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Verfahren zum Schweissen von Magnesium und Magnesiumlegierungen und pulverförmiges Schweiss- mittel hiefür.
Für das Verschweissen von Magnesium und Magnesiumlegierungen werden üblicherweise Schweiss- mittel verwendet, die als wesentlichen Bestandteil Alkali-und/oder Erdalkalihalogenide, insbesondere
Chloride dieser Metalle aufweisen. Mit der Verwendung von Chloriden wird bezweckt, die bei den Schweisstemperaturen lebhafte Oxydation des Magnesiums zu verhindern bzw. die sich trotzdem bildenden Oxydationsprodukte durch die schmelzenden Chloride aufzunehmen, um so eine innige und sichere Verbindung der Schweissstellen zu ermöglichen.
Die Erfahrung hat jedoch gelehrt, dass bei diesem Verfahren Reste der chloridhaltigen Schweissmittel im Metall eingeschlossen werden und so im Laufe der Zeit zum Ausblühen der Schweissstellen, und im weiteren Verlaufe auch zur Zersetzung des Metalls infolge einer Art Kettenreaktion desselben mit den durch Aufnahme von atmosphärischer
Feuchtigkeit hydrolysierte Schweissmittelresten Veranlassung geben.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, zur Verhinderung dieser fortschreitenden Zerstörung des Metalls etwa im Metall verbleibende sowie sonstige Sehweissmittelreste, die nicht rein mechanisch (etwa durch Abspülen od. dgl. ) von der Schweissstelle entfernt werden können, in eine unschädliche Form überzuführen, indem der die Kettenreaktion bedingende Bestandteil des Salzgemisehes, nämlich das Chlorion, unter Zersetzung des Salzes verflüchtigt wird. Zu diesem Zwecke werden beliebigen, an sich für das Schweissen von Magnesium und Magnesiumlegierungen geeigneten halogenidhaltigen Salzgemisehen sauer reagierende Salze solcher Säuren oder gegebenenfalls auch solche Säuren selbst, zugesetzt, die bei den Schweisstemperaturen weniger flüchtig bzw. stärker sind als der betreffende Halogenwasserstoff (z. B.
Salzsäure) und deren unlösliche oder schwer lösliche Reaktionsprodukte mit den Halogeniden das Magnesium bzw. die Magnesiumlegierungen nicht angreifen. Unter der Ein- wirkung der Schweisshitze tritt unter diesen Umständen eine Zersetzung der Chloride unter Verflüchtigung von Salzsäure und Bildung von für das Metall unschädlichen neutralen Salzen der schwerer flüchtigen Säuren ein.
Da Schweissmittel aus Zweekmässigkeitsgründen im allgemeinen in Pulverform verwendet werden, erweist es sich als vorteilhaft, solche Säuren bzw. sauren Salze zu wählen, die ebenfalls in Pulverform erhältlich sind. Die Wahl der erfindungsgemäss verwendeten Zusätze bestimmt sich weiter nach dem Gesichtspunkt, dass eine bestimmte Schmelztemperatur, die nicht allzu weit unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegen darf, erwünscht ist.
Für die Zwecke der Erfindung haben sich als besonders geeignet die sauer reagierenden Alkalisalze der Orthophosphorsäure, insbesondere Monokaliumphosphat, erwiesen. Jedoch sind auch Monoammonphosphat oder Mononatriumphosphat und ebenso die sauer reagierenden Pyrpphosphate der Alkalien verwendbar. Die beabsichtigte Wirkung wird auch mit Borsäure, Oxalsäure und Metaphosphorsäure, die alle in Pulverform erhältlich sind, erreicht ; jedoch ist in diesem Falle im allgemeinen eine Erhöhung des Schmelzpunktes der Säure durch entsprechende Zusätze aus den oben ausgeführten Gründen zweckmässig.
Weiter wurde gefunden, dass ein geringer Zusatz von Mangansuperoxyd in der Höhe von 0'2 bis 1'0% neben guter schweisstechnischer Wirkung die Austreibung der Salzsäure aus den Schweiss- mitteln während des Schweissvorganges im Sinne der Erfindung günstig beeinflusst.
Die mit den Schweissmitteln gemäss Erfindung hergestellten Metallverbindungen, von denen etwa noch vorhandene äusserliche Sehweissmittelreste in der üblichen Weise durch Abspülen oder Ab-
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bürsten entfernt werden, zeigen auch bei monatelanger Lagerung oder mechanischer Beanspruchung keinerlei Ausblühungen oder Zersetzungserscheinungen, und die Festigkeit der Schweissnähte bleibt dauernd erhalten.
Die sonst für das Schweissen von Magnesium und Magnesiumlegierungen üblichen Verfahren können auch bei Verwendung der Schweissmittel gemäss Erfindung Anwendung finden, z. B. erweist es sich auch hier als zweckmässig, die Schweissmittel in Form einer wässrigen oder alkoholischen Aufschlämmung auf die zu verschweissenden Metallteile aufzubringen.
Für das Schweissen von Leichtmetallen sind bereits chloridhaltige Schweissmittel vorgeschlagen worden, die einen geringen Gehalt an Alkalibisulfat aufweisen. Diese letzteren Salze zeigen zwar ebenfalls saure Reaktion und bei den zur Anwendung gelangenden Sehweisstemperaturen ist auch die Schwefelsäure gegenüber der Salzsäure als die weniger flüchtige Säure anzusehen. Trotzdem wird mit diesem Schweissmittel die im vorliegenden Falle bezweckt Wirkung nicht erzielt, da das sich bei der Schweissung etwa bildende neutrale Alkalisulfat auf Magnesiumlegierungen korrodierend wirkt.
Beispiel l : Ein für das Schweissen von Magnesiumlegierungen geeignetes Salzgemisch, bestehend aus 10 Teilen Lithiumehlorid und 5 Teilen Kaliumfluorid, wird mit 2 Teilen pulverförmiger Metaphosphorsäure (HPOg) ; versetzt und das pulverförmige Gemisch zum Schweissen verwendet. Die erhaltenen Schweissungen zeigen auch bei monatelanger Lagerung keine Korrosionserscheinungen und behalten ihre gute Festigkeit bei.
Beispiel 2 : Mit gleichem Ergebnis wird eine Erhitzung mit 12-5 Teilen Lithiumbromid, 5 Teilen Kaliumfluorid und 2 Teilen Monokaliumphosphat in wässriger Lösung verwendet.
Beispiel 3 : Zu 1 kg eines für Magnesiumlegierungen geeigneten Schweissmittel, bestehend aus 15 Teilen Natriumchlorid, 15 Teilen Kaliumchlorid und 2 Teilen Lithiumfluorid werden 100 g Mono-
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die infolge der Abwesenheit von korrosionsverursaehenden Sehweissmittelresten auch bei langer Lagerung keine Korrosionserscheinungen zeigen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Schweissen von Magnesium und Magnesiumlegierungen mit Hilfe von halogensalzhaltigen Schweissmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissung in Gegenwart von solchen Säuren oder sauer reagierenden Salzen solcher Säuren durchgeführt wird, die bei den Schweisstemperaturen weniger flüchtig sind als der entsprechende Halogenwasserstoff und deren unlösliche oder schwer lösliche Reaktionsprodukte mit dem halogensalzhaltigen Schweissmittel Magnesium bzw.
Magnesiumlegierungen nicht angreifen.
2. Pulverförmiges Sehweissmittel für Magnesium und Magnesiumlegierungen auf Halogenid-, insbesondere Chloridbasis, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweissmittel eine solche Säure oder ein saures Salz einer solchen Säure enthält, die bei den Schweisstemperaturen weniger flüchtig ist als der betreffende Halogenwasserstoff und deren unlösliche oder schwer lösliche Reaktionsprodukte mit den Halogeniden Magnesium und Magnesiumlegierungen nicht angreifen.
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Process for welding magnesium and magnesium alloys and powder welding agent for this.
For the welding of magnesium and magnesium alloys, welding agents are usually used which, as essential constituents, are alkali and / or alkaline earth halides, in particular
Have chlorides of these metals. The purpose of using chlorides is to prevent the oxidation of magnesium, which occurs vigorously at welding temperatures, or to absorb the oxidation products that are still formed by the melting chlorides in order to enable an intimate and secure connection of the welds.
Experience has shown, however, that in this process residues of the chloride-containing welding agent are trapped in the metal and so over time to the blooming of the welds, and in the further course to the decomposition of the metal as a result of a kind of chain reaction of the same with the atmospheric absorption
Moisture hydrolysed welding agent residues cause.
The invention is based on the idea, to prevent this progressive destruction of the metal, for example, remaining in the metal and other welding agent residues that cannot be removed from the weld point purely mechanically (e.g. by rinsing or the like) into a harmless form by the the component of the salt mixture which causes the chain reaction, namely the chlorine ion, is volatilized with decomposition of the salt. For this purpose, any halide-containing salt mixtures suitable for welding magnesium and magnesium alloys, acidic salts of such acids or, if necessary, those acids themselves, which are less volatile or stronger than the hydrogen halide in question (e.g. .
Hydrochloric acid) and their insoluble or poorly soluble reaction products with the halides do not attack the magnesium or the magnesium alloys. Under the action of the heat of welding, the chlorides decompose with volatilization of hydrochloric acid and formation of neutral salts of the less volatile acids, which are harmless to the metal.
Since welding agents are generally used in powder form for reasons of simplicity, it has proven advantageous to choose acids or acidic salts which are also available in powder form. The choice of the additives used according to the invention is further determined from the point of view that a certain melting temperature, which must not be too far below the melting point of the metal, is desired.
The acidic alkali salts of orthophosphoric acid, in particular monopotassium phosphate, have proven to be particularly suitable for the purposes of the invention. However, monoammonophosphate or monosodium phosphate and the acidic pyrphosphates of alkalis can also be used. The intended effect is also achieved with boric acid, oxalic acid and metaphosphoric acid, all of which are available in powder form; however, in this case it is generally expedient to increase the melting point of the acid by adding appropriate additives for the reasons set out above.
It was also found that a small addition of manganese peroxide in the amount of 0.2 to 1.0%, in addition to a good welding effect, has a favorable effect on the expulsion of hydrochloric acid from the welding means during the welding process in the context of the invention.
The metal compounds produced with the welding agents according to the invention, of which any external residues of the welding agent can be rinsed off in the usual way.
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brushes are removed, show no efflorescence or signs of decomposition even after months of storage or mechanical stress, and the strength of the weld seams is permanently retained.
The methods otherwise customary for welding magnesium and magnesium alloys can also be used when using the welding means according to the invention, e.g. B. it proves to be expedient to apply the welding agent in the form of an aqueous or alcoholic slurry to the metal parts to be welded.
For the welding of light metals, chloride-containing welding agents have already been proposed which have a low content of alkali metal bisulphate. These latter salts also show an acid reaction and at the welding temperatures used, sulfuric acid is also to be regarded as the less volatile acid compared to hydrochloric acid. In spite of this, the effect intended in the present case is not achieved with this welding agent, since the neutral alkali sulfate which is formed during welding has a corrosive effect on magnesium alloys.
Example 1: A salt mixture suitable for welding magnesium alloys, consisting of 10 parts of lithium chloride and 5 parts of potassium fluoride, is mixed with 2 parts of powdered metaphosphoric acid (HPOg); added and the powdery mixture used for welding. The welds obtained show no signs of corrosion even after months of storage and retain their good strength.
Example 2: With the same result, heating with 12-5 parts of lithium bromide, 5 parts of potassium fluoride and 2 parts of monopotassium phosphate in aqueous solution is used.
Example 3: To 1 kg of a welding agent suitable for magnesium alloys, consisting of 15 parts of sodium chloride, 15 parts of potassium chloride and 2 parts of lithium fluoride, 100 g of mono-
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which, as a result of the absence of corrosion-causing residues of whitening agent, show no signs of corrosion even after long storage.
PATENT CLAIMS:
1. A method for welding magnesium and magnesium alloys with the help of halogen salt-containing welding agents, characterized in that the welding is carried out in the presence of acids or acidic salts of such acids which are less volatile at the welding temperatures than the corresponding hydrogen halide and their insoluble or poorly soluble reaction products with the halogen salt-containing welding agent magnesium resp.
Do not attack magnesium alloys.
2. Powdered welding agent for magnesium and magnesium alloys based on halide, in particular chloride, characterized in that the welding agent contains an acid or an acidic salt of such an acid that is less volatile at the welding temperatures than the hydrogen halide in question and its insoluble or sparingly soluble Do not attack reaction products with the halides magnesium and magnesium alloys.