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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.