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"PROCEDE D'ENNOBLISSEMENT DES ALLIAGES ALUMINIUM-SILICIUM "
Pour la modification des alliages d'aluminium, particuliè- rernent des alliages aluminium-silicium renfermant 5-20% de silicium, qui peuvent renfermer en outre des additions ultérieu- res, par exemple des faibles quantités de magnésium et de man- ganèse, on connaît déjà des procédés d'ennoblissement basés sur l'introduction d'un métal alcalin, comme du sodium. On obtient ainsi des alliages qui ont des propriétés mécaniques améliorées à cause de l'état de dispersion extraordinairement fine de leur texture, particulièrement à cause de la formation singulière- ment fine des cristaux de silicium.
L'introduction du sodium fut réalisée dans ce cas soit aveo emploi de sodium élémentaire, soit par la décomposition de composés du sodium, Comme tels sont employés en première ligne
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du fluorure du sodium, mais à côté de cela ou en outre aussi des mélanges de sels qui forment aux conditions du travail du fluorure de sodium, respectivement du sodium, On a déjà aussi proposé des mélanges de sels dont une composante est du fluorure de sodium, par exemple un mélange de deux parties de fluorure du sodium et dtune partie de chlorure de sodium.
Quoique l'application de sodium élémentaire présente l'avantage d'une plus grande vitesse de réaction, parce que le sodium est introduit en mélangeant, ou en agitant, et l'avantage d'un ménagement des creusets; elle a par contre le désavantage qu'il se forme facilement une texture poreuse.
Les sels et les mélanges de sels donnent avec une plus grande certitude une texture dense. Les sels usuels nécessitent toutefois une action relativement longue de températures ac- crues.
On connaît déjà aussi l'emploi combiné de sels d'enno- blissement et de sodium élémentaire, qui est introduit simul- tanément avec le sel ou plus tard que la couverture de sel.
Ce procédé combiné donne la possibilité de s'en tirer avec de moindres quantités de sels, qui, appliquées seules, pro- duisent, avec les sels ou mélanges de sels connus, un enno- blissement insuffisant.
Dans l'ennoblissement connu au moyen de sels on a consi- déré comme nécessaires des températures de par exemple 850 et on a exécuté par exemple la modification au moyen de fluo- rure de sodium à des températures auxquelles ce dernier se décompose, c'est à dire à environ 850 (comparez le brevet allemand 709,361).
Or, il a été trouvé que l'action d'ennoblissement du fluorure de sodium n'est pas liée à une température de dé- composition de 850 , mais quîon obtient, au contraire, aussi à des températures essentiellement plus basses une action d'ennoblissement excellente et suffisante au moyen de fluo- rure de sodium lorsqu'on l'emploie dans des mélanges de sels
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ayant un point de solidification inférieur aussi bas que possible et préférablement un grand intervalle de solidifica- tion et qu'on a soin que pendant le processus d'ennoblisse- ment une portion suffisante du fluorure de sodium employé soit présente dans la portion liquide du mélange de sels.
Sont naturellement exclus les sels qui sont nuisibles à l'ennoblis- sement ou, qui sont nuisibles à d'autres points de vues, pour lalliage,
De plus, il a été trouvé que la réaction du fluorure de sodium est d'autant plus rapide et plus complète que le degré de surchauffe de cette composante est plus élevé, c'est à dire que la différence de température entre le point de soli- dification inférieur et la température d'ennoblissement est plus grande. Cependant, il n'est pas recommandable d'employer le mélange de sels à des températures situées au-dessus du point de solidification supérieur.
L'invention peut être réalisée par exemple à l'aide de mélanges de sels composés de chlorure de sodium, de chlorure de potassium et de fluorure de sodium, qui possèdent un bas point inférieur de solidification, c'est à dire de mélanges de sels dont la composition est située sur, respectivement au voisinage de la section quasi binaire qui reli.e le mini- mum dans le diagramme binaire de chlorure de potassium-chlo- rure de sodium à l'angle du fluorure de sodium du diagramme ternaire. Le diagramme ternaire, publié dans le périodique
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Il kietalli=iirtschaft'l 11 I932L page 700, est représenté dans la figure I du dessin annexé avec les diagrammes binaires s'y rapportant. La section quasi binaire chlorure de potassium-
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chlorure de sodium-rinicur-f7uorure de sodium est xereen- tée dans la figure 2.
On y voit que le point de fusion de l'eutectique ternaire est situé,' à environ 6000 avec une composition de 12% de fluorure de sodium, 48% de chlorure de potassium et de 40% de chlorure de sodium.
Avec ces sels l'ennoblissement peut être réalisé à des
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températures situées en dessous de la température de 850 considérée jusque présent comme nécessaire pour l'ennoblis- sèment au moyen de sels, à savoir, préférablement à 7000 jusqu'à 760 . Dans le cas d'une composition de sels qui correspond à l'eutectique ternaire la totalité des 12% de fluorure de sodium du mélange est liquide à cette température d'ennoblissement et se trouve à un état chauffé de 100 à 160 au-dessus de son point de fusion. Par conséquent la quantité totale employée de fluorure de sodium entre en réaction et ceci encore à un état de surchauffe favorable. Le fluorure qui est coûteux est par conséquent utilisé de cette manière pour le mieux.
Malgré cela il n'est pas recommandable de choisir la composition de sels de 'l'eutectique ternaire, parce que ce sel est d'une liquidité trop fluide à la température d'enno- blissement et que, par conséquent, ses restes ne se laissent éliminer que difficilement de la masse en fusion avant la coulée. Il est plus favorable de choisir une composition de sels qui n'est pas encore complètement fondue à la tempéra- ture d'ennoblissement et d'augmenter par exemple la portion en fluorure de sodium, pour avoir lors de l'ennoblissement un sel pâteux.
Suivant le rapport dit du levier il résulte que la portion de fluorure de sodium dans la portion liquide du sel est élevée à la température d'ennoblissement aussi pour les sels avec 30 à 50% de fluorure de sodium, dont la composition est située à peu près sur la section quasi bi- naire indiquée, de sorte qu'on obtient un bon effet d'ennoblis- sement par suite de la surchauffe plus élevée du fluorure de sodium fondu, surtout lorsqu'on choisit la température d'ennoblissement, avec une teneur croissante en fluorure de sodium, plus près de la limite supérieure de la dite zone de températures préférée.
Plus la portion liquide du fluorure de sodium est grande, plus basse peut être choisie la tempe-
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rature d'ennoblissement à laquelle on obtient encore un enno- blisse,iient suffisant dans le temps usuel de 10 à 15 minutes, On a constaté que les sels des compositions les plus diffé- rentes qui furent appliqués en une quantité telle qu'ils fournissaient suivant le diagramme d'état une quantité égale de fluorure de sodium liquide à la température d'ennoblisse- ment, avaient la même action d'ennoblissement.
Comme exemples de mélanges de sels applicables on peut citer: I,) 40% de fluorure de sodium
33% de chlorure de potassium
27% de chlorure de sodium Avec un point de solidification supérieur situé à 760 0 et un point de solidification inférieur situé à environ 600 0.
2.) 50% de fluorure de sodium
27% de chlorure de potassium
23% de chlorure de sodium dont le point de solidification supérieur est situé à 810 C et dont le point de solidification inférieur est également situé à environ 600 C.
Le mélange de sels le plus favorable pour l'utilisation du fluorure employé est cependant celui de l'eutectique. Au désavantage de la liquidité fluide qui lui est inhérent, on peut faire face par le fait qu'on ajoute au mélange des additions qui le rendent plus visqueux ou plus pâteux. Ces additions doivent être choisies de manière à ne pas gêner la réaction et en outre à ne pas apporter des composantes nui- sibles dans l'alliage. Par exemple convient à cet effet, l'addi- tionde quelques pour cent de quartz finement moulu ou de la farine de quartz. Les additions sont choisies avantageusement de manière à ne pas déplacer le point de fusion du sel.
Les additions peuvent être faites non seulement aux mé- langes de sels situés près de l'eutectique, mais aussi à d' - autres mélanges à employer suivant l'invention qu'il est dési-
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rable de rendre plus pâteux.
Eu égard au fait que par suite de l'emploi des mélanges de sels conformes à l'invention la portion active du fluorure de sodium est plus grande que dans le cas d'emploi de fluo- rure de sodium pur ou des mélanges de sels usuels renfermant du fluorure de sodium aux températures usuelles d'environ 85000, il est possible d'obtenir suivant l'invention un enno- blissement suffisant avec des quantités de sels moindres aussi bien par rapport au mélange que par rapport à la por- tion de fluorure de sodium. Alors que dans l'ennoblissement connu au moyen de sels une grande partie du fluorure de sodium allait aux déchets sans avoir agi, le degré d'utilisa- tion est essentiellement augmenté par le procédé suivant l'invention.
Le bas point inférieur de solidification du mélange de sels offre en outre la possibilité d'effectuer l'ennoblis- sement par simple saupoudrage de la masse fondue des alliages d'aluminium. Le sel fond- essentiellement et possède une telle puissance réactionnelle aux températures d'ennoblisse- rnentqui amènent une surchauffe suffisante du fluorure de sodium, que, pendant un temps de réaction de par exemple 10 minutes, il ennoblit, sans y être mélangé, le contenu entier du creuset; une quantité de sel de I à I,4% de la masse fondue étant suffisante. On peut cependant favoriser la réaction aussi par le fait qu'on submerge le sel de suite après le saupoudrage ou après sa fusion.
De cette manière on arrive à opérer avec des quantités de sels encore main- dres, qui peuvent se monter par exemple à seulement I% de la quantité de métal à ennoblir.
La quantité de mélange de sels d'ennoblissement à em- ployer dépend de la quantité de la portion de fluorure de sodium liquide à la température de travail qui-doit corres- pondre, aussi dans le cas d'emploi de l'agent d'épaississe-
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ment, par exemple à la quantité indiquée pour le mélange ternaire de sels.
Un ennoblissement dans lequel le sel peut être amené à réagir uniquement par saupoudrage de la surface du bain donne une meilleure qualité de bain de fusion parce qu'une agitation énergique peut entraîner la formation de peaux d'écume ou de mousse, si elle est exécutée d'une manière non experte. Par conséquent il est plus avantageux de renoncer à l'incorporation ou lfintroduction par mélange ou par agi- tation dans la réalisation du procédé suivant l'invention.
Suivant l'invention on peut aussi réaliser un ennoblis- sement combiné avec un emploi de métal alcalin a côté du sel, cet emploi étant effectué simultanément ou successivement, de manière connue, aux températures indiquées. Dans ce cas il est conseillable d'avoir soin que, lors de l'introduction du sel ou du sodium métallique dans le bain de fusion on n'y introduise pas en même temps de l'air ou du laitier formé à la surface, parce qu'autrement la fonte en souffre au point de vue de sa densité. L'ennoblissement suivant l'invention présente l'avantage de pouvoir être effectué à des tempé- ratures d'ennoblissement plus basses.
Par conséquent le sel d'ennoblissement est introduit dans la matière fondue préfé- rablement avant d'avoir atteint la température de coulée et la température de la matière fondue est lentement augmentée à la température de coulée pendant la réaction du sel.
Il est aussi possible, par exemple dans le cas d'appli- cation de fours moins convenables à cause de leur plus mau- vaise aptitude au réglage, par exemple de fours au coke, de sortir le creuset avant d'avoir atteint la température de coulée et de réaliser l'ennoblissement avec accroissement de la température en dehors du four.
Dans les -procédés d'ennoblissement des alliages Al-Si au moyen de mélanges de sels renfermant des fluorures, on
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connaît déjà l'addition de composés du silicium, particuliè- rement de silicates ou de l'acide silicique (brevet allemand 432486). Cette addition est faite pour calmer une réaction trop vive qui se produirait lors de l'introduction sous agi- tation ou sous mélange des mélanges de sels proposés. Dans le cas d'une telle addition, qui peut être faite en faibles quantités, la marche de la réaction se produirait d'une ma- nière calme, donc ralentie.
Avec les sels à employer suivant l'invention un ralen- tissement de la réaction n'est ni nécessaire ni désirable.
Au contraire, parce que le procédé d'ennoblissement suivant l'invention est réalisé préférablement de manière que le sel est seulement appliqué par saupoudrage et n'est pas sub- mergé par mélange ou agitation et qu'il doit agir à partir de la surface, un ralentissement de la réaction est nuisible.
Par conséquent on ne pouvait pas s'attendre qu'on pû employer comme addition destinée à éviter la liquidité fluide, aussi un composé du silicium comme la farine de quartz ou le quartz finement moulu. Pour l'exécution du procédé suivant l'inven- tion il faut en outre pour qu'elles soient efficaces des quantités minima tout à fait déterminées alors que dans le but du procédé connu de faibles quantités suffiraient.