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EP0601972A1 - Grain refining agent for cast aluminium alloys especially cast aluminium-silicon alloys - Google Patents

Grain refining agent for cast aluminium alloys especially cast aluminium-silicon alloys Download PDF

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Publication number
EP0601972A1
EP0601972A1 EP93810820A EP93810820A EP0601972A1 EP 0601972 A1 EP0601972 A1 EP 0601972A1 EP 93810820 A EP93810820 A EP 93810820A EP 93810820 A EP93810820 A EP 93810820A EP 0601972 A1 EP0601972 A1 EP 0601972A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
alloy
boron
titanium
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP93810820A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hubert Koch
Ulrich Hielscher
Horst Schramm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aluminium Rheinfelden GmbH
Original Assignee
Aluminium Rheinfelden GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aluminium Rheinfelden GmbH filed Critical Aluminium Rheinfelden GmbH
Publication of EP0601972A1 publication Critical patent/EP0601972A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys

Definitions

  • the invention relates to hypoeutectic to near-eutectic aluminum-silicon casting alloys containing grain refining agents and a method for grain refinement of hypoeutectic to near-eutectic aluminum-silicon casting alloys by nucleating additives for the melt, and the use of the aluminum-silicon casting alloy.
  • a coarse-grained structure can occur with aluminum alloys, which has lower strength and ductility than fine-grained structure.
  • Nucleating additives to the melt can be used to achieve a fine-grained structure with better mechanical properties and improved castability.
  • the added grain refining agents react in the melt after complex processes and act as foreign germs.
  • Grain refining agents based on Al-5% Ti-1% B or Al-3% Ti-1% B are known for refining the primary grain and the eutectic grain in hypereutectic to near-eutectic Al-Si cast alloys.
  • Al-3% Ti-3% B master alloys were also tested and found to be effective (AFS Transaction 85 172, pages 907 - 912).
  • MA-PD 2 Rev. 1 aluminum-titanium-boron alloys as grain refiners and an alloy on sheet WLP-4M 7/90 according to the company publication "Aluminum Master Alloys" under the brand name TIBOR 2.5% Ti-2.5% B offered.
  • the titanium content should be between 2.0 - 3.0% and boron between 2.0 - 3.0%.
  • the grain refining agent contains a master alloy containing less than 2% by weight and at least 1% by weight titanium and less than 2% by weight and at least 1% by weight boron, and the rest aluminum, represents.
  • the cast aluminum alloy contains a master alloy with 1.8% by weight or less titanium and 1.8% by weight or less boron.
  • the cast aluminum alloy contains a master alloy with 1.3% by weight or more titanium and 1.3% by weight or more boron.
  • the master alloy has a titanium / boron weight ratio of 0.8 to 1.2 and preferably 0.9 to 1.1.
  • aluminum-silicon casting alloys are understood to be hypoeutectic to near-eutectic aluminum casting alloys with silicon as the main alloy element.
  • the term aluminum-silicon cast alloys therefore also includes alloys with other alloying elements, special additives and commercially available impurities and includes both primary and secondary alloys.
  • the silicon content of Aluminum-silicon cast alloys is, for example, 5 to 13% by weight, expediently 6 to 13% by weight, preferably over 7% by weight and up to 13% by weight and particularly preferably from 9 to 13% by weight .
  • the preferred alloys include the aforementioned aluminum-silicon cast alloys with a magnesium content of, for example, 0.05 to 0.6% by weight, expediently 0.1 to 0.4% by weight and preferably from 0.15 to 0.35% by weight.
  • the master alloy can also contain the usual traces and impurities.
  • the addition of the master alloy is preferably carried out in an amount which corresponds to an addition of 0.05% by weight to 0.5% by weight of the master alloy, based on the total melt.
  • An amount of about 0.1% by weight to 0.3% by weight of the master alloy is preferably sufficient.
  • the present invention also relates to a method for grain refinement of hypoeutectic to near-eutectic aluminum-silicon cast alloys by nucleating additives of aluminum-titanium-boron master alloys for the melt.
  • the melt is therefore, according to the present invention, with a master alloy containing less than 2% by weight and at least 1% by weight titanium and less than 2% by weight and at least 1% by weight boron and the rest aluminum merged.
  • the melt is expediently combined with a master alloy containing 1.8% by weight or less titanium and 1.8% by weight or less boron and the rest aluminum.
  • the melt is expediently combined with a master alloy containing 1.3% by weight or more titanium and 1.3% by weight or more boron and the rest aluminum.
  • the melt is brought together with a master alloy containing titanium and boron in a weight ratio of titanium to boron of 0.9 to 1.1.
  • the master alloy and the melt can be brought together, for example, by feeding the master alloy in the form of a pig to a crucible filled with melt, the master alloy melting and mixing.
  • the master alloy can also be added to the melt in wire form, for example continuously in a casting trough.
  • the melt can be cleaned and / or sodium or strontium refined, for example. Cleaning can also be carried out after Na or Sr finishing.
  • the castings made of the alloy according to the present invention have an extremely fine-grained structure.
  • the KF value is calculated from the width Gb of the primary solidification peak and, according to Jürgens and Günther, Giesserei, 71, 1984, pages 928ff, is very well linked to the microbial state of the melt or the grain size. The higher the KF value (theoretically it is between 5 and 15) or the lower the supercooling, the finer the grain.
  • Devices for recording a cooling curve and evaluating the germ state are available on the market as thermal analysis systems.
  • the intermetallic compounds AlB2, TiB2 and mixed borides of the type (Al, Ti) B2 form, which ensure an improved grain refinement effect.
  • the lower proportion of titanium and boron compared to other grain refining agents prevents the occurrence of higher boron-containing intermetallic compounds that are not effective in grain refinement and the proportion of the compound AlB2 is kept within limits, since too high an AlB2 content makes the alloy refinable with Na and / or severely limits Sr.
  • the advantageous properties are not only achieved immediately after the addition of the grain refining agent to the alloy and immediately after casting, the advantageous effect is also retained if the alloy containing the grain refining agent remains in the holding furnace for longer periods or during remelting or after remelting.
  • the present invention also relates to the use of the aluminum-silicon casting alloy according to the invention, in particular for castings and molded parts for vehicles, such as wheels for, for example, passenger cars.
  • the aluminum-silicon casting alloy according to the invention can preferably be processed into castings by means of a low-pressure mold casting process.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

A sub-eutectic to near-eutectic aluminium-silicon casting alloy contains, as grain-refining agent, a master alloy with less than 2% by weight and at least 1% by weight of titanium and less than 2% by weight and at least 1% by weight of boron, the remainder being aluminium. The aluminium-silicon casting alloy can be used, for example, for the manufacture of wheels or wheel rims for passenger cars, produced by gravity die-casting.

Description

Die Erfindung betrifft untereutektische bis naheutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierungen, enthaltend Kornfeinungsmittel und ein Verfahren zur Kornfeinung von untereutektischen bis naheutektischen Aluminium-Silizium-Gusslegierungen, durch keimbildende Zusätze zur Schmelze, sowie die Verwendung der Aluminium-Silizium-Gusslegierung.The invention relates to hypoeutectic to near-eutectic aluminum-silicon casting alloys containing grain refining agents and a method for grain refinement of hypoeutectic to near-eutectic aluminum-silicon casting alloys by nucleating additives for the melt, and the use of the aluminum-silicon casting alloy.

Je nach Erstarrungstyp und Erstarrungsablauf kann bei Aluminiumlegierungen ein grobkörniges Gefüge auftreten, welches geringere Festigkeit und Duktilität aufweist als feinkörniges Gefüge. Durch keimbildende Zusätze zur Schmelze kann ein feinkörniges Gefüge mit besseren mechanischen Eigenschaften und verbesserter Giessbarkeit erzielt werden. Die zugesetzten Kornfeinungsmittel reagieren in der Schmelze nach komplexen Vorgängen und wirken als Fremdkeime.Depending on the type of solidification and solidification process, a coarse-grained structure can occur with aluminum alloys, which has lower strength and ductility than fine-grained structure. Nucleating additives to the melt can be used to achieve a fine-grained structure with better mechanical properties and improved castability. The added grain refining agents react in the melt after complex processes and act as foreign germs.

Bei untereutektischen bis naheutektischen Al-Si-Legierungen scheidet sich beim Übergang von Flüssig nach Fest zunächst ein aluminiumreicher Dendrit, die sog. α-Aluminium-Phase aus. Daran keimt dann mit abnehmender Temperatur die eutektische Phase bestehend aus α-Al und Si an. Gleichzeitig kristallisieren eutektische Körner in der Schmelze. Je mehr Keime für das Primärkorn und das eutektische Korn zur Verfügung stehen, um so feiner ist das Gefüge und um so besser sind die mechanischen Eigenschaften, die Giessbarkeit und das Lunkerverhalten. Hinzu kommt, dass die Si-Phase des Eutektikums durch die Zugabe von Veredelungsmitteln wie Sr oder Na fein ausgebildet werden muss. Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Feinung des Primärkorns und des eutektischen Korns.In hypereutectic to near-eutectic Al-Si alloys, an aluminum-rich dendrite, the so-called α-aluminum phase, is initially eliminated in the transition from liquid to solid. The eutectic phase consisting of α-Al and Si then germinates as the temperature decreases. At the same time, eutectic grains crystallize in the melt. The more germs available for the primary grain and the eutectic grain, the finer the structure and the better the mechanical properties, the pourability and the cavity behavior. In addition, the Si phase of the eutectic has to be made fine by the addition of finishing agents such as Sr or Na. The aim of the present invention is to refine the primary grain and the eutectic grain.

Zur Feinung des Primärkorns und des eutektischen Korns bei untereutektischen bis naheutektischen Al-Si-Gusslegierungen sind Kornfeinungsmittel auf Basis Al-5%Ti-1%B oder Al-3%Ti-1%B bekannt. Auch wurden Al-3%Ti-3% B Vorlegierungen geprüft und als wirksam gefunden (AFS Transaction 85 172, Seiten 907 - 912). Von der KBAlloys, Inc. Reading, Pennsylvania, USA, werden gemäss Firmendruckschrift "Aluminium Master Alloys" MA-PD 2 (Rev. 1) Aluminium-Titan-Bor-Legierungen als Kornfeiner beschrieben und auf Blatt WLP-4M 7/90 eine Legierung unter dem Markennamen TIBOR 2,5% Ti-2,5% B angeboten. Der Gehalt an Titan soll in der Praxis in den Limiten zwischen 2,0 - 3,0% und an Bor zwischen 2,0 - 3,0% liegen.Grain refining agents based on Al-5% Ti-1% B or Al-3% Ti-1% B are known for refining the primary grain and the eutectic grain in hypereutectic to near-eutectic Al-Si cast alloys. Al-3% Ti-3% B master alloys were also tested and found to be effective (AFS Transaction 85 172, pages 907 - 912). KBAlloys, Inc. Reading, Pennsylvania, USA, describes MA-PD 2 (Rev. 1) aluminum-titanium-boron alloys as grain refiners and an alloy on sheet WLP-4M 7/90 according to the company publication "Aluminum Master Alloys" under the brand name TIBOR 2.5% Ti-2.5% B offered. In practice, the titanium content should be between 2.0 - 3.0% and boron between 2.0 - 3.0%.

Es wurde gefunden, dass die Wirkung der Kornfeinung wie sie beispielsweise mit bekannten Vorlegierungen des Typs Aluminium-Titan-Bor erreicht wird, noch verbessert werden kann.It has been found that the effect of grain refinement, as is achieved, for example, with known master alloys of the aluminum-titanium-boron type, can still be improved.

Es ist deshalb Gegenstand vorliegender Erfindung, eine Aluminium-Gusslegierung enthaltend Kornfeinungsmittel zu beschreiben, die bezüglich der Kornfeinheit in der Legierung weiter verbessert ist; wobei die gute Kornfeinungswirkung nach dem Aufschmelzen und wieder vergiessen weiterhin erhalten bleibt.It is therefore the subject of the present invention to describe an aluminum casting alloy containing grain refining agents which is further improved with respect to the grain fineness in the alloy; the good grain refinement effect remains after melting and pouring again.

Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass das Kornfeinungsmittel eine Vorlegierung, enthaltend weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Titan und weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Bor, und den Rest Aluminium, darstellt.This is achieved according to the invention in that the grain refining agent contains a master alloy containing less than 2% by weight and at least 1% by weight titanium and less than 2% by weight and at least 1% by weight boron, and the rest aluminum, represents.

In zweckmässiger Ausführungsform enthält die Aluminium-Gusslegierung eine Vorlegierung mit 1,8 Gew.-% oder weniger Titan und 1,8 Gew.-% oder weniger Bor.In an expedient embodiment, the cast aluminum alloy contains a master alloy with 1.8% by weight or less titanium and 1.8% by weight or less boron.

In weiterer zweckmässiger Ausführungsform enthält die Aluminium-Gusslegierung eine Vorlegierung mit 1,3 Gew.-% oder mehr Titan und 1,3 Gew.-% oder mehr Bor.In a further expedient embodiment, the cast aluminum alloy contains a master alloy with 1.3% by weight or more titanium and 1.3% by weight or more boron.

In weiterer zweckmässiger Ausführungsform weist die Vorlegierung ein Titan/Bor-Gewichtsverhältnis von 0,8 bis 1,2 und bevorzugt 0,9 bis 1,1 auf.In a further expedient embodiment, the master alloy has a titanium / boron weight ratio of 0.8 to 1.2 and preferably 0.9 to 1.1.

Unter Aluminium-Silizium-Gusslegierungen werden im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung untereutektische bis naheutektische Aluminium-Gusslegierungen mit Silizium als Hauptlegierungselement verstanden. Der Begriff Aluminium-Silizium-Gusslegierungen beinhaltet somit auch Legierungen mit weiteren Legierungselementen, speziellen Zusätzen sowie handelsüblichen Verunreinigungen und umfasst sowohl Primär- als auch Sekundärlegierungen. Der Siliziumgehalt von Aluminium-Silizium-Gusslegierungen liegt beispielsweise bei 5 bis 13 Gew.-%, zweckmässig 6 bis 13 Gew.-%, bevorzugt über 7 Gew.-% und bis 13 Gew.-% und besonders bevorzugt von 9 bis 13 Gew.-%.In the context of the present invention, aluminum-silicon casting alloys are understood to be hypoeutectic to near-eutectic aluminum casting alloys with silicon as the main alloy element. The term aluminum-silicon cast alloys therefore also includes alloys with other alloying elements, special additives and commercially available impurities and includes both primary and secondary alloys. The silicon content of Aluminum-silicon cast alloys is, for example, 5 to 13% by weight, expediently 6 to 13% by weight, preferably over 7% by weight and up to 13% by weight and particularly preferably from 9 to 13% by weight .

Zu den bevorzugten Legierungen gehören die genannten Aluminium-Silizium-Gusslegierungen mit einem Gehalt an Magnesium von beispielsweise 0,05 bis 0,6 Gew.-%, zweckmässig 0,1 bis 0,4 Gew.-% und bevorzugt von 0,15 bis 0,35 Gew.-%.The preferred alloys include the aforementioned aluminum-silicon cast alloys with a magnesium content of, for example, 0.05 to 0.6% by weight, expediently 0.1 to 0.4% by weight and preferably from 0.15 to 0.35% by weight.

Auch die Vorlegierung kann die handelsüblichen Spuren und Verunreinigungen enthalten.The master alloy can also contain the usual traces and impurities.

Es hat sich gezeigt, dass durch die Zugabe der Vorlegierung nach vorliegender Erfindung eine erheblich verbesserte Kornfeinungswirkung der Primär-Körner und der eutektischen Körner in der Gusslegierung erzielt wird, was zu einer wesentlichen Verbesserung der Giessbarkeit und der mechanischen Eigenschaften führt. Vor allem bleibt die gute Kornfeinungswirkung auch nach dem Umschmelzen erhalten.It has been shown that the addition of the master alloy according to the present invention achieves a considerably improved grain refinement effect of the primary grains and the eutectic grains in the cast alloy, which leads to a substantial improvement in the castability and the mechanical properties. Above all, the good grain refining effect is retained even after remelting.

Zur Sicherstellung des gewünschten Kornfeinungseffekts erfolgt der Zusatz der Vorlegierung bevorzugt in einer Menge, die einer auf die Gesamt-Schmelze bezogenen Zugabe von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% der Vorlegierung entspricht. Bevorzugt genügt bereits eine Menge von etwa 0,1 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% der Vorlegierung.To ensure the desired grain refining effect, the addition of the master alloy is preferably carried out in an amount which corresponds to an addition of 0.05% by weight to 0.5% by weight of the master alloy, based on the total melt. An amount of about 0.1% by weight to 0.3% by weight of the master alloy is preferably sufficient.

Es hat sich herausgestellt, dass der Zusatz der Vorlegierung nach vorliegender Erfindung zu Veredelungszusätzen eine additive Wirkung zeigt und insbesondere Veredelungsvorgänge nicht störend beeinflusst.It has been found that the addition of the master alloy according to the present invention to finishing additives has an additive effect and in particular does not interfere with finishing processes.

Vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Kornfeinung von untereutektischen bis naheutektischen Aluminium-Silizium-Gusslegierungen, durch keimbildende Zusätze von Aluminium-Titan-Bor-Vorlegierungen zur Schmelze.The present invention also relates to a method for grain refinement of hypoeutectic to near-eutectic aluminum-silicon cast alloys by nucleating additives of aluminum-titanium-boron master alloys for the melt.

Die Schmelze wird deshalb nach vorliegender Erfindung mit einer Vorlegierung enthaltend weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Titan und weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Bor und den Rest Aluminium zusammengeführt.The melt is therefore, according to the present invention, with a master alloy containing less than 2% by weight and at least 1% by weight titanium and less than 2% by weight and at least 1% by weight boron and the rest aluminum merged.

Zweckmässig wird die Schmelze mit einer Vorlegierung enthaltend 1,8 Gew.-% oder weniger Titan und 1,8 Gew.-% oder weniger Bor und dem Rest Aluminium zusammengeführt.The melt is expediently combined with a master alloy containing 1.8% by weight or less titanium and 1.8% by weight or less boron and the rest aluminum.

Zweckmässig wird die Schmelze mit einer Vorlegierung enthaltend 1,3 Gew.-% oder mehr Titan und 1,3 Gew.-% oder mehr Bor und dem Rest Aluminium zusammengeführt.The melt is expediently combined with a master alloy containing 1.3% by weight or more titanium and 1.3% by weight or more boron and the rest aluminum.

In weiterer zweckmässiger Ausführungsform wird die Schmelze mit einer Vorlegierung zusammengeführt, enthaltend Titan und Bor in einem Gewichtsverhältnis von Titan zu Bor von 0,9 bis 1,1.In a further expedient embodiment, the melt is brought together with a master alloy containing titanium and boron in a weight ratio of titanium to boron of 0.9 to 1.1.

Das Zusammenführen von Vorlegierung und Schmelze kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Vorlegierung in Masselform einem Tiegel, gefüllt mit Schmelze, zugeführt wird, wobei die Vorlegierung schmilzt und sich mischt. Die Vorlegierung kann auch in Drahtform, beispielsweise kontinuierlich in einer Giessrinne, zur Schmelze gegeben werden. Nach der Zugabe des Kornfeinungsmittels kann beispielsweise eine Reinigung der Schmelze und/oder eine Natrium- oder Strontium-Veredelung erfolgen. Die Reinigung kann auch nach der Na- oder Sr-Veredelung durchgeführt werden. Die Gussstücke aus der Legierung nach vorliegender Erfindung weisen ein äusserst feinkörniges Gefüge auf.The master alloy and the melt can be brought together, for example, by feeding the master alloy in the form of a pig to a crucible filled with melt, the master alloy melting and mixing. The master alloy can also be added to the melt in wire form, for example continuously in a casting trough. After the grain refining agent has been added, the melt can be cleaned and / or sodium or strontium refined, for example. Cleaning can also be carried out after Na or Sr finishing. The castings made of the alloy according to the present invention have an extremely fine-grained structure.

Dies kann beispielsweise durch die Aufnahme einer thermischen Analyse und der daraus bestimmbaren Unterkühlung bei der Primärerstarrung oder durch Bestimmung des KF-Wertes aus dieser Abkühlungskurve nachgewiesen werden. Der KF-Wert errechnet sich aus der Breite Gb des Primärerstarrungspeaks und ist nach Jürgens und Günther, Giesserei, 71, 1984, Seiten 928ff, sehr gut mit dem Keimzustand der Schmelze bzw. mit der Korngrösse verknüpft. Je höher der KF-Wert (er liegt theoretisch zwischen 5 und 15) bzw. je geringer die Unterkühlung um so feiner ist das Korn. Geräte zur Aufnahme einer Abkühlungskurve und Auswertung des Keimzustandes sind auf dem Markt als Thermoanalysesysteme erhältlich.This can be demonstrated, for example, by recording a thermal analysis and the subcooling during primary solidification that can be determined from it, or by determining the KF value from this cooling curve. The KF value is calculated from the width Gb of the primary solidification peak and, according to Jürgens and Günther, Giesserei, 71, 1984, pages 928ff, is very well linked to the microbial state of the melt or the grain size. The higher the KF value (theoretically it is between 5 and 15) or the lower the supercooling, the finer the grain. Devices for recording a cooling curve and evaluating the germ state are available on the market as thermal analysis systems.

Mit den Legierungen nach vorliegender Erfindung werden regelmässig KF-Werte von über 10 bis 15,6 gemessen.Are regular with the alloys of the present invention KF values of over 10 to 15.6 measured.

Durch die erfindugsgemässe Verwendung von geringen Anteilen von Titan und Bor in der Vorlegierung bilden sich die intermetallischen Verbindungen AlB₂, TiB₂ und Mischboride vom Typ (Al,Ti)B₂ aus, die eine verbesserte Kornfeinungswirkung gewährleisten. Durch den geringeren Anteil von Titan und Bor gegenüber anderen Kornfeinungsmitteln wird vermieden, dass höher borhaltige intermetallische Verbindungen auftreten, die nicht kornfeinungswirksam sind und der Anteil der Verbindung AlB₂ in Grenzen gehalten wird, da ein zu hoher Gehalt an AlB₂ die Veredelbarkeit der Legierung mit Na und/oder Sr stark einschränkt.Due to the use of small amounts of titanium and boron in the master alloy, the intermetallic compounds AlB₂, TiB₂ and mixed borides of the type (Al, Ti) B₂ form, which ensure an improved grain refinement effect. The lower proportion of titanium and boron compared to other grain refining agents prevents the occurrence of higher boron-containing intermetallic compounds that are not effective in grain refinement and the proportion of the compound AlB₂ is kept within limits, since too high an AlB₂ content makes the alloy refinable with Na and / or severely limits Sr.

Die vorteilhaften Eigenschaften werden nicht nur unmittelbar nach der Zugabe des Kornfeinungsmittels zur Legierung und unmittelbar nach dem Giessen erreicht, vielmehr bleibt die vorteilhafte Wirkung auch dann erhalten, wenn die das Kornfeinungsmittel enthaltende Legierung über längere Zeiträume im Halteofen verbleibt oder beim Umschmelzen oder nach dem Wiederaufschmelzen.The advantageous properties are not only achieved immediately after the addition of the grain refining agent to the alloy and immediately after casting, the advantageous effect is also retained if the alloy containing the grain refining agent remains in the holding furnace for longer periods or during remelting or after remelting.

Vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemässen Aluminium-Silizium-Gusslegierung, insbesondere für Gussstücke und Formteile für Fahrzeuge, wie Räder für beispielsweise Personenkraftwagen. Bevorzugt kann die erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung durch ein Niederdruck-Kokillengiessverfahren zu Gussstücken verarbeitet werden.The present invention also relates to the use of the aluminum-silicon casting alloy according to the invention, in particular for castings and molded parts for vehicles, such as wheels for, for example, passenger cars. The aluminum-silicon casting alloy according to the invention can preferably be processed into castings by means of a low-pressure mold casting process.

Nachfolgende Beispiele erläutern vorliegende Erfindung weiter.The following examples further illustrate the present invention.

BeispieleExamples

  • 1. Es werden 70 kg der Legierung Sf-20 = AlSi11Mg mit der Zusammensetzung: Si 10,8%, Mg 0,21% Rest Al, mit Spuren von Cu, Zn, Fe, auf eine Temperatur von 740°C aufgeschmolzen. Die thermische Analyse der Schmelze ohne Zusatz ergibt eine Primärunterkühlung von 3,2 K und einen KF-Wert von 7,1. Nach einer Zugabe von 0,2 Gew.-% Al-1,3%Ti-1.3%B kann mit der thermischen Analyse eine Unterkühlung von 0,7 und ein KF-Wert von 10,1 gemessen werden.1. 70 kg of the alloy Sf-20 = AlSi11Mg with the composition: Si 10.8%, Mg 0.21% rest Al, with traces of Cu, Zn, Fe, are melted to a temperature of 740 ° C. The thermal analysis of the melt without addition shows a primary supercooling of 3.2 K and a KF value of 7.1. After adding 0.2% by weight Al-1.3% Ti-1.3% B, the thermal analysis can measure an undercooling of 0.7 and a KF value of 10.1.
  • 2. Es werden 70 kg der Legierung Sf-20 = AlSi11Mg mit der Zusammensetzung: Si 10,6%, Mg 0,21% Rest Al, mit Spuren von Cu, Zn, Fe, auf eine Temperatur von 740°C aufgeschmolzen. Die thermische Analyse der Schmelze ohne Zusatz ergibt eine Primärunterkühlung von 3,9 K und einen KF-Wert von 6,1. Nach einer Zugabe von 0,2 Gew.-% Al-1,8%Ti-1.8%B kann mit der thermischen Analyse eine Unterkühlung von 0,1 und ein KF-Wert von 12,0 gemessen werden.2. 70 kg of the alloy Sf-20 = AlSi11Mg with the composition: Si 10.6%, Mg 0.21% rest Al, with traces of Cu, Zn, Fe, are melted to a temperature of 740 ° C. The thermal analysis of the melt without additives shows primary supercooling of 3.9 K and a KF value of 6.1. After adding 0.2% by weight Al-1.8% Ti-1.8% B, the thermal analysis can measure an undercooling of 0.1 and a KF value of 12.0.
  • 3. Es wird 60 kg der Legierung Sf-20 = AlSi11Mg mit der Zusammensetzung: Si 10,9%, Mg 0,10% Rest Al und den üblichen Spuren weiterer Metalle, auf eine Temperatur von 740°C aufgeschmolzen. Die thermische Analyse der Schmelze ohne Zusatz ergibt eine Primärunterkühlung von 1,4 K und einen KF-Wert von 6,9. Nach einer Zugabe von 0,2 Gew.-% Al-1,8%Ti-1.8%B kann mit der thermischen Analyse eine Unterkühlung von 0,0 und ein KF-Wert von 13,9 gemessen werden.3. 60 kg of the alloy Sf-20 = AlSi11Mg with the composition: Si 10.9%, Mg 0.10% rest Al and the usual traces of other metals are melted to a temperature of 740 ° C. The thermal analysis of the melt without additives shows primary subcooling of 1.4 K and a KF value of 6.9. After adding 0.2% by weight Al-1.8% Ti-1.8% B, the thermal analysis can measure an undercooling of 0.0 and a KF value of 13.9.
  • 4. Es wird 10 kg der Legierung Ac-70dv = AlSi7MgSr mit der Zusammensetzung: Si 7,4%, Mg 0,35%, Sr 360ppm, Rest Al und den üblichen Spuren anderer Metalle, auf eine Temperatur von 740°C aufgeschmolzen. Die thermische Analyse der Schmelze ohne Zusatz ergibt eine Primärunterkühlung von 0,8 K und einen KF-Wert von 11,4. Nach einer Zugabe von 0,1 Gew.-% Al-1,8%Ti-1.8%B kann mit der thermischen Analyse eine Unterkühlung von 0 und ein KF-Wert von 14,1 gemessen werden.4. 10 kg of the alloy Ac-70dv = AlSi7MgSr with the composition: Si 7.4%, Mg 0.35%, Sr 360ppm, rest Al and the usual traces of other metals are melted to a temperature of 740 ° C. The thermal analysis of the melt without additives shows primary supercooling of 0.8 K and a KF value of 11.4. After adding 0.1% by weight Al-1.8% Ti-1.8% B, the thermal analysis can measure an undercooling of 0 and a KF value of 14.1.
  • 5. Es wird 10 kg der Legierung Ac-70dv = AlSi7MgSr mit der Zusammensetzung: Si 7,4%, Mg 0,35%, Sr 350ppm, Rest Al und den üblichen Spuren anderer Metalle,auf eine Temperatur von 740°C aufgeschmolzen. Die thermische Analyse der Schmelze ohne Zusatz ergibt eine Primärunterkühlung von 0,8 K und einen KF-Wert von 11,4. Nach einer Zugabe von 0,3 Gew.-% Al-1,8%Ti-1.8%B kann mit der thermischen Analyse eine Unterkühlung von 0 und ein KF-Wert von 15,6 gemessen werden.5. 10 kg of the alloy Ac-70dv = AlSi7MgSr with the composition: Si 7.4%, Mg 0.35%, Sr 350ppm, remainder Al and the usual traces of other metals are melted to a temperature of 740 ° C. The thermal analysis of the melt without additives shows primary supercooling of 0.8 K and a KF value of 11.4. After adding 0.3% by weight Al-1.8% Ti-1.8% B, the thermal analysis can measure an undercooling of 0 and a KF value of 15.6.

Alle Angaben in Prozenten oder Teilen beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben.All percentages or parts are by weight unless otherwise stated.

Claims (18)

Untereutektische bis naheutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierungen, enthaltend Kornfeinungsmittel,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kornfeinungsmittel eine Vorlegierung enthaltend weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Titan und weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Bor und den Rest Aluminium darstellt.Hypoeutectic to near-eutectic aluminum-silicon cast alloys containing grain refining agents,
characterized in that
the grain refining agent is a master alloy containing less than 2% by weight and at least 1% by weight titanium and less than 2% by weight and at least 1% by weight boron and the rest aluminum. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlegierung 1,8 Gew.-% oder weniger Titan und 1,8 Gew.-% oder weniger Bor enthält.Cast aluminum alloy according to claim 1, characterized in that the master alloy contains 1.8% by weight or less titanium and 1.8% by weight or less boron. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlegierung 1,3 Gew.-% oder mehr Titan und 1,3 Gew.-% oder mehr Bor enthält.Cast aluminum alloy according to claim 1, characterized in that the master alloy contains 1.3 wt .-% or more titanium and 1.3 wt .-% or more boron. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlegierung ein Titan/Bor-Gewichtsverhältnis von 0,8 bis 1,2 aufweist.Cast aluminum alloy according to claim 1, characterized in that the master alloy has a titanium / boron weight ratio of 0.8 to 1.2. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung mehr als 5 Gew.-% bis 13 Gew.-% Silizium enthält.Cast aluminum alloy according to claim 1, characterized in that the alloy contains more than 5 wt .-% to 13 wt .-% silicon. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Silizium-Gusslegierung 0,05 bis 6 Gew.-% Magnesium enthält.Cast aluminum alloy according to claim 1, characterized in that the cast aluminum-silicon alloy contains 0.05 to 6% by weight of magnesium. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Silizium-Gusslegierung, bezogen auf das Gesamtgewicht 0,05 bis 0,5 Gew.-% Vorlegierung enthält.Cast aluminum alloy according to Claim 1, characterized in that the cast aluminum-silicon alloy contains 0.05 to 0.5% by weight of master alloy, based on the total weight. Verfahren zur Kornfeinung von Aluminium-Gusslegierungen, insbesondere Aluminium-Silizium-Gusslegierungen, durch keimbildende Zusätze von Aluminium-Titan-Bor-Vorlegierungen zur Schmelze,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmelze mit einer Vorlegierung enthaltend weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Titan und weniger als 2 Gew.-% und mindestens 1 Gew.-% Bor und den Rest Aluminium zusammengeführt wird.Process for grain refinement of cast aluminum alloys, in particular cast aluminum-silicon alloys, using nucleating additives of aluminum-titanium-boron master alloys for melting,
characterized,
that the melt is combined with a master alloy containing less than 2% by weight and at least 1% by weight of titanium and less than 2% by weight and at least 1% by weight of boron and the rest of aluminum. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze mit einer Vorlegierung enthaltend 1,8 Gew.-% oder weniger Titan und 1,8 Gew.-% oder weniger Bor zusammengeführt wird.A method according to claim 8, characterized in that the melt is brought together with a master alloy containing 1.8% by weight or less titanium and 1.8% by weight or less boron. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze mit einer Vorlegierung enthaltend 1,3 Gew.-% oder mehr Titan und 1,3 Gew.-% oder mehr Bor zusammengeführt wird.A method according to claim 8, characterized in that the melt is brought together with a master alloy containing 1.3% by weight or more titanium and 1.3% by weight or more boron. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze mit einer Vorlegierung enthaltend Titan und Bor in einem Gewichtsverhältnis von Titan zu Bor von 0,8 bis 1,2 zusammengeführt wird.A method according to claim 8, characterized in that the melt is combined with a master alloy containing titanium and boron in a weight ratio of titanium to boron from 0.8 to 1.2. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Silizium-Gusslegierung mehr als 5 Gew.-% bis 13 Gew.-% Silizium enthält.A method according to claim 8, characterized in that the aluminum-silicon casting alloy contains more than 5 wt .-% to 13 wt .-% silicon. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Silizium-Gusslegierung 0,05 bis 6 Gew.-% Magnesium enthält.A method according to claim 8, characterized in that the aluminum-silicon casting alloy contains 0.05 to 6 wt .-% magnesium. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz der Vorlegierung, auf die Gesamtmenge der Schmelze bezogen, in einer Menge entsprechend 0,05 bis 0,5 Gew.-% erfolgt.A method according to claim 8, characterized in that the addition of the master alloy, based on the total amount of the melt, is carried out in an amount corresponding to 0.05 to 0.5 wt .-%. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Vorlegierung enthaltend Titan und Bor weitere Kornfeinungs- und/oder Veredelungszusätze zugegeben werden.A method according to claim 8, characterized in that in addition to the master alloy containing titanium and boron further grain refining and / or refining additives are added. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelze Natrium und/oder Strontium zugesetzt wird.A method according to claim 15, characterized in that sodium and / or strontium is added to the melt. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlegierung in Masselstangen oder in Drahtform oder als Granulat der Schmelze zugesetzt wird.A method according to claim 8, characterized in that the master alloy is added to the melt in ingot rods or in wire form or as granules. Verwendung der Aluminium-Silizium-Gusslegierung für Gussstücke.Use of the aluminum-silicon casting alloy for castings.
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