NO833091L - Fremgangsmaate til fremstilling av en for-legering av alkalimetall og et annet metall - Google Patents

Abstract

Det beskrives en fremgangsmåte til fremstilling av for-legeringer av et alkalimetall, såsom litium, og et andre metall, såsom aluminium eller en aluminiumlegering, hvor det andre metall, i form av et mekanisk, legert pulver, bringes i kontakt med smeltet alkalimetall. Fremgangsmåten kan utføres i nærvær av et væskemedium eller i et inert gassmedium.

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av for-legeringer av et alkalimetall, såsom litium, og et annet metall, særlig en fremgangsmåte til fremstilling av en litium-aluminium-forlegering.

For-legeringer av alkalimetaller og andre metaller, spesielt i pulverform, har mange anvendelser ved kjemisk reduksjon, katalyse og ved mekanisk legering; sistnevnte prosess er gene-relt beskrevet i US-patent 3 591 362. Mekanisk legerte aluminium-litium-legeringer er av spesiell interesse, og bakgrunns-informasjon vedrørende mekanisk fremstilling av aluminiumlege-ringer er beskrevet i US-patent 3 816 080.

Industriell fremstilling av alkalimetall-forlegeringer, og litium-aluminium-forlegeringer mer spesielt, synes å bli utført ved én av to prosesser. I den første prosess blir alkalimetallet og et annet metall smeltet sammen under hensiktsmessige be-tingelser og støpt, og den støpte barre knuses deretter til pulver. Denne prosess har de ulemper at man i praksis bare kan fremstille slike for-legeringer som er skjøre, dvs. egnet til å knuses, og for det annet kan bare slike for-legeringer lett fremstilles hvilke smelter ved temperaturer som medfører lite eller intet fordampningstap av alkalimetall. Ved atmosfærisk trykk koker eksempelvis metallisk natrium ved 892°C, metallisk kalium ved 774°C og metallisk cæsium ved 690°C. Følgelig vil praktisk produksjon av for-legeringer av disse elementer som smelter ved temperaturer nær eller høyere enn kokepunktet for alkalimetallet, medføre praktiske problemer som bare kan løses ved sofistikert smelte- og støpeutstyr og kostbar teknikk.

Ved den andre industrielle prosess, som er beskrevet i US-patent nr. 3 563 730, dispergeres aluminiumpulver og litium i en inert organisk væske med høyt kokepunkt, eksempelvis en hyd-rokarbonolje, og oppvarmes til en temperatur over smeltepunktet for litium. Det smeltede litium tas opp av aluminiumpulveret etter en tid. Forutsatt at pulverproduktet i tilstrekkelig grad vaskes fritt for den inerte væske, og at sammensetningen holdes under kontroll, har denne andre industrielle prosess ingen mangler bortsett fra den relativt lange tid som kreves for at litiumet skal tas opp av aluminiumpulveret. I en euro-peisk patentsøknad, nr. 83 303 872.2 beskrives en fremgangsmåte ved hvilken for-legeringer fremstilles ved at metallpulver brin ges i kontakt med smeltet alkalimetall i en tørr inert atmosfære, såsom argon. I eksempler vedrørende denne fremgangsmåte blir aluminiumpulver og smeltet litium knadd sammen inntil litiumet tas opp av aluminiumet, og et knusbart, klinker-lignende produkt oppnås som lett kan pulveriseres. I likhet med den tid-ligere omtalte væskemediumprosess kan denne nylig beskrevne prosess produsere en rekke forskjellige sammensetninger, men krever relativt lang tid for sorpsjon av alkalimetallet i det andre metall.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på oppdagelsen av

en fremgangsmåte ved hvilken Bach-prosessen (beskrevet i oven-nevnte US-patent 3 563 730) og den nylig oppfunnede prosess kan fremskyndes i betydelig grad.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte til fremstilling av en for-legering ved sorbering av et smeltet alkalimetall i og på et pulver av et andre metall,karakterisert vedat det andre metall er et pulver som er blitt underkastet mekanisk maling slik at det i det ve-sentlige oppnås metningshardhet og en stabil mikrofin kornstør-relse i pulveret. Det andre metallpulver legeres mekanisk ved den prosess som er beskrevet i US-patent 3 591 362, hvorved det oppnås et metallprodukt som oppviser hovedsakelig metningshardhet og, mer spesielt, stabil ultrafin kornstørrelse. Det mekanisk legerte metallpulver kan være aluminium eller en aluminium-rik legering eller aluminium eller aluminiumlegering innehol-dende oksydiske, karbidiske eller andre dispergerte partikler. Det mekanisk legerte metallpulver kan dessuten være av hvilket som helst metall eller metalloid som er egnet for kombinasjon med alkalimetaller. Eksempelvis kan kombinasjonsmetallet, som beskrevet i US-patent 3 563 730, være ett eller flere, eller legering, av elementene aluminium, kalsium, magnesium, barium, strontium, sink, kobber, mangan, tinn, antimon, vismutt, kad-mium, gull, sølv, platina, vanadium, indium, arsen, silisium, bor, selen, zirkonium, tellur og fosfor. Selv om uttrykket "mekanisk legert metallpulver" i det foreliggende anvendes for å definere pulverets karakter, er det ikke meningen at dette uttrykk skal innebære nødvendigheten av et betydelig legerings-innhold. Det menes at mekanisk maling hovedsakelig tjener til å innføre en fin dispersjon av oksyder og karbider og å redu- sere kornstørrelsen av metallpulveret, slik at det dannes store korngrenseområder som er stabile under oppvarming og gjennom hvilke litium eller annet alkalimetall kan absorberes av det andre metall. '

Den temperatur ved hvilken alkalimetallet eksponeres for pulver av det andre metall, er en temperatur som er høyere enn alkalimetallets smeltepunkt og under selvsintringstemperaturen for det andre metall eller legering. I tilfellet av den tidli-gere omtalte prosess ifølge US-patent 3 56 3 7 30, ved hvilken det anvendes et inert væskemedium, må den temperatur ved hvilken eksponeringen finner sted, være under væskemediets spaltnings-temperatur, og bør, for enkelhets skyld, være under væskemediets kokepunkt. Ved anvendelse av væskemediet bør man selvsagt ta passende forholdsregler for å unngå brann- og eksplosjonsrisiko og helsemessig risiko pga. damper. I disse henseender kan det anvendes et lag av inert gass over væsken og hensiktsmessig ven-tilering sammen med gjenvinning av damper eller flammeenheter.

Det er vesentlig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen at kontakten mellom alkalimetallet og det andre metall er god. I væskemediumprosessen kan dette sikres ved anvendelse av betydelig skjærkraftbevirkende agitering, og i den sistnevnte inert-gassprosess kan det sikres ved manuell eller mekanisk knaing.

Et eksempel skal nå beskrives.

Atomisert aluminiumpulver med en gjennomsnittlig'partikkel-størrelse på ca. 50 ym og en naturlig forekommende oksydfilm ble underkastet maling i en maleinnretning (en kulemølle med omrøring) sammen med et konvensjonelt prosesseringsmiddel, såsom stearinsyre, inntil et "mekanisk legert" pulver var oppnådd som oppviste vesentlig metningshardhet, sammen med en mikrofin kornstørrelse stabilisert ved nærvær av dispergerte oksyd- og karbid-partikler.

Dette "mekanisk legerte" aluminiumpulver ble deretter bragt i kontakt med smeltet litium i både væskemediumprosessen og nevnte prosess i hvilken det anvendes tørr, inert atmosfære. Ved temperaturer som stort sett lå i området 200 - 300°C, ble litium hurtig tatt opp av det "mekanisk legerte" aluminium.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en for-legering, omfat-tende sorbering av et smeltet alkalimetall i og på et pulver av et andre metall, karakterisert ved at det andre metall er et pulver som er blitt underkastet mekanisk maling slik at det oppnås vesentlig metningshardhet og en stabil mikrofin korn-størrelse i pulveret.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det smeltede alkalimetall sorberes i og på et pulver av det andre metall i nærvær av en inert væskeformig fase.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det smeltede alkalimetall sorberes i og på et pulver av det andre metall i nærvær av en inert gassformig fase.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at alkalimetallet er litium.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det andre metall er aluminium eller en aluminiumlegering.