DE803131C

DE803131C - Verfahren zur Herstellung von Zirkonvorlegierungen

Info

Publication number: DE803131C
Application number: DEA872A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Hermann Kessler
Original assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Current assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Priority date: 1950-02-22
Filing date: 1950-02-22
Publication date: 1951-03-01

Description

Verfahren zur Herstellung von Zirkonvorlegierungen Es hat sicli in der Gießereipraxis gezeigt, daß Aluminiunilegierungen durch kornverfeinernde Zusätze beträchtliche Verbesserungen der physikallschen Eigenschaften, insbesondere der Zugfestigkeit und Dehnung, erfahren können. Als kornverfeinernder Zusatz wird bisher gewöhnlich Titan verwendet. Neuerdings ist auch Zirkon für diesen Zweck vorgeschlagen worden.
Während man bei der Zugabe von Titan auf handelsübliche Titan-Aluminium-Vorlegierungen zurückgreifen kaiiii, ist man bei Zirkon darauf angewiesen, geringprozentige Legierungen auf verschiedenen, komplizierten Wegen herzustellen, die im folgenden beschrieben sind.
Durch Zugabe von wasserfreiern Zirkonchlorid (ZrC14) züi den bereits geschmolzenen Aluminiumlegierungen ist es nii#glich, Zirkon in Legierung züi bringen. Man verpackt kleinste 'Mengen von etwa 10 bis 20g des Chlorides in völlig trockener Atmosphäre in Aluminiumfolien und bringt diese kleinen Pakete mit der Tauchglocke in die geschniolzene Legierung. Dabei müssen so viele Pakete getaucht werden, bis der gewünschte Zirkongehalt von etwa 0,2 bis 2'/o erreicht Nvird. Dieses Verfahren stößt jedoch auf beträchtliche Schwierigkeiten, weil es nicht möglich ist, das hygroskopische Zirkonchlorid auf beliebige Zeit im abgepackten Zustand bereit zu halten, denn die Folienverpackting bildet keinen ausreichenden Abschluß gegen Feuchtigkeit und insbesondere Luftfeuchtigkeit. Ferner werden beim Eintauchen der kleinen Mengen selbst bei größeren Badtiefen durch das in der Schmelze freiwerdende Chlor die Zirkonbestandteile an die Oberfläche gerissen und gehen hier verloren, da das Zirkonchlorid bereits bei 331' C sublimiert. Es verflüchtigt sich also bereits kurz nach dem Eintauchen in die Schmelze der Aluminiumlegierung.
Mit Kaliumzirkonflurid durchgeführte, ähnliche Versuche ergeben ebenfalls nur geringe Zirkonprozentsätze, die auch nicht entfernt den theoretisch errechneten Zirkonwerten entsprechen.
Ein dritter Weg, Aluminiumlegierungen mit Zirkongehalt herzustellen, ist nach dem Thermitverfahren über exotherme Reaktionen gängig. Nach diesem Verfahren wird Zirkondioxyd mittels einer Zündkirsche in Verbindung mit einem Gemisch, bestehend aus Kaliumchlorat, Aluminiumpulver und Kryolitli, gebracht und man ist so in der Lage, verhältnismäßig hochprozentige Zirkonvorlegierungen herzustellen. Die geringe Ausbeute des sehr kostspieligen Verfahrens verhindert aber auch in diesem Falle eine wirtschaftliche Anwendung.
Um die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten zu vermeiden und größere Mengen zirkonhaltiger Vorlegierungen herstellen zu können, wurde nachstehendes Verfahren ausgearbeitet, das die Herstellung wesentlich vereinfacht und verbilligt und zu hochzirkonhaltigen Vorlegierungen führt.
In einem Tiegelofen, der sich für Metallschmelzen bei hoher Temperatur eignet, wird Zirkondioxyd mit Reinaluminium oder Aluminiumlegierung erhitzt. Bei Temperaturen von etwa iooo' C wird in das geschmolzene Metall ein Kohlerühr bis auf den Grund des Zirkondioxydes eingeführt und gasförmiges Chlor, z. B. Flaschenchlorgas, in mäßigem Strome zugeführt. Durch die Chlorzugabe wird eine exotherme Reaktion ausgelöst, d. h. die Temperatur steigt unabhängig von der Außentemperatur des Ofens auf etwa 1300' C an. Bei diesen Temperaturen werden die besten Ausbeuten erzielt. Es hat sich herausgestellt, daß in diesem Zustand auf weitere Wärmezufuhr von außen nicht verzichtet werden kann, daß vielmehr die Umsetzung ihrengünstigstenWirkungsgradoffenbarbei weiterer Wärmezufuhr von außen her hat.
Die Beendigung der exothermen Reaktion ist an einem Absinken der Temperatur im Schmelztiegel auf die vorher beobachtete Ofentemperatur, also auf etwa iooo bis iioo' C erkennbar.
Die geschilderten Erfolge lassen sich bei Reinaluminium und bei dessen zahlreichen Legierungen beobachten. Besonders gute Ausbeuten wurden mit magnesiumhaltigen Legierungen erzielt.
Beispielsweise werden ioo kg Aluminiumlegierung der Gattung AI-Mg 5 mit 9 kg Zirkon-dioxyd unter Erhitzung und Einleiten von etwa 18o kg Chlorgas in etwa 104 kg 5 %ige Aluminiumzirkonvorlegierung verwandelt, was einer Ausbeute von etwa go% des im Zirkondioxyd enthaltenen Zirkons entspricht.

Claims

PATENTANSPBCCHE: i. Verfahren zur Herstellung einer hochprozentigen Aluminium-Zirkon-Vorlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß Zirkondioxyd in geschmolzenes Reinalutninium eingebracht, auf etwa iooo bis 13oo' erhitzt und durch Einleiten von Chlorgas eine exotherme Reaktion zur Bildung der Aluminium-Zirkon-Vorlegierung ausgelöst wird.
2. Verfahren zur Herstellung einer hochprozentigen Aluminium-Zirkon-Vorlegierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Reinaluminium eine Ajuminiumlegierung verwendet wird. 3. Verfahren zur Herstellung einer hochprozentigen Aluniinium-Zirkon-Vorlegierung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminium-Magnesium-Legierung verwendet wird.