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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 °.
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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.
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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.
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''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.
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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.
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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.
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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.
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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 |