CH211520A - Verfahren zur Herstellung von Legierungen. - Google Patents

Description

  \'erfahren zur Herstellung von Legierungen.    Bei der Herstellung von Legierungen  wird vielfach die Erzeugung eines oder meh  rerer Legierungsmetalle durch Reduktion aus  deren Verbindungen mit der Legierungsbil  dung derart verbunden, dass die Reduktion  der Verbindung durch das Reduktionsmittel  in Gegenwart der andern Legierungskompo  nente erfolgt. Dabei kann ein Gemisch, be  stehend aus der zu reduzierenden Metallver  bindung und dem Reduktionsmittel, einer  Schmelze, bestehend aus dem andern Legie  rungsmetall, zugesetzt werden, oder es kann  die zu reduzierende Verbindung in eine  Schmelze eingeführt werden, die aus einer  Legierung des andern     Metalles    mit dem     Re-          duktionsmittel    besteht.

   Bei der Verwendung  von reduzierbaren Verbindungen, die bereits  bei Temperaturen von einigen hundert Grad  flüchtig sind, beispielsweise der Beryllium  oder     Zinkonhalogenide,    lässt sich bei der für  die Herstellung hochschmelzender Legierun  gen (beispielsweise auf der Grundlage von         Eisen,    Kupfer, Nickel) erforderlichen kon  stanten, hohen     Ofentemperatur    aber eine  weitgehende     Verflüchtigung    dieser Verbin  dungen während des     Reduktionsprozesses     nicht vermeiden.

   Dazu kommt als weiterer  Nachteil derjenigen Verfahren, bei denen das  Reduktionsmittel als Legierungsbestandteil  in- der verwendeten Metallschmelze bereits  enthalten ist, der Umstand, dass die reduzie  rende Wirkung dieses Reduktionsmittels  durch die unter Umständen erhebliche Ver  dünnung mit dem nicht reduzierend wirken  den     Legierungsgrundmetall    erheblich ge  schwächt wird. Dies hat zum mindesten eine  Verlängerung der Reduktionszeit und damit  auch die Gefahr einer umfangreicheren Ver  flüchtigung der Metallverbindung zur Folge.  



  Ein weiterer Nachteil der bekannten Ver  fahren ist     darin    zu erblicken, dass bei der bei  den in Frage kommenden Temperaturen viel  fach äusserst lebhaft verlaufenden Reduktion  auch der     Tiegelwerkstoff    (z. B. Eisen, Gra-           phit)    mit dem reagierenden Gemisch in Be  rührung tritt, wodurch ein nicht unerheb  licher Angriff der     Tiegelwandungen        bezw.     eine Aufnahme von Anteilen des Tiegel  werkstoffes     linsbesondereKohlenstoff    ) durch  das sehr reaktionsfähige, aus dem Reduk  tionsgemisch entstandene Metall nicht ver  mieden werden kann.

   Gerade die Bildung  von Karbiden wirkt sich aber, wie fest  gestellt wurde, nachteilig auf die Geschwin  digkeit der Legierungsbildung aus.  



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Herstellung von Legierungen mit Hilfe von  reduzierbaren flüchtigen Verbindungen min  destens eines der Legierungsbestandteile, das  die Nachteile der bekannten Verfahren nicht       aufweist    und dabei doch in     einfacbster    Weise  auszuführen ist.

   Die Erfindung beruht auf  der     Erwägung,    dass die     Verfliiehtigung    der  zu reduzierenden Metallverbindung dann am  geringsten wird. wenn die Erhitzung des  Einsatzgutes bis zu der für die Bildung der  gewünschten Legierung erforderlichen Tem  peratur so verlangsamt wird, dass die Reduk  tion der flüchtigen     Metallverbindungen        ini     wesentlichen bereits beim Durchlaufen eines  niedrigeren     Temperaturbereiches,    in dem ihr  Dampfdruck noch entsprechend niedrig ist,  beendet wird.

       Soweit    hiernach noch geringe  Reste     des    Reduktionsgemisches     unumgesetzt     bleiben, wird der bei weiterer Temperatur  steigerung bis auf die zur Legierungsbildung  erforderliche Temperatur dann zu erwarten  den verstärkten Verdampfung durch die Ge  genwart der bei der     ITinsetzung    der Haupt  menge des     Reduktionsgemisehes    bereits ge  bildeten Verbindungen     entgegengewirkt.     



  Diese Verzögerung der     Erhitzungsge-          sehwindigkeit    des Einsatzgutes wird nun  erfindungsgemäss dadurch erreicht., dass die       fliichtige    Verbindung des einen Legierungs  bestandteils zusammen mit einem Reduk  tionsmittel. das gegebenenfalls auch ein Be  standteil der zu erzeugenden Legierung  selbst sein kann, in einem,     zweckmässig    be  deckten, aus einem andern Legierungs  bestandteil, vorzugsweise ans dem den  Grundbestandteil der Legierung     bildenden            Metall    bestehenden Gefäss, während des Er  hit.zens des Gefässes bis zu dessen Schmelzen  zur Reaktion gebracht wird.  



  Zweckmässig wird hierfür ein Gefäss. bei  spielsweise eine zylindrische Kapsel, verwen  det und die Erhitzung vorzugsweise durch  Einbringen des mit dein Reduktionsgemisch  beschickten Gefässes in eine Salzschmelze       bewirkt,    welch letztere in einem von aussen  beheizten Tiegel auf die für die Legierungs  bildung erforderliche Temperatur angeheizt       bezw.    auf dieser gehalten wird.

   Unter Auf  nahme von Wärme aus der umgebenden  Schmelze kann dabei das Gefäss und damit  auch das Reduktionsgemisch zunächst. auf  die Reaktionstemperatur des letzteren erhitzt  werden, worauf anschliessend bei weiterer  Erwärmung und unter Ausnutzung der frei  gewordenen Reaktionswärme das Gefäss zum  Schmelzen kommt, so dass das aus dem Re  duktionsgemisch reduzierte     :Betall    unmittel  bar im     Anschluss    an seine Erzeugung mit.  dem schmelzenden Legierungsmetall unter       Legierungsbildung    in Berührung tritt.  



  Die Legierungsbildung ist nach kurzer  Zeit, meist in weniger als fünf Minuten,  gerechnet vom Zeitpunkt des     Einbringens     des Gefässes in die Salzschmelze, beendet.  



  Nachdem sich die erhaltene     Legierung     unter dem Schutz der Salzdecke am Boden  des     Sehmelztiegels        abgesetzt    hat, kann sie  durch Abgiessen oder Abstechen aus dem  letzteren entfernt werden. und es kann so  fort eine weitere Legierung durch     Einsatz     eines neuen, mit Reduktionsgemisch teilweise  gefüllten Gefässes in das Salzbad erschmol  zen werden.  



  Beine     Arbeiten    gemäss Erfindung können  u. a. folgende Vorteile erreicht werden:  1. Es kann vermieden werden, dass eine  plötzliche sprunghafte Temperaturerhöhung  des Reduktionsgemisches und damit ein Zu  sammenhang eine Verdampfung der zu re  duzierenden     Metallverbindung    beim Einbrin  gen in die Salzschmelze eintritt.  



  9. Es gelingt, jegliche Reaktion des Re  duktionsgemisehes     bczw.    des durch Reduk  tion erhaltenen     Metalles    mit dem Tiegel-      Werkstoff zu verhindern, da nur die fertig  gebildete Legierung mit dem letzteren in  Berührung     tritt.     



  3. Man kann das Reduktionsgemisch zu  sammen mit dem     Legierungsgrundmetall    so  fort in ein die Temperatur des Schmelzpunk  tes der zu erzeugenden Legierung aufwei  sendes Wärmebad (z. B. Salzschmelze) ein  setzen und unmittelbar nach dem Abgiessen  oder Abstechen der erzeugten Legierung  neues Ausgangsgut einsetzen.  



  Es steht nichts im Wege, das Verfahren  auch in Fällen anzuwenden, in denen es sich  um die Herstellung einer Legierung des aus  der flüchtigen Metallverbindung zu reduzie  renden     Metalles    mit dem als Reduktionsmit  tel dienenden Metall selbst handelt. In die  sem Falle besteht zweckmässig das in das  metallische Gefäss einzusetzende Reduktions  gemisch aus einem innigen Gemenge der       flüehtigenMetallverbindung    mit. der entspre  chenden Menge des - hier nur als Reduk  tionsmittel wirkenden - andern     Metalles     und das das Reduktionsgemisch aufnehmende  Gefäss aus dem gleichen Metall wie das Re  duktionsmittel.

   Das Gewichtsverhältnis zwi  schen dem das Gefäss bildenden Grundmetall  und dem durch Reduktion gebildeten Legie  rungsmetall muss bei dieser Arbeitsweise dem  in der zu bildenden Legierung gewünschten  Verhältnis entsprechen.  



  Nach dem Verfahren gemäss Erfindung  können beispielsweise Legierungen des Nile  kels oder Eisens mit Beryllium erhalten wer  den, indem ein aus     Berylliumfluorid    und dem  Reduktionsmittel bestehendes Gemisch zu  sammen mit einem aus dem Legierungsmetall  bestehenden, das Gemisch enthaltenden Be  hältnis niedergeschmolzen wird. Auf ähn  lichem Wege lassen sich zum Beispiel mit  Hilfe der leichtflüchtigen     Halogenide    der  Metalle der fünften und sechsten Gruppe des  periodischen Systems sowie des     Cers    Legie  rungen, insbesondere mit den     niedrigschmel-          zenden    Leichtmetallen, bei denen eine Re  duktion der entsprechenden Oxyde in Ver  bindung mit der Legierungsbildung auf  Schwierigkeiten stösst, erzeugen.

      <I>Beispiele:</I>  1. In eine zylindrische, 228 g schwere  Büchse aus Kupferblech werden 325 g eines  aus 2400 Gewichtsteilen     Berylliumchlorid     (11,2%     Be),    150 Gewichtsteilen Natrium  chlorid und 735 Gewichtsteilen Magnesium  griess bestehenden Vorratsgemisches einge  stampft und auf die Mischung noch 0,5 g       Magnesiumgriess    gegeben. Die gefüllte  Büchse wird langsam in eine auf<B>1050'</B> er  hitzte, in einem     Graphittiegel    befindliche,       Chlornatriumschmelze    eingeführt. Der hier  bei zuerst mit der heissen Schmelze in Be  rührung kommende Teil der Büchse leitet  die Wärme in deren Inneres, worauf der  Büchseninhalt alsbald (bei 400 bis 700  )  reagiert.

   Unterstützt durch die Wärmeent  wicklung, setzt sich die Umsetzung rasch  durch das ganze Reaktionsgemisch unter  gleichzeitiger Verflüssigung der Reaktions  masse fort. Nach beendeter Reaktion be  ginnt auch das Kupferblech des Behältnisses       zusammenzuschmelzen    und geht sofort mit  dem durch Reduktion gebildeten Beryllium  die gewünschte Legierung ein. Die Umset  zung des     Reduktionsgemisches    in der Kup  ferbüchse und die nachfolgende Legierungs  bildung nehmen etwa 2 Minuten     in    An  spruch.

   Nach Beruhigung des     Tiegelinhaltes     und kurzem Umrühren trennt man die flüs  sige Legierung von der Salzschmelze durch  Abgiessen oder Abstechen, worauf sofort  neues Ausgangsgut für die Herstellung einer  weiteren Legierung eingesetzt werden kann.  Es werden 249,5 g einer Kupferberyllium  legierung mit<B>9,7%</B> Beryllium und 90,3  Kupfer erhalten. Es sind also<B>91%</B> des mit  dem     Berylliumchlorid    eingesetzten Beryl  liums und<B>98,8%</B> des eingesetzten Kupfers       2n    die Legierung eingetreten.  



  2. Eine     3lischung    von 38 Gewichtsteilen       Zirkonchlorid        (ZrCl,,),    18 Gewichtsteilen  eines aus gleichen Anteilen bestehenden       Natriumchlorid-Magnesiumchlorid-Gemisches     und 15     Gewichtsteilen    Magnesium wird in  eine zylindrische Kapsel aus reinem Magne  sium mit einem Gewicht; das zur Bildung  einer     Magnesium-Zirkon-Legierung    mit etwa      1     %        @Girkon#-zu        weicht,    eingestampft. Die lose  bedeckte     Kapsel    wird in eine auf 850   C       'erhitzte.        -Salzschmelze    eingesetzt.

   Nachdem  sieh,     -Mahn        riern    der Kapsel das Reduktions  gemisch umgesetzt hat, ohne dass eine Ver  flüchtigung von Reduktionsgut aus der  Kapsel zu bemerken ist, schmilzt nach     etwa     Minuten auch die Kapsel - das erhaltene  Reaktionsgemisch umhüllend - zusammen  und legiert sich sofort mit dem entstandenen       Zirkon.    Zwecks gleichmässiger Verteilung  der Legierungsbestandteile     wird    noch kurz  umgerührt, anschliessend die     fliissige    Legie  rung aus dem Tiegel durch Abgiessen oder  Abstechen entfernt und sofort vergossen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Legierun gen mit Hilfe von reduzierbaren fliichtigen Verbindungen mindestens eines Legierungs bestandteils, dadurch gekennzeichnet, dass die flüchtige Verbindung des einen Legie rungsbestandteils zusammen mit einem Re duktionsmittel in einem aus einem andern Legierungsbestandteil bestehenden Gefäss während des Erhitzens des Gefässes bis zu dessen Schmelzen zur Reaktion gebracht wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung des Gefässes in einer Salzschmelze erfolgt, die sich in einem von aussen beheizten Tiegel befindet.

   \?. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsmittel ein Metall ver wendet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Gefäss aus einem Me tall besteht, das bestimmt ist, den Grund bestandteil der Legierung zu bilden. 4. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das verwendete Gefäss aus dem gleichen Metall besteht wie das Reduktionsmittel. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss bedeckt wird.