PL17032B1 - Sposób uszlachetniania glinu i zawierajacych glin stopów. - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób uszlachetniania glinu, stopów glinowych, wzglednie stopów, zawierajacych glin, przez nadawanie im delikatniejszej budowy. Te¬ go rodlzaj u stopy stosuje sie zwlaszcza jako metal konstrukcyjny, który winien odpo¬ wiadac wysokim wymaganiom pod wzgle¬ dem wytrzymalosci na ciagliwosc, oraz gra¬ nicy rozciagliwosci i wytrzymalosci na drgania.Zasada sposobu opiera sie na tern, ze mechaniczne wlasnosci tych materjalów wyjsciowych, zarówno w stanie odlanym, jak i obrobionym, polepsza sie przez zwiek¬ szenie dyspersji skladników stopu.Dotychczas stosowano juz, zwlaszcza db otrzymywania wysokowartosciowyfch sto¬ pów glinowo - krzemowych, chemiczno - fi¬ zyczne sposoby uszlachetniania, polegajace na wprowadzaniu metalu alkalicznego, ta¬ kiego, jak sód, lub soli alkalji, takich, jak fluorek sodu, wodorotlenek sodu lub- podob¬ nych, do stopionego stopu wyjsciowego. Pro¬ ponowano równiez, by sposób ten zastoso¬ wac takze do stopów glinowych nienakrze- mianych. Stwierdzono jednak przytem, ze do zmiany budowy stopów glinowych, nada¬ ja sie tylko takie sole alkalji, które rozkla¬ daja sie w temperaturze topienia z wydzie¬ leniem wolnego metalu alkalicznego, np. so¬ du. W tym celu proponowano, aby stoso¬ wac jako sole alkalji fluorki, wodorotlenki,tlenki, i ;^tym podoJne< sole. Próbowano ^tÓYfpiei stosowac ceglany aikalji, lecz sfcwktdwQO^ *e.rozklad ich nasitepuje do¬ piero w bardzo wysokiej tepiperaturze, skutkiem czego stopy, uszlachetniane we¬ glanem aikalji, nabierala z powodu wyso¬ kiej temperatury obróbki innych wlasnosci niepozadanych, np. stawaly sie bardziej po¬ rowate* Wynalazek polega na tern, ze do obrób¬ ki glinu, stopów glinowych i stopów, zafwie- rajacych glin^ §tp*uje #ie jvfzplkfegoj^za- ju mieszaniny niaterjalów, które skutkiem reakcji wzajemnie sie pozklada^ i,fctócych produkty rozkladu dzfilaja in ^tu nasc^n- di na stopiony metal. Mieszanina soli, która naklaida sie na stopione metale, sklada sie z jednej strony £ fluorków nie ulegajacych rozkladowi skutkiem bezposredniego ze¬ tkniecia sie ze stopionym n^etaleni, a z giej strony z wegjanu alkaljL Ta^<^jlpar- kami sa mp. fluorki podwójne metali alka¬ licznych, a mianowicie fluorek sodowo-gli- nowy, fluorek soc^w-tor^nio^y,t nastepnie fluorki ziem alkalicznych, takie jak fluorek wapnia, fluorek baru oraz fluorek - glinu, fluorek magnezu i wreszcie fluorki metali ciezkich, tajcie, jak fluorek .,. manganu i po¬ dobne. Obecnie wykryto zupelnie niespo¬ dziewanie, ze podczas gdy te fluorki, stoso¬ wane sarninie wykazuja zadnego,dzialania uszlachetniajacego, to w mieszaninie % we¬ glanami :aikalji rozkladaja sie., w- .zwyklej temperaturze roboczej i powoduja,,rozklad weglanówalkalji^przezeowywieraja, wpoi- równamiu.,.* z, t,dotychczasowenii -sposobami* silniejszy, ^fptyiw vna: dyspersjev.wszyMkfch skladników, stopu.,.NiewiaJdionio dokladnie na czem polega silniasze jzlozone .dzialanie tego.rodzaju mieszanin' fluorków i wegla- nówf któtreskuiikiem reakcji- wzajemnie,.sie rozkladaja.) tPczypuszcza sie: jedynie, ze powstawanie! .fluorków aikalji, przy ^dnx- cze^n^m wywiazywaniu sie, kwasu weglowe¬ go^posiada decydujace znaczenie dla re- afcicji wedlug .wynalazku.W danym przypadku wybór tych fluor¬ ków mozna uzaleznic od dalszej przeróbki uszlachetniajacej, np. majacej na celu po¬ lepszenie .anaterjalu, polepszenie jego wla¬ snosci walcowania lub tym podobne, przy¬ czep np. czesc metali, zawartych w fluor¬ kach, wprowadza sie do glinu.Weglany aikalji, stosowane wedlug wy¬ nalazku w mieszaninie z fluorkami, mozna uzywac pojedynczo albo w mieszaninie. Z tych weglanów aikalji szczególne znaczenie posiada,_npv,weglan^tu, Jjdyz yrywiera on duzy wplyw na dyspersje skladników stopu, ,rtakichjak zclazxyr miedz, mangan lub po- ; dpbne./W ten sposób uszlachetnia sie zwla¬ szcza zawierajace miedz stopy glinowe, a w szczególnosci stopy lane i walcowane, pod¬ dawane obróbce cieplnej zapganoca zarze¬ nia, ochladzania i starzenia, gdyz w tani i prosty ^osób wprowadza sie lit, który jest, jalc. w^d^ino, pokrewny bardzo korzystne¬ mu do uszlachetniania magnezowi i który, zwlaszcza w polaczeniu z magnezem, daje dfp^otEtale^ WW$A^.u^zjft^^niania.Mieszaniny soli, takich jak chlorek ai¬ kalji i fluorek wapnia, które stosowano do¬ tychczas, zwlaszcza przy stopach odpad¬ ków, ,do oczyszczania stopu od zanieczy¬ szczen niemetalicznych, jak równiez do roz¬ puszczania tlenków glinu, nie reaguja w mysl niniejszegoi .wynalazku^ lecz -powodiu- ja jedlyinie;oczys$x^aniemechaniczne i z te¬ go powodu nalezy jeuwazac tylko za topni- ki lub sole pokrywaja/ce. t W.przypadku zawierajacych glin stopów o wyzszej.temperaturze ,topieniar takich- jak bronzy glinowe, zawierajace, glin gatunki stal| luk stopy medali szlachetnych zawiera¬ jace glinrmieszanine reakcyjna; stosuje sie bez domieszek. Natomiast przy traktowaniu stopowi glinowych o du^ej zawartosci-glinu, oraz stopionego glinu okazalo sie, ze bardzo korzystne jest . dodawanie.dlq.mieszaniny reakcyjnej, substancyj obnizajacych tempe¬ rature topienia mieazaniny;- Do tego,celu na¬ daja , rie pwrzedewszys.tkiem chiorkivaikalji,np. mieszanina 60 czesci chlorku potasu i 40 czesci chlorku sodu, której 30 czesci do¬ daje sie do 100 czesci mieszaniny fluorków z weglanami. Mozna równiez z korzyscia stosowac borany oraz inne znane topniki.Zwlaszcza korzystne jest oczywiscie sto¬ sowanie mieszaniny reakcyjnej w celu zwiekszenia dyspersji stopów glinowo-krze- mowych, zawierajacych niezaleznie od krze¬ mu i inne skladniki, takie, jak zelazo oraz miedz, w stanie barfdizo rozdrobionym. Oka¬ zalo sie, ze zawartosc zelaza zarówno w podwójhych, jak i wieloskladnikowych sto¬ pach glinowo-krzemowych, musi byc bardzo nieznaczna, to znaczy powinna w miare moznosci nie przekraczac 0,6%, gdyz w przeciwnym razie mialoby to szkodliwy wplyw na ciagliwosc. Sposób wedlug wyna¬ lazku posiada tedy te wielka zalete, ze u- mozliwia otrzymywanie wysokowartoscio- wych stopów, uniezalezniajac je dd wza- jeimnego stosunku ilosciowego poszczegól¬ nych skladników stopu, od przeznaczenia okreslonych metali lub tym podobnych ogra¬ niczen, calkowicie, wzglednie w tej mierze, jak to ma miejsce w znanych obecnie sposo¬ bach uszlachetniania. Podczas gdy otrzy¬ mywanie dobrych stopów glinowo-krzemo- wych, zawierajacych zelazo, wymaga za¬ wartosci tego ostatniego skladnika, któraby mozliwie nie paizefeiraczala 0,6%, przez co znaczna czesc otrzymywanego surowego glinu nie moze znalezc zastosowania do te¬ go celu, to sposób wedlug wynalazku 'dopu¬ szcza nawet pjodwójna zawartosc zelaza i miedzy innemi pozwala zastosowac znaczne ilosci nieuzytecznych dotychczas materja- lów wyjsciowych do otrzymywania wysoko- wartjosciowych stopów.Przez traktowanie mieszanina reakcyjna uszlachetnia sie równiez w znacznym stop¬ niu stotpy glinowe o zawartosci 12 — 13% -krzemu i okolo 0,8% miedzi, jak równiez 0,2 do 0,5% manganu, które z powodu ich duzej wytrzymalosci na dfrgania stosuje sie z korzyscia do budowy silników samoloto¬ wych o lekkiej konstrukcji. W przypadku tego rodzaju stopów zawierajacych miedz, zmniejsza sie w ten sjposób sklonnosc do powstawania por, dzieki czemu mozna je w szerszym zakresie stosowac do wyrobu blo¬ ków cylindrowych, glowic cylindrów i po¬ dobnych czesci maszyn, gdyz odrózniaja sie one korzystnie od innych stopów swa twardoscia, latwa obróbka i wysoka grani¬ ca sprezystosci. Zawartosc miedzi mozna równiez w tym przypadku powiekszyc po¬ nad 0,8% i w ten sposób jeszcze bardziej zwiekszyc pozadana wytrzymalosc na drga¬ nia oraz na rozciajganie.Sposób ten nadaje sie równiez bardzo dobrze do traktowania stopów o duzej za¬ wartosci krzemu; takie stopy, zawierajace od 20 do 30% krzemu, stosuje sie do wyro¬ bu tloków cylindrycznych i podobnych (cze¬ sci konstrukcyjnych.Nastepujacy przyklad wyjasnia blizej wykonanie tego sposobu.Stop glinowy, o zawartosci 13% krzemu i 1,14% zelaza, zadano mieszanina 5 czesci chlorku wapnia i 6,5 czesci weglanu sodu, która po stopieniu skladników sproszkowa¬ no. Dodatek tej mieszaniny wynosil okolo 1,5% wagi traktowanego stopu.Po skrzep¬ nieciu stopi wykazywal subtelne rozdirolv nienie wszystkich swych skladników; przy mechaniczineni badaniu wykazal on wytrzy¬ malosc ponad 20 kg i ciajgMwosc 5 — 6%.Ilosci stosowanej mieszaniny wynosily na- ogólokoló0,5do3%.Sposób mozna równiez stosowac w bez- posredniem polaczeniu z elektrolitycznem otrzymywaniem glinu hutniczego lub zawie¬ rajacych glin stopów. Postepuje sie przy- tem w ten sposób, ze do stosowanych fluor¬ ków, np. elektrolitów, zawierajacych kfyo- lit, dodaje sie odpowiednia ilosc weglanów alkal ji, przez co obrzymuije $b% mieszanine reakcyjna przez zastosowanie zawartych juz w mieszaninie roboczej soli elektroli¬ tów. Mieszafnina reakcyjna reaguje nastep¬ nie z weglanem -alkalji, przyczemw ten spo- — 3 —sób potraktowanie stopy posiadaja te same korzystne wlasnosci, jak ^dyby traktowanie uskuteczniano w oddzielnym sposobie, nie¬ zaleznie od elektrolizy.Ponizej przytoczono inne przyklady te¬ go rodzaju mieszanin reakcyjnych: Przyklad I. mieszaniny: (50 gr chlorku potasu z 50 gr chlorku soduj 8,0 gir Fluorku wapnia 5,0 ,gr Weglanu sodu 6,5 gr Przyklad IL mieszaniny: (fluorku sodowo-glinowego 42 gr, weglanu sodu 32 gr) 18,5 gr mieszaniny: (50 gr chlorku sodu, 50 gr chlodcu potasu) 8,0 gr Przyklad III. Chlorku sodu 20,5% Chlorku potasu 20,5 % Fluorku wapnia 25,6% Weglanu sodu 33,4% Podczas gdy diotychczas trzeba bylo bar¬ dzo ostroznie miarkowac dodatek alkalji, których ilosci mogly wynosic najwyzej 0,1 %, gdyz w przeciwnym wypadku powsta¬ waly w duzej ilosci pory, to obecnie, zwla¬ szcza przy otrzymywaniu zawierajacych krzem stopów glinowych zapomoca nowego srodka uszlachetniajacego, mozna polaczyc z jednej stromy sposób uszlachetniania za- pomoca mieszaniny reakcyjnej, a z drugiej traktowanie sodem nawet przy uzyciu wiek¬ szych ilosci tego ostatniego. Skoro np. sta¬ pia sie mieszanine reakcyjna i wprowadza sód poprzez ciekla sól do stopu, wówczas nawet przy dodaniu wiekszych ilosci sodu nastepuje dyspersja skladników stopu bez powstawania piór, jak to mialo miejsce do¬ tychczas. W ten sposób uszlachetnia sie za- wierajjace krzem w ilosci od 5 do 15% sto¬ py glinowe przez nadanie im subtelniejszej, niz dotychczas, budowy. Dzieki temu polep¬ sza sie znacznie ciagliwosc uszlachetniane¬ go materjalu. Stojp lany nip. o zawartosci 13% krzemu, uszlachetniony zapomoca 0,1 % sodu, wykazuje ciagliwosc okolo 7%, pod¬ czas gdy po uszlachetnieniu sodem w ilcsci 0,3% w obecnosci mieszaniny reakcyjnej, jako soli [pokrywajacej, wedlug wynalazku wykazal ciagliwosc okolo 10%.Zupelnie niespodziewanie stwierdzono, ze mozna nadac stopom glinowym o za¬ wartosci nawet powyzej 15% krzemu budo¬ we eutektyczna. Aczkolwiek na podstawie wykresu temperatur topienia nalezy przy¬ jac, ze stopy o tego nodzaju zawartosci krzemu powinny juz wydzielac krzem pier¬ wotny, to jednak przez dodanie 0,3% me¬ talu 'alkalicznego w obecnosci siali pokrywa¬ jacej, mozna nadac krzepnacym stopom o zawartosci 17% krzemu budowe czysto eu- tektycztna. Budowa eutektyczna posiada dla wielu celów wielkie znaczenie, gdyz tego rodzaju stopy posiadaja szczególnie ko¬ rzystne wlasnosci dzieki swej budowie drob¬ noziarnistej.Zwlaszcza korzystne jest stosowanie ta¬ kich fluorków, które posiadaja skladnik kwasny. Mozna tedy stosowac np. dwu- fluorki, zawierajace jeszcze rodnik kwaso¬ wy, oraz wszelkiego rodzaju fluorki krze¬ mu. iPrzez wprowadzenie skladnika kwa¬ snego zobojetnia sie reakcje alkaliczna me¬ talu alkalicznego i zapobiega przez to two-. rzeniu sie pecherzyków.Produkty otrzymane wedlug wynalazku mozna poddawac równiez dalszemu trakto¬ waniu mechanicznemu lub cieplnemu, przez co nadaja sie one do wszystkich celów, sta¬ wiajacych szczególnie wysokie wymagania pod wzgledem wlasnosci fizycznych. PL

Claims (8)

1. Zastrzez e n i a paten t o w e. 1. Sposób uszlachetniania glinu oraz stopów glinowych i zawierajacych gljn przez wytwarzanie bardziej zdyspersowa- nej budowy wszystkich skladników stopu, — 4 —znamienny tern, ze dodaje sie do stopionego materjalu wyjsciowego, który ma byc trak¬ towany, mieszanine fluorków nie ulegaja¬ cych rozkladowi pod dzialaniem stopu, wzglednie z jednej strony fluorków po¬ dwójnych, a z drugiej — weglanów alkalji.
2. 2. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, znamienna ttem, ze przy elektrolitycznem otrzymywaniu glinu, wzglednie jego stopów, do obecnych juz elektrolitów, zawieraja¬ cych fluorki, dodaje sie weglany alkalji.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tern, ze stopione materjaly wyjscio¬ we traktuje sie najlpierw mieszanina reak¬ cyjna, skladajaca sie z fluorków i wegla¬ nów alkalji, przyczem po jej stopieniu wpro¬ wadza sie do metalu, poprzez stopiona sól, sód metaliczny w ilosciach do 0,6%.
4. 4. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1— 3, znamienma tern, ze mieszanina reakcyjna zawiera fluorek krzemu, wzglednie dwu- fluorek krzemu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze mieszanina reakcyjna za¬ wiera weglan litu.
6. 6. Sposób wedlug zastsrz. 1 — 5, zna- mientiy tern, ze w celu obnizenia tempera¬ tury topnienia mieszaniny reakcyjnej do¬ daje sie znane topniki, np. chlorki ajlkalji lub ich mieszaniny albo borany.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tern, ze otrzymane stopy poddaje sie znanej obróbce cieplnej.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 — 7, zna¬ mienny tern, ze jako stop uzywa sie stopy glinowo-krzemowe o zawartosci krzemu po¬ nad 15% i zelaza ponad 0,6%, wzglednie miedzi powyzej 0,8%. Metal lgesellschaft Aktiengesellschaft Zastepca: Inz. J. Wyganowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Skt, Warszawa. PL