DE237791C

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Publication number: DE237791C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 237791 KLASSE 40 a. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Oktober 1909 ab.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, Magnesium und seine Legierungen von ihren Verunreinigungen zu befreien und so für die Metalltechnik brauchbarer zu machen.

Aufklärende Versuche haben nämlich ergeben, daß reines Magnesium und reine Magnesiumlegierungen den atmosphärischen Einflüssen praktisch durchaus widerstehen, und daß das

ίο Metall nur unter Mitwirkung gewisser in dem Magnesium des gewöhnlichen Reinheitsgrades immer vorhandener Verunreinigungen durch die Atmosphäre angegriffen wird. Da aber die mechanisch wichtigen Eigenschaften des Magnesiums diesem eine große Verwendung in der Technik sichern, so muß jedes Verfahren, das gestattet, Magnesium von seinen Verunreinigungen zu befreien und so für gewerbliche Zwecke nutzbarer zu machen, der einschlägigen Technik willkommen sein.

Bis heute war reines Magnesium nur durch Destillation des Metalles herzustellen (vgl. z. B. Ab egg, Handbuch der anorg. Chemie II2, Seite 36, 1905).

Daß aber eine Destillation von Magnesium im großen fast unüberwindlichen Schwierigkeiten begegnet wegen des bei 2200 ° C. liegenden Siedepunktes des Metalles (vgl. R. Schenk, »Physikalische Chemie der Metalle« 1909, Seite 4) und wegen der Leichtigkeit, mit der es mit Sauerstoff, Stickstoff und Kohlensäure der Luft verbrennt, ist einleuchtend.

Es ist nun gefunden worden, daß man auch ohne Destillation zum Ziele kommt, wenn man das Metall einer Reinigungsschmelze mit Alkali-Chloriden, deren Schmelzpunkt wesentlich höher als der des zu reinigenden Metalles liegt, unterwirft.

Hierzu bringt man das geschmolzene Alkalichlorid mit dem geschmolzenen Metall in innige Berührung und läßt dann die Masse sich unterhalb des Schmelzpunktes des angewandten Chlorids abkühlen. Das Chlorid bildet dann eine feste, alle Verunreinigungen des Metalls einschließende Salzdecke, von der das Metall, welches jetzt nur noch geringe Spuren des angewandten hochschmelzenden Chlorids enthält, in flüssiger oder fester Form leicht getrennt werden kann. Es gilt jetzt noch, diese letzten Spuren der hochschmelzenden Chloride zu entfernen. Dies geschieht nach der vorliegenden Erfindung dadurch, daß man das Metall nach seiner Trennung von der Salzdecke eine Zeitlang flüssig hält, ohne aber dabei auch die zu entfernenden Chloride zum Schmelzen zu bringen. Dann sammeln sich zum Unterschied von geschmolzenen Chloriden die bei den eingehaltenen Temperaturen noch festen Chloride aus allen Teilen der Metallmasse an deren Oberfläche an und können von dem jetzt reinen Metall leicht getrennt werden.

Als Reinigungsmittel kommen in erster Linie Chlornatrium oder Chlorkalium, je ein-

zein angewandt, in Betracht. Die Schmelzpunkte von reinem Chlorkalium und reinem Chlornatrium liegen nämlich bei 790⁰ bzw. 820⁰C. (vgl. Landoldt-Börnstein, Physik. ehem. Tabellen 1905, Seite 293), also viel höher als die des Magnesiums von 633° C, so daß erstere bei dem Abkühlen längst erstarrt sind, wenn letzteres noch flüssig ist.

Es ist selbstverständlich, daß man nicht unbedingt reines Chlornatrium oder reines Chlorkalium anwenden muß, sondern man kann sehr wohl auch Gemische beider benutzen, sofern deren Schmelzpunkt noch so hoch über dem des Metalles bleibt, daß die Scheidung wie geschildert stattfinden kann. Diese Bedingungen werden von Mischungen erfüllt, in denen der eine oder der andere !Component wesentlich vorherrscht; z. B. kann eine Mischung von 70 Prozent Na Cl und 30 Prozent K Cl benutzt werden.

Dagegen können Salzgemische nach DeviHe und C ar ο η (s. Annales de Chimie et de Physique, 3. Folge, Band 67 (1863), Seite 340 u. 344), welche entweder Carnallit mit Fluorcalcium oder ein Chlornatrium-Chlor-Kaliumgemisch von 56 Prozent K Cl und 44 Prozent Na Cl (Schmelzpunkt 640⁰C, Landoldt-Börnstein, Physik, ehem. Tabellen 1905, Seite 294) zur Reinigung des Magnesiums empfehlen, für das vorliegende Verfahren nicht in Frage kommen, weil die Schmelzpunkte dieser Salzgemische, ebenso wie auch der des von Borchers (Elektrometallurgie 1903, Seite 18) für die gleichen Zwecke angewandten Carnallits, dem Schmelzpunkt des Magnesiums so nahe liegen, daß die das Wesen der Erfindung ausmachende Trennung des flüssigen Metalles von dem zuerst erstarrten Chlorid nicht ausgeübt werden kann. Diese Verfahren von Deville und Caron und das von Borchers führen zu einer unvollkommenen Trennung von Metall und Chlorid, weil letztere nur in gleichen Aggregatzuständen (beide fest oder beide flüssig) geschieden werden können.

Nicht nur im Prinzip sind die Verfahren von Deville und Caron und das von Borchers verschieden von dem Verfahren der Erfindung, sondern sie werden von letzterem auch noch bezüglich des Ergebnisses übertroffen.

Sowohl das nach Deville und Caron als auch das nach Borchers gereinigte Metall enthält noch Chloridspuren, die mit der Luftfeuchtigkeit nach der Gleichung:

Chlorid -f- m Mg + m H₂O — Chlorid + mMgO + mH₂

(vgl. Lemoine, Chem. Zentralblatt 1899 II, Seite 516) häßliche Magnesiaausblühungen ergeben. Schon Deville und Caron haben die Un-Vollkommenheit ihrer Reinigungsverfahren erkannt und griffen deshalb zu der eingangs erwähnten Destillation des Metalls. Dagegen zeigt das nach dem relativ einfachen Verfahren der Erfindung gereinigte Metall keine Magnesiaausblühungen mehr, ist also chloridfrei und enthält auch keine anderen Verunreinigungen mehr. Damit sind prinzipielle Neuheit und technischer Effekt des vorliegenden Verfahrens dargetan.

Eine empfehlenswerte Ausführungsform des Verfahrens ist z. B. die folgende:

Man bringt das Magnesium, fest oder auch für sich geschmolzen, mit dem geschmolzenen oder auch zunächst noch festen Alkalichlorid auf einmal oder fraktioniert zusammen. Als gutes Mengenverhältnis hat sich z. B. 2 kg Chloralkali auf 10 kg des zu reinigenden Magnesiums ergeben. Metall und Reinigungsmittel werden dann etwas oberhalb des Schmelzpunktes des letzteren durch Rühren oder sonstwie in innige Berührung miteinander gebracht. Ist dies geschehen, so läßt man Metall und Reinigungsmittel so lange abkühlen, bis das Alkalichlorid völlig erstarrt, das Metall aber noch flüssig ist. Das erstarrte Salz bildet dann eine das Metall einschließende Kruste, welche alle vorher im Magnesium gewesenen Verunreinigungen, wie Magnesiumchlorid, Magnesia, Magnesiumnitrid, Kohle, Carbid usw., enthält.

Das Metall wird aus diesem Salzgehäuse jetzt so, daß möglichst wenig Salz mit in das Metall gerät, in denjenigen Apparat abgegossen, in dem es weiter von den letzten Spuren des ihm noch anhaftenden Chlorids befreit werden soll. Dieser Apparat besteht zweckmäßigerweise aus einem Tiegel o. dgl., der durch einen Deckel mit Pyrometerhülse, mit Ein- und Ableitungsrohr für die Gase und mit abschließbarer Öffnung zum Füllen und Entleeren geschlossen ist. Das in diesen Apparat übergeführte Metall wird nun, während über seine Oberfläche ein langsamer Strom von Wasserstoff oder einem anderen inerten Gas streicht, langsam bis auf etwa 700 ° erhitzt und einige Zeit bei dieser Temperatur gehalten. Man kann auch ohne Benutznng von Wasserstoff oder anderen indifferenten Gasen arbeiten, wenn man den Apparat, in dem diese Nachreinigung vorgenommen wird, evakuiert. Schließlich wird das Metall von den Chloriden, die sich auf der Oberfläche angesammelt haben, irgendwie getrennt.

Claims

Pate NT-An SPRU ch:

Verfahren zur Darstellung von reinem Magnesium oder Magnesium-Legierungen unter Anwendung von Chloriden als Reinigungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß

man das Metall mit solchen Alkalichloriden, deren Schmelzpunkt wesentlich über dem des Metalls liegt, zusammenschmilzt, das Ganze auf eine Temperatur, die unterhalb der Erstarrungstemperatur des Chlorids liegt, abkühlt und das flüssige oder feste Metall von dem erstarrten Chlorid trennt, und dann zum Zwecke der Ausscheidung der letzten zu Ausblühungen noch Veranlassung gebenden Chloridspuren unter Luftaus-Schluß einige Zeit bei der angegebenen Temperatur flüssig erhält.