DE744121C

DE744121C - Process for improving the properties of pure aluminum

Info

Publication number: DE744121C
Application number: DEK150057D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Justus Kohlmeyer; Dr-Ing Hans Wilhelm Retzlaff
Original assignee: ERNST JUSTUS KOHLMEYER DR ING; HANS WILHELM RETZLAFF DR ING
Current assignee: ERNST JUSTUS KOHLMEYER DR ING; HANS WILHELM RETZLAFF DR ING
Priority date: 1938-03-25
Filing date: 1938-03-25
Publication date: 1944-01-10

Description

Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von reinem Aluminium Es ist bekannt, daß beim Schmelzen und Gießen sowie-- bei der Verarbeitung von Aluminium und seinen Legierungen hinsichtlich der Eigenschaften das im Aluminium enthaltene Aluminiumoxyd eine große Rolle spielt, auch wenn seine Menge nur gering sein sollte. Dieses Aluminiumoxyd; bildet sich beim Schmelzen und Vergießen des Aluminiums sofort dort, wo flüssiges Aluminium mit Luft in Berührung kommt, und umhüllt bekanntlich schlauchartig selbst den Gußstrahl. Die Bemühungen des Gießers richten sich darauf, zu verhindern, daß die das flüssige Aluminium umhüllende Oxydhaut zerreißt und Bruchstücke davon in, das flüssige Aluminium gelangen, in welchem sie sich wegen des annähernd :gleichen spezifischen Gewichtes schwebend erhalten und nachher die Ursacke bilden, daß das Gußstück inhomogene Beschaffenheit aufweist, daß ferner der Austritt der Gase bei der Erstarrung erschwert wird, so daß Gasbläschen an den Aluminiumoxydteilchen hängenb @ei@ben.Process for improving the properties of pure aluminum It is known that in the melting and casting as well as - in the processing of aluminum and its alloys with regard to the properties of those contained in aluminum Aluminum oxide plays an important role, even if its amount should only be small. This alumina; forms immediately when the aluminum is melted and poured where liquid aluminum comes into contact with air and, as is well known, envelops hose-like even the casting stream. The efforts of the caster are aimed at to prevent the oxide skin surrounding the liquid aluminum from tearing and fragments from it get in, the liquid aluminum, in which it is because of the approximate : keep the same specific gravity floating and then form the primordial sacks, that the casting has an inhomogeneous nature, that furthermore the emergence of the Gases during solidification is made difficult, so that gas bubbles on the aluminum oxide particles hang @ ei @ ben.

Das Streben des Gießers geht, wie erwähnt, dahin, das Auftreten von Tonerdehäutchen nach Möglichkeit überhaupt zu verringern, ohne dieses jedoch ganz verhindern zu können. Die Mengen sind allerdings so gering, daß sie sich analytisch nur schwer nachweisen lassen. Ihr Vorhandensein macht sich vielmehr durch die Verschlechterung der Eigenschaften bemerkbar. Aus gewissen Erscheinungen kann man schließen, daß die Oxydhaut, welche jedes flüssige Aluminiumteilchen in Gegenwart von Luft umschließt, nicht nur eine gewisse mechanische Festigkeit besitzt, sondern auch den Gasaustausch, Aufnahme und Abgabe, erschwert.As mentioned, the striving of the foundry goes to the occurrence of To reduce alumina skin if possible, but without completely to be able to prevent. The quantities, however, are so small that they can be analyzed analytically difficult to prove. Rather, their presence makes itself worse through deterioration of the properties noticeable. From certain phenomena one can conclude that the oxide skin which encloses every liquid aluminum particle in the presence of air, not only has a certain mechanical strength, but also the gas exchange, intake and delivery, made more difficult.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, durch Einführung geringer Mengen Schwefel die Festigkeit dieser Oxydhaut zu zerstören.It has now been found that it is possible to reduce it by introducing it Amounts of sulfur destroy the strength of this oxide skin.

Alutniniu,moxyd hat einen Schmelzpunkt von 2o5o°. Die Oxydhaut ist also als dichtes, feinmaschiges Netz eines festen Stoffes aufzufassen. Die Haut ist aber andererseits nicht so dicht, als daß sie nicht Schwefeldampf; Schwefelwasserstoff usw. hindurchtreten ließe. Hierdurch bildet sich eine geringe Menge Aluminiumsulfid. Aluminiumsulfid hat aber einen Schmelzpunkt von nur iioo°. 61,3 Getvichtsteile Aluminiumsulfid und 38,7 Gewichtsteile Aluminiumoxyd bilden weiter ein Eutektikum, welches bei rund ioo8° schmilzt. Bei diesen Schinelzpunktsunterschieden gegenüber Aluminiumoxyd konnten auch ganz andere mechanische Eigenschaften einer Oxyd-Sulfid-Hant gegenüber einer reinen Oxydhaut erwartet werden.Alutniniu, moxyd has a melting point of 2050 °. The oxide skin is thus to be understood as a dense, fine-meshed network of a solid material. The skin but on the other hand it is not so dense that it is not sulfur vapor; Hydrogen sulfide etc. pass through. This creates a small amount of aluminum sulfide. Aluminum sulfide, however, has a melting point of only 100 °. 61.3 weight parts aluminum sulfide and 38.7 parts by weight of aluminum oxide further form a eutectic, which at around ioo8 ° melts. With this difference in melting point compared to aluminum oxide also completely different mechanical properties of an Oxyd-Sulphid-Hant compared to one pure oxide skin can be expected.

Diese Erkenntnisse bilden nun de Grund-lage des Gedankens, in reines Aluminium so viel Sch.vetel einzuführen, daß die Bildung der so unangenehmen Oxydhäute gestört wirr]. Bei der Behandlung zunächst von allerreinstem Aluminiumre mit 99,99 010, vorzugsweise mit Schwefelwasserstoff, ergaben sich Metallabgüsse, welche sich in ihrer Oberflächenbeschaffenheit auf das Vorteilhafteste von solchen Abgüssen unterschieden, welche nicht mit Schwefelwasserstoff behandelt worden waren. Außerdem lag die Zerre-ißfestiglceit uni io0,'" höher als bei den unbehandelten Abgüssen bei gleicher Dehnung. Auf Anschliffen zeigte das mit Schwefelwasserstoff behandelt;- Aluminium auf einigen Korngrenzen geringe und winzige zusaminengeballtt Ausscheidungen.These findings now form de basis of the idea to introduce as much Sch.vetel in pure aluminum, that the formation of such unpleasant Oxydhäute confused disturbed]. The treatment of the very purest aluminum with 99.99 010, preferably with hydrogen sulfide, resulted in metal casts which differed in their surface properties in the most advantageous way from those casts which had not been treated with hydrogen sulfide. In addition, the tensile strength was uni 10, '"higher than that of the untreated casts at the same elongation. On polished surfaces, treated with hydrogen sulfide; - aluminum on some grain boundaries showed small and tiny aggregated precipitates.

Bei technischem Aluminium mit 99,7°% Al irrachte sich außerdem eine Abscheidung geringer Mengen von Verunreinigungen auf der Oberfläche der Schmelze bemerkbar. Die Schwierigkeiten, ,welche eino wasserstoffhaltige Ofenatmosphäre geschniolcenein Altiminiurn gegenüber bereitet, werden durch schwefelbehandeltes Aluminium weitgehend herabgemindert.In the case of technical aluminum with 99.7% Al, one was also wrong Deposition of small amounts of impurities on the surface of the melt noticeable. The difficulties, which a hydrogen-containing furnace atmosphere will cause Altiminiurn opposite are prepared largely by sulfur-treated aluminum degraded.

In Anbetracht der geringen Mengen Aluminiumonyd, welche trotz dieser Geringfügigheit die schiidlichn Hautwirkung hervorrufen, sind es auch nur. sehr geringe Mengen Schwefel, welche zur Beseitigung der Hatitwirkting erforderlich sind. Ebenso, wie es mit großen Schwierigkeiten verbunden ist, die Mengen Aluminiumoxyd in allen Fällen nac1izuweisen, braucht in dein mit Schwefel in irgendeiner Form behandelten Reinaltiminium dieser im fertigen Gußstück nicht durchaus wiedergefunden zu werden. Das Wesen der ' Erfindung liegt vielmehr darin, das Beinaluminium oder die Aluminiumlegierungen mit Schwefel in irgendeiner Form, vorzugsweise mit Schwefelwasserstoff, zu behandeln. Es liegen hier also ähnliche Verhältnisse wie bei der Phosphorbronze vor, in welcher Sauerstoffverbindungen durch Phosphor zerstört werden, ohne daß iin fertigen Gußstück Phosphor nachgewiesen zu werden braucht.In view of the small amounts of aluminum oxide, which in spite of this It is only insignificance that cause harmful effects on the skin. very small amounts of sulfur, which are necessary to remove the hatitwektiven. Just as it is associated with great difficulty, the quantities of aluminum oxide In all cases it is necessary to use sulfur in some form treated pure aluminum, this was not entirely found in the finished casting to become. The essence of the 'invention lies rather in the leg aluminum or the aluminum alloys with sulfur in any form, preferably with hydrogen sulfide, to treat. The conditions here are therefore similar to those of phosphor bronze before, in which oxygen compounds are destroyed by phosphorus without Phosphorus needs to be detected in the finished casting.

Die vorerwähnte Behandlung mit Schwefel, Schwefelwasserstoff u. dgl. bezieht sich ausschließlich auf Beinaluminium und Aluminiumlegierungen. Sie hat nichts zu tun mit der Anwendung von Schwefel beim Schmelzen und Gießen von Magnesium, und seinen Legierungen, wo bekanntlich Schwefel und schweflige Säure lediglich aus dem Grunde verwendet werden; um den Zutritt von Luft zum geschmolzenen "Magnesium zu verhindern und eine Entzündung des flüssigen Magnesiums unmöglich zu machen. Auch hat sie in keiner Weise etwas zu tun mit dein Reinigen von Umschinelz- und Abfallaluminium, welches früher einmal vorgeschlagen worden war.The aforementioned treatment with sulfur, hydrogen sulfide and the like. refers to leg aluminum and aluminum alloys only. she has nothing to do with the use of sulfur in the melting and casting of magnesium, and its alloys, where, as is well known, sulfur and sulphurous acid only consist of to be used for the reason; about the access of air to the molten "magnesium" to prevent and to make inflammation of the liquid magnesium impossible. Nor has it in any way anything to do with your cleaning of wrinkled and Waste aluminum, which was previously proposed.

Durch vorheriges Einführen geringer Mengen Schwefel in das reine Aluminium kann der Bildung einer allzu festen Oxvdhaut ebenfalls eimtgegengearbeitet werden. Es war überraschend, festzustellen, daß, so vielfach die Zahl der bisher bekannten Aluminiumlegierungen ist, bisher noch keine vorgeschlagen wurde, in weicher Schwefel in geringen Mengen ausdrücklich als Legierungsbestandteil genannt worden ist. Wenn nach einem bekanntenVerfahren 0,033 Gewichtsteile ScliNvefel zu 99,8 Gewichtsteilen einer aus Aluminium, Zinn., Antimon, Kupfer und Magnesium bestehenden Legierung zusammen mit o,o@o Gewichtsteilen doppelkohlensaurein Natron zugeführt werden sollen, so geschieht dies zum, Zweck der Reinigung dieser besonderen Legierung. Uni Schwefel auch nur in geringen Mengen als Legierungsbestandteil einzuführen und die Aluminiumoxydliäute zu zerstören, ist mindestens die zwanzigfache Menge Schwefel der in dem bekannten X7erl a hren an ge gebenen 0.033 Gewichtsteile erforderlich.By introducing small amounts of sulfur into the pure aluminum beforehand, the formation of an overly strong oxide skin can also be counteracted. It was surprising to find that, as many as the number of aluminum alloys known up to now, none has yet been proposed, in which small amounts of sulfur have been expressly mentioned as an alloy component. If, according to a known method, 0.033 parts by weight of ScliNvefel to 99.8 parts by weight of an alloy consisting of aluminum, tin, antimony, copper and magnesium are to be added together with o, o @ o parts by weight of bicarbonate of soda, this is done for the purpose of cleaning this particular alloy Alloy. To introduce sulfur as an alloy component, even in small amounts, and to destroy the aluminum oxide layers, at least twenty times the amount of sulfur of the 0.033 parts by weight given in the well-known list is required.

Die bei der Einführung des Schwefels herrschenden Löslichkeitsverhältnisse rin flüssigen und festen Zustande sowie die Art der auftretenden Reaktionen und die Rolle, welche Wasserstoff bzw. Wasserstoff und Schwefelwasserstoff hierbei spielen können, ..werden noch weitgehender Atifkliirung bedürfen. Einwirkung von Schwefelwasserstoff auf geschmolzenes reines Aluminilrn hatte z. B. eine besonders günstige Wirkung. Soviel konnte aber bereits festgestellt werden, daß durch die Einführung von Schwefel als Legicrungsbstandteil in Aluminium und seine Legierungen sowohl die GieBbarkeit wie die Oberflächenbeschaffenheit und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden konnten.The solubility ratios prevailing when the sulfur was introduced rin liquid and solid states as well as the type of reactions occurring and the role played by hydrogen or hydrogen and hydrogen sulfide ... will require further clarification. Exposure to hydrogen sulfide on molten pure aluminum had e.g. B. a particularly beneficial effect. So much has already been established, however, that the introduction of sulfur as a legal component in aluminum and its alloys both pourability as well as surface properties and mechanical properties could be improved.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Process for improving the properties of pure aluminum and aluminum alloys, characterized in that sulfur is introduced as an alloy component.

2. The method according to claim z. characterized in that the sulfur is introduced by reaction with solid, liquid or gaseous sulfur compounds. . Process according to claims z and 2, characterized in that hydrogen sulphide is brought to act on pure, liquid aluminum or its alloys. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publications were considered in the granting procedure: German patent specification ..... \ r. 152784, U.S. Patents ...... - 1092935, 1092-036.