197363. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamos vezetékanyagok előállítására alumíniumból
3 197363 4 A találmány tárgya eljárás villamos vezetékanyagok előállítására alumíniumból, amikoris folyékony halmazállapotú kohóalumíniumból félterméket öntünk és eközben megnövelt hűtési sebességgel likvidusz állapotból szolidusz állapotba visszük át, majd a megdermedt féltermékből a kívánt vezetékanyagot előállítjuk. A találmány szerinti eljárással kedvező villamos jellemzők mellett előnyös mechanikai jellemzőket mutató vezetékanyagok, különösen huzalok nagyüzemi gyártása válik lehetővé. A mintegy 0,5 tömegX szennyezést tartalmazó aluminium kábelipari alkalmazása jól ismert. Ennek az anyagnak a fajlagos villamos ellenállása, amely maximálisan 28,26 ohm.mm2/km lehet, kedvező, de az elkészült huzal kicsi, átmérőjétől függően a 160...- 200 N/mm2 tartományba eső szakítószilárdsága miatt a belőle készült szabadvezetékek felszereléséhez sűrűn kellene tartóoszlopokat elhelyezni. Ha ezt az alumíniumot 1 tömegX körüli mennyiségben magnéziummal és szilíciummal ötvözik, a kapott AlMgSi ötvözet szakítószilárdsága legalább 295 N/mm2 értékre növekszik, de a fajlagos villamos ellenállás jelentős növekedése, általában 32,8 ohm.mm2/km értékig, kedvezőtlen. A mechanikai jellemzők mintegy 40%-os javulásáért, amit kétszeres hőkezeléssel, tehát energia- és költségigényesen lehet csak elérni, a vezetőképesség mintegy 16%-os csökkenésével kell fizetni. Maga az ötvözés is viszonylag munkaigényes és költséges folyamat. A vezetőképesség javítását, az előállítási folyamat leegyszerűsítését, költség- és energiaigényeinek csökkentését tűzte ki célul a HU 180 857 ljsz. szabadalomban ismertetett eljárás. A legfeljebb 0,7 tömegX szennyezőt tartalmazó kohóalumíniumot hasznosító megoldás lényege, hogy a szokásosnak tekinthető üzemi feltételek között létrejövő természetes hűtéshez viszonyítva a hűtési folyamat sebességét, vagyis a folyékony alumíniumtól való hőelvonást legalább 2,5-szeresére növelik. Ezzel azt érik el, hogy a likviduszból a szoliduszba való átmenet során olyan kristályszerkezet alakul ki, amelyben a mechanikai jellemzők leromlását okozó szennyezők nem képesek káros hatásukat teljes mértékben kifejteni és a villamos jellemzők kedvező értékeket mutatnak. Ennek az eljárásnak a hátránya a nagyüzemi alkalmazhatóság korlátozott volta. A nagy hűtési sebességet még a folyamatos öntés feltételei között, kis átmérők mellett is nehéz biztosítani, a kohóaluminium összetételének változásai ingadozó minőséget eredményeznek. Ezért ez az eljárás kevésbé alkalmas arra, hogy annak alapján alumíniumhuzalt nagy tömegben gyártsanak. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a kohóaluminium összetételében legalább két átmeneti fém 0,1...0,8 tömegX-os arányét biztosítjuk, akkor a hűtési sebességet az ismert eljáráshoz képest kisebbre is lehet választani, s egyúttal a kiváló elektromos paraméterek mellett a kívánt mechanikai szilárdsági jellemzők elérhetők. A kitűzött feladat megoldására, elsősorban öntvehengerléses technológia alkalmazási lehetőségének megteremtésére olyan eljárást dolgoztunk ki, amikor is villamos vezetékanyagok előállításához folyékony halmazállapotú kohóalumíniumból félterméket öntünk és eközben megnövelt hűtési sebességgel likvidusz állapotból szolidusz állapotba visszük át, majd a megdermedt féltermékből a kívánt vezetékanyagot előállítjuk, és a találmány szerint öntés előtt 99,1...99,4 tömegX Al-tartalmú kohóalumíniumból mintát veszünk, a mintában az átmeneti fémek, azaz vas, króm, kobalt és nikkel mennyiségét és számát megállapítjuk, majd ha össztartalmuk 0,1 tömegX és számuk kettő alatt van, akkor össztartalmukat legalább két átmeneti fém jelenlétének biztosítósa mellett 0,1...0,8 tömegX tartományba állítjuk be, majd öntés közben a kohóalumíniumot szilárd felülettel érintkeztetjük, és ezen át az adott feltételek mellett lejátszódó spontán hűtési folyamathoz viszonyítva legalább 25X-kal megnövelt hőelvonást biztosítunk, és evvel metastabil intermetallikus vegyületeket hozunk létre. A találmány szerinti eljárást egy célszerű foga íatositási módjában a kohóalumíniumot forgásban tartott felületen kialakított vályúba öntjük és a megnövelt hőelvonás biztosítására a vályú falát és környezetét folyékony hűtőközeggel, különösen vízzel érintkeztetjvk és előnyösen eközben a felület forgássebességét valamint a folyékony hűtőközeg áramlási sebességét szabályozzuk. A hőelvonás intenzitását célszerűen a kohóaluminium összetételétől függően állítjuk be. A kész vezetékanyagot a felhasználás módjától függően előnyösen kemencében történő lágyító hőkezelésnek is alávethetjük, amelynek hőmérséklete 250 °C és 320 °C között van. Természetesen más célszerűen megválasztott hőkezelés is alkalmazható, például folyamatos lágyító eljárás. Ez esetben a hőmérséklet a hőkezelés időtartamának függvényében változtatható. A találmány tárgyát a továbbiakban példaként! foganatosítási módok és kiviteli példák alapján ismertetjük részletesen. Ennek során a mellékelt rajzra hivatkozunk, amely az 1. ábra a találmány szerinti eljárással kezelt alumíniumból vett mintáról a differenciál termikus analízis módszerével megállapított melegedés! görbe, mig a 2. ábra a normál üzemi feltételek között, spontán módon lehűlt alumíniumból vett mintáról differenciál termikus analízis módszerével megállapított melegedési görbe. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
