Fundente de modificación mejorado para aluminio fundido.

Una composición sólida para liberar sodio o estroncio o ambos en aluminio fundido o una aleación con basede aluminio,

donde la composición se forma fundiendo una mezcla que comprende al menos dos sales,teniendo al menos una de las sales sodio como catión y/o teniendo al menos una de las sales estronciocomo catión, teniendo al menos una de las sales carbonato como anión y teniendo al menos una de lassales un haluro como anión.

Fundente de modificación mejorado para aluminio fundido

La presente invención hace referencia a un fundente para usarse en el tratamiento de aluminio fundido y aleaciones de aluminio y más concretamente a un fundente de modificación para aumentar la concentración de 5 sodio y/o estroncio en aluminio o aleaciones de aluminio.

Se sabe que la composición de la aleación y el proceso de fundición afectan a la microestructura de las fundiciones de aleaciones de aluminio. La microestructura también puede cambiarse con la adición de pequeñas cantidades de determinados elementos que mejoran la colabilidad, las propiedades mecánicas y la maquinabilidad. El hecho de cambiar la composición química para cambiar la microestructura se conoce como modificación y normalmente se consigue mediante la adición de sodio o estroncio, especialmente aleaciones de aluminio-silicio.

Los modificadores de sodio están muy extendidos pero tienen una tendencia a desvanecerse tras un periodo de tiempo, llevando la pérdida gradual de sodio a problemas de control de proceso inevitables. El sodio puede añadirse como sodio metálico (normalmente envasado al vacío en latas de aluminio) o mediante un proceso de electrolisis como se describe en EP0688881A1 o mediante la adición de sales sódicas. El estroncio es menos reactivo que el sodio y se añade normalmente en forma de aleaciones madre (Sr-Al) y tiene la ventaja añadida de que no se desvanece dejándolo en reposo.

Originalmente, los agentes de tratamiento de metales (fundentes) basados en mezclas de sales inorgánicas se suministraban tradicionalmente en forma de polvo, sin embargo, los fundentes granulados se han vuelto cada vez más populares debido a sus importantes ventajas técnicas y medioambientales.

En el caso de los modificadores de sodio, se sabe que el carbonato de sodio puede añadirse a la fundición en la temperatura de funcionamiento (alrededor de los 750 °C) . El sodio se libera en la fundición pero el rendimiento de reacción es muy bajo. Los rendimientos pueden mejorarse mezclando carbonato de sodio con componentes adicionales. Por ejemplo, DE19720361 describe una mezcla de tratamiento para aleaciones de silicio y aluminio que comprenden 30-80 % en peso de carbonato de sodio, 30-80 % en peso de carbonato de potasio y/o cloruro de sodio, 15-30 % en peso, 15-30 % en peso de polvo de aluminio o magnesio y 1-10 % en peso de nitratos y/o cloratos de metales alcalinos.

El fluoruro de sodio libera sodio cuando reacciona con aluminio fundido y se utiliza bastante como fundente de modificación. Sin embargo, existen crecientes problemas medioambientales con respecto al uso de fluoruros y, por lo tanto, se están haciendo esfuerzos para reducir, o incluso eliminar, su uso.

En el caso de la adición de estroncio, normalmente se usa una aleación madre de aluminio-estroncio para aumentar el contenido de estroncio de aluminio y sus aleaciones. Se ha presentando un pequeño número de fundentes que contienen sales inorgánicas de estroncio para aluminio. EP0030071 describe la adición de peróxido de estroncio envuelto en papel de aluminio para producir una aleación madre de aluminio modificada 35 por estroncio, mientras que SU1044652 describe un modificador que comprende 10-15 % en peso de fluoruro de sodio, 25-30 % en peso de criolita de sodio y 15-25 % en peso de cloruro de estroncio con cloruro de sodio la parte restante. El modificador se prepara mezclando los componentes y secando la mezcla a continuación. En otro ejemplo, SU0986948 describe un fundente refinado que contiene 30-40 % en peso de cloruro de sodio, 1015 % en peso de criolita de sodio y 10-20 % en peso de nitrato de estroncio con cloruro de potasio la parte restante. US3466170 describe un proceso para la modificación de aleaciones de silicio-aluminio añadiendo estroncio y/o bario a la fundición. El estroncio y/o bario puede añadirse en forma metálica o en forma de mezclas de sales.

DE 19720361 revela un método para la mejora/refinado de sodio de aleaciones de AlSi eutécticas, casi eutécticas e hipoeutécticas mediante el tratamiento de sus fundiciones con mezclas metalotérmicas que 45 contienen sales sódicas y polvos metálicos así como agentes de oxidación con el papel de iniciadores de la reacción. La composición de la mezcla no contiene flúor. Las fundiciones de aleaciones de AlSi se presentan con mezclas de tratamiento que contienen (en porcentaje en masa) : 30-80 % de carbonato de sodio, 30-80 % de carbonato de potasio y/o cloruro de sodio, 15-30 % de polvo de aluminio y/o magnesio; 1-10 % de nitratos y/o clorato de metales alcalinos. WO99/60180 revela una adición de sodio a la fundición de material como cinc y 50 especialmente aluminio y su aleación en un recipiente. Cuando se desee utilizar carbonato de sodio, es preferible mezclarlo con una proporción de cloruro de sodio para reducir la temperatura de fusión del carbonato de sodio puro de 858 °C a aproximadamente 635 °C para la mezcla. De forma similar, cuando se quiera utilizar hidróxido de sodio, es preferible mezclarlo con una proporción de carbonato de sodio para reducir la temperatura de fusión del hidróxido de sodio puro de 322 °C a aproximadamente 285 °C para la mezcla. En un modo de realización de 55 la invención, el hidróxido de sodio sólido se funde en un recipiente distinto y la sal fundida de este recipiente se suministra a la sección de electrolisis con el fin de mantener ahí el nivel de sal fundida a un nivel razonablemente constante.

Es objetivo de la presente invención proporcionar un fundente mejorado para la modificación de aluminio mediante la adición de sodio o estroncio.

Según un primer aspecto de la presente invención, se presenta una composición para liberar sodio en aluminio fundido o una aleación con base de aluminio, donde la composición se forma fundiendo una mezcla que comprende al menos dos sales, teniendo al menos una de las sales sodio como catión, teniendo al menos una de las sales carbonato como anión y teniendo al menos una de las sales un haluro como anión.

Por “fundido” se entenderá que la composición se prepara fundiendo juntos los componentes de las mezclas. Tras la fundición, se deja que la mezcla se solidifique, normalmente vaciándola en un enfriador de cinta con el fin de producir láminas o tabletas de material fundido. A continuación, esto se puede moler para producir un fundente en polvo o para procesarse de forma adicional con el fin de proporcionar un fundente granular.

El método preferido es añadir el fundente tanto como polvo como en forma granular.

El punto de fusión de la composición se elige según el uso previsto. La gama de temperaturas de trabajo (tratamiento y vaciado) para aleaciones de aluminio varía entre 700 y 800 °C dependiendo de las composiciones de las aleaciones y para algunas aplicaciones puede ser más alta (p.ej., para pistones, la temperatura de trabajo de la aleación de aluminio será del orden de 820 °C) . En determinados modos de realización, el punto de fusión de las composiciones es menor de 800 °C, menor de 750 °C o menor de 700 °C.

En determinados modos de realización, puede ser útil tener una composición con un contenido bajo de fluoruro. Es preferible que el contenido de fluoruro de la composición no sea mayor de un 20 % en peso, más preferiblemente que no sea mayor de un 10 % en peso, incluso más preferiblemente que no sea mayor de un 3 % en peso y más preferiblemente que no sea mayor del 1 % en peso. La composición puede estar libre de fluoruro.

Preferiblemente, la al menos una sal que tiene sodio como catión se elige de entre uno o más de haluro de sodio, carbonato de sodio (Na2CO3) y nitrato de sodio (NaNO3) .

Preferiblemente, la al menos una sal que tiene carbonato como anión se elige de entre carbonatos del grupo I, más preferiblemente carbonato de litio (Li2CO3) , carbonato de sodio (Na2CO3) o carbonato de potasio (K2CO3) o de entre carbonatos del grupo II.

El ión haluro puede ser un ión fluoruro, un ión cloruro, un ión bromuro o un ión yoduro. El ión haluro es preferiblemente un ión cloruro.

Preferiblemente, la al menos una sal que tiene un haluro como anión se elige de entre haluros del grupo I, más preferiblemente haluro de sodio o haluro de potasio. La composición puede estar libre de litio.

Cuando la al menos una sal que tiene un haluro como anión es una sal de fluoruro, la sal de fluoruro se elige preferiblemente de fluoruro de sodio (NaF) , fluoruro de estroncio (SrF2) o un compuesto complejo en forma de XmMFn donde X es un elemento del tercer o cuarto periodo de la tabla periódica, preferiblemente un metal del

grupo I o del grupo II y M es un elemento del tercer o cuarto... [Seguir leyendo]

1. Una composición sólida para liberar sodio o estroncio o ambos en aluminio fundido o una aleación con base de aluminio, donde la composición se forma fundiendo una mezcla que comprende al menos dos sales, teniendo al menos una de las sales sodio como catión y/o teniendo al menos una de las sales estroncio como catión, teniendo al menos una de las sales carbonato como anión y teniendo al menos una de las sales un haluro como anión.

2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene un punto de fusión que es menor de 800 °C.

3. Composición de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que la al menos una sal que tiene sodio como

catión se elige de entre uno o más de haluro de sodio, carbonato de sodio (Na2CO3) y nitrato de sodio 10 (NaNO3) .

4. Composición de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la al menos una sal que tiene estroncio como catión se elige de entre uno o más de haluro de estroncio, carbonato de estroncio (SrCO3) y nitrato de estroncio (Sr (NO3) 2) .

5. Composición de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la al menos una sal que tiene 15 carbonato como anión se elige de entre carbonatos del grupo I o carbonatos del grupo II.

6. Composición de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la al menos una sal que tiene carbonato como anión se elige de entre uno o más de carbonato de sodio, carbonato de potasio y carbonato de estroncio.

7. Composición de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la al menos una sal que tiene un 20 haluro como anión se elige de entre haluros del grupo I.

8. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, en la que la al menos una sal que tiene un haluro como anión se elige de entre haluro de sodio, haluro de potasio y haluro de estroncio.

9. Composición de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la al menos una sal que tiene un haluro como anión es una sal de cloruro.

10. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, 8 o 9, en la que la al menos una sal que tiene un haluro como anión se elige de entre cloruro de sodio, cloruro de potasio y cloruro de estroncio.

11. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, en la que la al menos una sal que tiene un haluro como anión se elige de entre fluoruro de sodio (NaF) , fluoruro de potasio (KF) , fluoruro de estroncio (SrF2) , fluoruro de aluminio y potasio (KAlF4) , fluoruro de aluminio y sodio (NaAlF4) , fluorotitanato de potasio (K2TiF6) y fluorocirconato de potasio (K 2ZrF6) .

12. Composición de acuerdo con la reivindicación 11, en la que la al menos una sal que tiene un haluro como anión se elige de entre fluoruro de sodio (NaF) , fluoruro de potasio (KF) y fluoruro de estroncio (SrF2) .

13. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10 que está libre de fluoruro.

14. Un método para liberar sodio y/o estroncio en aluminio fundido o una aleación con base de aluminio, que consiste en añadir la composición de cualquier reivindicación anterior a aluminio fundido o a una aleación con base de aluminio.