DE803157C

DE803157C - Verfahren zur Herstellung von Legierungen der Metalle der Cerit- und Yttererden

Info

Publication number: DE803157C
Application number: DEP971A
Authority: DE
Inventors: Dr Harry Kloepfer
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-03-01

Description

Verfahren zur Herstellung von Legierungen der Metalle der Cerit- und Yttererden Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen der Metalle der Cerit-und Yttererden. Zur Herstellung von Cermischinetall ging man in der Regel von den Halogeniden aus, die auf elektrolytischem Wege reduziert wurden. Bei der elektrolytischen Herstellung sind erhebliche Schwierigkeiten zu überwinden, die das Verfahren gleichzeitig wesentlich verteuern. Hierzu gehört die sog. :\-l etallnebelbildung, d. h. die kolloidale Verteilung von Cermischmetall in der Salzschmelze, die zu einer Verkrustung einerseits und zu nennenswerten Stromverlusten führt. In der Literatur finden sich auch Hinweise über die Reduktion von Cerverbindungen mit Alkali- oder Erdalkalimetallen, jedoch hat diese Herstelltingsweise keinen Eingang in die Technik gefunden. Offenbar waren die Ergebnisse hinsichtlich der Qualität und Ausbeute unbefriedigend.
Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise zu ausgezeichneten Ergebnissen kommt, wenn man nicht die reinen seltenen Erdmetalle erzeugt, sondern wenn man bereits bei der chemischen Herstellung mit Alkalimetallen auf die Bildung einer Vorlegierung oder der gewünschten Endlegierung hinarbeitet.
Erfindungsgemäß wird die Legierungsbildung so durchgeführt, daß man das zu legierende Metall als Tiegelmaterial verwendet. Hierdurch ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß man nicht mehr auf keramisches Tiegelmaterial angewiesen ist. Es wurde nämlich gefunden, daß keramisches Tiegelmaterial - selbst die widerstandsfähigsten Oxyde, wie z. B. hochgeglühtes Aluminiumoxyd - auch bei schonendster Arbeitsweise angegriffen wird und den Reduktionsprozeß nachteilig beeinflußt. Als besonders geeignet haben sich Tiegel aus Eisen bewährt, dem gegebenenfalls auch andere Metal)e zulegiert werden können. Die Verwendung des Eisens als Tiegelmaterial ist mit dem weiteren Vorteil verbunden, daß es als wesentlichster Bestandteil einer Cermischmetall-Legierung, nämlich des üblichen Zündmaterials, notwendig ist. Damit entfällt der bisher erforderliche zweite Arbeitsgang der Herstellung der Zündmetallegierung aus den seltenen Erdmetallen, wie sie auf elektrolytischem Wege sich ergeben.
J-lit dem Arbeitsgang der chemischen Reduktion kann man verbinden das Zulegieren weiterer erwünschter Erdmetalle. Als besonders zweckmäßig hat sich hier das Magnesium erwiesen, das ein gutes Zusammenschmelzen der erzeugten Legierung bewirkt und im übrigen auch besonders erwünscht ist, weil es ein wesentlicher Bestandteil der technisch wichtigsten Cermischmetall-Legierung, des Zündmetalls, ist. Das Magnesium wird zweckmäßig in zerkleinerter Form, z. B. in Form von Granalien, dem Reaktionsgemisch zugesetzt. Die Mengen können in weiten Grenzen schwanken. Als obere Grenze wird man im allgemeinen 12% nicht überschreiten.
Bei der Entwicklung des Verfahrens wurde weiterhin gefunden, daß für die Abwesenheit selbst von Spuren von Oxyden bzw. sauerstoffhaltigen Verbindungen Sorge getragen werden muß. Es ist also zweckmäßig auf weitgehendste Reinheit der Ausgangsmaterialien und der inneren Tiegelwandung zu achten.
Überraschenderweise hat sich ergeben, daß trotz des niedrigen Siedepunktes der Alkalimetalle vorteilhaft bei Temperaturen über 8oo° C gearbeitet wird, zweckmäßig zwischen goo und iooo°. Die Ausbeuten werden durch diese Maßnahmen erheblich verbessert, und das angefallene Material findet sich mit 8o% und mehr in Form eines wohlausgebildeten Regulus vor. Von den Alkalimetallen wurden die günstigsten Ergebnisse mit Natrium erzielt.
Fernerhin wurde festgestellt, daß bei Einhaltung einer inerten Atmosphäre es nicht erforderlich ist, eine Edelgasatmosphäre, z. B. Argon, zu verwenden, sondern daß in einer Stickstoffatmosphäre gearbeitet werden kann, ohne daß eine nennenswerte Nitridbildung eintritt. Der gewünschte Gehalt an Tiegelmetall, z. B. Eisen, in der herzustellenden Legierung wird durch entsprechende Wahl der Arbeitsbedingungen, vor allem durch Regelung von Temperatur und Dauer des Reduktionsprozesses erhalten. Dabei tritt naturgemäß ein erheblicher Verschleiß des Tiegelmaterials, vor allem des unteren Teils, ein. Dieser Teil kann zusammen mit dem Tiegelboden zu gegebener Zeit abgeschnitten und durch einen neuen unteren Teil ersetzt werden, der dem Tiegeloberteil angeschweißt wird.
Mit dem geschilderten Verfahren hat man weiter die Möglichkeit zur Herstellung verschiedener Legierungen der seltenen Erdmetalle. So kann man neben der wichtigsten Legierung, dem Zündmetall, d. h. Eisencer mit verschiedenen Zusätzen, auch andere Legierungen, z. B. Legierungen des Cermischmetalls mit Nickel, Kupfer usw., durch Verwendung von Metalltiegeln aus dem gewünschten Legierungsmetall erzielen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Legierungen der Metalle der Cerit- und Yttererden, insbesondere von Cermischmetallen, durch Reduktion der Halogenide mit Alkalimetallen, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Halogenide, vorzugsweise Chloride, in Gefäßen reduziert werden, die ganz oder zum Teil aus demjenigen Metall bestehen, das dem seltenen Erdmetall zulegiert werden soll.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsgemisch Erdalkalimetall, vorzugsweise Magnesium, zweckmäßig in Mengen bis zu 12'/o zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für weitgehende Spurenfreiheit an Oxyden bzw. Sauerstoffverbindungen im Reaktionsgemisch Sorge getragen wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Endtemperaturen von über 8oo° C, vorzugsweise goo bis iooo° C, eingehalten werden.
5. Verfahren nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Stickstoffatmosphäre gearbeitet wird.
6. Verfahren nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung mit einer Zusammensetzung hergestellt wird, wie sie als Zündmetall verwendet werden kann.