn auch die Schwermetalle Kupfer, Messing usw., für die das Verfahren in erster Linie gedacht ist, eine Verfeinerung des Gefüges durch Einführung von Natrium nicht erfahren. Bei Anwendung auf Aluminium kommt insbesondere die Herabsetzung der Schmelztemperatur durch Zusatz von Calciumfluorid in Betracht, da man bestrebt ist, die Raffinationsmittel möglichst noch unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls schmelzen zu lassen, um schon während des Einschmelzens einen gewissen Schutz vor Oxydation zu haben, andererseits aber auch nach denn Einschmelzen Überhitzungen zu vermeiden, da diese leicht zu erneuter Gasaufnahme führen. Gerade hinsichtlich der Behandlungstemperatur und Art der Durchführung unterscheiden sichsomitRaffinations-und Modifizierungsverfahren grundsätzlich. Das Raffinationsverfahren will mit Hilfe der Salze bzw. Salzgemische bei Temperaturen möglichst dicht über dein Schmelzpunkt die Metalle von Verunreinigungen befreien. Es ist nicht Zweck dieser Verfahren., irgendwelche Bestandteile der Salze in die Schmelze einzuführen. Die 12odifizierungsverfäliren bezwecken dagegen in der Hauptsache, sofern sie überhaupt mit Salzen arbeiten, eine Zersetzung dieser Salze, um das darin enthaltene «Natrium bzw. sonstige Alkalimetalle in die Schmelze einzuführen und hierbei eine spezifische Beeinflussung des Gefüges zu erzielen. Dementsprechend werden Modifizierungsverfahren reit @Tatriumfluorid auch bei Temperaturen durchgeführt, bei denen dieses sich zersetzt, d. h. bei etwa 85o °.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Modifizieren von siliciumhaltigen Aluminiumlegierungen, bei dem das der Modifizierung dienende Alkalimetall durch Zersetzung eines Gemisches von Fluoriden, welche an sich im Sinne der bekannten Modifizierungsverfahren mit Aluminium nicht reaktionsfähig sind, sowie Alkalicarbonat freigemacht wird.
• An Fluoriden kommen hier Erdalkalifluoride in Betracht, wie z. B. Calciumfluorid, dem wegen seiner Billigkeit der Vorzug zu geben ist. Die vorteilhaften Wirkungen des \'erfalirens der Erfindung werden aber nicht nur durch die Verwendung von Gemischen aus Erdalkalifluoriden und Alkalicarbonaten erzielt, sondern ganz allgemein mit Hilfe aller solcher Fluoride, welche an sich mit Aluminium nicht in Reaktion zu treten veri=i:ögen. wie z. B. Aluminiumfluorid, MagnesiL,nitiuorid. Manganfluorid, weiterhin auch die Doppelfluoride. z. B. \atriumaluminiumfluorid. \ atriumsilicofluorid u. dgl. Gegebenenfalls kann dabei die Auswahl dieser Fluoride unter dem Gesichtspunkt weiterer Behandlungsverfahren, wie z. B. einer Vergütung, erhöhter Walzbarkeit u. dgl., getroffen werden, d. h. daß auch die Metallkomponenten des Fluorids als Legierungsbestandteil in das Aluminium eingehen können und dort die an sich bekannten Wirkungen ausübt, wie z. B. das 'Magnesium eine Verbesserung der Vergiitbarl:eit.
• ''0n den Alkalicarbonaten kommt in erster Linie 1Tatriumcarhonat in Betracht. Auch hier können jedoch Gemische mehrerer Carbonate verwendet werdefi. Abgesehen vom 1latriumcarbonat ist auch die Anwesenheit von Lithiumcarbonat besonders vorteilhaft, weil es auf die feine Verteilung der Schwernietallegierunsbestandteile, wie Eisen, Kupfer, Mangan' u. dgl., außerordentlich hohen Einfluß auszuüben vermag. Insbesondere kupferhaltige Aluminiumlegierungen und unter diesen besonders die durch Warinhehandlung vergütbaren Guß- und Walzlegierungen werden weitgehend verbessert, wobei die Einführung des Lithiums in die Legierung in beinahe verlustfreier Weise erfolgt und hier Es sei dabei dahingestellt, wie der chemische Reaktionsverlauf sich abspielt, ob eine gegenseitige Zersetzung der Salze stattfindet oder ob das Alkalicarbonat in Gegenwart der anderen Salze besonders leicht durch da;: Aluminium zersetzt wird. Im Ergebnis ist jedenfalls festzustellen, daß eine Zersetzung der Salze und dementsprechend eine Veredlung schon bei Temperaturen festzustellen ist, die bei den gewöhnlichen Modifizierungstemperaturen mit Hilfe der bekannten Veredlungssalze liegen, während weder mit Alkalicarbonat allein schon bei diesen Temperaturen noch mit den genannten Fluoriden allein die gleichen Wirkungen erzielt werden können. Auf der anderen Seite würde eine Einwirkung noch nicht stattfinden, wenn man nach Art der Raffinationsverfahren bei oder wenig über Schmelztemperatur ohne Zersetzung; dieser Salze arbeitet, da diese sich dann noch nicht zersetzen. Insofern liegt gegenüber dem Bekannten sowohl eine andere Aufgabenstellung wie auch eine andere Art der praktischen Durchführung bei dem Verfahren gemäß Erfindung vor.
• Zur Erniedrigung der Reaktionstemperatur für sehr niedrig schmelzende Legierungen, wie Alttiiiiciiuin-Silicium-llagnesiuin-Legierungen oder Aluniinium-Siliciuni-Zink-Legierungen, kann man weiterhin noch niedrig schmelzende Stoffe, wie z. B. Alkalichloride oder Gemische davon, z. B. ein Gemisch von 6o Teilen Isaliunichlorid und 4o Teilen Natriumchlorid, in Mengen bis zu etwa 3o Gewichtsteilen der hluoridcarl)onatmischung zusetzen.
• Die ilfenge des Salzgemisches, welches 'zweckmäßig aus annähernd gleichen Teilen von Fluoriden und Carbonaten besteht, beträgt etwa 0,5 bis 3 Prozent der Legierungs-, schmelze. Doch kann diese 'Menge je nach den Verhältnissen in gewissen Grenzen schwanken. Als besonders wirtschaftlich hat sich die Anwendung eines Gemisches aus 5 Teilen Calciumfluorid und 6,5 Teilen `'atriumcarbonat erwiesen.
• Eine besonders vorteilhafte Wirkung des angemeldeten Verfahrens liegt darin, daß nicht nur der Siliciunianteil im Gefüge, sondern auch die Eisenkristalle einer verfeinernden Beeinflussung unterliegen. So wurde z. B. eine etwa t3iProzent Silicium enthaltende Aluminiumlegierung mit einem I?i#eitgehalt von 1,14 Prozent mit einem Gemisch aus 5 Teilen 1<;ilzitimfitioritl und 6.; "heilen \atriunicarl>onat,welcheszusaminengrschiiiolzen und litilverisiert war, versetzt. @n>liei der Anteil an diesem Gemisch etwa 1,5 Prozent vorn Gewicht der Legierungsschmelze betrug. 'über 2o kg und eine Dehnung von 5 -bis 6 Prozent. Unter dem Mikroskop erwiesen sich die eisenhaltigen Kristalle an Zahl wie auch an Größe als weit geringer als in einer unvorbehandelten Legierung. -Besonders günstige Ergebnisse werden dann erhalten, wenn das Verfahren nach der Erfindung als Vorbehandlung vor die üblichen Modifizierungsverfahren durchgeführt wird. In diesem Fall werden noch wesentlich bessere Ergebnisse erzielt als bei der Behandlung z. B. mit Natriummetall allein. Das Verfahren eignet sich auch sehr gut zur Behandlung hochsiliciumhaltiger Legierungen, welche mit Gehalten von 20 his 30 Prozent Silicium, vor allem für die Herstellung von Kolben, Anwendung finden.
• Weitere Beispiele für geeignete Reaktionsmischungen sind die:folgenden: Beispiel i Beispiel 2 Beispiel 3-

  Natriumchlorid . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . 20,50,4,

  Kaliumchlorid ...:................. 2o,50/0

  Calciumfluorid ..................... 25,60%0

  Natriumcarbonat .................. 33,40110

Claims (3)

1. ' PATrNTANSPRÜCIIC: i. Verfahren zum Modifizieren von Aluminium-Silicium-Legierungen, bei dem Alkalimetall durch Zersetzung der verwendeten Salie freigemacht und in die Schmelze eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Salzgemisch aus Fluoriden, welche an sich nicht für die Modifizierung geeignet sind, einerseits und Alkalicarbonaten andererseits verwandt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erniedrigung der Arbeitstemperatur dem Salzgemisch noch an sich bekannte Stoffe, wie Alkalichloride, in Mengen bis etwa 3o Prozent vom Gewicht .des Salzgemisches,:- zugesetzt werden.
3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Silicium-Legierungen mit dem Salzgemisch behandelt und anschließend einer weiteren Veredlungsbehandlung an sich bekannter Art, z. B. mit Natrium, unterworden werden.