DE2511351A1 - Legierungszusaetze und verfahren zum legieren von aluminium - Google Patents

Description

• 1? Legierungszusätze und Verfahren zum Legieren von Aluminium I1 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Legieren von Aluminium und zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Legierungszusätze in gepreßter bzw. verdichteter Form.
• Es sind verschiedene Verfahren zum Legieren von Aluminium mit hochschmelzenden Metallen, wie Mangan, Chrom und Eisen, bekannt. Im Verfahren der US-PS 2 911 297 wird zu diesem Zweck ein Brikett aus Legierungsmetallpulver und einem Dispergiermittel eingesetzt. Beim Einbringen des Briketts in die Metallschmelze setzt das Dispergiermittel ein reaktives Gas oder Dampf frei, wodurch das Brikett gesprengt und das Metallpulver in der Schmelze verteilt wird. Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile; so verursacht die Gasentwicklung aus dem Dispergiermittel einen unerwünschten 'Aufkocheffekt' in der Schmelze, der dazu führt, daß nicht aufgelöstes Metallpulver auf der Schmelzenoberfläche schwimmt. Außerdem sind für das Brikett große Mengen, üblicherweise mehr als 10 , Dispergiermittel erforderlich.
• In einem jüngeren Verfahren werden manganhaltige Feinteilchen mit Aluminium-Feinteilchen vorgemischt und dann zu Pellets oder Briketts gepreßt. In der US-PS 3 592 637 ist beschrieben, daß sich Briketts oder Preßlinge aus mindestens zwei verschiedenen feinteiligen metallhaltigen Materialien schnell lösen, wenn sie ein 'Promotormaterial', zum Beispiel feinteiliges Aluminium, enthalten. Versetzt man eine Aluminiumschmelze mit einer derartigen Preßmischung, so schmilzt der niedriger schmelzende Anteil, das heißt die Aluminiumteilchen, und ermöglicht so die Dispersion des Mangananteils. Die Geschwindigkeit, mit der sich das Mangan in der Schmelze auflöst, ist dann nur noch eine Funktion der Teilchengröße, Oberfläche und Badbedingungen, zum Beispiel der Schmelzentemperatur und der Rührkraft.
• Auch dieses Verfahren besitzt jedoch verschiedene Nachteile.
• So ist z.B. das zur Herstellung der Briketts erforderliche feinteilige Aluminium recht kostspielig. Ferner enthält die zur Herstellung der Briketts verwendete Mischung üblicherweise einen hohen Aluminiumanteil, so daß große Brikettmengen erforderlich sind, um den gewünschten Mangangehalt in der Endlegierung zu erzielen. Das Legierungsverfahren der US-PS 3 592 637 wird darüber hinaus bei Badtemperaturen von etwa 7600C oder höher durchgeführt. Dabei ist die Schmelzentemperatur, bei der die Briketts zugegeben werden, im Hinblick auf die Auflösgeschwindigkeit der Briketts kritisch.
• Bei Badtemperaturen von etwa 693 bis 746°C, wie sie üblicherweise bei Aluminiumschmelzen angewandt werden, ist die Auflösgeschwindigkeit der Briketts beträchtlich vermindert. Das Verfahren erfordert daher höhere als die normalen Betriebstemperaturen, um die Metallbriketts mit Erfolg in die Schmelze einzubringen.
• Im Verfahren der US-PS 3 591 369 ist beschrieben, daß sich ein Mangankörper mit einem Uberzug, der ein komplexes Kaliumfluorid enthält, in geschmolzenem Aluminium schneller auflöst, als ein ähnlicher Mangankörper ohne entsprechenden Uberzug. Theoretisch verbessert der Überzug die Benetzbarkeit der Manganoberfläche durch das geschmolzene Aluminium. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß das beschichtete manganhaltige Material unter kontrollierten Bedingungen und kostspielig hergestellt werden muß. In der praktischen Durchführung erzielt man selten Ausbeuten oberhalb 90 96 und es erfordert oft mehr als 1 Stunde, um diesen Wert zu erreichen.
• Diese unvollständige Ausnutzung führt zu einer Ablagerung von Mangan in dem zur Herstellung der Legierung verwendeten Ofen oder Tiegel und bringt so beträchtliche metallurgische Probleme mit sich. Außerdem erfordert das Produkt Badtemperaturen von etwa 746 bis 7600C, um eine maximale Löslichkeit des Mangans im Aluminium zu gewährleisten.
• Aus der US-PS 3 793 007 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Manganteilchen einer bestimmten Größe, überwiegend größer als 0,15 mm, dem geschmolzenem Aluminium zugegeben werden. Die Zugabe des Mangans erfolgt im Gemisch mit 3 bis 10 % eines Flußmittels, das bei der Temperatur des Aluminiumbads eine geschmolzene-Phase ausbildet. Mit abnehmender Teilchengröße des Mangans ist ein höherer Anteil an Flußmittel in dem Legierungszusatz erforderlich, nimmt die Teilchengröße z.B. auf etwa 0,15 mm ab, so steigt der Anteil an Flußmittel auf etwa 10 %.
• Auch empfiehlt sich eine Art Schutzüberzug, um unerwünschte Feuchtigkeitsabsorption aus der Atmosphäre durch das Flußmittel vor der Zugabe zum Aluminiumbad zu verhindern.
• Einfache Preßlinge aus feinteiligem Mangan oder anderen Legierungsbestandteilen sind als Legierungszusätze für Aluminiumschmelzen wenig geeignet. Es wurde gefunden, daß beim Legieren von Aluminiumschmelzen mit Legierungsmetallteilchen das Aluminium mit den Teilchen zuerst in Berührung kommen und sie umschließen muß. In Abwesenheit von Flußmitteln oder gPromotormaterialien' bleibt in den Leerstellen zwischen den Teilchen Luft eingeschlossen, die das Aluminium vom Eindringen in den Preßling abhält, so daß der für die vollständige Auflösung erforderliche Kontakt verhindert wird. Auch das Versetzen der Schmelze mit nicht brikettiertem oder losem feinverteiltem Legierungsmaterial ist keine praktische Lösung. In loser Form neigen die Feinteilchen dazu, in der Oxid- bzw. Schlackenschicht auf der Oberfläche der Aluminiumschmelze zurückgehalten zu werden. Dies umsomehr, je feiner die Teilchen sind. Insgesamt führt dieser Effekt zu einer stark veränderlichen und im allgemeinen niedrigen Ausbeute des Legierungsbestandteils in der Endlegierung.
• Bei den neueren Legierungszusätzen und Verfahren zum Legieren von Aluminium ist es auch notwendig, die Zusätze direkt in die Aluminiumschmelze einzubringen und sie nicht erst zusammen mit den anderen Bestandteilen in den praktisch leeren Ofen zu geben und dann zu schmelzen. Meist werden Legierungsbestandteile mit großer Teilchengröße, das heißt mehr als etwa 0,15 mm, verwendet, um die genannten Löslichkeitsprobleme sowie übermäßige Verluste durch die schnelle Oxidation von sehr feinteiligem Material zu vermeiden. Bringt man derart. relativ große Teilchen entweder in loser oder gepreßter Form zusammen mit Rohaluminium in einen kalten Ofen und erhitzt, so wird das zuerst geschmolzene Aluminium die Teilchen umfließen und in den Preßling eindringen. Hierdurch werden die Aluminiumlegierungen schneller als erwünscht gebildet. Derartige Legierungen besitzen sehr viel höhere Schmelzpunkte als die Endbetriebstemperatur der Schmelze. Die hochschmelzenden Aluminiumlegierungen, die beträchtliche Anteile Mangan, Chrom oder andere Legierungsbestandteile enthalten, sind dadurch für die Endlegierung verloren.
• Die Zusammensetzung der Endlegierung ist somit auch nicht vorhersehbar.
• Bisher erfordern alle Legierungsverfahren für Aluminium, daß alle in den Ofen eingebrachten Materialien zu einer Schmelze erhitzt werden müssen, bevor irgendein Zusatz oder Härter zugegeben wird. Um den Wärmefahrplan zu vereinfachen, die Brennstoffkosten bei der Herstellung der Schmelze zu senken und die Geschwindigkeit bei der Herstellung der Legierung zu erhöhen, wäre es wünschenswert, die Legierungszusätze bzw. Härter bereits beim Beschicken des Schmelzofens den anderen Materialien zuzusetzen. Diese als Kaltbeschickung bezeichnete Methode sieht die Zugabe von festem Aluminium in einen praktisch leeren Schmelzofen vor dem eigentlichen Schmelzen vor. Der ideale Legierungszusatz wäre sowohl für die Kaltbeschickung als auch für die Zugabe zur Schmelze geeignet. Dies würde eine maximale Flexibilität bei der Legierungsherstellung bedeuten.
• In Anbetracht der Nachteile von bekannten Verfahren, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und Legierungszusätze zum Legieren von Aluminium mit Metallen, wie Mangan, Chrom oder Eisen, zu schaffen, die (1) praktisch nur Mangan, Chrom oder Eisen enthalten, so daß nur geringe Mengen beim Legieren erforderlich sind, (2) sich in kurzer Zeit in der Aluminiumschmelze auflösen und sowohl bei der Kaltbeschickung als auch bei der Zugabe zur Schmelze hohe Ausbeuten der Legierungsbestandteile in der Endlegierung gewährleisten, (3) auch dann angewandt werden können, wenn sie dem praktisch leeren Schmelzofen erst vor dem Niederschmelzen der Beschickungsbestandteile zugegeben werden, (4) nicht auf die Verwendung bei Badtemperaturen von 7450C oder höher beschränkt sind, (5) auch aus äußerst feinteiligen Legierungsbestandteileii bestehen können und (6) keine speziellen Schutzpackungen oder eine besondere Handhabung bei der Lagerung oder beim Transport erfordern.
• Gegenstand der Erfindung sind neue Legierungszusätze und ein Verfahren zum Legieren von Aluminium mit Legierungsbestandteilen, wie Mangan, Chrom und Eisen. Die Legierungszusätze der Erfindung enthalten das Metall-Legierungsmaterial in einer Teilchengröße von weniger als etwa 0,25 mm im Gemisch mit etwa 0,1 bis 2,5 % eines nicht hygroskopischen,salzförmigen Flußmittels und gegebenenfalls einer kleinen Menge eines Binders. Das Gemisch ist zu einem zusammenhaftenden Körper, z.B. einem Pellet verdichtet.
• Die erfindungsgemäßen Legierungszusätze lassen sich entweder direkt der Aluminiumschmelze über einen weiten Bereich von Badtemperaturen zusetzen oder aber man bringt sie zusammen mit Rohaluminium vor dem Niederschmelzen in den praktisch leeren Ofen ein und erhitzt dann. Sowohl bei der Kaltbeschickung als auch bei der Zugabe zur Aluminiumschmelze lösen sich die erfindungsgemäßen Legierungszusätze schnell und vollständig selbst bei niedrigen Temperaturen, z.B. 6930C, im Aluminium auf. Die Zusätze erlauben hohe Metallausbeuten in der erhaltenen Legierung über einen weiten Bereich von Badtemperaturen, auch wenn nach der Kaltbeschickungsmethode verfahren wurde.
• In den Legierungszusätzen finden äußerst feine Legierungsmetallteilchen Anwendung, die bisher als nicht brauchbar erachtet wurden, da sie in die Schlacke wanderten und keine genauen Ausbeuteberechnungen ermöglichten.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zusätze besteht darin, daß sie neben den Legierungsbestandteilen keine wesentlichen Mengen anderer Materialien enthalten, die den Metallanteil verdünnen würden. Auch sind bei der Verwendung der Zusätze keine speziellen Vorrichtungen oder Abpackmethoden erforderlich. Die Legierungszusätze der Erfindung lassen sich leicht handhaben und sind ohne weitere Vorsichtsmaßnahmen transport-und lagerstabil.
• Die bevorzugten Legierungszusätze enthalten etwa 97,5 bis 99,9 Gewichtsprozent mindestens eines teilchenförmigen Metall-Legierungsmaterials aus der Gruppe: Mangan, Chrom und Eisen, das im wesentlichen eine Teilchengröße von weniger als etwa 0,25 mm aufweist, sowie etwa 0,1 bis 2,5 Gewichtsprozent eines nicht hygroskopischen salzförmigen Flußmittels.
• Die Legierungszusätze werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß man ein geeignetes Flußmittel in Form eines trockenen Salzes mit dem teilchenförmigen Legierungsmaterial vermischt, das überwiegend eine Teilchengröße von weniger als etwa 0,25 mm, vorzugsweise weniger als etwa 0,15 mm, aufweist. Das Legierungsmaterial enthält im allgemeinen einen beträchtlichen Anteil von Teilchen, die kleiner als 0,075 mm sind und eine Größe von bis zu weniger als 0,044 mm aufweisen. Das Legierungsmaterial wird durch übliche Mahlmethoden pulverisiert.
• Für die praktische Anwendung verwendet man Mangan, Chrom oder Eisen geeigneter Herkunft, das derart zerkleinert wird, daß praktisch alle Teilchen eine Größe von weniger als 0,25 mm aufweisen.
• Die Teilchengrößenverteilung eines typischen Manganmaterials ist in Tabelle I wiedergegeben.
• Tabelle I mm (Mesh) Rückstand (X) 0,250 (60) <0,1 0,210 (70) 1,1 0,177 (80) 26,2 0,149 (100) 9,8 0,105 (140) 27,2 0,088 (170) 5,0 0,074 (200) 6,5 0,053 (270) 8,9 0,044 (325) 4,8 <0,044 (325) 10,8 Besonders bevorzugt ist jedoch eine Teilchengrößenverteilung für Mangan, wie sie in Tabelle II wiedergegeben ist.
• Tabelle II mm (Mesh) Rückstand (56) 0,250 (60) 0,6 0,177 (80) 6,6 0,149 (100) 3,5 0,105 (140) 13,4 0,088 (170) 6,9 0,074 (200) 7,5 0,063 (230) 4,0 0,053 (270) 11,1 0,044 (325) 7,3 <W0,044 (325) 38,9 In diesen Ausführungsformen weist der überwiegende Anteil des Materials eine Teilchengröße von weniger als 0,15 mm auf, wobei Material mit einer Größe von weniger als 0,044 mm einen beträchtlichen Anteil ausmacht, vorzugsweise mindestens 30 56 des .Gesamtmaterials.
• Als Legierungsmaterialien können beliebige Mangan, chrom- oder eisenhaltige Materialien eingesetzt werden, z.B. Mangan, Ferromangan, Elektrolyt-Mangan oder unreines Mangan, Elektrolyt-Chrom, Ferrochrom, Chrom oder unreines Chrom, Elektrolyt-Eisen, unreines Eisen oder eine Legierung mit einem Gehalt von mehr als 50 Gewichtsprozent Eisen.
• Als chemisches Flußmittel verwendet man üblicherweise eine Verbindung mit einem eutektischen Schmelzpunkt von mindestens 2800 unterhalb der Betriebstemperatur der Schmelze, falls der Legierungszusatz in die Schmelze eingebracht wird. In allen Fällen soll der Schmelzpunkt unterhalb etwa 7880C liegen. Das Flußmittel kann sich bei Temperaturen unterhalb des Liquiduspunkts von Aluminium bzw. der Aluminiumlegierungen physikalisch verändern, soll sich aber bei diesen Temperaturen inert verhalten und nicht fließen. Die erfindungsgemäßen Zusätze enthalten etwa 0,10 bis 2,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Flußmittel, bezogen auf das Gesamtgemisch.
• Bei der Verwendung in dieser Konzentration reagiert das Flußmittel vermutlich mit vorhandenen Mangan-, Chrom-, Eisen- und Aluminiumoxiden und entfaltet so eine Flußwirkung bei Temperaturen oberhalb des Liquiduspunkts von Aluminium bzw. der handelsüblichen Aluminiumlegierungen. Dadurch wird das Benetzen der Metalle erleichtert und die Auflösgeschwindigkeit der Legierungsbestandteile im Aluminium erhöht.
• Als chemische Flußmittel zur Herstellung der Pellets bzw. Preßlinge im erfindungsgemäßen Legierungsverfahren eignet sich eine Vielzahl von Materialien, z. B. Metallhalogenide, Salze, die bei der Umsetzung von Fluorkieselsäure mit Salzen des Natriums, Bariums, Kaliums oder anderer Elemente entstehen, sowie das Handelsprodukt: KBF4. Besonders bevorzugte Flußmittel sind KBF4 und eine Kombination von Salzen, deren stöchiometrische Zusammensetzung in etwa durch die empirische Formel K5Na3Ba2(SiF6)6 wiedergegeben wird. Für die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von entscheidender Bedeutung, daß das verwendete Flußmittel nicht hygroskopisch ist. Falls das zur Verwendung der Pellets verwendete Flußmittel größere Wassermengen absorbiert, besteht die Gefahr einer heftigen Reaktion, wenn die Pellets mit dem geschmolzenen Aluminium in Berührung kommen. Ferner kann das absorbierte Wasser während der Lagerung des Preßlings mit den Metallbestandteilen zu Oxiden reagieren. Sobald eine derartige Reaktion einsetzt, hat dies meist den baldigen Zerfall des Preßlings zur Folge. Viele Salze, die bei der gewünschten Temperatur schmelzen und bei der Reaktion mit Oxiden die gewünschte Flußwirkung entfalten, erfordern daher wegen ihrer Neigung zur Wasserabsorption eine spezielle Behandlung. Verbindungen, wie Manganchlorid, Kaliumfluorid und Gemische aus Kalium-, Barium- und Natriumchlorid, sind wegen ihrer hygroskopischen Natur für die Zwecke der Erfindung nicht brauchbar, wie sich aus Tabelle III ergibt.
• Tabelle III Salz Salzan- Tage Zustand teil des Preßlings, % KF 1,0 1 sehr naß MnCl2 0,75 2 zersetzt NaCl (75 Mol-%) 1,25 2 zersetzt MnCl2 (25 Mol-%) NaF (25.-Gew.-%) mit Feuchtigkeit NaCl (40 Gew.-) gesättigt KCl (35 Gew.-) 1,0 3 NaCl (35 Mol-%) KCl (40 Mol-) BaCl2 (25 Mol-%) 1,25 4 zersetzt LiCl 1,0 6 teilweise zersetzt KCl 1,0 10 teilweise zersetzt KCl (40 Gew.-) NaCl (40 Gew.-) Na3AlF6 (20 Gew.-°X) 1,0 10 zersetzt KBF4 1,0 180 keine Veränderung K5Na3Ba2(SiF6)6 0,75 180 keine Veränderung Die Preßlinge aus Tabelle III werden dadurch hergestellt, daß man Manganteilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 0,25 mm mit der angegebenen Menge Salz bzw. Salzgemisch vermengt und dann zu Pellets preßt. Die Pellets werden der Zimmeratmosphäre ausgesetzt und in Zeitabständen beobachtet. Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten nicht hygroskopischen Flußmittel bleiben trocken und ergeben Preßlinge, die über unbestimmte Zeit stabil sind. Ungeeignete Materialien nehmen sichtbar Wasser auf und führen zu einer Zersetzung des Preßlings.
• Es ist zwar vorstellbar, daß bei Anwendung komplizierter Herstellungs- und Abpackmethoden auch hygroskopische Flußmittel verwendet werden können, jedoch wäre dies nicht wirtschaftlich. Bei den bevorzugten salzförmigen Flußmitteln besteht dieses Problem nicht.
• Die Aluminiumschmelzöfen werden üblicherweise so betrieben, daß man die erforderlichen Bestandteile, z.B. Reinaluminium oder Schrott, in den praktisch leeren Ofen füllt und zum Schmelzen erhitzt. Die Schmelze wird gerührt. Die Legierungszusätze werden im allgemeinen nach dem Niederschmelzen der Anfangsbeschickung zugegeben. Will man den Legierungszusatz bereits mit der Anfangsbeschickung in den praktisch leeren Ofen einbringen (Kaltbeschickung), so muß sich der Zusatz bei Temperaturen unterhalb des Liquiduspunkts von Aluminium inert verhalten, das heißt er darf nicht reagieren, bis alle anderen Bestandteile im Ofen eine Schmelze gebildet haben. Die Schmelze wird üblicherweise bei einer Temperatur von etwa 718 bis 7460C gehalten, die Betriebstemperatur kann jedoch auch etwa 693 bis 8150C betragen. Es ist daher von Bedeutung, daß sich die beschriebenen Pellets schnell auflösen und über einen breiten Temperaturbereich sowie unter den verschiedensten Betriebsbedingungen eine hohe Metallausbeute ermöglichen. Enthalten die Pellets die bevorzugten Flußmittel in geeigneter Menge, so können die erfindungsgemäßen Legierungszusätze bei Badtemperaturen von etwa 693 bis 8150C verwendet werden. Der Zusatz kann dann auch als Kaltbeschickung in den Ofen eingebracht werden, ohne daß die Auflösgeschwindigkeit oder die Metallausbeute beeinträchtigt würden. ?% Die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei niedrigen Badtemperaturen von bis zu 69"ob durchgeführt werden kann, bedeutet trächtliche Energieeinsparungen bei der Aluminiumschmelze. Durch die niedrigen Badtemperaturen wird auch die unerwünschte Absorption von Wasserstoff in der Aluminiumschmelze, wie sie bei höheren Badtemperaturen auftritt, minimal gehalten. Dadurch daß die erfindungsgemäßen Zusätze sowohl im Wege der Kaltbeschickung als auch direkt in die Schmelze eingebracht werden können, erreicht man außerdem einen bisher nicht bekannten Grad an Flexibilität und vereinfacht darüberhinaus den Wärmefahrplan.
• Um die Grünfestigkeit der Pellets zu erhöhen und das Pelletisieren zu erleichtern, können die erfindungsgemäßen Zusätze eine geringe Menge eines Binders enthalten. Die verwendete Bindermenge richtet sich nach verschiedenen Parametern, z.B. der Größe der Legierungsmetallteilchen, dem verwendeten Legierungsmetall, der Art der Verdichtung und der gewünschten Dichte des Preßlings.
• Der Binderanteil wird so gewählt, daß beim Pressen des Gemischs ein stabiler, zusammenhaftender Körper entsteht. Als Binder eignet sich z.B. eine 5 bis 15prozentige Lösung von Natriumsilikat, von der üblicherweise etwa 10 ml pro 100 g Manganteilchen bzw etwa 15 ml pro 100 g Chrom- und Eisenteilchen verwendet werden. Andere geeignete Binder sind z.B. Melassen, Methylcellulose oder Hydroxyalkylmethylcellulose-Derivate, jedoch sind organische Materialien enthaltende Produkte nicht bevorzugt, da sie bei der Berührung mit der Aluminiumschmelze Verbrennungsprodukte und Rauch entwickeln.
• Das Gemisch wird dann in üblichen Vorriohtungen, vorzugsweise zu Pellets gepreßt. Man kann jedoch auch Preßlinge mit Hilfe üblicher Dornpressen oder Brikettiervorrichtungen herstellen.
• Bei Verwendung einer Pelletierscheibe wird die Zuführgeschwindigkeit so gewählt, daß die Schicht in der Scheibe in gleichförmiger Tiefe gehalten wird, um kugelige Pellets von etwa 0,6 bis 2 cm Durchmesser zu erhalten. Etwa 25 bis 45 56 des Volumens der so erhaltenen Pellets sind Hohlräume, jedoch ist ihre Dichte beträchtlich höher als die von Aluminium, das heißt höher als etwa 2,75 g/cm3. Nach dem Entfernen von der Tablettierscheibe werden die Pellets in einem Ofen bei 12O0C genügend lange getrocknet, um die vorhandene Feuchtigkeit insbesondere bei. Verwendung eines Binders zu entfernen.
• Obwohl normalerweise nur ein Legierungsmetall in den erfindungsgemäßen Legierungszusätzen enthalten ist, können diese gegebenenfalls zwei oder alle drei Legierungsmetalle enthalten.
• Die Beispiele erläutern die Erfindung. Unter dem Liquiduspunkt wird die Temperatur verstanden, bei der ein Legierungssystem beim Erhitzen vollständig schmilzt oder sich beim Abkühlen zu verfestigen beginnt. Die Mesh-Angaben beziehen sich auf US-Standardsiebe.
• Beispiel 1 Ein Gemisch aus 0,5 Gewichtsprozent handelsüblichem KBF4 und Mangan-Feinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,25 mm, die 92,7 Gewichtsprozent Mangan und im übrigen hauptsächlich Eisen sowie Spuren anderer Elemente enthalten, wird mit Natriumsilikat -Binder vermengt, zu Pellets von 0,6 bis 2,0 cm Durchmesser verarbeitet und dann getrocknet. Die Pellets werden einer Aluminiumschmelze in genügender Menge zugesetzt, um eine Aluminiumlegierung mit einem Mangangehalt von 0,86 °h zu erhalten. Die Temperatur der Schmelze beträgt 81900. Man rührt die Schmelze 6 Minuten und entnimmt 30 Minuten nach Zugabe des Mangans eine Probe, deren Analyse eine Manganausbeute von 100 °/0 ergibt. Die durch Sidanalyse ermittelte Teilchengrößenverteilung der verwendeten Mangan-Feinteilchen ist im folgendem wiedergegeben: mm (Mesh) Rückstand, % 0,250 (60) <0,1 0,210 (70) 1,1 0,177 (80) 26,2 0,149 (100) 9,8 0,105 (140) 27,2 0,088 (170) 5,0 0,074 (200) 6,5 0,053 (270) 8,9 0,044 (325) 4,8 (0,044 (325) 10,8 Beispiel 2 Zur Herstellung eines Flußmittels werden 600 ml einer 25prozentigen H2SiF6-Lösung mit einer warmen Lösung von 126 g Ba(OH)2.8H20 in 400 ml destilliertem Wasser versetzt, wobei BaSiF6 ausfällt. Hierauf gibt man eine Lösung von 60 g KOH und 26 g NaOH in 200 ml Wasser zu der Aufschlämmung, kühlt das erhaltene Gemisch auf Raumtemperatur ab und filtriert. Der Filterkuchen wird leicht mit Wasser gewaschen und dann 1 Stunde bei 11000 getrocknet. Das erhaltene Salz besitzt die empirische Formel K5Na3Ba2(SiF6)6; das Molverhältnis K : Na : Ba beträgt 5 : 3 : 2. Ein Gemisch aus 0,75 Gewichtsprozent dieses Salzes und Mangan-Feinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,6 mm, die 93 Gewichtsprozent Mangan und im übrigen Eisen sowie Spuren anderer Elemente enthalten, wird mit Natriumsilikat-Binder ver mengt, zu Briketts gepreßt und dann getrocknet. Die erhaltenen Briketts werden in einer Aluminiumschmelze bei 699 0C in einer Menge zugesetzt, um eine Aluminiumlegierung mit einem Mangangehalt von 0,96 % zu erhalten. Man rührt das Bad 3,5 Minuten und entnimmt 30 Minuten nach der Manganzugabe eine Probe, deren Analyse eine Manganausbeute von 97,5 56 ergibt.
• Beispiel 3 Ein Gemisch aus 0,75 Gewichtsprozent K5Na3Ba2(SiF6)6, das gemäß Beispiel 2 hergestellt worden ist, und Manganfeinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,21 mm, die 93 Gewichtsprozent Mangan und im übrigen hauptsächlich Eisen sowie Spuren anderer Elemente enthalten, wird mit Natriumsilikat-Binder vermengt, zu Pellets von 0,17 bis 0,5 cm Durchmesser verarbeitet und dann getrocknet. Die Pellets werden einer Aluminiumschmelze bei 7100C in genügender Menge zugegeben, um eine Aluminiumlegierung mit einem Mangangehalt von 1,02 56 zu erhalten. Man rührt die Schmelze 3,5 Minuten und entnimmt 30 Minuten nach der Manganzugabe eine Probe, deren Analyse eine Manganausbeute von 100 56 ergibt. Die durch Siebanalyse ermittelte Teilchengrößenverteilung der verwendeten Mangan-Feinteilchen ist im folgenden wiedergegeben: mm (Mesh) Rückstand, 56 0,210 (70) 0 0,149 (100) 20,3 0,105 (150) 20,8 0,088 (170) 9,9 0,074 (200) 11,0 0,063 (250) 5,9 0,053 (270) 9,6 0,044 (325) 7,6 So044 (325) 15,9 Beispiel 4 Ein Gemisch aus 0,5 Gewichtsprozent KBF4 und Mangan-Feinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,25 mm, die 92,7 Gewichtsprozent Mangan und im übrigen hauptsächlich Eisen sowie Spuren anderer Elemente enthalten, wird mit Natriumsilikat-Binder vermengt, zu Pellets von 0,6 bis 2,0 cm Durchmesser verarbeitet und dann getrocknet. Die Pellets werden einer Aluminiumschmelze bei 6970C in genügender Menge zugegeben, um eine Aluminiumlegierung mit einem Mangangehalt von 0,45 56 zu erhalten. Man rührt die Schmelze 6 Minuten und entnimmt 30 Minuten nach der Manganzugabe eine Probe, deren Analyse eine Manganausbeute von 95 56 ergibt.
• Beispiel 5 Ein Gemisch aus 1 Gewichtsprozent KBF4 und Mangan-Feinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,25 mm, die 93 Gewichtsprozent Mangan und im übrigen hauptsächlich Eisen sowie Spuren anderer Elemente enthalten, wird mit Natriumsilikat-Binder vermengt, zu Pellets von 0,3 bis 0,5 cm Durchmesser verarbeitet und dann getrocknet. Die Pellets werden einer Aluminiumschmelze bei 7030C in genügender Menge zugegeben, um eine Aluminiumlegierung mit einem Mangangehalt von 1,02 /o zu erhalten. Man rührt die Schmelze 4 Minuten und entnimmt 20 Minuten nach der Manganzugabe eine Probe, deren Analyse eine Manganausbeute von 96 56 ergibt.
• Beispiel 6 Ein Gemisch aus 1,0 Gewichtsprozent KBF4 und Elektrolytchrom-Feinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,177 mm, die 99,9 56 Chrom enthalten, wird mit Natriumsilikat-Binder vermengt, zu Pellets von etwa 0,6 bis 2,0 cm Durchmesser verarbeitet und dann getrocknet. Die Pellets werden zu einer Aluminiumschmelze bei ?540C in genügender Menge gegeben, um eine Aluminiumlegierung mit einem Chromgehalt von 0,98 56 zu erhalten. Man rührt die Schmelze 2,5 Minuten und entnimmt 15 Minuten nach der Chromzugabe eine Probe, deren Analyse eine Chromausbeute von 95 56 ergibt. Die durch Siebanalyse ermittelte Teilchengrößenverteilung der Elektrolytchrom-Feinteilchen ist im folgenden wiedergegeben: mm (Mesh) Rückstand (%) 0,177 (80) 0 0,149 (100) 17,1 0,105 (140) 46,4 0,088 (170) 23,0 0,074 (200) 9,0 0,063 (230) 1,3 <-0,063 (230) 3,1 Beispiel 7 Ein Gemisch aus 0,3 Gewichtsprozent KBF4 und Elektrolyteisen- Feinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,15 mm und einem Eisengehalt von 99,8 56 wird mit Natriumsilikatbinder vermengt, zu Pellets verarbeitet und dann getrocknet. Die durch Siebanalyse ermittelte Teilchengrößenverteilung des Elektrolyteisens ist im folgenden wiedergegeben: mm (Mesh) Rückstand 56 0,149 (100) 0,5 0,105 (140) 20,2 0,088 (200) 12,9 0,074 (200) 15,2 0,063 (230) 7,4 0,053 (270) 9,8 0,044 (325) 10,6 <0,044 (352) 22,3 Die Pellets werden bei 7100C einer Aluminiumschmelze in genügender Menge zugegeben, um eine Aluminiumlegierung mit einem Eisengehalt von 1,23 56 zu erhalten. Man rührt das Bad 3 Minuten und entnimmt 26 Minuten nach der Eisenzugabe eine Probe, deren Analyse eine Eisenausbeute von 100 56 ergibt.
• Beispiel 8 Ein Gemisch aus 1,0 Gewichtsprozent KBF4 und Mangan-Feinteilchen mit einer Größe von weniger als 0,25 mm, die 92,7 Gewichtsprozent Mangan und im übrigen hauptsächlich Eisen sowie Spurenelemente enthalten, wird mit Natriumsilikat-Binder vermengt, zu Pellets von 1 bis 2 cm Durchmesser verarbeitet und dann getrocknet. Die durch Siebanalyse ermittelte Teilchengrößenverteilung des Mangans ist im folgenden wiedergegeben: mm (Mesh) Rückstand, tß0 0,250 (60) 10,1 0,177 (80) 8,1 0,149 (100) 5,6 0,105 (140) 10,3 0,088 (170) 6,0 0,074 (200) 7,2 0,063 (230) 3,1 0,053 (270) 12,6 0,044 (325) 6,1 <0,044 (325) 31,0 Die Pellets werden vor dem Einfüllen der anderen Komponenten direkt in einen praktisch leeren Aluminium-Schmelzofen eingebracht (Kaltbeschickung). Die Pelletmenge wird so gewählt, daß eine Aluminiumlegierung mit einem Mangangehalt von 0,80 56 erhalten wird. Nach 3 Stunden und 20 Minuten sowie einer Temperatur von 7400C ist die Beschickung niedergeschmolzen. Die Schmelze wird dann noch 4 Minuten gerührt, worauf man eine Probe entnimmt, deren Analyse eine Manganausbeute von 100 56 ergibt.

Claims (17)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Legieren von Aluminium, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man ein Gemisch aus mindestens einem teilchenförmigen Metall-Legierungsmaterial aus der Gruppe Mangan, Chrom und Eisen, das im wesentlichen eine Teilchengröße von weniger als etwa0,25mm aufweist, sowie etwa 0,1 bis 2,5 Gewichtsprozent eines nicht-hygroskopischen salzförmigen Flußmittels zu einem kohärenten Körper preßt bzw. verdichtet und das erhaltene Produkt dem zu legierenden Aluminium zumischt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gepreßte Gemisch zusammen mit Aluminium vor dem Niederschmelzen der Beschickung in den praktisch leeren Schmelzofen einbringt und dann das Aluminium auf eine Temperatur oberhalb des Liquiduspunkts erhitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gepreßte Gemisch mit geschmolzenem Aluminium vermengt,

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch vor dem Pressen mit einem Binder versetzt und das gepreßte Gemisch vor dem Vermengen mit Aluminium trocknet.

5. Kompakte Legierungszusätze zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend etwa 97,5 bis 99,9 Gewichtsprozent mindestens eines teilchenförmigen Metall-Legierungsmaterials aus der Gruppe Mangan, Chrom und Eisen, das im wesentlichen eine Teilchengröße von weniger als etwa 0,25 mm aufweist, sowie etwa 0,1 bis 2,5 Gewichtsprozent eines nicht-hygroskopischen salzförmigen Flußmittels.

6. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch das gesamte Metall-Legierungsmaterial eine Teilchengröße von weniger als 0,15 mm aufweist und mindestens etwa 30 56 des Materials eine Teilchengröße von weniger als 0,05 mm besitzt.

7. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das salzförmige Flußmittel bei Temperaturen unterhalb des Liquiduspunkts von Aluminium nicht als Flußmittelwirkt.

8. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel einen Schmelzpunkt unterhalb 7880C hat.

9. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, sie daß das Flußmittel in einer Menge von etwa 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent enthalten.

10. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie nicht-hygroskopische Metallhalogenide, Metall-silicohalogenide oder komplexe Gemische aus diesen Salzen als Flußmittel enthalten.

11. Legierungszusätze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie KBF4 oder K5Na3Ba2(SiF6)6 als Flußmittel enthalten.

12. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Binder in genügender Menge enthalten, um den Zusammenhalt der Mischung nach dem Pressen zu gewährleisten.

13. Legierungszusätze nach Anspruch 12,.dadurch gekennzeichnet, daß sie Natriumsilikat als Binder enthalten.

14. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie hochreines Mangan, Ferromangan, Elektrolytmangan oder unreines Mangan als Mangan-Legierungsmaterial enthalten.

15. Legierungszusätzennach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Chrom, Ferrochrom, unreines Chrom oder Elektrolytchrom als Chrom-Legierungsmaterial enthalten.

16. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Elektrolyteisen, unreines Eisen oder Legierungen mit einem Eisengehalt von mehr als 50 Gewichtsprozent als Eisen-Legierungsmaterial enthalten.

17. Legierungszusätze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mangan-Legierungsmaterial mit einer Teilchengröße von im wesentlichen weniger als 0,15 mm, 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent KBF4 und einen Binder enthalten.