[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgasen und Raffinieren von Schmelzen aus
Aluminium oder Magnesium und deren Legierungen
[0002] Es ist bekannt, daß die Behandlung von Schmelzen des Aluminiums und Magnesiums sowie
deren Legierungen mit Stickstoff, Chlorgas oder mit Chlor abspaltenden Mitteln, wie
Metallchloride, chlorhaltige organische Verbindungen, einen günstigen Effekt auf die
Dichtigkeit des Gusses bewirkt. Eine derartige Behandlung entfernt gelöste Gase, insbesondere
Wasserstoff, wie auch oxidische und andere feste Teilchen aus der Schmelze (DE-PS
733616, DE-PS 589 988). Die bekannten Verfahren zur Entfernung des Wasserstoffs aus
Leichtmetall-Legierungsschmelzen sind entweder sehr aufwendig und im Betrieb nur schwierig
zu handhaben, oder sie vermeiden die Gasporosität nicht mit der genügenden Betriebssicherheit.
[0003] Chlorgas hat relativ aufwendige Installationen zur Voraussetzung, wirkt äußerst korrosiv
und ist ein gefährlicher Arbeitsstoff. Hexachlorethan als die wohl bekannteste Chlor-abspaltende
Substanz besitzt einen wesentlich geringeren Wirkungsgrad als das Chlor und bildet
zudem Zersetzungsprodukte, wie z.B. Hexachlorbenzol, Oktochlorstyrol und ähnliche
hochchlorierte Verbindungen, welche die Umwelt außerordentlich belasten.
[0004] Schwermetall-Chloride sind zwar weitgehend frei von vorgenannten Nachteilen, sind
jedoch mehr oder weniger in unerwünschter Weise hygroskopisch wie auch toxisch und
verunreinigen zudem die Schmelzen mit ihrer metallischen Komponente. Die nicht gesförmigen
Behandlungsstoffe werden üblicherweise in Block- oder Tablettenform, gegebenenfalls
mit beschwerend wirkenden Metallzusätzen, verwendet.
[0005] Den vorgenannten Behandlungsstoffen ist gemeinsam, daß sie sich bei ihrer Reaktion
mit aluminiumhaltigen Schmelzen zu Aluminiumchlorid umsetzen, welches das die Schmelzen
eigentlich durchspülende Gas ist. Auf diese Weise wird Aluminium und/oder Magnesium
in nennenswerter Menge verbraucht. Es ist daher auch bekannt, beide Behandlungsmethoden
zu kombinieren und in einer Art Trägergasverfahren einen Strom von mit dampfförmigem
Aluminiumchlorid beladenen Stickstoffstrom durch die Schmelze hindurchzuperlen ("Chem.
Abstr.", Vol. 86, Ref. 77381 h, Vol. 84, Ref. 183800 n). Es ist ersichtlich, daß dies
ein technologisch aufwendiger und im Hinblick auf die gegebenen Dampfdruckverhältnisse
zudem zeitraubender Prozeß ist, da Aluminiumchlorid eine äußerst hydroskopische Substanz
ist, die unter Normaldruck nicht schmilzt, sondern bei etwa 190°C sublimiert.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten, insbesondere
vorgenannten Verfahren zu vermeiden und ein in der Gießereipraxis des Leichtmetallgusses
ebenso einfach wie wirtschaftlich zu handhabendes, effizientes Verfahren bereitzustellen.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der vorgenannten Art zum Entgasen und
Raffinieren von Schmelzen aus Aluminium oder Magnesium und deren Legierungen durch
Behandeln mit Aluminiumchlorid gemäß der Erfindung in der Weise ausgestaltet, daß
ein Formling aus wasserfreiem Aluminiumchlorid in die Schmelze eingebracht wird.
[0008] Da der Formling eine geringere Dichte besitzt,als die Leichtmetall- bzw. Leichtmetall-Legierungsschmelze
hat, wird er zweckmäßig mit einer an sich bekannten Tauchglocke unter die Oberfläche
der Schmelze gebracht und dort bis zur völligen Verdampfung gehalten. Als Formlinge
eignen sich insbesondere bindemittelfreie Preßkörper. Mit Vorteil werden in dem erfindungsgemäßen
Verfahren aber auch Formlinge eingesetzt, die bei erhöhtem Druck aus einer Aluminiumchloridschmelze
hergestellte Gießkörper sind. Granulate können ebenfalls verwendet werden.
[0009] Im allgemeinen genügt die verkleinerte und verdichtete Oberfläche des Formlings bereits,
um die Einwirkung der Luftfeuchtigkeit für eine hinreichende Zeit bei der Vorbereitung
der Behandlung weitgehend auszuschließen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung werden jedoch in dem erfindungsgemäßen Verfahren Formlinge verwendet,
die mit einer Feuchtigkeit ausschließenden Umhüllung versehen worden sind. Zweckmäßig
besteht die Umhüllung aus einem metallischen Werkstoff entsprechend dem Metall der
Schmelzen, beispielsweise aus Aluminium oder Magnesium. Die Umhüllung kann beispielsweise
als Folienmantel, Behälter oder Quetschhülse ausgebildet sein. Die Form der Umhüllung
ist nicht kritisch und richtet sich im allgemeinen nach der Eigenart des Herstellungsverfahrens
für den Formling. Beispielsweise kann ein kontinuierlich hergestellter Preßstrang
oder Gießstrang aus wasserfreiem Aluminiumchlorid zweckmäßig in z.B. dünnwandige Aluminiumrohre
eingeführt und in bestimmten Längen abgequetscht werden. Zwar ist der metallummantelte
oder in metallische Hüllen eingebrachte Formling aus wasserfreiem Aluminiumchlorid
im allgemeinen bei der Behandlung von Leichtmetallschmelzen aus Gründen der erzielbaren
höheren Reinheit der Schmelze vorzuziehen, doch kann in manchen Fällen auch die Ummantelung
mit einem organischen polymeren Material ausreichend sein. Beispielsweise können Preßstränge
oder Gießstränge aus wasserfreiem Aluminiumchlorid in eine Folie aus halogenhaltigem
Vinylpolymerisat in bestimmten Mengen eingeschweißt werden.
[0010] In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Behandlungsgefäß für die Leichtmetallschmelze
in an sich bekannter Weise mit einem Deckel versehen werden, der auch zur Rückgewinnung
des sublimierten Aluminiumchlorids bei geeigneter Kühlung dient.
[0011] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin zu sehen, daß der Wirkstoff
von Beginn der Schmelzebehandlung an seine Aktivität entfalten kann, daß keine Feuchtigkeit
in die Schmelze eingebracht wird und dadurch keine zusätzlich zu entfernenden Verunreinigungen
geschaffen werden, ferner daß kein Schmelzmetall durch Bildung von Halogenverbindungen
verloren geht, ferner die Behandlung in wenigen Minuten unter praktisch vollständiger
Ausschwemmung von festen verunreinigenden Teilchen und unter praktisch völliger Austreibung
des gelösten Wasserstoffs beendet ist. Des weiteren wird ein umweltfreundlicheres
Verfahren bereitgestellt und mögliche Gefahren für die Gesundheit des Arbeitspersonals
verringert oder beseitigt.
[0012] Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher und beispielhaft erläutert.
Beispiel 1
[0013] In 500 kg Schmelze einer Legierung vom Typ G-AlMg 3 wurde bei 750°C ein Preßling
aus wasserfreiem Aluminiumchlorid im Gewicht von 250 g, verpackt in einer Dose aus
Aluminiumblech, mit Hilfe einer Tauchglocke herkömmlicher Form bis auf den Boden des
Schmelzgefäßes eingeführt. Die Reaktionsdauer betrug wenige Minuten.
Ausgangsgasgehalt der Schmelze 0,22 ml H₂/100 g
Gasgehalt nach der Behandlung 0,06 ml H₂/100 g
Beispiel 2
[0014] In eine Schmelze aus Reinaluminium im Gewicht von 1 t wurden bei 730°C 2 Preßlinge
aus wasserfreiem Aluminiumchlorid im Gewicht von je 250 g, jeweils verpackt in einer
Dose aus Aluminiumblech, nacheinander mit Hilfe einer Tauchglocke herkömmlicher Form
bis auf den Boden des Schmelzgefäßes eingeführt.
[0015] Gehalt der Schmelze an oxidischen Verunreinigungen vor der Behandlung, ausgedrückt
in g/t Sauerstoff 8
[0016] Sauerstoffgehalt der Schmelze nach der Behandlung ≦1
1) Verfahren zum Entgasen und Raffinieren von Schmelzen aus Aluminium oder Magnesium
sowie ihrer Legierungen durch Behandeln mit Aluminiumchlorid, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Formling aus wasserfreiem Aluminiumchlorid in die Schmelze eingebracht wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß als Formling ein bindemittelfreier
Preßkörper eingebracht wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1), dadurch geknnzeichnet, daß als Formling ein bei erhöhtem
Druck aus schmelzflüssigem Aluminiumchlorid hergestellter Gußkörper eingebracht wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß als Formling ein durch
Aufbaugranulierung hergestelltes Granulat eingebracht wird.
5) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 4), dadurch gekennzeichnet, daß ein Formling
mit einer Feuchtigkeit ausschließenden Umhüllung eingebracht wird.