197363. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamos vezetékanyagok előállítására alumíniumból
5 197363 6 A találmány szerinti eljárás foganatosítása során előszór a 99,1...99,4 tömeg* tisztaságú kohóaluminiumból mintát veszünk. Ellenőrizzük a benne levő szennyezőanyagok mennyiségét. Általában vas mindig jelen van, ennek mennyiségét megállapítjuk. Ugyancsak megállapítjuk, hogy jelen van-e nikkel, króm és kobalt, éB mennyiségüket megmérjük. Ezt követően az említett fémek mennyiségét szükség szerint úgy állítjuk be, hogy közülük legalább kettő legyen jelen az alumíniumban, részarányuk pedig legalább 0,1 tömeg*, célszerűen legfeljebb 0,8 tömeg* legyen. Ezt szükség szerint ötvözéssel biztosítjuk. Az így elkészült anyagból mintát veszünk. A természetes (normál) körülmények között hűtött mintáról a differenciál termikus analízis (rövidítve DTA) módszerével készített melegedési görbén 640 °C és 653 °C környezetében egy-egy endoterm folyamatról tanúskodó csúcs van (2. ábra). A találmányunk feladata ezen változások befolyásolása, amit felismerésünk szerint úgy érünk el, hogy a hűtést meggyorsítjuk. A meggyorsítás mértékét előzetesen célszerűen a mintán ellenőrizzük, a hőelvonás intenzitását a normál üzemi körülményekhez képest legalább 25%-kal emeljük. Az ily módon előkészített kohóaluminiumot vagy kis mértékben ötvözött alumíniumot az öntvehengerlés technológiájával célszerű feldolgozni. Ez annyit jelent, hogy az olvasztott alumíniumot forgó kerék felületén kialakított vályúba öntjük és a kerék felületét, a vályú falát intenzíven hütjük. Erre a célra a viz alkalmazása a legcélszerűbb. Az öntókerék felületét elhagyó anyagot ezt követően ismert módon kábelipari termékké alakítjuk, szükség szerint 250 és 320 °C közötti hőmérsékleten lágyító hőkezelést alkalmazhatunk. A találmány lényege tehát, hogy az öntés során olyan hűtési feltételeket hozunk létre, hogy metastabil intermetallikus vegyületek keletkezzenek. Az 1. ábra tanúsága szerint az endoterm folyamatok intenzitásának jelentős csökkenése jelzi, hogy az anyagszerkezetben az ismert anyagokhoz képest változások következtek be. A vizsgálatok szerint olyan metastabil intermetallikus vegyületek keletkeznek, amelyek előnyösen befolyásolják a mechanikai paramétereket, kis szemcséket alkotó külön fázisként jelennek meg az anyagban és az alumínium alapanyag jó vezetőképességét lényegében nem rontják le. A találmány szerinti eljárás egy megvalósítási példája során ismert felépítésű Properzi-kereket alkalmaztunk 0,22 tömeg* vasat és 0,29 tómegX nikkelt tartalmazó alumínium öntésére. Ebben az anyagban egyéb szenynyezők, például Si, B, Na mintegy 0,1 tömeg* I «szarányban voltak jelen. Öntéskor 0,005 tömeg* titánt és 0,001 tömeg* bort adagoltunk szemcsefinomító adalékként. A forgássebességet a hagyományos gyártáshoz képest lényegében változatlanul hagyva a hűtővíz áramoltatásának sebességét az eddig alkalmazotthoz képest jelentősen megnöveltük. A Properzi-kerék felületén levő vályúba az aluminium az öntést követően 460...470 °C-ra hűlt le. Az olvadék hőmérséklete öntés előtt 716...728 °C volt és a kerék forgássebessége L0 m/perc. Óránként 10,5 m3 vizet áramoltattunk a kerék felülete alatt elrendezett hűtőísövekben. A víz hőmérséklete 20...30 °C volt. A vályúba öntött alumíniumból kapott pászma felülete repedéstől mentes volt. A mérési eredmények tapasztalata szerint a kapott anyag szakítószilárdsága 230 N/mm2 körül volt, míg a fajlagos villamos ellenállás 28,30 és 28,36 ohm.mm2/km között ingadozott. Ez annyit jelent, hogy a kapott anyag szakítószilárdsága az ismert és költséges AlMgSi ötvözethez képest rosszabb, de még mindig 15...30X-kal jobb az ötvözetlen, 99,5 tömeg* körüli tisztaságú kohóaluminiuménál, míg elektromos jellemzői ahhoz képest alig rosszabbak. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás villamos vezetékanyagok előállítására alumíniumból, amikor is folyékony halmazállapotú kohóalumíniumból félterméket öntünk és eközben megnövelt hűtési sebességgel likvidusz állapotból szolidusz állapotba visszük át, majd a megdermedt féltermékből a kívánt vezetékanyagot előállítjuk, azzal jellemezve, hogy öntés előtt 99,1...99;4 tömeg* Al-tarlalmú kohóaluminiumból mintát veszünk, a mintában átmeneti fémek, azaz vas, króm, kobalt és nikkel mennyiségét és számát megállapítjuk, majd ha össztartalmuk 0,1 tömeg* és számuk kettő alatt van, akkor össztartalmukat legalább két átmeneti fém jelenlétének biztosítása mellett 0,1...0,8 tömeg* tartományba állítjuk be, majd öntés közben a kohóalumíniumot szilárd felülettel érintkeztetjük, és ezen át az adott feltételek mellett lejátszódó spontán hűtési folyamathoz viszonyítva legalább 25%-kal megnövelt hőelvonást biztosítunk és evvel metastabil intermetallikus vegyületeket hozunk létre. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kohóalumóniumot forgásban tartott felületen kialakított vályúba öntjük és a megnövelt hőelvonás biztosításéra a vályú falát és környezetét folyékony hűtőközeggel, különösen vízzel érintkeztetjük. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megnövelt hőelvonás biztosításéra a felület forgássebességét és a folyékony hűtőközeg áramlási sebességét szabályozzuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
