DE2423080A1 - Verfahren zur herstellung von barium und/oder strontium enthaltenden legierungen und deren verwendung als vorlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Barium und/oder Strontium enthaltenden Legierungen und deren Verwendung als Vorlegierungen, Es ist bekannt, Strontium in Ferro-Silicium einzubringen, wobei Stroi-itiumverbindungen, vorzugsweise mit Flußmitteln, bei Temperaturen über loo 0G mit Ferro-Silicium, das geringe Gehalte an Aluminium und Calcium aufweist, zur Reaktion gebracht werden (DAS 1.222.518). Das Silicium der Schmelze soll dabei mit den Strontiumverbindungen reagieren. Das entstehende Strontium soll in die Schmelze aufgenommen werden.
• Einem anderen Vorschlag zufolge, wird flüssiges Silicium, das nur geringe Gehalte an Magnesium, Calcium und Aluminium aufweist, mit vorzugsweise auf 1200 - 1500 °C erhitzten sauerstoffhaltigen Barium- und Strontiumverbindungen ohne Verwendung von Zuschlagstoffen in Berührung gebracht (OS 2.052.927). Uin die Reaktion des flüssigen Siliciums mit den Barium- und/oder Strontiumverbindungen zu intensivieren, können die Reaktanten durch über gießen oder Rühren in Kontakt gebracht werden. Abgesehen davon, daß mit diesem Verfahren nur Vorlegierungen -mit verhältnismäßig geringen Barium- bzw. Strontiumgehalten erzeugt werden können, ist der energetische und schmelztechnische Aufwand der Verfahren ganz erheblich, so daß deren Wirtschaftlichkeit nicht gegeben ist.
• Ein weiterer bekannter Vorschlag sieht vor, Erdalkalimetalle aus Erdalkalimetallverbindungen in Siliciumlegierungsschmelzen bei hoher Temperatur und unter lebhafter Badbewegung, sowie unter Mitverwendung von Zuschlagstoffen, vorzugsweise Kohle oder kohlehaltige Stoffe, einzubringen (Os 1.608.245). Dabei wird die Siliciumschmelze vor Aufgabe der Barium- bzw. Strontinverbindungen mit 0,5 - 70% Magnesium und/oder Calcium und/oder Aluminium legiert. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß infolge der heftigen Badbewegung in Zusammenspiel mit den vorhandenen sauerstoffhaltigen Verbindungen eine starke Oxydation der Schmelze auftritt, so daß diese mit Oxiden durchmischt und angereichert wird. Das hat zur Folge, daß sich die flegierunp; schlecht vergießen läßt und das Schmelzgefäß rasch stark verkrustet, was zu dessen Unbrauchbarkeit führt.
• Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, Barium und/oder Strontium enthaltende Aluminiumlegierungen herzustellen, die als Vorlegierungen zur Veredelung von eutektischen und naheutektischen Alumisium-Silicium-Legierungen zu verwenden sind. Nach diesem Vorschlag sollen Barium- und/oder Strontiumverbindungen mit bewegten siliciumfreien Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschmelzen, gegebenenfalls unter Verwendung von Flußmitteln bei 700 - 1700 °C in Kontakt gebracht werden (OS 1.608.240). Als geeignete Barium- oder Strontiumverbindungen werden Oxide, Carbonate und Sulfate vorgeschlagen. Geeignete Aluminiumlegierungen für die Reduktion der Barium- und Strontiumverbindungen sollen solche mit bis zu 50%, vorzugsweise 20-foó Magnesium und/oder Calcium sein. Es soll aber auch reines Aluminium als Ausgangsmaterial Verwendung finden können.
• Auch diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß bedingt durch die heftige Badbewegung in Gegenwart sauerstoffhaltiger Verbindungen eine starke Oxydation und eine Verunreinigung der Schmelze mit Oxiden auftritt. Wie der praktische Versuch zeigt, ist der Trenungsgrad von Oxi.den und Schmelze mangelhaft und läßt sich auch durch die Verwendung von Flußmitteln nicht nachhaltig verbessern. Es können im Gegenteil bei der Verwendung von Flußmitteln, wie beispielsweise bei Einsatz von Aluminiumfluorid, unerwünschte hiebenrealStionen ebn re &kt ionen auftreten, wobei sich Aluminiumfluorid mit dem in der Schmelze befindlichen Strontium umsetzt und stabiles Strontiumfluorid bildet. Dadurch wird der Vorlegierungsschmelze Strontium entzogen. Bei Verwendung von Borax als Flußmittel treten Fällungsreaktionen zwischen Bor und Strontium bzw. Barium auf, so daß btdalkalimetall der Vorlegierungsschmelze gebunden wird. Die Wirtschaftlichkeit ist somit nicht gegeben.
• Es wurde nun uberraschender Weise gefunden, daß man Strontium und/oder Barium aus ihren Verbindungen in Aluminium, Aluminium-Silicium-, Silicium und Magnesiumschmelzen in einfacher Weise einlegieren kann und dabei gleichzeitig eine gute Trennung der Reaktionsendprodukte erzielt. Das Verfahren zur Herstellung von Barium- und/oder Strontium enthaltenden Legierungen besteht darin, daß zunächst in Aluminium-, Aluminium-Silicium,Silicium-oder Magnesium schmelzen Lithium einlegiert wird und nachfolgend bei 30 - 400 °C über den jeweiligen Liquiduspunkten der vo.gelegten Lithium enthaltenden Legierungen Barium- und/oder Strontiumveibindungen gegebenenfalls unter Mitverwendung von Zuschlagstoffen aufgebracht werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es unerheblich, daß die vorgelegten Legierungsschmelzen noch andere Legierungsbestandteile oder Verunreinigungen wie Eisen, Mangan, Kupfcr, Zink, u.a. enthalterl. Die Reaktionszeit der Barium-und/oder Strontiumverbindungen mit den vorgelegten Schmelzen beträgt bis zu zwei Stunden, wobei die Reaktion durch Einrüsren oder Tauchen der Barium- und/oder Strontiumverbindungen oder Gemischen solcher Verbindungen mit Zuschlagstoffen in die Schmelzen unterstützt werden kann.
• Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich sauerstoffhaltige und halogenhaltige Barium- bzw. Strontiumverbindungen, wie beispielsweise Oxide, Peroxide, Carbonate, Nitrate, Pllosshate, Chloride, Jodide, Bromide und Fluoride. Als Zuschlagstoffe eignen sich Kohle, Quarzmehl, gebranter Kalk, Alkalihalgensalze und die Malogensalze des Calciums, Berylliums und Magnesiums.
• Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Barium- bzw. Strontlumverbindungen und die Zuschlagstoffe im bereits vorgewarmten Zustand mit der vorgelegten Schnielze in Kontakt zu bringen.
• Als Reaktionsgefäß haben sich sowohl sauer als auch basisch zugestellte üfen sowie aus Kohle oder Grafit bestehende Zustellungen oder Schmelzgefäße als geeignet erwiesen. Zur Durchführung des erfindunp;sgemäßen Verfahrens können sowohl Elektroöfen als auch brennstoffbeheizte Schmelzaggregate Verwendung finden.
• Nach einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bsrium- und/oder Strontiumverbindungen oder Gemische dieser Verbindungen mit Zuschlagstoffen mit Lithium enthaltenden Aluminium;Aluminium-Silicium, Silicium oder Magnesiumschmelzen übergossen, wobei Barium und/oder Strontium besonders gut in diese einlegiert wird.
• Die erfindungsgemäß erzeugten Barium- bzw. Strontium enthaltende Legierungen können vorteilhaft als Vorlegierungen zur Herstellung von durch Barium und/oder Strontium dauerveredelte Aluminium-Silicium-Legierungen Verwendung finden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Legierungen können auch als Imptlegierungen für Gußeisenschmelzen dienen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachstehenden Beispiele erläutert.
• Beispiel 1 In eine 300 kg Aluminiumschmelze wurde bei 750 °C 30 kg Lithium in BOlm von Blöcken einlegiert. Auf diese Schmelze wurde bei 9oo°C ein Gemisch aus 340 kg SrCO3 (93%-ig) und 170 kg Holzkohlepulver portionsweise aufgegeben und verrührt. Beim Rühren trat heftige Reaktion ein und es entstand eine pulvrige Asche, die abgeräumt wurde. Danach wurde die Schmelze zu Masseln vergossen. Die chemische Analyse erbrachte einen Gehalt von 30,7% Sr in der Massel, das entspricht einer Ausbeute vam 73% bezogen auf das aufgebrachte SrCO3.
• Beispiel 2 In eine auf l30Q0C vorgewärmte Abstichpfanne wurde ein Gemisch aus 55o kg- Bariumoxid und 200 kg Petrolkoks gegeben. Darauf wurde eine 2000 kg Siliziumschmelze, in die 50 kg Lithium einlegiert wurde, bei 1500°C gegossen. Nachdem die Turbulenz in der Pfanne nachgelassen hatte, trennte sich die pulvrige Schlacke und schwamm auf der Schmelze Die Schlacke wurde abgeräumt und die Schmelze zu Masseln vergossen. Die aus der Schmelze entnommene Analysenprobe erbrachte einen Gehalt von 10 ,4?0' Barium.
• Das entspricht einer Ausbeute von 47% bezogen auf das vorgelegte Bariumoxid.
• P a t e n t a n s p r ü c h e

Claims (10)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von Strontium und/oder Barium enthaltenden Aluminium-, Aluminium-Silicium-, Silicium-und Magnesiumlegierungen dadurch gekennzeichnet, daß in Aluminium, Aluminium-Silicium-, Silicium- und Magnesiumschmelzon zunächst Lithium einlegiert wird und nachfolgend bei 30 - 400 °C über der jeweiligen Liquidustemperatur der vorgelegten Lithium enthaltenden Schmelze, diese mit Barium-und/oder Strontiumverbindungen gegebenenfalls unter Mitverwendung von Zuschlagstoffen zur Reaktion gebracht werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgelegten Lithium enthaltenden Aluminium-, Aluminium-Silicium-, Silicium- und Magnesiumschmelzen noch andere Legierungsbestandteile oder Verunreinigungen, wie Eisen, Mangan, Kupfer, Zink, u.a. aufweisen können.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Barium- bzw. Strontiumverbindungen die Oxide, Peroxide, Carbonate, Nitrate, Phosphate, Chloride, Jodide, Bromide und Fluoride verwendet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoffe Kohle, kohlehaltige Stoffe, Quarzmehl, gebrannter Kalk, Alkalihalogensalze und die Halogensalze des Calciums, Berylliums und Magnesiums vorwendet werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bls Lr, dadurch gekennzeichnet, daß als Heaktionsgefäße für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sauer oder basisch zugestellte Öfen sowie aus Kohle oder Gr-afit bestehende oder zugestellte Schmelzgefäße Verwendung finden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Barium- und/oder Strontiumverbindungen oder Gemische dieser Verbindungen mit Zuschlagstoffen mit Lithium enthaltenden Aluminium-, Aluminium-Silicium-, Silicium- oder Magnesiumschmelzen durch Übergiessen in Kontakt gebracht werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Barium und/oder Strontiumverbindungen oder Gemische dieser Verbindungen mit Zuschlagstoffen in vorgewarmtem Zustand mit den Lithium enthaltenden Aluminium-, Aluminium-Silicium-, Silicium- oder Magnesiumschmelzen in Kontakt gebracht werden.
8. 8. Verwendung der Legierungen nach Anspruch 1 bis 7 als Vorlegierungen für die Herstellung von Legierungen der Elementgruppe Strontium und Barium.
9. 9. Verwendung der Legierungen nach Anspruch 8 als Vorlegierungen zur Herstellung von Leichtmetalllegierungen.
10. 10. Verwendung der Legierungen nach Anspruch 8 als Vorlegierungen zur Herstellung von Gußeisen.