Metallschlamm

Allgemein
In Metallschmelzen ausgeschiedene intermetallische Verbindungen höherer Dichte, die zu Seigerung neigen und sich am Ofen- oder Tiegelboden absetzen. Sie bilden einen Metallschlamm. Gelangen Schlammpartikel beim Gießen in das Gussstück, wirken sie meist als harte Einschlüsse (Bild 1), die die Bearbeitbarkeit und das Oberflächenaussehen verschlechtern. Außerdem beeinträchtigen sie die Fließeigenschaften der Schmelze beim Gießen.

Metallschlamm kann sich in Schmelzen bilden, die längere Zeit warmgehalten werden und dabei Fremdelemente in Lösung nehmen. Dies trifft beispielsweise für das Warmhalten von Aluminiumlegierungen in Kokillen- und Druckgießereien zu, wenn Eisen durch den Gießlöffel oder den Formwerkstoff (Gusseisen, Stahl), bei Druckguss auch durch die Gießgarnitur, aufgenommen wird. Es entstehen Eisenaluminide beziehungsweise in Al-Si(-Cu)-Legierungen intermetallische Verbindungen, wie Al15(Fe,Mn)3Si2, die zu Schlammbildung führen können. Mangan- und auch Chromgehalte wirken gleichfalls schlammbildend. Der Einfluss dieser im Metallschlamm angereicherten Elemente lässt sich mit dem sogenannten Schlammfaktor erfassen:

Schlammfaktor ( %) = %Fe + 2 · %Mn + 3 · %Cr



Der Faktor ist also die Summe aus Eisengehalt, doppeltem Mangangehalt und dreifachem Chromgehalt. Ob es zur Schlammbildung kommt, hängt von der Badtemperatur und der Zusammensetzung der betreffenden Legierung ab. Bild  2 zeigt dies für die Aluminiumdruckgusslegierung EN AC-AlSi9Cu3(Fe): Bei einer Warmhaltetemperatur von 660 °C beispielsweise wäre ein Schlammfaktor von 1,8  % noch zulässig, ein höherer Faktor aber würde bei dieser Temperatur die Schlammbildung einleiten. Der Temperatureinfluss ist auch zu berücksichtigen, wenn die Schmelze durch das Aufnehmen im Gießlöffel oder durch das Verweilen in der Gießkammer der Druckgießmaschine abgekühlt wird.

Auch beim Warmhalten von Magnesiumlegierungen entsteht Metallschlamm. Er ist angereichert an bestimmten Legierungselementen, zum Beispiel Aluminium und Mangan, in den Legierungsschmelzen EN-MCMgAl8Zn1 (AZ81) und EN-MCMgAl9Zn1 (AZ 91). Temperaturschwankungen tragen sehr zur Schlammbildung bei. Längere Haltezeiten bei normaler Badtemperatur wirken sich nur wenig auf die Zusammensetzung der Schmelze aus, umso mehr aber erzeugt eine Senkung der Warmhaltetemperatur über längere Zeit (zum Beispiel über das Wochenende) sehr viel Schlamm und dadurch einen empfindlichen Verlust an den Legierungsbestandteilen Aluminium und Mangan. Der Schlamm greift den Tiegelboden an, und daher müssen Warmhaltetiegel in regelmäßigen Abständen ausgeschöpft und gesäubert werden.

Bild 1: Schlammkristalle im Gefüge eines Druckgussteils aus Legierung GD- AlSi9Cu3 (V = 100 : 1)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Zusammenhang zwischen Schlammfaktor und Badtemperatur (Legierung GD-AISi9Cu3). Für eine Warmhaltetemperatur von 660 °C ist der höchstzulässige Schlammfaktor 1,8 % (nach J. L. Jorstad)© GIESSEREI LEXIKON