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Halogenide des Zirkons und weiterer Metalle enthaltende Substanz zur Einführung von Zirkon in Magnesium oder in Legierungen auf Magnesiumbasis
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Legierungen mit Magnesiumbasis, die Zirkon enthalten.
Die Zugabe von Zirkon zu Magnesium oder zu Magnesiumlegierungen erleichert die Herstellung von Gussstücken und geschmiedeten Gegenständen aus diesen Legierungen, da diese Legierungen ein feinkörniges Kristallgefüge aufweisen und die erwünschten mechanischen Eigenschaften besitzen.
Beträchtliche Schwierigkeiten haben sich jedoch beim Zulegieren von wenigstens 0'4% Zirkon zum Magnesium ergeben, was erforderlich ist, wenn Legierungen mit den erwünschten besten mechanischen Eigenschaften hergestellt werden sollten. Untersuchungen über dieses Problem haben zu der Erfindung geführt, die in der britischen Patentschrift Nr. 511137 beschrieben ist und die darin besteht, dass Elemente, wie Aluminium, Silizium, Zinn, Mangan, Kobalt, Nickel und Antimon, die mit Zirkon Verbindungen mit hohem Schmelzpunkt bilden und die als"Verhinderungselemente"bezeichnet werden mögen, von der Legierung ferngehalten werden,
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Legierung beigegeben werden können.
Diese zulässigen Legierungselemente umfassen hauptsächlich Zink, Kadmium, Metalle der seltenen Erden, Silber, Thallium, Thorium, Kupfer, Wismut, Beryllium, Blei, Lithium und Kalzium, wobei aber nur Zink, Kadmium und/oder die Metalle der seltenen Erden und möghcherweise eine Spur an Beryllium tatsächlich erwünscht
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auf Grund eines einfachen Versuches eingeteilt werden, der darin besteht, dass eines der Elemente einer etwa 0-6% Zirkon enthaltenden MagnesiumZirkon-Legierung zugesetzt wird, worauf entweder die Legierung analysiert werden kann, um festzustellen, ob sich der Gehalt an Zirkon verringert hat, oder die Legierung kann dahingehend untersucht werden, ob das feinkörnige Kristall- gefüge ein grösseres Korn aufweist, da diese Erscheinung ein sicheres Anzeichen für einen Zirkonverlust ist.
Mit dem Ziel, Zirkon der Legierung zuzusetzen, wurden mit der Beimischung von Zirkonchlorid und verschiedener anderer Verbindungen zahlreiche Versuche unternommen, die jedoch alle mit gewissen Nachteilen verbunden waren.
Unter anderen Stoffen wurden Mischungen
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festgestellt, dass im Falle, wenn diese Stoffe in Form von Pulvern verwendet werden, eine beträchtliche Verbrennung des Magnesiums stattfindet und dass sehr wenig Zirkon von der Legierung aufgenommen wird. Wenn aber diese Stoffe in geschmolzenem Zustand oder in Form von vorher geschmolzenen Stücken dem Magnesium zugesetzt werden, dann findet eine noch viel heftigere Reaktion statt, die oft gefährliche Explosionen zur Folge hat.
Es wurde nun festgestellt, dass solche Mischungen oder zusammengesetzte Salze ohne Gefahr einer heftigen Reaktion dem geschmolzenen Magnesium zugesetzt werden können, wenn sie mit bestimmten Chloriden vermischt werden. Das gilt auch für den Fall, dass das verwendete Chlorid dasjenige des Alkalimetalles ist, dessen Fluorid der Legierungsmischung beigegeben worden ist, d. h. Kaliumchlorid ist geeignet, eine heftige Reaktion zu vermeiden, wenn Kaliumfluorid Verwendung findet und in ähnlicher Weise wird Natriumchlorid eine heftige
Reaktion vermeiden, wenn Natriumfluorid gegen- wärtig ist.
Dementsprechend besteht gemäss der vorliegenden Erfindung die Substanz, die zur Einführung von Zirkon in Magnesium oder in
Magnesiumlegierungen dient, aus einer Mischung eines oder mehrerer Chloride des Kalziums,
Bariums, Strontiums, Magnesiums und der
Alkalimetalle und aus den obenerwähnten
Mischungen oder Verbindungen von Zirkon- fluorid mit Kalium-oder Natrium-Fluorid und' oder aus Stoffen, die durch Reaktion zwischen diesen Chloriden und Fluoriden entstehen.
Ursprünglich glaubte man, dass es unerwünscht sei, dass bei der Legierung von Magnesium mit Zirkon mit Hilfe von Zirkonfluorid die Chloride
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des Magnesiums, Kalziums und in einem geringeren Ausmass des Strontiums und Bariums gegenwärtig sind, da dies mehr oder weniger. eine Verflüchtigung des Zirkonchlorids zur Folge hatte.
Diese Schwierigkeit kann jedoch überwunden werden, wenn bestimmte Vorkehrungen getroffen werden, z. B. (a) wird die Zusammensetzung der Chloridmischung vorzugsweise so gewählt, dass sie bei 700 C oder darunter im wesentlichen flüssig bleibt, (b) das Fluorzirkonat wird gesondert von den Chloriden geschmolzen und die beiden Schmelzen werden dann bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur, z. B. unter 700 C vermischt, (c) die geschmolzene Mischung wird entweder schnell in Formen gegossen, um später verwendet zu werden oder das Magnesium, welches für das Endprodukt gebraucht wird, wird unmittelbar eingegossen und (d), wenn es erforderlich ist, die Mischung für eine beträchtliche Zeitspanne im geschmolzenen Zustand zu erhalten, dann soll ein dicht schliessender Deckel für das die Mischung enthaltende Schmelzgefäss verwendet werden.
Es ist vorzuziehen, die Gegenwart von Natriumhaloiden zu vermeiden, weil ein Gehalt an Natrium die mechanischen Eigenschaften der Legierung beeinträchtigt.
Infolgedessen wird es als vorteilhaft angesehen, dass Kaliumchlorid mit einer der vorerwähnten Mischungen oder mit einem der zusammengesetzen Salze aus Zirkonfluorid und Kaliumfluorid zu vermischen. Ein gutes Beispiel einer geeigneten Zusammensetzung ist das folgende :
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Diese Substanz kann in Form von kleinen Stücken gegossen werden, die dann mit dem geschmolzenen Magnesium verrührt werden, oder das Magnesium kann auf die Legierungssubstanz gegossen werden, die zuerst in den Schmelztiegel eingeführt wird und eine Schicht am Boden desselben bildet. Die Substanz kann aber auch mit dem geschmolzenen Magnesium in Verbindung gebracht werden, wenn sie selbst noch in geschmolzenem Zustand sich befindet. Die Substanz kann auch ein oder mehrere Haloide der "Zulässigen Legierungselemente"enthalten.
Das Verhältnis zwischen Zirkonfluorid und Kaliumfluorid kann das Verhältnis überschreiten, welches durch die Formel K2ZrF6 gegeben ist.
Die Legierungssubstanz soll vorzugsweise wenigstens 20% Zirkonfluorid (ZrF 4) enthalten. An sich liegt ein geringerer Prozentsatz im Bereiche der Möglichkeit, aber mit einer Ver- ringerung des Prozentsatzes an Zirkonfluorid müsste die Masse der gesamten Legierungsubstanz vergrössert werden, was nicht vorteilhaft ist.
Das gegenseitige Verhältnis, in welchem die verschiedenen Stoffe verwendet werden, soll so gewählt werden, dass sich die gewünschte Leichtflüssigkeit bei der Schmelztemperatur ergibt.
Die Substanzen gemäss der vorliegenden Erfindung können auch gewisse Mengen neutraler Stoffe enthalten, d. h. Stoffe, die zufolge ihl Eigenschaften oder Mengen die Legierung des Magnesiums mit dem Zirkon nicht beeinträchtigen. Die Menge dieser Stoffe soll insgesamt 20% nicht überschreiten und diese Stoffe können in Form von Verbindungen mit Zirkon oder mit den "zulässigen Legierungselementen"vorhanden sein oder auch mit den"Verhinderungselementen", sofern diese Verhinderungselemente in dem geschmolzenen Magnesium nicht zutage treten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Halogenide des Zirkons und weiterer Metalle enthaltende Substanz zur Einführung von Zirkon in Magnesium oder in Legierungen auf Magnesium basis, wobei in der Substanz neutrale Stoffe im Höchstausmass von 20% enthalten sein können, dadurch gekennzeichnet, dass diese Substanz aus einem oder aus mehreren Chloriden des Kalziums, Bariums, Strontiums, Magnesiums und der Alkalimetalle und aus Gemischen oder komplexen Salzen des Zirkonfluorids und Kaliumund/oder Natriumfluorid besteht und/oder aus Stoffen, die durch Reaktion zwischen diesen Chloriden und Fluoriden entstehen.