194587. lajstromszámú szabadalom • Alumíniumöntészeti sókeverék gáz- és oxidmentes, Al-bázisú ötvözetek előállítására
1 194 587 2 A találmány olyan komplex hatású fémöntészeti sókeverékek, amelyek hagyományos összetételük mellett röntgenamorf kovasav tartalmuk és meghatározott granulometrikus eloszlásuk révén gáz- és oxidmentes, főként nemesíthető Al-bázisú ötvözetek előállítására alkalmasak. A fémöntészeti gyakorlatban egyre inkább nő az igény a speciális hatású sókeverékek mellett a többalkotós, komplex hatású fedő- és tisztító sók iránt. A só keverékek hatásmechanizmusa azon alapszik, hogy a könnyűfém olvadékok két fő szennyezőjét, a hidrogént és az alumínium-oxidot egyidejűleg eltávolítják az olvadékból, így hatásuk kedvezőbb, mintha a szennyezőket külön-külön távolítják el. A hidrogén eltávolítása viszonylag egyszerűbb feladat az olvadék hőmérsékletén bomló alkáliákból felszabaduló klór és/vagy fluor gázokkal. A szuszpendált, finom eloszlású oxidok eltávolítása nehezebb feladat, ugyanis a sókeveréknek érintkezésbe kell kerülnie az oxidokkal, amelyek pórusosak, mindig tartalmaznak bizonyos mennyiségű gázt is, ezért az olvadt alumíniummal közel azonos fajsúlyúk révén lebegnek az olvadékban. A fedősók szerepe, hogy olvasztáskor és hőntartás alatt védőréteget képezzenek a fürdő felett, s megakadályozzák az oxidok képződését, valamint az oxidok és gázok bejutását az olvadékba. Kedvező hatásúak a megfelelő arányban adagolt kloridok, amelyek viszkozitásuk, felületi feszültségük, fajsúlyúk révén a felületen olvadt réteget képezve, védelmet nyújtanak a szennyeződések ellen. A klorid alaphoz adagolt fluoridok viszonylag alacsony felületi feszültségükkel az olvadt alumíniumban a szilárd alumíniumoxid hártyák nagy energiájú felületeit nedvesítik, így sóhártya kerül a fém és az oxid közé, s a kettőt elválasztja. Nem elhanyagolható szempont a tisztítószer minősítése szempontjából annak fajsúlya sem, mert a kisebb fajsúlyú sókeverék könnyebben eltávolítja a szuszpendált oxidokat. Kedvezően befolyásolja a dezoxidálási termékek felszállási sebességét a fémfürdő mozgása is, ebből a szempontból előnyös, ha a fürdő hőmérsékletén bomló, illő komponensek élénk fürdőmozgást okoznak. A nemesíthető A1 ötvözetek, pl. sziluminok nemesítésére általában fémnátriumot, vagy a fürdőbe nátriumot bevivő sókat használnak. A nemesítés hatékonyságát gyakran lerontja, hogy a kezelés alkalmával felgázosodik az olvadék, illetve a nemesítést követő gáztalanítás alkalmával a nátrium nagy része eltávozik az olvadékból. Ez a jelenség vezetett el a komplex hatású sókeverékek igényéhez, amelyek egy-egy technológiai fázisban az esetenként több szempontból szükséges komplex hatást fejtik ki. A sziluminok Na-t leadó sókeverékekkel történő nemesítésével foglalkozik 1982. január 26-án közzétett 899.698. sz. szovjet szabadalmi leírás. A javasolt eljárás lényege abban foglalható össze, hogy KF-t és KCl-t összeolvasztanak, majd az olvadékba adagolják a Na3AlF6-t és NaF-t. A sóolvadékban a káliumfluorid és a nátriumkriolit közötti katíoncsere eredményeként kialakuló káliunikriolitnak kedvezőbb a nedvesítés! szöge, ami kisebb hőmérsékleten is lehetővé teszi a nátriumnak a fémbe való jutását a sóolvadékból. Eltérően a bejelentésünkben szereplő eljárástól, tehát nem stabil sókeveréket, hanem kationcserével járó sóolvadékot használnak, amelynek alapja a káliumfluorid, amelyet viszont mi nem használunk. Nem szerepel eljárásukban az általunk használt röntgenamorf kovasav így a két megoldás alapvetően különbözik egymástól. A Referativnüj Zsurnal Metallurgia 1984/8.8G 167. sz. referátumában Sz. ML Petrov és társai szintén a sziluminok minőségét javító kezeléssel foglalkoznak, de a hagyományos kloridok és fluoridok helyett bórsavanhidrideket variáltak a Na, Ka, Ca, Ti, Si oxidjaival, komplex kezelőszer gyanánt. A módszer gyökeresen eltér a bejelentésünkben szereplő Na beépülésével járó szilumin nemesítéstől, mert a komplex kezelőanyagokban a bórsavanhidrid oldja az oxidokat, a modifikálás pedig a titán, kalciupi, bórötvözetbe való beépülésén álapszik. Bejelentésünk lényegét a fentiektől eltérően azon felismerések képezik, hogy — a technológiai folyamatnak és az ötvözetnek megfelelő összetételű komplex hatású sókeverék teljes mennyiségét egyszerre, egyidejűleg adagolva az olvadékba a különféle fémtisztító és tulajdonságmódosító hatások egymást kölcsönösen erősítik. — a sókeverékek gyors beolvadását és megfelelő hatásmechanizmusát az alkotók rácsállandójával arányos granulometrikus elosztással érjük el. — a stabil, komponenscsere nélküli NaCl-KCÍ-NaF főalkotókból és/vagy meghatározott mennyiségű Na3AlFs keverékéből álló sórendszerek vízfelvételét röntgenamorf kovasav hozzáadásával gátoljuk meg. További megfigyelésünk, hogy a 2000 °C hőmérsékleten keletkező röntgenamorf kovasav 60 pm alatti méretű részecskéi az intenzív keverés alatt puderező anyag gyanánt bevonják a sókeverék szemcséit. Víztaszító tulajdonsága miatt a kovasav maga nem nedvesedig a bevonat viszont elzárja és meggátolja a higroszkópikus alkotók vízfelvctelct. Eddigi tapasztalataink szerint kedvezőtlen üzemi és időjárási viszonyok mellett is 1 % alatt maradt a sókeverék nedvességtartalma. A sókeverék többcélú alkalmazhatóságát az alábbi példákkal támasztjuk alá: — az 1. sz. példa esetében, amikor tégelyes kemencében tisztító, oxídtalanító sóként használtuk, a sókeverék összetétele az alábbi volt', tömegszázalékban: NaCl 37%, KG 35%, NaF 10%, Na3AlF6 15%, röntgenamorf kovasav 3 %. A 2. sz. példa esetében, amikor fedő-tisztítósó gyanánt használtuk, a sókeverék összetétele az alábbi volt: NaG 50%, KG 43%, Na3AlF6 5%, röntgenamorf kovasav 2 %. A3, példa esetében, amikor villamos hőntartó kemencében gáztalanító- nemesítősóként használtuk, a sókeverék összetétele: NaG 35 %, KCl 35 %, NaF 25 %, röntgenamorf kovasav 5 %. A kísérleti példák vizsgálati körülményeit a következő táblázatokban foglaltuk össze: 5 1C 15 20 25 30 36 40 45 50 55 60 65 2
