FI88963B - Degel foer termisk analysering av aluminiumlegeringar - Google Patents

Description

1 88963

Upokas alumiiniseosten termiseen analysointiin

Keksinnön kohteena on upokas alumiiniseosten, erityisesti 5 ylieutektisen määrän piitä sisältävien seosten, termiseen analysointiin. Lisäksi keksintö kohdistuu upokkaan käyttöön mainittujen ylieutektisten seosten piipitoisuuden tai puhtausasteen mittaamisessa.

10 Alumiiniseoksia muovaillessaan alan ammattimies käyttää pääasiassa seoksia, jotka sisältävät piitä. Näistä seoksista voidaan erottaa ne, jotka sisältävät yli 12,5 paino-% piitä; ne luokitellaan ylieutektisiksi. Kun niitä valetaan, jähmettymisen aikana syntyy ensin ns. primaarisia piikiteitä ns.

15 alkavan jähmettymisen lämpötilassa, sen jälkeen eutektisia alumiini-piikiteitä.

Luonnostaan syntyvät primaariset piikiteet ovat suhteellisen suuria, mikä vaikeuttaa sopivien ominaisuuksien omaavien 20 valukappaleiden valmistamista. Sen tähden käytetään useimmiten nestemäisessä olotilassa olevan seoksen raffinoimiseksi kutsuttua käsittelyä, jonka tarkoituksena on saada nämä kiteet mahdollisimman pieniksi.

-:-2|5 Raffinointi voidaan tehdä esimerkiksi lisäämällä kuprofosfo-;·. ria lisäyksen määrän vaihdellessa seoksen piipitoisuuden ja käsiteltävän seoksen sisältämien muiden aineosien mukaan.

Puhdistavan aineen määrä voi kuitenkin vaihdella huomatta--30 vasti yhdenkin seoksen kohdalla metallin käsittelyn, sula-misprosessin ja tiettyjen epäpuhtauksien mukaan.

Sen tähden puhdistavaa ainetta lisätään yleensä hyvin runsaasti. Mutta silloin seos laimentuu, niin että vaikka puh-- ‘35 distusvaikutus olisi sellainen kuin toivotaan, seoksen piipitoisuus ei enää vastaakaan odotettua yhdistelmää.

Alan ammattimiehelle on selvää myös, että puhdistavan aineen 2 88963 vaikutus ei ole pysyvä, eli joskus vain muutaman minuutin viivytys aineen seokseen lisäämisen ja valuhetken välillä riittää mitätöimään aineen vaikutuksen.

5 Lisäksi valuhalleissa syötetään usein vain yhdestä valusan-gosta seosta hyvin monen valukappaleen tekoon, niin että jos puhtausaste on ensimmäisissä valoksissa oikea, se vähenee vähitellen ja on lähes olematon viimeisissä valoksissa.

10 Onkin katsottu välttämättömäksi kehittää jokin keino, jolla voidaan minä hetkenä tahansa saada selville sulan seoksen puhtausaste, jotta puhdistavaa ainetta voidaan tarpeen vaatiessa lisätä ja jotta vältyttäisiin valamasta kappaleita, joilla ei ole toivottuja ominaisuuksia. Samoin tarpeellinen 15 on keino, jolla voidaan mitata puhdistavalla aineella laimennetun seoksen tarkka piipitoisuus ennen valua, jotta tarpeen vaatiessa voidaan lisätä piitä.

Piipitoisuuden toteamiseen onkin jo laitteet kaikissa vali-20 moissa, nimittäin termiseen analyysiin käytettävät upokkaat. Tällaista upokasta on kuvattu FR-patenttihakemuksessa 2357891. Ne muodostuvat lieriöstä, jossa on pohja, toteutettuna joko kokonaan keernahiekasta tai pääosin metallisesta sivuseinämästä; sylinterin sisään on tehty vuoraus, jonka 25 sisään on pantu lämpöpari, jonka tuntopää on kosketuksissa analysoitavaan seokseen silloin kun seos on kaadettu nestemäisessä muodossa upokkaaseen.

Tällaisissa upokkaissa voidaan seurata lämpötilan kehitystä 30 seoksen jähmettymisen aikana ja ennen kaikkea saadaan selville alkavan jähmettymisen lämpötila Te, joka näkyy lämpötilan ja ajan käyrän kaltevuuden muutoksena. Koska, kuten ylieutektisten alumiini-piiseosten tapauksessa, mainittu lämpötila Te kasvaa piipitoisuuden kasvaessa, tuntuisi hel-35 polta, vertaamalla aiemmin laadittuihin pitoisuuden ja Tc:n suhteiden käyriin, saada määritellyksi analysoitavan seoksen sisältämän piin määrä.

3 88963

On huomattu, että primaaristen piikiteiden koko vaikuttaa valitettavasti Tc:hen. Mitä suurempia kiteet ovat, sen alhaisempi on Te.

5 Kuten aikaisemmin todettiin, teollisten seosten puhtausaste voi vaihdella huomattavasti samoin kuin puhdistavalla aineella suoritetun laimennuksen jälkeen havaittava piipitoisuus. Analysointihetkellä Tc:n tunteminen ei riitä täsmällisen piipitoisuuden toteamiseen, sillä lämpötila voi yhtä 10 hyvin johtua suuresta määrästä suurikiteistä piitä kuin pienemmästä määrästä pienikiteistä piitä.

Tämän vuoksi on keksitty upokas, jolla voidaan mitätöidä kiteiden koon vaikutus Terhen, jolloin pystytään määrittele-15 mään tarkasti piipitoisuus ja samalla saadaan selville analysoitavan seoksen puhtausaste. Keksinnön mukainen upokas on tunnettu siitä, että vähintään upokkaan sivuseinämä on peitetty alumiiniseosta puhdistavan aineen kalvolla sisäpuoleltaan ja vähintään osittain.

20

Todettiin, että tällaista upokasta käyttämällä saatiin, kun se oli täytetty analysoitavalla seoksella, aikaan sanotun seoksen täydellinen puhdistuminen, niin että kidekoon vaikutus oli täysin mitätöity ja mitattu Te ilmaisi yksinomaan :·25 tutkittavan seoksen piipitoisuutta.

Riittää, kun kokonaan seinämän peittävä kalvo on 0,1-0,01 mm. Ohuemmalla kalvolla puhdistava vaikutus jää epätäydelliseksi ja paksumpi taas on liikaa.

..30

Siinä tapauksessa, että seinämä peitetään vain osittain, kalvo saa olla paksumpi, jotta raffinointivaikutus olisi sama kuin ohuemmassa yhtenäisessä kalvossa.

. 35 Kalvon teho riippuu kuitenkin käytetystä puhdistavasta aineesta.

4 88903

Punafosfori on osoittautunut sopivimmaksi keksinnössä käytettäväksi aineeksi, erityisesti silloin, kun se on raekooltaan alle 100 μπι. Tämä aine ei yleensä sovi teolliseen käyttöön, koska se saattaa syttyä itsestään ja luo hyvin huonot 5 työskentelyolosuhteet, mutta sitä voidaan helposti suuremmitta riskeittä käyttää upokkaassa, koska sitä tarvitaan niin vähäisiä määriä.

Upokkaan seinämään hyvin sitoutuvan tasaisen kalvon aikaan-10 saamiseksi punafosfori kannattaa sekoittaa johonkin sideaineeseen, esimerkiksi 500 g/1 alumiinidifosfaattiliuokseen vedessä, niin että fosforin ja sideaineen massojen suhde on 0,25-1, jolloin saadaan puolijuokseva aine, jota voidaan sivellä upokkaan seinämiin. Sopiva kalvo saadaan sitten, kun 15 upokkaan seinämä lämmitetään 100-150°C:een.

Keksinnön mukainen upokkaan käyttö ylieutektisten alumiiniseosten piipitoisuuden mittaamiseen tapahtuu siten, että seoksen alkavan jähmettymisen lämpötilan mittaus suori-20 tetaan sanotussa upokkaassa ja arvoa verrataan teoreettiseen käyrään, josta nähdään alkavan jähmettymisen lämpötila suhteessa piipitoisuuteen samantyyppisessä seoksessa.

Keksinnön mukaisen upokkaan avulla saadaan siis selville Te, 25 joka johtuu yksinomaan piipitoisuudesta, ja vähentämällä siitä vertailun vuoksi teoreettisten Tc-käyrien lämpöarvot (% Si:tä ja muita aineita, jos on tarpeen) samantyyppiselle seokselle saadaan seoksen täsmällinen piipitoisuus. Pitoisuutta valusangossa voidaan sitten tarpeen tullen muuttaa 30 lisäämällä Al-Si-emäseosta.

Voidaan mainita, että tällainen nopea ja hyvin yksinkertainen menetelmä korvaa myös monimutkaiset piin annosteluun käytetyt menetelmät, esimerkiksi neutronien aktivoinnin.

Keksinnön mukaisessa upokkaassa saadaan myös selville sulan seoksen puhtausaste ennen valua. Upokkaan käyttö ylieutektisten alumiinin ja piin seosten puhtausasteen mittaukseen 35 5 8 8 9 i) 3 tapahtuu keksinnön mukaan siten, että mitataan mitataan seoksen alkavan jähmettymisen lämpötila kalvolla peittämättömässä upokkaassa ja keksinnön mukaisessa upokkaassa ja verrataan saatuja arvoja.

5

Riittää, kun sanotusta sulasta seoksesta otetaan näyte, mi-' tataan sen Te sekä tavallisessa kalvottomassa upokkaassa sekä keksinnön mukaisessa upokkaassa ja verrataan saatuja arvoja. Mikäli lämpötilat ovat samat, voidaan sanoa, että 10 sula aines on täysin puhdasta, ja valaminen voidaan suorittaa varmana siitä, että tuloksena ovat parhaat mahdolliset ominaisuudet yhdistyneenä koostumuksen hienojakoisuuteen.

Jos taas Tel tavallisessa upokkaassa on alempi kuin Tc2 kek-15 sinnön mukaisessa upokkaassa, voidaan päätellä, että sula seos ei ole täysin puhdistunutta ja tiedetään, että on lisättävä raffinointiainetta suhteessa havaittuun lämpötilan poikkeamaan.

20 Keksintöä voidaan kuvata seuraavalla sovellusesimerkillä:

Kahden tonnin valusangossa olevasta ylieutektisesta alumiinin ja piin seoksesta, jonka painosta piitä on 17 % ja kuparia 4 %, on ennen valua otettu näyte, joka on pantu termiseen analyysiin sekä tavalliseen upokkaaseen että upokkaa-:'25 seen, jonka sivuseinämään on sivelty yhtenäinen 0,05 mm paksu kalvo, joka on valmistettu 30 g:sta punafosforia, raekooltaan 20-90 μπι 70 g:aa kohti liuosta, jossa on 500 g/1 Al2(HP04)3:a.

-30 Mittaustuloksena saatiin seuraavat lämpötilat:

Tel = 607°C Tc2 = 640°C

Tc2:sta voidaan päätellä, että seoksen piipitoisuus oli 17 paino-%, ja erotuksesta Tc2-Tcl, että puhtausaste ei ollut • 35 täydellinen. Kun sulaan seokseen lisättiin 2,5 kg kuprofos-foria, jossa oli 7 paino-% fosforia, analyysi suoritettiin uudestaan ja tulokseksi saatiin toisaalta arvo T'c2 = 620°C, eli vähemmän kuin Tc2, mikä kertoo, että puhdistava aine on 6 88963 laimentanut sulaa seosta, ja toisaalta, että uusi arvo Τ'cl on sama kuin ΤΌ2, mikä osoittaa, että sulan seoksen puhtausaste oli nyt täydellinen.

Claims (8)

1. 7 88963
2. 1. Upokas alumiiniseosten termiseen analysointiin, tunnet-tu siitä, että vähintään upokkaan sivuseinämä on peitetty alumiiniseosta puhdistavan aineen kalvolla sisäpuoleltaan ja 5 vähintään osittain.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen upokas, tunnettu siitä, että puhdistavan aineen kalvo peittää seinämän täydellisesti ja on paksuudeltaan 0,1-0,01 mm. 10
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen upokas, tunnettu siitä, että puhdistava aine on punafosfori.
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen upokas, tunnettu siitä, 15 että fosfori on raekooltaan alle 100 μπΐ:η jauhetta.
6. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen upokas, tunnettu siitä, että punafosfori kiinnittyy seinämään alumiinidifosfaatti-liuoksen avulla, jota on 500 g/1. 20
7. 6. Patenttivaatimusten 3 ja 5 mukainen upokas, tunnettu siitä, että fosforin massan suhde sideaineen massaan on 0,25-1. ; 35 7. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen upokkaan käyttö ylieu- tektisten alumiiniseosten piipitoisuuden mittaamiseen, tunnettu siitä, että seoksen alkavan jähmettymisen lämpötilan mittaus suoritetaan sanotussa upokkaassa ja arvoa verrataan teoreettiseen käyrään, josta nähdään alkavan jähmetty-30 misen lämpötila suhteessa piipitoisuuteen samantyyppisessä seoksessa.
8. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen upokkaan käyttö ylieu-tektisten alumiinin ja piin seosten puhtausasteen mittauk-35 seen, tunnettu siitä, että mitataan seoksen alkavan jähmettymisen lämpötila kalvolla peittämättömässä upokkaassa ja keksinnön mukaisessa upokkaassa ja verrataan saatuja arvoja. e 889u3