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Verfahren zur Herstellung von Berylliumlegierungen, insbesondere solchen
mit hohem Berylliumgehalt, mittels Schmelzflußelektrolyse Die Herstellung von Beryläumlegierungen
mit einem hohen Berylliumgehalt bereitet in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten.
Ein Zusammenschmelzen des Berylliums mit den Legierungsmetallen empfiehlt sich aus
dem Grunde nicht, weil das Beryllium leicht abbrennt und außerdem bei einem derartigen
Prozeß fast alle handelsüblichen Tiegelmaterialien unzulässig stark angegriffen
werden. Außerdem würde ein solcher Prozeß lange Zeit in Anspruch nehmen, da sich
reines Beryllium in anderen M-etallschmelzen nur außerordentlich langsam auflöst.
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Man hat bereits versucht, Berylliumlegierungen mittels Schmelzflußelektrolyse
herzustellen. Man hat dabei meist die mit Berylhum zu legierenden fremden Metalle
in geschmolzenem Zustand als Kathode verwendet. Hierbei entstehen indessen meist
sehr inhomogene Legierungen, weil die Diffusion des Berylliums in das geschmolzene
Fremdmetall hinein meist nicht ausreicht, um die mit Beryllium gesättigten äußeren
Schichten, die kein Beryllium mehr aufnehmen, zu durchdringen. Es ist außerdem bereits
vorgeschlagen worden, Berylliumlegierungen dadurch herzustellen, daß man zu einer
zur elektrolytischen Abscheidung von Beryllium geeigneten Schmelze ein Salz des
zu legierenden Fremdmetalles hinzusetzt. Dieses Verfahren ist indessen technisch
aus dem Grunde schwierig durchführbar, weil die dafür am besten geeigneten Salze
meist schwer beschaffbar sind.
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Diese Nachteile der bekannen Verfahren werden gemäß der Erfindung
dadurch vermieden, daß da-, mit Beryllium zu legierende Metall durch anodische Auflösung
in die Schmelze eingeführt wird. Dabei wird die Temperatur der Schmelze unter dem.
Schmelzpunkt des zu legierenden Metalles gehalten.
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Besonders zweckmäßig ist es, solche Legierungsmetalle anzuwenden,
die ein größeres spezifisches Gewicht haben als die zur Anwendung gelangende Schmelze,
die am besten aus einem Gemisch von Fluoriden des Berylliums und eines oder mehrerer
Erdalkalimetallen gebildet wird oder für ein leichtes Legierungsmetail das spezifische
Gewicht der Schmelze z. B. durch Zusatz von Alkalihalogeniden hinreichend zu erniedrigen.
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Zur Durchführung des neuen Verfahrens verfährt man zweckmäßig in der
Weise, daß man in einem Tiegel zunächst die vorerwähnte Schmelze herstellt und den
Tiegel oder mindestens den Tiegelboden anodisch schaltet, während eine oder -mehrere,
gegebenenfalls gekühlte Kathoden von oben her in die Schmelze eingetaucht werden.
Darauf wird das zu legierende Metall vorzugsweise in der Form von Pulver, Spänen
o. dgl. in
bestimmten Zeitabständen und in einer in der Hauptsache
nach dem gewünschten Berylliumgehalt der Legierung zu bemessenden Menge in die Schmelze
eingetragen. Die zulässige Höchstgrenze für die Menge des in die Schmelze einzubringenden
Legierungsmetalles richtet sich nach dem spezifischen Gewicht der entstehenden Legierung.
Sobald dieses größer werden würde als dasjenige des Elektrolyten, würde die Abscheidung
praktisch sehr erschwert werden, da der sich kathodisch bildende Regulus von der
Kathode ablösen würde. Für Kupfer liegen die Verhältnisse beispielsweise so, daß
man eine bis zu 5oprozentige Berylliumlegierung ohne besondere Schwierigkeiten herstellen
kann.
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Das in die Schmelze eingetragene LegierungsmetaU sinkt infolge seines
höheren spezifischen Gewichtes zu Boden und wird dadurch anodisch polarisiert und
unter der Einwirkung des elektrischen Stromes aufgelöst. Dabei bildet sich das sonst
meist schwer erhältliche Fluorid des betreffenden Metalles ohne weiteres, und aus
diesem wird nun das Metall gemeinsam mit dem ebenfalls als Fluorid in der Schmelze
vorhandenen Beryllium als Legierung an der Kathode abgeschieden.
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Das neue Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Gewinnung von
Vorlegierungen mit hohem Berylliumgehalt, die auf niederprozentige Berylliumlegierungen
dadurch weiterverarbeitet werden können, daß man eine geringe Menge von ihnen zu
einer Schmelze des zu legierenden Metalles hinzusetzt.
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Diese Anwendung des neuen Verfahrens hat gegenüber der zur Herstellung
von Berylliumlegierungen sonst üblichen Verwendung von reinem, durch Schmelzflußelektrolyse
gewonnenem Beryllium als Ausgangsmaterial praktisch erhebliche Vorteile,
. Insbesondere tritt durch die Bildung der Legierung des Berylliums nach
dem neuen Verfahren eine meist recht erhebliche Erniedrigung des Schmelzpunktes
des abgeschiedenen Stoffes ein und damit die Erzielung schöner glatter Reguli. Infolge
der Schmelzpunktemiedrigung kann man auch bei tieferen Temperaturen als bei der
Abscheidung von Beryllium allein arbeiten, so daß eine wesentliche Energieersparnis
eintritt und außerdem die Verluste infolge Verdampfung des Berylliums herabgesetzt
werden. Ausführungsbeispiele i. Zu einer Schmelze, die aus Beryllium- und Erdalkalifluoriden
gebildet und zur stündlichen Abscheidung von 2oo g reinem Beryllium geeignet
war, wurden alle 15 Minuten io g Kupfer in Form von Spänen oder Pulver hinzugesetzt.
Dadurch wurde eine etwa 15prozentige Kupfer-Beryllium-Legierung erhalten.
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2. Zu einer Schmelze, die stündlich 150 9
reines BeryRium lieferte
und die gleichen Bestandteile wie zuvor enthielt, wurden alle 15Minuten 2og Nickel
hinzugesetzt und damit eine etwa 35 prozentige Nickel - Beryllium
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Legierung gewonnen.
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3. Zu einer Schmelze von der gleichen Zusammensetzung wie zuvor,
die eine Erzeugung von 500 9 Beryllium -in der Stunde gestattete, wurden
alle 15 Minuten 5 9 Eisenpulver zugesetzt und so eine etwa 3prozentige Eisen-Beryllium-Legierung
gewonnen.
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Man kann das neue Verfahren natürlich auch dazu anwenden, um Legierungen
des Berylliums mit mehreren anderen Metallen, insbesondere Schwermetallen, zu gewinnen.
Als Beispiel hierfür sei die Herstellung von Kupfer-Nickel-BeryBium-Legierungeil
angegeben, die durch gleichzeitige Anwendung der Ausführungsbeispiele i und 2 erfolgen
kann.