DE877958C - Verfahren zur Herstellung von eutektischen oder angenaehert eutektischen Legierungenaus uebereutektischen Legierungen mittels Seigerung und Filtration - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von eutektischen oder angenähert eutektischen Legierungen aus übereutektischen Legierungen mittels Seigerung und Filtration Seit langem ist bekannt, übereutektische, geschmolzene: Legierungen mittels langsamer Abkühlung einer guten Seigerung zu unterwerfen, um einerseits Legierungen bestimmter Zusammensetzung, wie z. B. die Eutektika, bei gleichzeitiger Reinigung der Legierungen von unerwünschten schädlichen Beimengungen, beispielsweise karbidischerNatur, wie sie bei der thermochemischenErzeugung von AI-Si-Legierungen und anderen thermochemischen Reduktionsverfahren auftreten, zu erhalten. Andererseits wurden Seigerungsverfahren entwickelt, um neben den Eutektika vor allem die ausgeseigerten Reinmetalle, wie z. B. Blei aus Blei-Silber-Legierungen, zu gewinnen. In .der Praxis wird die Seigerung oft so nutzbringend angewandt, daß man das geschmolzene Metall der langsamen Erstarrung überläßt und die sich dabei primär ausscheidenden Kristalle aus der Schmelze abrahmt oder ausschöpft. Entsprechend anderen Vorschlägen sollen sich ,diese Kristalle an in -der Schmelze irgendwie umlaufenden, abgekühltere Mechanismen abscheiden und von ihnen mittels irgendwelcher Schabevorrichtungen nach ihrem Auftauchen aus der Schmelze entfernt werden.
• Ein anderer Vorschlag geht dahin, die übereutektische, geschmolzene Legierung während der langsamen Wärmeentziehung und der damit verbundenen Ausseigerung in irgendeiner Schleuder der Zentrifugalkraft auszusetzen,. Hierdurch wird eine räumliche Trennung des ausgeseigerten Kristallguteis von der Restlegierung auf Grund der verschiedenen spezifischen Gewichte beider erreicht. Diesem Vorschlag entsprechend wird die Abkühlung bis zur restlosen Erstarrung des Eutektikums betrieben und dieses nach Beendigung der Zentrifugierung vom Kristallkuchen auf mechanische Weise durch Abdrehen, Sägen od, dgl. abgetrennt. In den Fällen, wo die spezifischen Gewichte wenig differieren und dadurch das Zen, trifugieren erschwert ist, soll vorschlagsgemäß dieser Nachteil durch Zuschlageines Leichtmetalls zum Zweck der Erzeugung eines ternären Eutektikums oder eines solchen höherer Ordnung behoben: werden, damit eine leichtere Scheidung sowohl mechanischer Art als auch chemisch durch Verbindungsbildung erzwungen wird.
• Gemäß einem weiteren Vorschlag wird die übereutektische, geschmolzene Legierung langsam bis unterhalb des eutektischen Punktes abgekühlt. Hierauf wird,die ausgeseigerte, erstarrte Legierung zerkleinert und wiederum auf eine Temperatur wenig oberhalb ider des eutektischen Punktes erhitzt. Sodann erfolgt die Filtration oder die Ab- trennung .des Eutektikums vom Kristallkuchen in irgendeiner beliebigen Weise.
• Alle diese in Vorschlag gebrachten Verfahren sind mehr oder weniger umständlich und bergen große Nachteile rin sich. So besitzen die Schöpfverfahren den Nachteil, daß dem ausgeseigerten Kristallgut ein verhältnismäßig großer Anteil von Ei utektikum anhaftet, das der Gewinnung im erstem Ausseigerungsgang verlorengeht.
• Es ist auch vorgeschlagen worden, die Filtration in nachfolgender Weise auszuführen: In Anlehnung an eine Nutsehe ist ein tiegelartiges Filtergefäß im Prinzip so konstruiert, daß zwei übereinänderliegende Kammern durch ein Filter, welches aus einer kristallinen Scheibe besteht, (die -aus dem Filterrückstandsgut beispielsweise durchAussägen herausgearbeitet ist, getrennt sind. Die in der oberen Kammer durch langsames Abkühlen der Seigerung unterworfene, übereutektische Legierung wird mittels- Unterdruck nach her unteren Kammer hin filtriert sowie im Abkühlungsp.rozeß eine Temperatur der Beschickung erreicht ist, die etwa 2o bis 30° C über der der eutektischen Temperatur liegt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß. die Filtration sehr unvollständig ist; indem infolge! der besonderen Meniskusbildung der outektischen Legierung beim Absaugen eine zentrale, schlauchartige Säule des Filterkuchens vom Eutektikum befreit wird, während in den Randzonen des Filterkuchens durch Kaltluftbeaufschlagung die eutektische Legierung erstarrt und damit nicht mehr die Filtration zugeführt wird.
• Erfindungsgemäß werden alle :diese Nachteile erwähnter Verfahren durch unser neues Verfahren der Ausseigerung mit nachfolgender' Filtration vermieden. Die Erfindung besteht darin, daß auf einer siebartigen Stahlplatte oder auf einem -anderen geeigneten Rost, dessen Schmelzpunkt über dem der Übereutektischen Legierung liegt und welcher in einem nach unten schwach konisch zulaufenden Tiegel etwa in der Mitte des Tiegels beispielsweise durch Klemmurig oder andere geeignete Art eingepaßt ist, eine lockere Schicht von erstmalig ausgeseigertem, zerkleinertem Kristallrückstandsgut in Höhe weniger Zentimeter, vorzugsweise r bis 5 cm Höhe, je nach der Visikosität der zur Ausseigerung bestimmten.- Legierung, aufgebracht ist. Diese lockere Schicht dient als Filter bei der Abpressung des Eutektikums vom ausigeseigerten Kristallkuchen und verhindert bei der langsamen Besehickung ,,des Seigerungstiegels das Durch- und Auslaufen der nicht überhitzten und damit nicht allzu dünnflüssigen übereutektischen Legierung dadurch, daß beim Aufgießen der Legierung auf diese lose Kristallschicht ein geringer Anteil davon in .diese Filterschicht eindringt und in ihr erstarrend .die Filterporen verkleinert. Im Laufe des darauf bald erfolgenden Temperaturausgleichs zwischen Filter unid Charge schmilzt die innerhalb der Filtermasse erstarrte Legierung wieder auf, wobei die während der langsamen Abkühlung des Ganzen eintretende Ausseigerung innerhalb der Filterschicht das lockere Filtermaterial zu einer porösen, starren, kristallinen Filterplatte verwachsen läßt.
• Der Abkühlungsverlauf .der Beschickung wird entsprechend der Keimbildungszahl und dem Kristallwachstum während der Ausseigerung exponential langsam gesteuert. Gleichzeitigwirddamit erreicht, sowie nur die Wärmeabstrahlung am Filterrost und an der Oberfläche der Schmelze der der Seitenwandung je Flächeneinheit einigermaßen entspricht, daß innerhalb der Beschickung die Temperaturverteilung keine größeren Niveauunterschiede als to bis z5° C aufweist. Dies ist eine Forderung für eine gute Ausbeute bei dem Abpressen des Eutektikums oder der angenähert eutektischen Legierung, Die Abtrennung der durch die Ausseigerung erhaltenen Metallkomponenten durch Abpressen erfolgt vorzugsweise wenige Temperaturgrade oberhalb der eutektischen Temperatur mittels eines auf die eutektische Temperatur erhitzten inerten Gases, z. B. Stickstoffs oder Luft, mit einem sich langsam steigernden, aber kleinen Überdruck von etwa o,2 bis o,8 atü innerhalb. weniger Minuten. Dazu wird zweckmäßig der Gaserhitzer direkt auf dem Deckel des Filtergefäßes aufmontiert.
• Ist die Filtration oder Abpressung der gewünschten Legierung durch die geöffnete Bodenklappe :des Filtertiegels erfolgt, so wird der Filterrückstand reibst Filter und Rost leicht nach rückwärts ausgestoßen und der Tiegel für eine neue Beschickung schnell und leicht vorbereitet.
• Die Trennung des Eutektikums vom Kristallkuchen erfolgt ohne jede Schwierigkeit in einem Arbeitsgang. Es entfallen die für manche Verfahren zusätzlichen Energien und auch die Zuschläge besonderer Leichtmetalle, die für die Verfahren mittels Zentrifugierens oftmals erforderlich sind.
• Beispiel Ein Filtertiegel, auf dessen slieb.artigen Stahlrost als Filtermaterial ausgeseigertes, zerkleinertes siliciumreiches, Kristallgut ini einer Schichtdicke von 2,5 cm locker aufgetragen ist, wird mit 25 kg einer übereutektischen AI-Si-Legierung mit einem Gehalt von 56,5% Aluminium, q.1,70/0 Silicium und 0,8% Eisen bei einer Gießtemperatur von 95o1 C beschickt. Das Ganze wird innerhalb von 2 Stunden langsam exponential auf 59d' C abgekühlt und :darauf mit heißer Preßluft von gleicher Temperatur und einem sich von o,2 bis o,8 atü langsam steigernden Druck innerhalb von 2 Minuten gefiltert. Als Filtrat werden 15,6i kg einer AI-Si-Legierung mit 13,8% Silicium, 1,13% Eisen und etwa 85 % Aluminium ausgebracht.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von eutektischen oder angenähert eutektischen Legierungen aus ihren ü!bereutektischen Legierungen mittels Seigerung und anschließender Filtration, da-,durch gekennzeichnet, daß die durch Ausseigerung bei langsamer, exponentialer Abkühlung bis auf wenige Temperaturgrade oberhalb der eütektischen Temperatur entstehende eutektische oder angenähert eutektische Legierung mittels heißer Preßluft oder eines heißen, inerten Gases, z. B. Stickstoffes, der Temperatur, welche der Schmelztemperatur des Eutektikums entspricht oder darüberliegt, :durch ein lockeres, aus dem ausgeseigerten Kristallgut bestehendes Filter abgepreßt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Filtermaterial das aus der übereutektischen Legierung herrührende, ausgesei,gerte Kristallgut selbst in zerkleinerter Art auf einem siebartigen Rost innerhalb eines Filtergefäßes, vorzugsweise konischer Form, in Höhe einiger Zentimeter aufgebracht, verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekenmzeichnet, daß siliciumreiche Aluminiumlegierungen auf solche mit weniger Siliciumgehalt, vorzugsweise auf 13 bis 15 %, aufbereitet werden.