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Raffinationsverfahren für Magnesium und Magnesiumlegierungen, insbesondere
Knetlegierungen Gegenstand der Erfindung ist ein Raffinationsverfahren für Magnesium
und Magnesiumlegierungen, insbesondere Magnesiumknetlegierungen., durch dessen Anwendung
es gelingt, die Schmelze von in ihr schwebenden als auch von im Metall gelösten
Verunreinigungen, wie z. B. von Alkalimetall, zu reinigen und .die Bildung von Magnesiumoxyd
zu vermeiden.
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Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Verformbarkeit von ,Magnesiurnlegierungen
und besonders ihre Walzbarkeit in hohem Maße von der Raffinationsbehandlung des
.Metalls abhängen. Bisher wurden Schmelzen von Magnesium und seinen Legierungen
mittels durchgeleiteter Gase, wie z. B. von trockenem oder feuchtem Wasserstoff,
Wasserdämpfen oder Wasserstoffsuperoxyd, und die Anwendung von Salzen, welche in
der Schmelze flüchtige Fluorverbindungen bilden, gereinigt. Beim Durchleiten von
Wasserstoff oder aneren inerten Gasen durch die Schmelze werden wohl in der Schmelze
schwebende Verunreinigungen, vorzugsweise Oxyde, Schlacken u. dgl., herausgespült,
jedoch findet eine Reinigung der Schmelze von gelösten Stoffen, wie beispielsweise
Alkalimetallen, nicht oder nur in ungenügendem Maße statt. Die Anwendung von gasförmigen
Sauerstoffverbindungen, wie Wasserdampf und Dämpfen aus Wasserstoffsuperoxyd, hat
ihren Nachteil in der leichten Oxydierbarkeit des
"Magnesiums und
der Schwierigkeit der Entfernung von Magnesiumoxyd aus der Schmelze.
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Es ist ferner nicht mehr neu, Magnesiumschmelzen mit gasförmigem Chlor
zu behandeln. Derartige Verfahren weisen den Nachteil auf; daß infolge der heftigen
Reaktion des Chlors. mit dem schmelzflüssigen Magnesium .das eingeleitete Chlor
sofort unter Bildung von vorwiegend -M.a:gnesiumchlorid verbraucht wird, so daß
es keime Gelegenheit findet, durch bevorzugte Chlorierung im Metall gelöste«#7erunreinigungen,
wie A'lkalimetalle, zu mindern und in der Schmelze schwebende oder durch die Chlorierung
sich bildende Verunreinigungen aus der letzteren herauszuspülen.
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Es hat sich ferner gezeigt, da,ß mit Hilfe der bisher allgemein gebräuchlichen
Raffinationsverfahren, insbesondere nachdem Verfahren, gemäß dem ein Waschen .der
iNfetallschmelze mit einer zum Hauptteil aus .Mägnesiumchlorid und zu geringeren
Teilen aus Alkah und Erdal'kalihalogeni@den sich zusammensetzenden Flußmittelschmelze
stattfindet, die hergestellten Gußbarren aus den gebräuchlichen Ma:gnesiumknetlegierungen
sich nicht immer zu fehlerfreien Platinen oder Blechen, auswalzen lassen. Es ist
oft beobachtet worden, daß solche Gußbarren schon nach wenigen Stichen zerspringen
oder sonstige überwalzungserscheinungen zeigen. Diese Beobachtung kann insbesondere
bei Barren .gemacht werden, deren Magnesi.umlegierungen aluminiumhaltig sind.
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Da die bisher bekannten Raffinationsverfahren eine sichere Walzbarkeit
der Grußbarren nicht zuliassen, wurden die gegossenen Barren zur Vermeidung dieses
Übelstandes vor dem Walzen erst zu Schienen verpreßt. Die höheren Kosten dieser
Arbeitsweise, die in der Einrichtung und-dem Betrieb eines Preßwerkes bestehen,
und der Nachteil, daß durch die Größe des Preßwerkes. die Größe des walzbaren Barrens
vorgeschrieben wird, wurden um so unbedenklicher in Kauf genommen, als die schwierige
Walzbarkeit der Gußbarren letzten Eindes auf eine durch den Kristallbau des Mtgnesiums
bedingte eingeschränkte Verformbarkeit dieses Metalls zurückgeführt wurde.
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Erfindungsgemäß werden. die in üblicher Weise mit Flußmitteln behandelter.
Metallschmelzen noch einer Raffinationsbehandlung mit einem Gasgemisch unterworfen,
das zu etwa 95 bis 9:9,8:% aus Wlasserstoff und 5 bis o,2% Chlor, vorzugsweise 98
bis 99,590 Wasserstoff und 2 bis o.,5 % Chlor, besteht. Gasmischungen, welche mehr
oder weniger Chlor enthalten, führen nicht mit gleicher Sicherheit zu gut walzbaren
Gußbarren. Auch wird bei Anwendung höherer Chlorgehalte eine unnötig hohe Menge
Magnesium durch Magnesiumchlöri@dbildung der Schmelze entzogen..
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Das erfindungsgemäße Gasgemisch, das noch Dämpfe von Wasser oder Salzsäure
enthalten kann, wird mit Hilfe eines Rohres in mäßigem Strome eine bis mehrere Minuten
lang in die Schmelze eingeleitet. Durch ein Bewegen des Rohres wird dafür gesorgt,
.daß die Schmelze gleichmäßig von den Blasen des (Gases durchspült wird. Das Gasgemisch
kann auf beliebige Weise durch Mischen von Wasserstoff und Chlor hergestellt werden.
Als besonders wirksam, handlich und sicher hat sich dne folgende Herstellungsweise
erwiesen. Man leitet Wasserstoff aus der Stahlflasche in geregeltem Strome durch
eine geschlossene elektrolytische Zeile, in der mit einer bestimmten Stromstärke
aus wäßriger Salzsäure oder einer anderen Chlorionen enthaltenden Lösung Chlor entwickelt
wird. Auf diese Weise ist die anzuwendende Chlo2-menge aufs genaueste durch Regelung
der Stromstärke zu bemessen und die Gefahr eines Unglücksfalles, der d durch ein
Einleiten von zu viel Chlor in die Schmelze entstehen könnte, ausgeschlossen.
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Die iGas,raffination wird zweckmäßig nach dem Einschmelzen aller Legierungsbestandteile
mitAusnahme besonders leichtflüchtiger ausgeführt. Leichtflüchtige Legierungszusätze
werden zweckmäßig erst nach der Gasraffination in die Schmelze gegeben.
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Das Verfahren ist im besonderen auf die Entfernung von Alkalimetallen
aus der Schmelze abgestellt. Die vollständige Entfernung der Alkalimetalledurch
chemische Umsetzung allein ist wegen der höhen Reaktionsfähigkeit des M ägnesiums
selbst schwierig, vor allem, da besonders bei höheren Temperaturen sich bei der
Gegenwart der gebräuchlichen Alkali'halogeniden des Flußmittels chemische Umsetzungen
vollziehen, bei denen unter Oxydation. des Magnesiums geringe Mengen von Alkalimetallen
von der Schmelze aufgenommen werden.
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Beim Einleiten des erfindungsgemäßen Gasgemisches in die Schmelze
ist .die Möglichkeit geboten, .daß die Alkalimetalle infolge ihres höheren Dampfdruckes
stärker als das Magnesium in die chlorhaltigen Wasserstoffblasen des Gasstromes
eindampfen und sich .darin mit dem Chlor umsetzen, so daß bei denn weiteren Weg
der Gasblase durch die Schmelze immer neue iM@etalldämpfe der zu entfernenden Metalle
von der Gasblase aufgenommen und in Chloride verwandelt aus der Schmelze getragen
werden können.
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Bei einer den erfindungsgemäßen Betrag übersteigenden Chlorkonzentration
des. Gasgemisches kommt es gleich beim Eintritt des Gases in die Schmelze an der
Grenzfläche zwischenGasblase und Metall zur Ausbildung eines entsprechend der chemischen
Zusammensetzung der Legierung vorwiegend .aus Magnesiumchlorid bestehenden zusammenhängenden.
Häutchens aus geschmolzenem Salz, welches die Gasblase von der Schmelze abschließt
und somit eine aussondernde Verdampfung von Alkalimetall verhindert.
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Das erfindungsgemäße Raffinationsverfahren verleiht den nach ihm behandelten
Magnesiumlegierungen eine ausgezeichnete Verformbarkeit, insbesondere Walzibarkeit,
und wird: daher besonders vorteilhaft auf die Behandlung von iM,agnesiumknetlegierungen
angewendet. So lassen sich aus. nach ihm behandelten Schmelzen Barren gewinnen,
die ohne vorausgehende Verpress.ung unmittelbar aus dem Guß sich zu go % und darüber
ohne Fehlerscheinungen
und mit stets gleichbleibender Sicherheit
abwalzen lassen. Es gelingt somit durch das neue Verfahren laufend in großen Mengen
Gußbarren ohne Verpressung unmittelbar zu verwalzen.