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" Perfectionnements à la purification du magnésium ",
La présente invention est relative à l'épuration du magnésium et vise plus particulièrement 1' élimination du fer de ce métal à l'état fondu.
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Le tenue "magnesium" tel q u'on l'utilise dans la présente demande, doit être entendu comme se rapportant non seulement au magnésium proprement dit, mais aussi aux alliages de ce métal ayant une teneur en magnésium supé- rieur e à 80 %.
Le fer est fréquemment présent en tant qu'impureté dans le magnésium, dans lequel il peut être introduit, par exemple par entraînement à partir d'outillages en fer au cours de la fabricati'on-'-ou des opérations de fusion,ou
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encore en 1::101116 temps que divers C bille !les, t els s que l'aluminium ajouté à la charge du métal fondamental pou;' la constitution d'alliages. On ad\r1et en wn:l'1 que 1 f-.' renfermé dans le illscn6siuM s'y trouas très finement divisa 1. l'état de suspension dispersée dans la ,;1&\'(;ri\;", L, ..:::c"- F.:ül:w, et uc fer très finement divise et disperse, surtout lorsqu'il se trouve en proportion supérieure a Ô,UUS /1 ei:./.i- ron entraîne d'ordinaire une réduction marquée de la 1'i::S:.ti¯iYl- W du mn6siu,, vis-a-vis de la corrosion.
En raison de cet effet m.üslo1e de fer on traite parfois 1e e in x,g n és i u i;1 à l'état fondu pour réduire ou éliminer sa teneur en ier. Les tis itérants courants utilisent :Le '.nananëse en tant qu'agent d'élimination du fer. 8ui'!,nt
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l'un de ces traitements, on provoque la précipitation du
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ùiainianèsz ajoute au ma[:;nsJ3iuJl fondu, soit en :.?OC7 c7..'.t.a 1¯^. tesiperature du 'as.i!'1, soit on ajoutant de i'31ui:1111J.1:a:, 01t encore en combinant ces deux procéder de "ùE\nièl'c' diminuer Lu, solubilité du manganèse; le illnGnèsG ainsi 1 Jr JCa.; .1.'i: entraîne avec lui les ira retC:S ferreuses. Suivant un 8utr;
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de ces traitements, on maintient une solution saturée
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de Ult'1n::.:cmèëG dans le e naé i: e s 1 u n fondu jusqu'à us que le fer s'en sépare ur précipitation .
Lien qu'il soit p ossi;Dl d'ci li:4iner le fer au uioaien de manganèse, il y a certains inconvénients a. faire appel au rÙ8.J1Lanèse en tant qu'agent d'élimination du fer. Tout d'abord, et à aoins de recourir à des procèdes exigeant de longues périodes de telilps, il faut faire appel a cles
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températures élevées pour introduire le manganèse dans le
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laùzrsiu!i: ct à ces tesiperatures le magnésium présente une tendance accrue a s'oxyder et a brûler.
De plus, lorsqu'on -je cert du i.dSll1:::.:?nèse on tant qu'agent d'élimination du fer,
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il est nécessaire ou bien d'amener la température du bain
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à un degré inférieur, ou bien d'ajouter de l'aluminium pour provoquer le dépôt du manganèse et permettre l'élimination du f er , ce qui exige un contrôle pour lemaintien dela suite correcte des températures, soit encore une opération supplémentaire pour l'introduction de l'aluminium dans le bain ; autrement, il faut maintenir le manganèse en propor- tion suffisantepour saturer le magnésium à température ce constante pendant que le fer se précipite, et ce/n'exige pas seulement du temps mais également des soins, pour évi- ter la précipitation du manganèse .
La présente invention vise un procédé perfectionné pour éliminer le fer du magnésium. Elle vise plus particu- lièrement un procédé d'élimination du fer de magnésium d'application ind'ustrielle plus commode que les procédés qui font appel au manganèse en tant qu'agent d'élimination du fer. Plus particulièrement encore, l'invention vise un procédé pour l'élimination du fer du magnésium fondu, procé- dé pouvant être mis en oeuvre industriellement et sans exi- ger un contrôle particulier des températures, et cela soit avant, soit après l'addition d'éléments alliés, téls que l'a luminium.
On a observé que le zirconium possède la faculté de séparer le fer du magnésium fondu .Cependantà moens de mettre en oeuvre des procédés exigeant de hautes tempéra- tures et des traitements prolongés, qui ne sont pas d'em- ploi courant dans la technique de la fonderie du magnésium et qui ne sont pas pratiques du point de vue industriel,le zirconium ne réduit pas d'une manièrerégulière le fer jusqu'à la proportion de 0,005 % ou encore moindre, qui est nécessaire pour donner au magnésium une résistance à la corrosion satisfaisante, à moins que le zirconium ne soit introduit sous forme de chlorure de zirconium.
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l,onformément à ce qui précède, la présente invention
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est fondée sur la découverte que l'addition de chlorure
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d zirconiurs en proportion supérieure a 0,25 7 environ dv
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poids du bain fondu de magnésium, ;$alise une réduction
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notable dans s la teneur en f er du ,oi <it é> fondu, réduisant d'ordinaire le fana une proportion ésale ou inférieure 0,005 %, chiffre recherché dans le produit commercial.
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Le chlorure de zirconium que l'on introduit dans
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le bain a épurer conformément 0, l'invention, r.;a.;it avec le lUagn0siuúl en libérant le zirconium. e traitement au chloru- re de zirconiuu paraît être de loin plus satisfaisant pour l'olimination du fer que ne sont les traitements dans les- quels le zirconium est introduit d'autres manières. Par
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exemple, au cours d'essais, on introduisit dans le bain le
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:nar¯caium cOk141ercialement pur à 704 0 une proportion de 1 de zirconium granule. On chauffa alors le bain à 1 54 1 pour dissoudre les granules dans le rectal de bas;, ::;",je; on le laissa refroidir juanu'¯ une température de c:ov?1. d'cn'."i- ron 349 (" On constata que par cotte opération 1¯' tor-cur en fer du ii#iin#.siuiu n'avait été diminuée 2;., partir du C,ü:.i¯ initial de 0,027 % que jusqu'à un.-] teneur dr; c Û ,015 >i.
D"Í"'" d'autr-Sa essais où le zirconium tnctallique fut introduit dans le aanxsiuui suivant d'autres procèdes, utilijaut îl;,;,l températures et des durées courantes dans la technique ci:; 12, fonderie, on observa des réductions éale.'.i3,'.t failles cl,: LJ. teneur en fer. Comparés ::0 ces résultats, ceux o i>tci:ui au OU6 d'essais dans lesquels le Z7.7"CUY?7.u.:: fut introduit sous :for:J.8 de chlorure de zirconiu.a sont frs'.)..i9 ntG. Par exc1t.)18, en traitant un bain de }l1a:;nésiu..!l Co.Hilerci8.1eL'8nt pur, suivant le procède de l'invention a 7-33 C a l'aidn de 4 j& d'un 11"r:;e e c o-=1 ;3 r # .ni,. nt deux parties do chlorura de potassiuut, une jaarie¯.d chlorure de sodium et une par- tie de chlorure de potassium, la teneur non fer du \{r.;.:nÁshbJ. fut raroen0e %0,028 à 0,002 %.
Il doit être entendu nue j 1-/
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les proportions de chlorure de zirconium ou de mélanges oontenant celui-ci sont exprimées dans le cours de cette de- mande en poids % par rapport au poids total du bain.
Bien entendu, la proportion de chlorure de zirco- nium nécessaire pour ramener la teneur en fer jusqu'à envi- ron 0 ,005 % ou moins, dépend de la teneur du magnésium en impuretés. D'ordinaire, la teneur en impuretés ferreu- ses du magnésium commercial et de ses alliages ne dépasse. pas 0,04 % environ, et l'addition d'environ 2 % de chlorure de zirconium suffit d'ordinaire à ramener cette proportion de fer à un chiffre au-dessous duquel le fer n'affecte pas sérieusement la résistance à la corrosion, c'est-à-dire un chiffreégal ou inférieur à 0,005 %. Dans la pratique usuelle, on préfère ajouter le chlorure de zirconium en proportions comprisesentre 0,25 et 3,0 % environ du poids à de magnésium épurer.
Cependant, lorsqu'il s'agit de traiter des rebuts de magnésium ou du magnésium secondaire, en vue de la réduction de sa teneur en fer, il peut devenir nécessaire d'introduire le chlorure de zirconium en plus grande quantité , pouvant aller jusqu'à environ 5 %, car les rebuts de magnésium secondaire peuvent renfermer une quantité d'impuretés ferreuses exceptionnellement élevée.
Bien que l'on puisse, dans la mise en oeuvre de l'invention introduire dans le bain des quantités supérieures de chlo- rure de zirconium! cela n'est pas économique et il paraît n'y avoir que peu ou pas d'avantage à introduire des quanti- tés supérieures à celles données ci-dessus.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, l'audition du chlorure de zirconium au magnésium impur peut se faire de diverses façons. Un procédé qui est particulièrement satis- faisant en raison de la faible densité du chlorure de zir'- conium consiste à introduire,celui-ci dans le métal fondu sous forme de briquettes, celles-ci étant assez denses pour tomber au fond du bain. Après réaction du chlorure de zirco-
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arec le magnésium, le slroonlum ,Üul:l/se disperse a un état finement divise dons la i;i:use
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du fondu .
On peut aussi introduire le chlorure de
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zÍrCOl1iWll dans le e -iaù n é s 1 un sous f01';.103 de iuclan¯ '.';e. d'autres substances, notaient de e s ..- b s t a n =i tllcij qu3 les sels, arec Lesquels 18 due zirconiuu puisse
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former un dont le point de fusion soit inférieur
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Ft la température du -ù aù n l s i u ho dans lequel le F: =i .l L <, i;= est destina a être introduit et qui soit >;iii '.'oltil gi.i,=, le chlorure de z ir co n iUl 1t=1-1;10>ne .
L-es autres ju'oc-t:'.n'j'';s j3.eu,,.enl; se trouver ;n proportion comprise entre z5 et 5'5 ,1
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du poids total du instance et leur nature doit être telle,
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qu'elles n'exercent aucun effet nuisible sur l'action du. chlorure de zircoïliu!l1 ni sur le acoinésiuvi e.t qu'en outre elles soient f;.cile,uent éliuinai.Jles par les procèdes .>lasciT:,E;s de Séparation des sels'd'=<;.ec le n±-gn;'siu;01. On prcfëro in- troduire le chlorure de zirconiu,a en mélange avec du chlorure de sodium,, ou de pote.38iu>ù au avec des z-$lc;njcs 18 çe; c [:.1,0-
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rures que de préférence l'on fait fondre ensable, puis
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solidifier pour constituer un tourteau qu'il est coi.>:;à# de charger dans le bain. de magnésium fondu .
Un ..iéli.:ayc très saUf3fisant est celui qui COl:1L)rend de 35 li 75 ;"0' de chlorure do zirconiu:a, la différence a 100 étai;.1; dL= chloru- re de sodium et du chlorure de potassium sensibloclent en
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parties égales. D'autres moyens d'introduction du chlorure
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de zirconium dans le ni.jnésiun se prÓs811teront a l'esprit de l'I;ohiu<2 de l'art.
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Bien que le chlorure de zirconium réagisse dans le
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bain Tl toute température dépassant le point de fusion du ;oainésiu;.01 , la réaction s'accélère à iiiesure que 1-L tempsra- ture s'élève.
En raison de la tendance accrue présentée par le magnésium a s'oxyder et brûler aux températures élevées, il est à conseiller de ne pa,s. chauffer le Illagné- siun au-dessus de 955 T!"'ëu'viron au cours de l'introduction
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du chlorure de zirconium et du traitement d'épuration.
On préfère effectuer celles-ci à des températures comprises entre 704 et 871 C environ.
Le mécanisme lui-même de l'élimination du fer du sein du magnésium sous l'effet du chlorure de zirconium n'est pas clair. On croit que le chlorure réagit avec le magnésium pour introduiredu zirconium dans la massede métal en fusion, et ceci entraîne la précipitation du fer au fond du bain. On n'a pas pu déterminer si la précipita- tion du f er est provoquée par la formation à partir du far et du zirconium d'un composé intermétallique insoluble ou par la précipitation du zirconium et l'entraînement du fer en mélangemécanique avec lui .
On penseque l'in- troduction du chlorure de zirconium donne lieu à un état de division plus fine du zirconium disperse dans la masse du métal fondu et exerceainsi une action plisgrande pour l' éli@ination du fer que celle qui semble produite par le zirconium introduit par d'autres procédés.
Aprèsavoir introduit lechlorure de zirconium dans le bain, aucune autre opération n'est nécessaire pour provoquer la séparation du fer. Le chlorure de zirconium réagit instantanément avec le fer pour donner naissance à du zirconium dans le bain, et ce zirconium mène, si l'on ne fait rien pour modifier sa solubilité, se dépose au fond du bain entraînant le fer avec lui .
Le dépôt du fer au fond du bain a lieu au bout d'un texips très court, et une demi minute suffit en général, pour qu'au moins une fraction notable du fer se dépose après l'addition du chlorure de zirconiumLorsqu'on traite des bains ayant les dimensions ordinairement traitées en usine et qui renfermant les teneur. usuelles d'impuretés ferreuses à l'aide du chlorure de zir- conium, on peut recourir à une durée de traitement comprise entre une demi-minute et 15 minutes environ, suivant les
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dimensions du bain, pour obtenir une réduction de la teneur
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en f er dans le d1ae;Lèsium jusqu'au chiffre de e c ,005 ;
,1 environ ou moins, que l'on recherche dans le produit cou- uieraial. D'ordinaire le dépôt du fer est suffisaient rapi-
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de pour que 1e magnâ Siuû1 soit opure à un d eu;ré satisfaisant âpres l'introduction de chlorure de zirconium dans le bain, au nouent où l'on a prépare l'outillage pour verser le magné- sium du creuset decoulée.
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Senwibleulent la totalité du zirconiurii se dépose avec le fer au fond du bain. Surtout si celui-ci contient de l'alu- ;.liniu, il n'y a que très peu sinon pas de zi.coniu;:. qui reste dans le sianesiu':n . Une faible quantité de zicio- niu, ne dépassant pas d'ordinaire 0,4 jaµ., peut parfois subsister dans le m1Gnési1;.l'.l, surtout si celui-ci est exempt d'aluuiniutn, mais le zirconiU\ù est en c;n,rul bienfaisant vis-à-vis du métal de base, car il peut améliorer la finesse du grain et les ro?ri t6s mécaniques du '!1a6n'siuill et de nombreux alliages de celui-ci. pi
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Il est aisé de réaliser la séparation du fer Jrédjti d'avec le ,n:aiura .
Le procède 1h;,éréré consiste a dscanter le métal fondu du creuset en laissant le fer sous forme de résidu . D'autres modes de séparation peuvent néanmoins être utilisés.
L'utilisation de l'invention est efficace pour l'épu-
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ration du hia¯ n é s 1 u iL lui-m&ill8 couc pour ce-le du v ;,i;;= n 1 r 1 1; i ranf0r"'<..;.l1t les proportions usuelles d' C1.:.1C?:'L. alliés 1 i i io - rants. Par exemple, il est possible d'sliuiner le fer d'ai- liascs a base de rIl8.t::,nwsiUil.1 renfermant de 1 a 15 µ1 d'alu- \!iniu;:11 3 , 1G ; de zinc, 0,1 8.2,5 i0 de !alznèse, 0,5 li 10 ),1 d'ltain ou des combinaisons de ces 61wonts. D'autres él-'::J1ents peuven'oaussi être présa1ts en tant qu'ingrédients alliés dans le siagnesium traité par le procédé suivant
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l'invention.
Les exemples suivants illustrent la alise en oeuvre de l' invent io n.
Exemple 1.
On introduit dans un bain d'alliage à basede magné- sium renfermant 9,0 % d'aluminium, 0,1 % de manganèse et de 2,5 % 'de zinc, et fondu à une tenpérature de 760 C envi- ron, 2 % de chlorure de zirconium sous forme de briquettes, de telle sorte que le chlorure de zirconium tombe'au fond du bain. L'analyse d'échantillons prélevés avant et après l'addition du chlorure de zirconium démontre que la teneur en fer de l'alliage a diminué du fait du traitement par le chlorure de zirconium, de 0,028 à 0,005 %.
:Exemple 2
A la température de 788 C, on introduit dans une masse de magnésium , dit commercialement pur, ayant une pur eté d'environ 99,9% et renfermant 0,028 % de fer, un gâteau de sel fondu en proportion de 4 % en poids , consis- tant en deux parties de chlorure de zirconium, une partie de chlorurede sodium, et une partie de chlorure depotas- sium. Après 5 minutes on coule des éprouvettes d'analyse qui montrent que la teneur de 0,028 % en impuretés ferreuses a été réduite à 0,002%.
Exemple 3
Avec 1 % du mélange de chlorures décrit dans l'exemple 2 , on traite un bain fondu d'alliage de magnésium pesant environ 272 kg. et renfermant nominalement 6,5 % d'a- luminium, 0,2 % demanganèse et 0,7 % de zinc, en vue de réduire sa taneur en fer. A la suite de ce traitement la teneur en fer de l'alliage'tombe-de 0 ,03 à 0 ,004 %
Exemple4
On traite 272 kg . du même alliage fondu que dans
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mélange
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l'exemple 3 par 2 ;%,du 'eme/fond-ant que celui cln 1--,x , 1.i,) 1 2, et de lu. lllêle n.18,niè"e que décrite dans l'exemple 2. On obtient par ce traitenent une réduction de fer l' d 0,03 :.
0 ,0012 ,,, INîeiàple e 5.
Par traitement avec 1 j en poids d'un jateau de sel fondu, consistant en deux parties de chlorure de .irconiu.u, une partie de chlorure de dodium, et une partie de chlorure de potassium introduit dans l'alliage à une température d'environ 732 C, on ramène la teneur en fer d'un bain fondu
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de ;:aaEnésiuin pesant 272 kg. et ayant une composition nominale comprenant z3,5 % d'a1urnini la, 0,2 % de manganèse et 0,7 yoe dezinc , de0,02 à 0,002 %.
Exemplee 6.
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On traite un bain d'un alliage de la;nsiu pesant environ 37S S1A et dont la composition nominale CU..y7."tC'ï:l 2,8 % d'aluminium, 0,3 de manganèse et 1,0 % de zinc, par 2 % d'un mélange , comprenant deux parties de chlorure de zirconium, une partie de chlorure de sodium et une partie de chlorure de potassium que l'on introduit à une température de, 7300u environ. L'analyse dé d'échantillons d'essai préie- ves du bain avant et après traitement par le mélange de chlo- rures montrequela teneur en fer est ramenéede 0,009 à 0,001 %.
Exemple 7.
Le traitement par 1 % de tétrachlorure de zirconium introduit dans un alliage base de magnésium fondu, renfermant 10 % d'aluminium à 750 C environ, ramené la
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teneur en fer de l'alliage en 5 ninutes environ ds 0,055 0,005%.
Exemple 8.
L'analyse d'un alliage à base de magnésium indique
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9,05 % d'aluminium, 0,22 % de manganèse, 2,04 % de zinc et 0,008 % de fer. On ajoute à un bain de 45 kg. de cet alliage 1,75 % de chlorure de zirconium sous forme de briquettes, on coule alors des échantillons d'analyse dans un moule en fonte et l'on constate que la teneur en f er est tombée à 0,003 %. On retrouve dans ces derniers échantillons éga- lement 0,03 % de zirconium.
Ces exemples doivent être entendus comme consti- tuant des illustrations de la mise en oeuvre de l'invention et il est évident qu'ils se prêtent à des variantes qui se présenteront à l'esprit de l'homme de l'art et qui rentrent dans le cadre de l'invention.
REVENDICATIONS ------------
1. Procédé pour l'élimination da fer de magnésium fondu, caractérisé en ce qu'il consiste à Charger{du chloru- re de zirconium dans le fondu en quantité suffisante pour provoquer la précipitation du fer et à séparer le fer préci- pité du magnésium ainsi purifié.
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"Improvements to the purification of magnesium",
The present invention relates to the purification of magnesium and more particularly aims at removing iron from this metal in the molten state.
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The "magnesium" behavior as used in the present application should be understood as relating not only to the magnesium proper, but also to the alloys of this metal having a magnesium content greater than 80%. .
Iron is frequently present as an impurity in magnesium, into which it can be introduced, for example by entrainment from iron tools during manufacturing or smelting operations, or
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again in 1 :: 101116 time various C balls, such as aluminum added to the charge of the ground metal for; ' the constitution of alloys. We have \ r1et in wn: the 1 that 1 f-. ' enclosed in the illscn6siuM holes there very finely divided 1. the state of suspension dispersed in the,; 1 & \ '(; ri \; ", L, .. ::: c" - F.:ül:w, and uc iron very finely divided and dispersed, especially when it is in a proportion greater than Ô, UUS / 1 ei: ./. i- ron usually results in a marked reduction in 1'i :: S: .ti ¯iYl- W of the mn6siu ,, vis-à-vis corrosion.
Because of this iron m.üslo1e effect, the iron is sometimes processed in the molten state to reduce or eliminate its iron content. Common iterative tis use: Nananese as an iron scavenger. 8ui '!, Nt
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one of these treatments, precipitation of the
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ùiainianèsz adds to the molten ma [:; nsJ3iuJl, that is to say in:.? OC7 c7 .. '. t.a 1¯ ^. temperature of 'as.i!' 1, that is to say we add i'31ui: 1111J.1: a :, 01t again by combining these two proceed to "ùE \ nièl'c 'decrease Lu, solubility of manganese; the illnGnèsG thus 1 Jr JCa .; .1.'i: carries with it the ferrous ira retC: S. Following an 8utr;
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of these treatments, a saturated solution is maintained
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of Ult'1n ::.: cmèëG in the e nae i: e s 1 n molten until the iron separates from it by precipitation.
Link that it is possible; Dl of here li: 4in the iron with uioaien of manganese, there are certain disadvantages a. use rÙ8.J1Lanesis as iron removal agent. First of all, and in the absence of procedures requiring long periods of telilps, the keys must be used.
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high temperatures to introduce manganese into the
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laùzrsiu! i: ct at these tests the magnesium exhibits an increased tendency to oxidize and burn.
In addition, when i.dSll1 :::.:? Nes it as an iron removal agent,
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it is necessary either to bring the temperature of the bath
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to a lower degree, or to add aluminum to cause the deposition of the manganese and allow the elimination of the iron, which requires a control for the maintenance of the correct continuation of the temperatures, that is still an additional operation for the introduction of aluminum into the bath; otherwise, the manganese must be maintained in sufficient proportion to saturate the magnesium at this constant temperature while the iron precipitates, and this requires not only time but also care, to avoid precipitation of the manganese.
The present invention relates to an improved process for removing iron from magnesium. More particularly, it is directed to a process for removing iron from magnesium which is more convenient in industrial application than processes which use manganese as an iron removing agent. More particularly still, the invention relates to a process for the removal of iron from molten magnesium, a process which can be carried out industrially and without requiring particular control of the temperatures, and this either before or after the addition. of allied elements, such as has luminium.
It has been observed that zirconium has the ability to separate iron from molten magnesium. However, it is necessary to carry out processes requiring high temperatures and prolonged treatments, which are not in common use in the art of foundry and which are industrially impractical, zirconium does not consistently reduce iron to the extent of 0.005% or less, which is necessary to give magnesium resistance to corrosion. satisfactory corrosion, unless the zirconium is introduced as zirconium chloride.
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l, in accordance with the above, the present invention
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is based on the discovery that the addition of chloride
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d zirconia in proportion greater than about 0.25 7 dv
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weight of the molten magnesium bath,; $ alise a reduction
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noticeable in the iron content of the molten oi <it>, usually reducing the fan to 0.005% or less, which is the desired figure in the commercial product.
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The zirconium chloride which is introduced into
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the bath to be purified according to the invention, r.; a.; it with the lUagn0siuúl, releasing the zirconium. Treatment with zirconium chloride appears to be far more satisfactory for iron removal than are treatments in which zirconium is introduced in other ways. Through
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example, during tests, we introduced into the bath the
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: nar¯caium cOk141ercially pure at 704 0 a proportion of 1 of zirconium granule. The bath was then heated to 1,54 l to dissolve the granules in the lower rectal ;, ::; ", i; it was allowed to cool to a temperature of c: ov? 1. D'cn '." I - ron 349 ("It was noted that by this operation 1¯ 'iron tor-heart of ii # iin # .siuiu had not been reduced 2;., from the initial C, ü: .ī of 0.027% only up to 'with a -] content dr; c 0, 015> i.
D "Í" '"other tests where the tnctallic zirconium was introduced into the aanxsiuui following other methods, utilijaut il;,;, l temperatures and times common in the technique:; 12, foundry, one observed reductions equal to. '. i3,'. t faults cl: LJ. iron content. Compared :: 0 these results, those oi> tci: ui to the OU6 of tests in which the Z7.7 "CUY? 7 .u. :: was introduced under: for: J.8 zirconiu.a chloride are frs'.) .. i9 ntG. By exc1t.) 18, by treating a bath of} l1a:; néiu ..! L Co.Hilerci8.1eL'8nt pure, following the process of the invention at 7-33 C with the help of 4 j & d ' un 11 "r:; eec o- = 1; 3 r # .ni ,. nt two parts of potassium chloride, one jaariē.d sodium chloride and one part potassium chloride, the non-iron content of \ {r.;.: nÁshbJ. was raroen0e% 0.028 to 0.002%.
It must be heard naked j 1- /
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the proportions of zirconium chloride or of mixtures containing the latter are expressed in the course of this request by weight% relative to the total weight of the bath.
Of course, the proportion of zirconium chloride required to reduce the iron content to about 0.005% or less depends on the magnesium content of impurities. Usually, the content of ferrous impurities in commercial magnesium and its alloys does not exceed. not about 0.04%, and the addition of about 2% of zirconium chloride is usually sufficient to reduce this proportion of iron to a figure below which iron does not seriously affect corrosion resistance, that is, a figure equal to or less than 0.005%. In usual practice, it is preferred to add the zirconium chloride in proportions of between 0.25 and 3.0% by weight approximately to purified magnesium.
However, when it comes to treating waste magnesium or secondary magnesium, with a view to reducing its iron content, it may become necessary to introduce the zirconium chloride in larger quantities, which can go up to to about 5%, because secondary magnesium scrap may contain exceptionally high amounts of ferrous impurities.
Although it is possible, in the practice of the invention, to introduce into the bath greater quantities of zirconium chloride! this is uneconomical and there appears to be little or no advantage in introducing amounts greater than those given above.
In the implementation of the invention, the hearing of the impure magnesium zirconium chloride can be done in various ways. One method which is particularly satisfactory due to the low density of zirconia is to introduce this into the molten metal in the form of briquettes, these being dense enough to fall to the bottom of the bath. After reaction of zirco-chloride
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With magnesium, slroonlum, Üul: l / disperses in a finely divided state in the i; i: use
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fade.
It is also possible to introduce the chloride of
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zÍrCOl1iWll in the e -iaù n é s 1 a sub f01 ';. 103 of iuclan¯'. '; e. other substances, noted from e s ..- b s t a n = i tllcij qu3 the salts, arec Which 18 due zirconiuu can
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form one with a lower melting point
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Ft the temperature of -ù aù nlsiu ho in which the F: = i .l L <, i; = is intended to be introduced and which is>; iii '.'oltil gi.i, =, the chloride of z ir co n iUl 1t = 1-1; 10> ne.
The other ju'oc-t: '. N'j' '; s j3.eu ,,. Enl; lie; n proportion between z5 and 5'5, 1
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the total weight of the case and their nature must be such,
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that they have no harmful effect on the action of. zircoïliu! l1 chloride nor on acoinsiuvi and that in addition they are f; .cile, uent eliuinai.J them by the procedures.> lasciT:, E; s of Salt separation '= <;. ec le n ± -gn; 'siu; 01. It is preferable to introduce the zirconium chloride, mixed with sodium chloride, or potassium chloride. 38iu> ù au with z- $ lc; njcs 18 çe; c [: .1.0-
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rures that are preferably melted in sand, then
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solidify to constitute a cake which it is coi.> :; à # to load in the bath. of molten magnesium.
A very saUf3f3fing ali is one which COl: 1L) yields 35 li 75; "0 'of zirconium chloride: a, the difference at 100 prop; .1; dL = sodium chloride and potassium chloride sensitive to
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equal parts. Other ways of introducing chloride
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of zirconium in ni.jnesiun will lend themselves to the spirit of I; ohiu <2 of art.
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Although zirconium chloride reacts in the
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Tl bath any temperature above the melting point of; oainésiu; .01, the reaction accelerates as 1-L time rises.
Due to the increased tendency exhibited by magnesium to oxidize and burn at high temperatures, it is advisable not to. heat the Illagnesium above 955 T! "'ëu' approximately during the introduction
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zirconium chloride and scrubbing treatment.
It is preferred to carry out these at temperatures between approximately 704 and 871 C.
The mechanism itself of the removal of iron from the breast from magnesium under the effect of zirconium chloride is not clear. It is believed that the chloride reacts with the magnesium to introduce zirconium into the mass of molten metal, and this causes the iron to precipitate at the bottom of the bath. It has not been determined whether the precipitation of iron is caused by the formation of an insoluble intermetallic compound from the fer and zirconium or by the precipitation of the zirconium and entrainment of iron in mechanical admixture with it.
It is believed that the introduction of zirconium chloride gives rise to a finer dividing state of the zirconium dispersed in the mass of the molten metal and thus exerts a greater action for the removal of iron than that which appears to be produced by zirconium. introduced by other processes.
After introducing the zirconium chloride into the bath, no further operation is necessary to cause the separation of the iron. Zirconium chloride reacts instantly with iron to give rise to zirconium in the bath, and this zirconium leads, if nothing is done to change its solubility, settles to the bottom of the bath, dragging the iron with it.
The deposit of iron at the bottom of the bath takes place after a very short texips, and half a minute is usually sufficient for at least a significant fraction of the iron to be deposited after the addition of the zirconium chloride. baths having the dimensions usually treated in the factory and which contain the contents. common ferrous impurities using zirconium chloride, a treatment time of between half a minute and approximately 15 minutes can be used, depending on the
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bath dimensions, to obtain a reduction in the content
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in iron in the d1ae; Lesium up to the number of e c, 005;
, About 1 or less, which is sought in the common product. Usually the deposition of iron is sufficient rapidly.
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so that the magna Siuû1 is opened to a satisfactory time after the introduction of zirconium chloride into the bath, at the knot where the tools were prepared for pouring the magnesium from the poured crucible.
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All of the zirconiurii is deposited with the iron at the bottom of the bath. Especially if it contains alu-; .liniu, there is very little or no zi.coniu;:. which remains in the sianesiu ': n. A small amount of zicio- niu, usually not exceeding 0.4 jaµ., May occasionally remain in m1Gnesi1; .l'.l, especially if it is free of aluiniutn, but zirconiU \ ù is finally, rul beneficial vis-à-vis the base metal, because it can improve the fineness of the grain and the mechanical strengths of the '! 1a6n'siuill and many alloys thereof. pi
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It is easy to separate the Jrédjti iron from the, n: aiura.
The 1 hour process consists in decanting the molten metal from the crucible, leaving the iron in the form of a residue. Other separation methods can nevertheless be used.
The use of the invention is effective for the purification
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ration of hiā n é s 1 u iL itself & ill8 couc for that of v;, i ;; = n 1 r 1 1; i ranf0r "'<..;. l1t the usual proportions of C1.:.1C?:'L. allied 1 ii io - rants. For example, it is possible to sliuinate aliascs iron based on of rIl8.t ::, nwsiUil.1 containing from 1 to 15 µ1 of al- \! iniu;: 11 3, 1G; of zinc, 0.1 8.2.5 i0 of! alznesis, 0.5 li 10) , Ltain or combinations thereof. Other elements may also be present as allied ingredients in the siagnesium treated by the following process.
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invention.
The following examples illustrate the implementation of the invention.
Example 1.
It is introduced into a bath of magnesium-based alloy containing 9.0% aluminum, 0.1% manganese and 2.5% zinc, and melted at a temperature of about 760 C, 2% zirconium chloride in the form of briquettes, so that the zirconium chloride falls to the bottom of the bath. Analysis of samples taken before and after the addition of zirconium chloride demonstrates that the iron content of the alloy has decreased due to the treatment with zirconium chloride, from 0.028 to 0.005%.
: Example 2
At a temperature of 788 C, is introduced into a mass of magnesium, said to be commercially pure, having a pure summer of about 99.9% and containing 0.028% iron, a molten salt cake in a proportion of 4% by weight, consisting of two parts of zirconium chloride, one part of sodium chloride, and one part of potassium chloride. After 5 minutes, analytical test pieces are cast which show that the content of 0.028% in ferrous impurities has been reduced to 0.002%.
Example 3
With 1% of the mixture of chlorides described in Example 2, a molten bath of magnesium alloy weighing approximately 272 kg is treated. and nominally containing 6.5% aluminum, 0.2% manganese and 0.7% zinc, to reduce its iron content. As a result of this treatment the iron content of the alloy drops from 0.03 to 0.004%
Example4
272 kg are treated. of the same molten alloy as in
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mixed
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example 3 by 2;%, of the 'eme / fond-ant as that cln 1 -, x, 1.i,) 1 2, and of lu. III n.18, nth as described in Example 2. This treatment gives a reduction of iron d 0.03 :.
0, 0012 ,,, INîeiàple e 5.
By treatment with 1 day by weight of a bowl of molten salt, consisting of two parts of .irconiu.u chloride, one part of dodium chloride, and one part of potassium chloride introduced into the alloy at a temperature of d '' about 732 C, we bring the iron content of a molten bath
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of;: aaEnésiuin weighing 272 kg. and having a nominal composition comprising 3.5% alumina, 0.2% manganese and 0.7% zinc, from 0.02 to 0.002%.
Example 6.
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A bath is treated with an alloy of the; nsiu weighing about 37S S1A and whose nominal composition CU..y7. "TC'ï: l 2.8% aluminum, 0.3 manganese and 1.0% of zinc, with 2% of a mixture comprising two parts of zirconium chloride, one part of sodium chloride and one part of potassium chloride which is introduced at a temperature of approximately. 7300u. Test samples taken from the bath before and after treatment with the mixture of chlorides show that the iron content is reduced from 0.009 to 0.001%.
Example 7.
The treatment with 1% of zirconium tetrachloride introduced into a molten magnesium base alloy, containing 10% aluminum at approximately 750 C, brought back the
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iron content of the alloy in about 5 ninutes ds 0.055 0.005%.
Example 8.
Analysis of a magnesium-based alloy indicates
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9.05% aluminum, 0.22% manganese, 2.04% zinc and 0.008% iron. Add to a 45 kg bath. of this 1.75% zirconium chloride alloy in the form of briquettes, analysis samples are then poured into a cast iron mold and the iron content is found to have fallen to 0.003%. 0.03% zirconium is also found in these latter samples.
These examples should be understood as constituting illustrations of the implementation of the invention and it is obvious that they lend themselves to variants which will occur to those skilled in the art and which fall within the scope of in the context of the invention.
CLAIMS ------------
1. Process for the removal of iron from molten magnesium, characterized in that it consists in charging zirconium chloride in the molten quantity sufficient to cause the precipitation of the iron and to separate the precipitated iron from it. magnesium thus purified.