DE2445018A1 - MAGNESIUM-TITANIUM COMPOSITE BODY AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING - Google Patents

MAGNESIUM-TITANIUM COMPOSITE BODY AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING

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DE2445018A1 DE19742445018 DE2445018A DE2445018A1 DE 2445018 A1 DE2445018 A1 DE 2445018A1 DE 19742445018 DE19742445018 DE 19742445018 DE 2445018 A DE2445018 A DE 2445018A DE 2445018 A1 DE2445018 A1 DE 2445018A1
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Description

Patentanwalt H / D (727)Patent Attorney H / D (727)

63 Gießen63 casting

Ludwigstraße 67Ludwigstrasse 67

The Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USAThe Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA

MAGNESIUM-TITAN-VERBUNDKÖRPER UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNGMAGNESIUM-TITANIUM COMPOSITE BODY AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING

Priorität: 1. Oktober 1973 /USA/ Ser. No. 402 563Priority: October 1, 1973 / USA / Ser. No. 402 563

Diese Erfindung betrifft einen Magnesium-Titan-Verbundkörper, der sich besonders als elektrischer Leiter eignet, und ein Verfahren zu seiner Herstellung.This invention relates to a magnesium-titanium composite body, which is particularly suitable as an electrical conductor, and a method for its manufacture.

Nach dem Verfahren der Erfindung erhält man einen mit Titan , plattierten Verbundkörper aus einer Legierung auf Magnesiumbasis, indem man einen Titanhohlkörper mit einer geschmolzenen Legierung auf Magnesiumbasis, die mindestens 0,05 Gew. % Lithium enthält, füllt und die geschmolzene Legierung sich verfestigen lässt.The process of the invention provides one with titanium , plated composite body made of a magnesium-based alloy, by making a titanium hollow body with a molten magnesium-based alloy containing at least 0.05% by weight Contains lithium, fills and allows the molten alloy to solidify.

Die bei der Erfindung verwendeten Legierungen auf Magnesiumbasis enthalten in der Regel 0,05 bis 10 Gew. %, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew. % und besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew. % Lithium. Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann man so vorgehen, daß man entweder eine Magnesiumlegierung' oder bevorzugt reines Ma-The magnesium-based alloys used in the invention generally contain 0.05 to 10% by weight, preferably 0.1 Up to 5% by weight and particularly preferably 0.1 to 0.5% by weight lithium. In the method according to the invention one can proceed in such a way that either a magnesium alloy 'or, preferably, pure material

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2U5Q182U5Q18

gnesiummetall in der Schmelze legiert. Man kann aber auch vorlegierte Magnesium-Lithiumsysteme verwenden. Das geschmolzene Metall erwärmt man auf eine Temperatur, die niedriger ist als diejenige, bei denen ein wesentlicher Verlust an Magnesium und /oder Lithium eintritt. Bevorzugt wird das Metall auf eine Temperatur im Bereich von 677 bis 76O0C, besonders bevorzugt 691 bis 7180C erwärmt.Magnesium metal alloyed in the melt. But you can also use pre-alloyed magnesium-lithium systems. The molten metal is heated to a temperature lower than that at which there is a substantial loss of magnesium and / or lithium. The metal is preferably heated to a temperature in the range of 677 to 76o 0 C, particularly preferably 691 to 718 0 C.

Mit der geschmolzenen Magnesium-Lithiumlegierung wird ein Titanhohlkörper, wie z.B. ein Rohr oder ein Schlauch mit einem rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt, mindestens teilweise und bevorzugt im wesentlichen vollständig gefüllt. Ein derartiges Füllen kann man erreichen, indem man z.B. das geschmolzene Metall in das Titanrohr gießt. Bevorzugt verwendet man aber ein Titanrohr mit einem z.B. durch Schweissen verschlossenen Ende und taucht das offene Ende des Rohrs in die geschmolzene Magnesium-Lithiumlegierung. Dabei reagieren, die in dem Rohr vorhandenen Gase mit dem geschmolzenen Magnesium, wodurch es zu einer Füllung des Rohrs mit dem geschmolzenen Metall kommt.With the molten magnesium-lithium alloy, a titanium hollow body, such as a tube or hose with a rectangular or circular cross-section, at least partially and preferably substantially completely filled. A such filling can be achieved, for example, by pouring the molten metal into the titanium tube. Used with preference but a titanium tube with an end that is closed, e.g. by welding, and the open end of the tube is dipped into the molten magnesium-lithium alloy. The gases present in the pipe react with the molten magnesium, thereby filling the tube with the molten metal.

Im allgemeinen wird die Oberfläche des Titans, die in Berührung mit dem geschmolzenen Magnesium kommt, gereinigt, um jedes überflüssige Fett und Öl zu entfernen. Bevorzugt werden aus dem Titanrohr alle organischen Verunreinigungen durch gut bekannte Maßnahmen entfernt, bevor das Rohr mit der geschmolzener Magnesiumlegierung gefüllt wird. Die innere Oberfläche des Rohrs kann ausserdem durch bekannte mechanische oder chemischeGenerally, the surface of the titanium that comes in contact with the molten magnesium is cleaned to remove any excess fat and oil. Preferably, all organic contaminants are removed from the titanium tube by well known means before the tube is filled with the molten magnesium alloy. The inner surface of the tube can also be made by known mechanical or chemical means

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Mittel gereinigt werden, um vor dem Hineingießen der Metalllegierung an der Oberfläche vorhandenes Oxid zu entfernen.Means to be cleaned before pouring the metal alloy remove any oxide present on the surface.

Durch Einbau von geringen Mengen an Lithium in die Magnesiumlegierung wird der elektrische Kontakt zwischen der Titanumkleidung oder -plattierung und der Magnesiumlegierung verbessert, so daß ein Verbundkörper entsteht, der sowohl befriedigende physikalische Eigenschaften als auch eine gute elektrische Leitfähigkeit für die Verwendung als Leiter in korrodierenden Medien. z.B. in elektrolytischen Zellen zur Herstellung von Chlor und Natriumhydroxid, besitzt. Der Verbundkörper nach der Erfindung eignet sich auch als Substrat für dimensionsbeständige Elektroden, z.B. in elektrolytischen Chloralkalizellen.By incorporating small amounts of lithium into the magnesium alloy the electrical contact between the titanium cladding or plating and the magnesium alloy is improved, so that a composite body is created which is both satisfactory physical properties as well as good electrical conductivity for use as a conductor in corrosive media. e.g. in electrolytic cells for the production of chlorine and sodium hydroxide. The composite body according to the invention is also suitable as a substrate for dimensionally stable electrodes, e.g. in electrolytic chlor-alkali cells.

Die hier angeführten Metalle sind bevorzugt reine Metalle mit den Verunreinigungen, die solche Metalle üblicherweise in ihrer Handelsform enthalten, obwohl auch statt der reinen Metalle Legierungen verwendet werden können. Bevorzugt besteht die Magnesium-Lithiumlegierung des Kerns des Verbundkörpers im wesentlichen aus mindestens 90 Gew. % und besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Magnesium und einem Lithiumgehalt innerhalb der bereits genannten Grenzen.The metals listed here are preferably pure metals with the impurities that such metals usually contain in their commercial form, although alloys can also be used instead of the pure metals. Preferably, the magnesium-lithium alloy of the core of the composite body consists essentially of at least 90 wt.% And particularly preferably at least 99 wt.% Magnesium, and a lithium content within the aforementioned limits.

In den folgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher erläutert.The invention will be further elucidated in the following examples explained.

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Beispiele 1 bis 13Examples 1 to 13

Magnesium mit einer Reinheit von 99,80 Gew. % wurde in einem geeigneten Behälter geschmolzen und auf 704 C erwärmt. Um die Oxidation des Magnesiums bei einem Minimum zu halten, wurde das Magnesium mit einem üblichen Flussmittel bedeckt. Es wurde eine ausreichende Menge metallisches Lithium zugegeben und mit dem geschmolzenen Magnesium gemischt, so daß Magnesiumlegierungen entstanden, die 0,05, 0,1, 0,5 oder 5 Gew. % Lithium enthielten. Die Magnesium-Lithiumlegierungen wurden bei einer Temperatur von 704 C gehalten.Magnesium having a purity of 99.80 wt.% Was melted in a suitable container and heated to 704 C. In order to keep the oxidation of the magnesium to a minimum, the magnesium was covered with a common flux. A sufficient amount of metallic lithium was added and mixed with the molten magnesium to produce magnesium alloys containing 0.05, 0.1, 0.5 or 5 percent by weight lithium. The magnesium-lithium alloys were kept at a temperature of 704 ° C.

Rohre aus technisch reinem Titan mit einem Aussendurchmesser von 1,27 cm, einer Wandstärke von 0,5 mm und einem durch Schweissen verschlossenen Ende wurden durch Waschen mit Aceton gereinigt. Die gereinigten Rohre wurden dann mit dem offenen Ende nach unten in ein Bad der Magnesium-Lithiumlegierung für 5, 10 oder 30 Minuten eingetaucht, um sie im wesentlichen vollständig mit der Magnesium-Lithiumlegierung zu füllen.Tubes made of technically pure titanium with an outside diameter of 1.27 cm, a wall thickness of 0.5 mm and a ends closed by welding were cleaned by washing with acetone. The cleaned pipes were then using the open end down into a bath of the magnesium-lithium alloy immersed for 5, 10 or 30 minutes to make them essentially completely with the magnesium-lithium alloy to fill.

Die mit der Legierung gefüllten Rohre wurden langsam aus dem Bad der geschmolzenen Legierung entfernt und abkühlen gelassen, wodurch sich die Legierung verfestigte und die mit Titan plattierten bzw. umkleideten Magnesium-Lithiumlegierung Verbundkörper entstanden.The alloy-filled tubes were slowly removed from the molten alloy bath and allowed to cool left, whereby the alloy solidified and the titanium-plated or coated magnesium-lithium alloy Composite bodies were created.

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Es wurde der Spannungsabfall über eine Länge von 15 cm des Verbundkörpers bei Raumtemperatur gemessen, indem eine 15 Ampire Stromquelle elektrisch mit jedem Verbundkörper verbunden und die Messung nach üblichen Methoden durchgeführt wurde. Tabelle I gibt die bei diesen Versuchen gemessenen Werte an. Diese Werte bestätigen, daß der mit Titan plattierte Magnesium-Lithiumlegierung-Verbundkörper einen geringen Spannungsabfall über eine Einheitslänge hat und als elektrischer Leiter geeignet ist.The voltage drop was measured over a length of 15 cm of the composite body at room temperature by using a 15 Ampire power source electrical with each composite connected and the measurement was carried out according to conventional methods. Table I gives those measured in these experiments Values. These values confirm that the titanium-plated magnesium-lithium alloy composite body has a low voltage drop over a unit length and is suitable as an electrical conductor.

Tabelle ITable I.

Beispielexample Li (Gew. %)Li (wt%) Eintauch
zeit (min)Immersion
time (min) Spannungsabfall
über 15 cm
(Millivolt)Voltage drop
about 15 cm
(Millivolt) 11 0,050.05 3030th 2,52.5 22 0,10.1 55 0,880.88 33 0,10.1 1010 0,80.8 44th 0,10.1 3030th 1,01.0 55 0,10.1 3030th 0,90.9 66th 0,10.1 3030th 0,850.85 77th 0,10.1 3030th 0,90.9 88th 0,10.1 3030th 0,70.7 99 0,50.5 3030th 0,80.8 1010 0,50.5 3030th 1,01.0 1111 55 3030th 1,11.1 1212th 55 3030th 1,41.4 1313th 55 3030th 1,151.15

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Beispiele 14 und 15Examples 14 and 15

Die Verbundkörper der Beispiele 4 und 9 wurden eine Stunde bei einer Temperatur von 4540C gehalten und dann an der Luft abgekühlte Es wurde festgestellt, daß der Spannungsabfall über eine Länge von 15 cm durch eine solche Behandlung nicht geändert wurde gegenüber den in Tabelle Ϊ angegebenen Werten.The composite bodies of Examples 4 and 9 were kept at a temperature of 454 ° C. for one hour and then cooled in air. It was found that the voltage drop over a length of 15 cm was not changed by such a treatment compared to that given in Table Ϊ Values.

Vergleichsversuche A und BComparative experiments A and B

Zwei Titanrohre wurden mit einem Magnesium von einem Reinheitsgrad von 99,8 Gew. % im wesentlichen wie bei den Beispielen 1 bis 13 gefüllt« Der Spannungsabfall über eine Länge von 15 cm der nach dem Verfestigen des Magnesiums erhaltenen Titan-Magnesium-Verbundkörper wurde wie bei den Beispielen 1 bis 13 mit 18 und 1,1 Millivolt bestimmt.Two titanium tubes were made with a magnesium of a purity of 99.8% by weight essentially as in the Examples 1 to 13 filled «The voltage drop over a length of 15 cm that obtained after solidification of the magnesium Titanium-magnesium composite body was made as with the Examples 1 to 13 were determined to be 18 and 1.1 millivolts.

Die Vergleichsversuche A und B bestätigen, daß keine übereinstimmende niedrige Spannungsabfälle mit Verbundkörpern erhalten wurden, bei denen reines Magnesium als Kernmaterial benutzt wurde.Comparative tests A and B confirm that there are no consistent low voltage drops with composite bodies using pure magnesium as the core material.

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Claims (9)

24A5018 Patentansprüche24A5018 claims 1. Verfahren zur Herstellung eines mit Titan plattierten Verbundkörpers aus einer Legierung auf Magnesiumbasis, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Titanhohlkörper mit einer geschmolzenen Legierung auf Magnesiumbasis, die mindestens 0,05 Gew. % Lithium enthält, füllt und die geschmolzene Legierung sich verfestigen lässt·1. A method of manufacturing a titanium-clad composite body from a magnesium-based alloy, characterized in that a titanium hollow body with a molten alloy based on magnesium, which contains at least 0.05 wt.% Lithium, fills and the molten alloy solidifies leaves· 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Legierung auf eine Temperatur im Bereich von 677 bis 760 C vor dem Füllen des Titanhohlkörpers erwärmt-wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the molten alloy is at a temperature in the range of 677 to 760 C before Filling the titanium hollow body is heated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Titanhohlkörper mit einem verschlossenen Ende mit seinem offenen Ende in die geschmolzene Legierung auf Magnesiumbasis eingetaucht wird, so daß das Füllen des Hohlkörpers durch Umsetzung der reaktionsfähigen Gase innerhalb des Hohlkörpers mit der Magnesiumlegierung erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that a titanium hollow body with a closed end with its open end in the molten magnesium-based alloy is immersed, so that the filling of the hollow body by reaction the reactive gases takes place within the hollow body with the magnesium alloy. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung auf Magnesiumbasis verwendet wird, die 0,05 bis 10 Gew. % Lithium enthält.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an alloy is used the magnesium base containing 0.05 to 10 wt.% Lithium. 509814/0835509814/0835 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung auf Magnesiumbasis verwendet wird, die 0,1 bis 5 Gew. % Lithium enthält.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that a magnesium-based alloy is used which is 0.1 Contains up to 5% by weight lithium. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung auf Magnesiumbasis verwendet wird, die 0,1 bis 0,5 Gew. % Lithium enthält.6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an alloy is used the magnesium base contains 0.1 to 0.5 wt.% Lithium. 7. Verbundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kern aus einer Legierung auf Magnesiumbasis, die mindestens 0,05 Gew. % Lithium enthält, und eine Plattierung aus Titan besitzt.7. Composite body, characterized in that that it has a core made of a magnesium-based alloy containing at least 0.05% by weight lithium contains, and has a plating of titanium. 8. Verbundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennze ichnet, daß der Kern im wesentlichen aus 0,05 bis 10 Gew. % Lithium und Magnesium als Restbestandteil besteht und die Plattierung im wesentlichen aus Titan besteht.8. The composite body according to claim 7, characterized in that the core is substantially consists of 0.05 to 10% by weight of lithium and magnesium as the remainder, and the plating consists essentially of is made of titanium. 9. Verbundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung auf Magnesiumbasis im wesentlichen aus 0,1 bis 5 Gew. % Lithium und Magnesium als Restbestandteil besteht.9. Composite body according to claim 7, characterized in that that the magnesium-based alloy consists essentially of 0.1 to 5% by weight lithium and Magnesium is the remainder. 5098U/08355098U / 0835
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