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Verfahren zur chemischen Oxydation von Magnesiumpulver
Bei fast allen Verwendungsarten von Magnesiumpulvern wird ein möglichst hoher Metallgehalt und entsprechend niederer Oxydgehalt verlangt.
Die sich an der Atmosphäre bildende Oxydschicht ist porös und schützt das Metall erst nach Bildung einer relativ starken Oxydschicht, die oft bis zu 20% des Gesamtmetalls von Magnesiumpulvern ausmacht, bis zu einem gewissen Grad vor weiteren atmosphärischen Einflüssen. Dazu kommt noch, dass das Ma- gnesium ein Normalpotential von 2, 39 V hat, und dadurch wegen der Porosität dieser Schutzschicht besonders korrosionsempfindlich ist.
Eine elektrolytische Aufbringung einer Schutzoxydschicht ist aus begreiflichen Gründen bei Pulvern nicht gut möglich. Für die chemische Oxydation sind viele Verfahren bekannt, jedoch bisher nur für kompakte Metallstücke angewendet worden.
Bei der chemischen Oxydation von Kompaktmaterial erfolgt nur eine geringe H-Entwicklung, da dort nur eine relativ kleine Oberfläche vorliegt. Eine blosse Übertragung des dort angewendeten Verfahrens auf Pulver war deshalb nicht möglich, da hiebei eine plötzliche Reaktion erfolgen würde, wobei unerwünscht viel Pulver gleichzeitig in Lösung gebracht werden würde.
Der Vorgang der chemischen Oxydation an Magnesiummetall erfordert im allgemeinen drei Hauptarbeitsgänge mit Zwischenwaschungen in möglichst fliessendem Kalt-oder Warmwasser. Diese sind : Entfetten, Beizen und Oxydieren. Alle diese Arbeitsgänge bedingen durch Anwendung aggressiver Reagenzien eine relativ starke Abtragung der Metalloberfläche, bevor sich die eigentliche Schutzschicht ausbilden kann, wobei die Dauer der Behandlung eine ganz wesentliche Rolle spielt. Sie schwankt zwischen wenigen Sekunden und mehreren Stunden.
Für die chemische Behandlung von Magnesiumpulvern ist voraussetzung, dass sowohl die Oxydzunahme als auch die Abtragung der Metalloberfläche in annehmbaren Grenzen bleiben. Wie schon oben erwähnt, wird für die spätere Verwendung des Magnesiumpulvers in erster Linie das reaktionsfähige Magnesiummetall gebraucht. Bei Kompaktmetall wird das Hauptaugenmerk auf die aufgebrachte Schutzschicht gelegt. Aus diesem Grunde müssen die Oxyd- und Schutzschichten bei Pulvern relativ dünn sein, aber trotzdem einen wirkungsvollen Schutz bewirken.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur chemischen Oxydation von Magnesiumpulvern und Magnesiumlegierungspulvern zum Schutz gegen Korrosion, wobei das so geschützte Pulver leichter in reaktionsfreudige Mischungen eingebracht werden kann.
Zur Behandlung könnenMagnesiumpulver undMagnesiumlegierungspulver aller Feinheiten und Kornformen verwendet werden.
Die Erfindung besteht nun darin, dass Magnesiumpulver und Magnesiumlegierungspulver zum Zwecke der chemischen Oxydation derart behandelt werden, dass in das mit Wasser benetzte, fliessfähige Pulver eine Beizlösung, bestehend aus Chromsäureanhydrid, Salpetersäure, Fluorwasserstoff und Wasser eingebracht wird, wobei die Temperatur zwischen Raumtemperatur und 70 C gelegen ist und die Behandlungsdauer 1 min bis maximal 5 min beträgt.
Die chemische Oxydation wird in einem Arbeitsgang so lange durchgeführt, bis alle Pulverteilchen mit der Beizlösung in Berührung gebracht wurden.
Die Beizlösung setzt sich vorzugsweise aus folgenden Reagenzien zusammen :
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EMI2.1
<tb>
<tb> Chromsäureanhydrid <SEP> 150 <SEP> g
<tb> Salpetersäure <SEP> konz. <SEP> 10 <SEP> g
<tb> Fluorwasserstoff <SEP> 40% <SEP> 5 <SEP> g <SEP>
<tb> Rest <SEP> Wasser <SEP> auf <SEP> 1000 <SEP> ml
<tb>
Das Verhältnis der Beizlösungsreagentien kann unbeschadet eines wirkungsvollen Schutzeffektes erhöht werden bis zu :
EMI2.2
<tb>
<tb> Chromsäureanhydrid <SEP> 150 <SEP> g
<tb> Salpetersäure <SEP> konz. <SEP> 50 <SEP> g
<tb> Fluorwasserstoff <SEP> 40% <SEP> 25 <SEP> g
<tb> Rest <SEP> Wasser <SEP> auf <SEP> 1000 <SEP> ml <SEP>
<tb>
Für 5 kg Magnesiumpulver mit einer spez. Oberfläche von 500 cm/g verwendet man 11 Beizlösung ; für 5 kg Magnesiumpulver mit einer spez.
Oberfläche von 2000 cm2/g demzufolge 41 Beizlösung.
Die chemische Oxydation wird in einem Gefäss mit geeignetem Rührwerk durchgeführt. Dem Magnesiumpulver wird so viel Wasser zugesetzt, dass eine fliessfähige Masse entsteht, z. B. bei einem Pulver mit 500 cm2/g spez. Oberfläche gibt man bei Raumtemperatur zu 5 kg Magnesiumpulver 7 I Wasser.
Dieses Verfahren wird deshalb angewendet, weil bei Einbringung der konzentrierten Beizlösung in das trockene Pulver eine zu heftige Reaktion entstehen würde. Auch würde in diesem Falle eine unregelmä- ssige Oxydation eintreten. Tatsächlich wird aus obigem Grund unter Rühren 11 Beizlösung der wässerigen Pulveraufschl mmung zugesetzt. Nach maximal 5 min bringt man hierauf die Mischung auf eine Saugnutsche und wäscht hier mit kaltem Wasser nach. Zur raschen Trocknung verdrängt man das Restwasser mit Aceton und trocknet anschliessend in einem geeigneten Trockner bei 70-90 C. Die Farbe des resultierenden Pulvers ist nur unerheblich gegen die des Originalpulvers verändert.
Will man gleichzeitig mit der chemischen Oxydation einen andern Farbton erzielen, so muss der Beizvorgang bei erhöhter Temperatur von zirka 65 bis 700C durchgeführt werden. Man bekommt dadurch ein goldgelb gefärbtes Pulver.
Die Beizlösung soll, richtig angewendet, nach der Beizung einen pH-Wert zwischen 5 bis 5, 5 aufweisen.
EMI2.3
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Gewichtszunahme des wasser-gelagerten Magnesiumpulvers in Gew.-%
EMI3.1
<tb>
<tb> nach <SEP> Tagen <SEP> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2 <SEP> Probe <SEP> 3
<tb> 1. <SEP> 0,7% <SEP> 0,3% <SEP> 0,02%
<tb> 2. <SEP> 1,5% <SEP> 0,8%
<tb> 3. <SEP> 2,2% <SEP> 1,2% <SEP> 0,03%
<tb> 4. <SEP> 2,8% <SEP> 1,6%
<tb> 5. <SEP> 3, <SEP> 2% <SEP> 1. <SEP> 9% <SEP>
<tb> 6. <SEP> 3, <SEP> 5% <SEP> 2, <SEP> 1% <SEP> 0, <SEP> 05% <SEP>
<tb> 7. <SEP> 3,8% <SEP> 2,4%
<tb> 8. <SEP> 4, <SEP> 0% <SEP> 2, <SEP> 6% <SEP>
<tb> 9. <SEP> 4, <SEP> 1% <SEP> 2, <SEP> 8% <SEP>
<tb> 12. <SEP> 4,15% <SEP> 2,9% <SEP> 0,06%
<tb>
EMI3.2
Metallgehalt vor Beginn:
99,85% 99,6% 99,8% nach Tagen
EMI3.3
<tb>
<tb> 1. <SEP> 98,0% <SEP> 99,0% <SEP> 99,7%
<tb> 2. <SEP> 96,75% <SEP> 98,3% <SEP> 99,7%
<tb> 3. <SEP> 95, <SEP> 5% <SEP> 97, <SEP> 9% <SEP>
<tb> 4. <SEP> 95,0% <SEP> 97,3%
<tb> 5. <SEP> 94, <SEP> 4% <SEP> 96, <SEP> 9% <SEP>
<tb> 6. <SEP> 94,1% <SEP> 96,6% <SEP> 99,5%
<tb> 12. <SEP> 94,0% <SEP> 96,2% <SEP> 99,5%
<tb>
Inkubationszeit für den Beginn der Wasserstoffentwicklung in verschiedenen Kochsalzlösungen :
EMI3.4
<tb>
<tb> NaCl-Lösung <SEP> Probe <SEP> 1 <SEP> Probe <SEP> 2 <SEP> Probe <SEP> 3
<tb> zig <SEP> 14 <SEP> sec <SEP> 16 <SEP> sec <SEP> 57 <SEP> min <SEP> 15 <SEP> sec
<tb> lug <SEP> 8 <SEP> sec <SEP> 12 <SEP> sec <SEP> 36 <SEP> min <SEP> 4 <SEP> sec
<tb> 2, <SEP> wollig <SEP> 3 <SEP> sec <SEP> 8 <SEP> sec <SEP> 27 <SEP> min <SEP> 30 <SEP> sec
<tb> 3,0%ig <SEP> < <SEP> 1 <SEP> sec <SEP> 5 <SEP> sec <SEP> 3 <SEP> min <SEP> 41 <SEP> sec
<tb>
Wie aus diesen Messzahlen zu ersehen ist, gibt die chemische Oxydation in allen Fällen ein überlegenes Bild des erfindungsgemäss behandelten Pulvers gegenüber den Vergleichspulvern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur chemischen Oxydation von Magnesiumpulvern bzw. Magnesiumlegierungspulvern, dadurch gekennzeichnet, dass in das mit Wasser benetzte fliessfähige Pulver eine Beizlösung, bestehend aus Chromsäureanhydrid, Salpetersäure, Fluorwasserstoff und Wasser eingebracht wird, wobei die Temperatur zwischen Raumtemperatur und 700C gelegen ist und die Behandlungsdauer 1 min bis maximal 5 min beträgt.