DE561614C

DE561614C - Process for the introduction of easily oxidizable metals into molten metals

Info

Publication number: DE561614C
Application number: DE1930561614D
Authority: DE
Inventors: Dr Conway Freiherr V Girsewald; Dr Wolfhardt Siecke
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1930-06-22
Filing date: 1930-06-22
Publication date: 1932-10-15

Description

Verfahren zur Einführung von leicht oxydablen Metallen in geschmolzene Metalle Die Herstellung von Legierungen leicht verbrennlicher Leichtmetalle, wie z. B. Lithium oder anderer Alkalimetalle, mit schwereren, insbesondere hochschmelzenden Metallen, wie Eisen, Kupfer, Nickel u. dgl., begegnet bekanntlich der Schwierigkeit, daß die Leichtmetalle, wenn sie zu dem vorgeschmolzenen, spezifisch schwereren Metall hinzugegeben werden, zunächst auf dessen Oberfläche schwimmen bleiben und hier, da sie nicht rasch genug von dem schwereren Metall aufgenommen werden, bei der hohen Temperatur der Schmelze einer schnellen Oxydation durch den Luftsauerstoff unterliegen, gegebenenfalls auch in erheblicher Menge verflüchtigt werden. Das Arbeiten in inerten Gasen, wie Stickstoff oder Wasserstoff, ist bei Verarbeitung von Metallen, die, wie Lithium, sowohl Stickstoff wie Wasserstoff begierig aufnehmen, ausgeschlossen und auf alle Fälle ebenso wie auch das ebenfalls nicht in allen Fällen anwendbare Arbeiten im Vakuum, für die meisten Zwecke zu teuer.Process for the introduction of easily oxidizable metals into molten ones Metals The production of alloys of easily combustible light metals, such as z. B. lithium or other alkali metals, with heavier, especially high-melting Metals such as iron, copper, nickel and the like are known to encounter the difficulty that the light metals, when they become the premelted, specifically heavier metal be added, initially remain floating on its surface and here, because they are not absorbed quickly enough by the heavier metal, at the high one The temperature of the melt is subject to rapid oxidation by atmospheric oxygen, may also be volatilized in considerable quantities. Working in inert Gases such as nitrogen or hydrogen are not allowed when processing metals that, like lithium, eagerly absorbing both nitrogen and hydrogen, excluded and in all cases as well as that which is also not applicable in all cases Working in a vacuum, too expensive for most purposes.

Ein weiterer Nachteil ist, daß es infolge des starken und mengenmäßig nicht kontrollierbaren Abbrandes der leicht verbrennlichen Metalle in keinem Falle möglich ist, Legierungen @von ganz bestimmter gewünschter Zusammensetzung zu erzielen.Another disadvantage is that it is due to its strong and quantitative nature uncontrollable burn-off of the easily combustible metals in no case it is possible to achieve alloys @ of a very specific desired composition.

Auch der Weg, zunächst durch Zusammenschmelzen der hochschmelzenden Legierungskomponenten mit größeren Mengen der Zusatzmetalle höherprozentige Vorlegierungen herzustellen und diese alsdann zur Herstellung der endgültigen Legierungen in bekannter Weise zu verwenden, hat sich als praktisch und wirtschaftlich ungangbar erwiesen, weil die Verluste an den leicht verbrennlichen Zusatzmetallen noch viel größer werden,' wenn man versucht, sie den hochschmelzenden Metallen in größeren Mengen einzuverleiben.Also the way, initially by melting together the high melting points Alloy components with larger amounts of the additional metals, higher percentage master alloys and then to produce the final alloys in a known manner To use wisely has proven to be practical and economically impracticable, because the losses of the easily combustible additional metals are even greater, ' if one tries to incorporate them into the refractory metals in larger quantities.

Nach der Erfindung erfolgt die Herstellung der gewünschten Legierungen in einfachster Weise und unter Erzielung genau der angestrebten Zusammensetzung.According to the invention, the desired alloys are produced in the simplest way and with exactly the desired composition being achieved.

In einen mit einer Höhlung von passender Größe versehenem Körper aus dem Grundmetall der herzustellenden Legierung bzw. Vorlegierung wird das Zusatzmetall, z. B. Lithium, in festem oder auch geschmolzenem Zustand in solcher Menge eingefüllt, daß es den im Innern des Metallblocks versehenen Hohlraum möglichst ganz ausfüllt. Vorteilhaft kann die rechnerisch festgelegte Größe des Hohlraumes von vornherein zur Bemessung der anzuwendenden Menge des Zusatzmetalls dienen, indem dieses in allen Fällen so weit eingefüllt wird, claß es den Hohlraum entweder ganz oder bis zu einer bestimmten Marke anfüllt, so daß es nicht notwendig ist, die einzufüllende Menge zuvor abzuwiegen. Natürlich ist sowohl die äußere Form und Größe der als Außenbehälter anzuwendenden -Metallkörper ebenso wie die Form und Größe der in diesen vorzusehenden Hohlräume keinerlei Beschränkung unterworfen. Die :Metallkörper können auch statt nur aus einem Metall, falls es sich um die Herstellung gemischter Legierungen handelt, aus 'zwei oder mehreren 'Metallen in beliebiger Verteilung auf die Masse des Gesamtkörpers hergestellt sein, z. B. derart, daß in einem äußeren, mit einer entsprechenden Ausbohrung versehenen Zylinder aus dem einen 'Metall, ein anderer Zylinder aus dem zweiten Metall eingesetzt wird, der seinerseits wieder finit einer zur Aufnahme des leicht v erbrennlichen Zusatzmetalls bestimmten Ausbohrung versehen ist. Die Zusammensetzung kann aber auch in jeder-beliebigen anderen Weise erfolgen, z. B. derart, daß das Hilfsmetall nur im unteren Teil des Einfüllraumes für das leicht verbrennliche Zusatzmetall eingebracht ist. Gegebenenfalls kann auch eine bestimmte Menge des Hilfmetalls vor dem Einbringen des leicht verbrennlichen Zusatzmetalls nur lose, z. B. in Form von Stücken oder Spänen, in den Hohlraum des äußeren Metallgefäßes eingebracht werden. Schließlich kann auch dieses Metallgefäß selbst statt aus einem einzelnen Metall aus einer fertigen Legierung zweier oder mehrerer Metalle bestehen.Into a suitably sized cavity the base metal of the alloy or master alloy to be produced is the additional metal, z. B. lithium, filled in solid or molten state in such an amount, that it fills the cavity provided inside the metal block as completely as possible. The calculated size of the cavity can be advantageous from the outset serve to measure the amount of additional metal to be used by adding this in is filled in so far in all cases that it either completely or up to the cavity fills to a certain mark so that it is not necessary to fill in the one Amount previously to weigh. Of course, both the external shape and Size of the metal body to be used as the outer container as well as the shape and The size of the cavities to be provided in these is not subject to any restriction. The: Metal body can also be used instead of just one metal in case it is manufacturing mixed alloys, made of 'two or more' metals in any Distribution to the mass of the total body be made, for. B. such that in an outer cylinder provided with a corresponding bore from the one 'Metal, another cylinder made from the second metal is inserted, which in turn again finite one determined to take up the easily burnable additional metal Bore is provided. However, the composition can also be in any done in another way, e.g. B. such that the auxiliary metal only in the lower part of the Filling space for the easily combustible additional metal is introduced. Possibly can also be a certain amount of the auxiliary metal before the introduction of the easily combustible Additional metal only loosely, e.g. B. in the form of pieces or chips, into the cavity of the outer metal vessel are introduced. Finally, this metal vessel can even instead of a single metal from a finished alloy of two or consist of several metals.

Der Verschluß des Hohlraumes kann erfindungsgemäß in jeder beliebigen geeigneten Weise und mittels eines jeden beliebigen, gegen die vorhandenen Metalle, insbesondere gegen das reaktionsfähige Leichtmetall genügend beständigen Metalls hergestellt werden, wobei im allgemeinen zu beachten sein wird, daß er auch möglichst geeignet sein sollte, einem im Innern des Hohlraumes beim Erhitzen etwa auftretenden Überdruck ausreichenden Widerstand zu leisten. _ Außer keramischen Materialien, wie Schamotte, Aluminiumoxyd u. dgl., haben sich für die Verschlüsse mit besonderem Vorteil ein- oder aufschraubbare Stopfen aus demselben IKetall, wie das Außengefäß, oder auch aus einem anderen in die endgültige Legierung einzubringenden -.Metall verwendbar erwiesen. Statt durch Verschraubung können solche metallische Verschlußstopfen in gewissen Fällen auch auf demWege homogenerVerschweißung oder in irgendwelcher anderen bekannten «reise mit dem Gefäß in dichte Verbindung gebracht werden.The closure of the cavity can according to the invention in any in a suitable manner and by any means against the metals present, in particular against the reactive light metal sufficiently resistant metal are produced, it will generally have to be taken into account that it is also possible should be suitable, one that occurs in the interior of the cavity during heating To provide sufficient resistance to overpressure. _ Besides ceramic materials, such as fireclay, aluminum oxide and the like, have chosen for the closures with special Advantage of screw-in or screw-on stoppers made of the same metal as the outer vessel, or from another metal to be introduced into the final alloy proven usable. Instead of screwing, such metallic plugs can be used in certain cases also by way of homogeneous welding or in some way other known journeys can be brought into close contact with the vessel.

.Nachdem auf die beschriebene Weise das Außengefäß mit der gewünschten Füllung versehen und abgeschlossen worden ist, wird es in Heizvorrichtungen bekannter Art, z. B. in auf beliebige Weise beheizten Muffeln oder auf elektrischem Wege oder auch in Salz-Bädern oder in beliebiger sonstiger Weise, so lange und auf solche Temperaturen erhitzt, bis die Vereinigung des eingefüllten Leichtmetalls mit dem Metall des Außengefäßes erfolgt ist. Die hierbei anzuwendenden Temperaturen und Zeiten werden naturgem*iß von Fall zu Fall, je nach der Art, wie nach den 1Mengenverhä ltnissen der angewendeten einzelnen Metalle, verschieden und daher im allgemeinen am besten durch Vorversuche zu ermitteln sein. Beispielsweise wurden beim Erhitzen eines Kupferzylinders von 750 g, der einen <äußeren Durchmesser von .'o mm hatte und mit einer zylindrischen Bohrung voll 20 mm versehen war. die mit 20 g Lithium gefüllt und alsdann mit einem mit Schraubengewinde versehenen Kupferstopfen verschlossen wurde, die folgenden Ergebnisse erhalten: .Nach etwa vierstündigem Erhitzen auf Zoo bis 25o' enthielt das durch Ausbohren aus der Mitte des zentralen Kernes der Füllung auf to mm Durchmesser entnommene Metall rund 65 °/o Lithium und 35 °/o Kupfer. fach etwa vierstündigem Erhitzen auf 400' betrug der Kupfergehalt 6; °;`a und nach gleich langem Erhitzen auf 6oo bis 65o' 93 °/o.After the outer vessel has been provided with the desired filling and sealed in the manner described, it is placed in heating devices of known type, e.g. B. in any way heated muffles or electrically or in salt baths or in any other way, heated to such temperatures until the union of the light metal filled with the metal of the outer vessel has taken place. The temperatures and times to be used for this will naturally differ from case to case, depending on the nature of the proportions of the individual metals used, and can therefore generally best be determined by preliminary tests. For example, when a copper cylinder of 750 g, which had an outer diameter of .'o mm and was provided with a cylindrical bore full 20 mm, was heated. which was filled with 20 g of lithium and then closed with a screw-threaded copper stopper, the following results were obtained: After about four hours of heating at zoo to 25o ', the metal removed from the center of the central core of the filling to a diameter of to mm about 65 ° / o lithium and 35 ° / o copper. after heating to 400 'for about four hours, the copper content was 6; °; `a and after the same length of heating to 600 to 65o '93 ° / o.

Die erfindungsgemäß hergestellten Vorlegierungen werden auf die beschriebene Weise in Form von außerordentlich handlichen Stücken erzielt, «-elche die der endgültigen Legierung zuzuführenden 'Metalle in jedem Falle in einem ganz bestimmten, von vornherein festliegenden Mengenverhältnis enthalten wodurch die Zuführung der "Zusatzmetalle zu der endgültigenLegierung in ganz genau dosierten Mengen ganz außerordentlich erleichtert und sichergestellt wird. Da' ferner die so hergestellten abgepaßten Stücke der Vorlegierungen das - leicht verbrennliche Leichtmetall bereits in Form einer festen Verbindung mit dem schwereren Hauptmetall oder den schwereren Hauptmetallen enthalten, ist es leicht, diese Zusatzkörper derart in das Bad des Hauptmetalls einzubringen, daß sie sofort in demselben untergetaucht und von ihm aufgenommen «-erden und ein Verbrennen des Leichtmetalls an der Oberfläche des Metallbades nicht mehr. wie beim Einbringen des Leichtmetalls als solchen, erfolgen kann. Da somit die bei der früheren Arbeitsweise unvermeidlichen unkontrollierbaren Verluste an den leicht verbrennlichen Leichtmetallen vermieden werden, erzielt man bei der beschriebenen Arbeitsweise noch den Vorteil, daß die hergestellten Legierungen praktisch genau den aus der angewendeten Menge der Vorlegierungen errechneten Gehalt an dem leicht verbrennlichen Zusatzmetall oder den leicht verbrennlichenZusatzinetallenenthalten. Andererseits ergibt sich bei der beschriebenen Arbeitsweise ohne weiteres die Möglichkeit, auch an sich unter dein Einfuß der Atmosphärilien leicht zersetzliche Metalle, wie Lithium oder andere Alkalimetalle, jederzeit in abgemessefien :Mengen für die Herstellung von Vorlegierungen in bequem zu handhabender Form ohne Zersetzungsgefahr vorrätig zu halten.The master alloys produced according to the invention are based on the one described Way achieved in the form of extraordinarily manageable pieces, "- what those of the final Alloy to be added 'metals in each case in a very specific, from the outset contain fixed quantitative ratio thereby the supply of the "additional metals to the final alloy in precisely dosed quantities quite extraordinary is facilitated and ensured. There 'also the matched ones produced in this way Pieces of master alloys - the easily combustible light metal already in shape a solid bond with the heavier main metal or metals included, it is easy to put these additional bodies in the bath of the main metal to bring in that they are immediately immersed in it and absorbed by it «- do not earth and burn the light metal on the surface of the metal bath more. as can be done when introducing the light metal as such. Since thus show the uncontrollable losses that were inevitable in the previous way of working the easily combustible light metals are avoided, is achieved with the described Operation still has the advantage that the alloys produced are practically accurate the content of the light calculated from the amount of master alloy used contain combustible additional metal or the easily combustible additional metals. On the other hand, with the method of operation described there is easily the possibility of also on easily decomposable under your influence of the atmospheric lilies Metals, such as lithium or other alkali metals, at all times in measured: quantities for the production of master alloys in an easy-to-use form without the risk of decomposition to keep in stock.

Gegebenenfalls können auf die beschriebene Weise auch als Vorlegierungen verwendbare Metallkörper, welche im Innern mit Nichtmetaller., wie z. B. Phosphor oder sonstigen leicht v erbrennlichen Stoffen, an Stelle der obenerwähnten Leichtmetalle in Verbindung gebracht sind, Verwendung finden.If necessary, they can also be used as master alloys in the manner described usable metal body, which inside with non-metal., Such. B. Phosphorus or other easily burnable substances instead of the light metals mentioned above are associated, find use.

Claims

PArrxzAxsprÜCHr: i. Process for the introduction of easily oxidizable Metals, especially lithium, in molten metals or alloys in which the easily oxidizable metal in a hollow container made of a specifically heavier metal is included, characterized in that prior to introduction into the molten bath a diffusion of the easily oxidizable rivet into the boundary metal of the closed one Hollow container is effected by heating. a. Method according to claim i, characterized marked that on the easily combustible metal or the easily combustible Metals apart from the metal of the actual outer body also other, preferably specifically heavier metals are brought into action, e.g. B. such that this Metals e.g. B. as parts of the hollow body or in the form of fitted inserts or also only loosely, e.g. B. in clamping form, introduced into the cavity of the outer body will.