DE60029970T2

DE60029970T2 - Abschirmgas

Info

Publication number: DE60029970T2
Application number: DE60029970T
Authority: DE
Inventors: Jeffrie Nigel Forest Lake RICKETTS; Timothy Malcolm Kenmore Hills FROST; Paul Simon St Lucia CASHION; John Craig Springfield KORN; Wilmott Phillip Indooroopilly BAKER
Original assignee: Cast Centre Pty Ltd
Current assignee: Cast Centre Pty Ltd
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2007-08-30
Also published as: ATE335863T1; HUP0200990A3; KR100705885B1; NO20015264L; US6929674B1; EP1204499A1; PL356213A1; AU766844B2; NO20015264D0; SK15562001A3; WO2000064614A1; BG106138A; PL193694B1; ZA200108862B; HUP0200990A2; AUPQ001599A0; IS6131A; DE60029970T8; KR20020011397A; BR0010137A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die als Schutzgase zum Schützen von geschmolzenem Magnesium/geschmolzenen Magnesiumlegierungen nützlich sind. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schützen von geschmolzenem Magnesium/geschmolzenen Magnesiumlegierungen und ein Verfahren zum Löschen von Magnesiumfeuern/Magnesiumlegierungsfeuern.
STAND DER TECHNIK
Magnesium ist ein sehr reaktives und thermodynamisch instabiles Element. Geschmolzenes Magnesium wird in Umgebungsluft leicht und heftig oxidiert, wobei es mit einer Flammentemperatur von etwa 2820°C brennt. Drei Ansätze wurden verwendet, um den heftigen Oxidationsprozess zu hemmen. Salzschutzschmelzen können über das geschmolzene Metall gesprüht werden; Sauerstoff kann vom Kontakt mit dem geschmolzenen Metall ausgeschlossen werden, indem das geschmolzene Metall mit einem inerten Gas wie z.B. Helium, Stickstoff oder Argon abgeschirmt wird; oder es kann eine abwehrende Schutzgaszusammensetzung verwendet werden, um das geschmolzene Metall abzuschirmen. Abwehrende Schutzgaszusammensetzungen umfassen typischerweise Luft und/oder Kohlendioxid und eine kleine Menge eines Hemmstoffes, der mit dem geschmolzenes Metall reagiert/interagiert, um einen Film/eine Schicht auf der geschmolzenen Metalloberfläche zu bilden, der bzw. die sie vor Oxidation schützt. Bis heute versteht man den Mechanismus, durch den Hemmstoffe geschmolzene reaktive Metalle schützen, nicht gut.
Das US-Patent Nr. 5115868 beschreibt Feuerlöschzusammensetzungen aus Trifluormethan, wahlweise in Verbindung mit anderen halogenierten Kohlenwasserstoffen, die ein niedriges GWP ohne Auswirkung auf das Ozon in der Stratosphäre haben.
US-Patent Nr. 1,972,317 betrifft Verfahren zum Hemmen der Oxidation von leicht oxidierbaren Metallen, einschließlich Magnesium und seiner Legierungen. Das Patent merkt an, dass zur Zeit seiner Anmeldung 1932 zahlreiche Lösungen für das Oxidationsproblem vorgeschlagen worden waren, einschließlich Verdrängen der Atmosphäre in Kontakt mit dem Metall durch ein Gas wie z.B. Stickstoff, Kohlendioxid oder Schwefeldioxid. US 1,972,317 lehrt die Hemmung der Oxidation, indem in der Atmosphäre, die in Kontakt mit geschmolzenem Metall steht, ein hemmendes Gas enthaltend Fluor gehalten wird, entweder in elementarer oder kombinierter Form. Es wird auf viele Fluor enthaltende Verbindungen Bezug genommen, wobei als bevorzugt die Feststoffe Ammoniumborfluorid, Ammoniumsilicofluorid, Ammoniumbifluorid und Ammoniumfluorphosphat oder die daraus nach dem Erhitzen entstandenen Gase genannt werden. Ungeachtet der Erteilung von US 1,972,317 im Jahre 1934 dauerte es bis etwa zur Mitte der 1970er Jahre, bis eine Fluor enthaltende Verbindung kommerzielle Akzeptanz als Hemmstoff in einem Schutzgas fand.
Bis etwa der Mitte der 1970er Jahre wurde Schwefeldioxid (SO₂) weit verbreitet als Hemmstoff in einer Magnesium-Schutzgaszusammensetzung verwendet, wurde aber durch Schwefelhexafluorid (SF₆) verdrängt, das zum Industriestandard geworden ist. Typischerweise enthalten Schutzgaszusammensetzungen auf Basis von SF₆ 0,2–1 Vol.-% SF₆ und ein Trägergas wie z.B. Luft, Kohlendioxid, Argon oder Stickstoff. SF₆ hat den Vorteil, dass es ein farbloses, geruchloses, ungiftiges Gas ist, das zum Schützen von geschmolzenem Magnesium einer geschmolzener Magnesiumlegierung und bei der Produktion von blanken und glänzenden Rohblöcken mit relativ niedriger Schlackenbildung verwendet werden kann. SF₆ leidet jedoch unter mehreren Nachteilen. Seine auf Schwefel basierenden Zersetzungsprodukte bei hoher Temperatur sind sehr giftig. Es ist teuer, hat begrenzte Bezugsquellen und ist eines der schlimmsten bekannten Treibhausgase mit einem Erderwärmungspotential (GWP) von 23.900 bezogen auf 1 für Kohlendioxid bei einem Zeithorizont von 100 Jahren.
Es wird auch beobachtet, dass das resultierende Feuer, wenn Magnesium einmal entzündet ist, selbst mit hohen Konzentrationen an SF₆ nicht gelöscht werden kann. SO₂ ist in dieser Hinsicht noch schlechter, weil es ein Magnesiumfeuer beschleunigen kann. Das einzig bekannte Schutzgas zum Löschen eines Magnesiumfeuers ist Bortrifluorid (BF₃), das sehr teuer und sehr giftig ist.
Alternative Schutzgaszusammensetzungen sind wünschenswert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Schutzgaszusammensetzung zum Schützen von geschmolzenem Magnesium/einer geschmolzenen Magnesiumlegierung bereit, wobei die Zusammensetzung einen Fluor enthaltenden Hemmstoff wie in Anspruch 1 definiert und ein Trägergas umfasst, wobei jede Komponente der Zusammensetzung ein Erderwärmungspotential (GWP) (bezogen auf das absolute GWP für Kohlendioxid bei einem Zeithorizont von 100 Jahren) von weniger als 5000 hat.
Vorzugsweise hat der Hemmstoff ein minimales Ozonabbaupotential, bevorzugter hat der Hemmstoff kein Ozonabbaupotential.
Vorzugsweise ist der Hemmstoff ungiftig. In dieser Hinsicht werden Verbindungen mit einem Schwellengrenzwert-zeitgewichtetem Mittelwert (TLV-TWA) (die zeitgewichtete Durchschnittskonzentration für einen normalen achtstündigen Arbeitstag und einer 40-Stunden-Arbeitswoche, der nahezu alle Arbeiter ohne nachteilige Wirkung wiederholt Tag für Tag ausgesetzt werden können), wie von der American Conference of Governmental Industrial Hygienists ausgegeben, von weniger als 100 ppm als giftig betrachtet. Beispielsweise sind die in US 1972317 offenbarten BF₃, Siliziumtetrafluorid (SiF₄), Stickstofftrifluorid (NF₃) und Sulfurylfluorid (SO₂F₂) giftig.
Die Zusammensetzung kann eine Mischung von Hemmstoffen umfassen (jeweils mit einem GWP von weniger als 5000) und umfasst vorzugsweise eine geringe Menge Hemmstoff und eine große Menge eines Trägergases. Die Zusammensetzung besteht aus weniger als 1 Vol.-% Hemmstoff, und der Rest ist Trägergas. Bevorzugter enthält die Zusammensetzung weniger als 0,5 Vol.-% (am meisten bevorzugt weniger als 0,1 Vol.-%) Hemmstoff.
Vorzugsweise hat jede Komponente der Zusammensetzung ein GWP von weniger als 3000, noch bevorzugter von weniger als 1500.
Geeignete Trägergase umfassen Luft, Kohlendioxid, Argon, Stickstoff und deren Mischungen.
Der Hemmstoff wird aus der Gruppe bestehend aus Fluorkohlenwasserstoffen (HFCs), Hydrofluorethern (HFEs) und Mischungen daraus ausgewählt. Vorzugsweise weist der Hemmstoff einen Siedepunkt von weniger als 100°C auf, mehr bevorzugt weniger als 80°C. Wenn der Hemmstoff bei Umgebungstemperatur gasförmig ist, kann er mit der gewünschten Konzentration in dem Trägergas verteilt werden. Wenn der Hemmstoff bei Umgebungstemperatur flüssig ist, kann er mit einer gewünschten Konzentration in dem Trägergas mitgerissen werden, indem ein Strom des Trägergases über den Hemmstoff geleitet wird. Geeignete Fluorkohlenwaserstoffe und Hydrofluorether sind in Tabelle 1 unten aufgelistet, die ihre Siedepunkte (Sdp.) und ihre GWPs (bezogen auf das absolute GWP für Kohlendioxid bei einem Zeithorizont von 100 Jahren) umfasst, die aus IPCC 1996 entnommen wurden.
TABELLE 1
Eine bevorzugte Schutzgaszusammensetzung besteht aus 1,1,1,2-Tetrafluorethan und trockener Luft. Experimentelle Arbeiten haben gezeigt, dass eine solche Schutzgaszusammensetzung einen Schutz bereitstellt, der dem von auf SF₆ basierenden Zusammensetzungen mindestens gleich ist, und bei niedrigeren Konzentrationen an Hemmstoff verwendet werden kann. SF₆ hat ein über 18 Mal höheres GWP als 1,1,1,2-Tetrafluorethan und kostet derzeit mehr als 2½ Mal so viel wie 1,1,1,2-Tetrafluorethan.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schützen von geschmolzenem Magnesium einer geschmolzenen Magnesiumlegierung bereit, wobei das Verfahren das Abschirmen des geschmolzenen Magnesiums/der geschmolzenen Magnesiumlegierung mit einer Schutzgaszusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf das Schützen von geschmolzenem Magnesium/einer geschmolzenen Magnesiumlegierung in einem Gießbehälter wie z.B. einem Ofen und während des Gießens anwendbar.
In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Hemmstoffes bereit, wie er mit Bezug auf den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert wurde, um die Oxidation von geschmolzenem Magnesium/einer geschmolzenen Magnesiumlegierung zu verhindern oder zu minimieren. Beispielhaft kann ein Hemmstoff der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Oxidation von geschmolzenem Magnesium einer geschmolzenen Magnesiumlegierung während des Sandgusses zu verhindern oder zu minimieren. Wenn der Hemmstoff bei Umgebungstemperatur gasförmig ist, kann die Sandform vor dem Gießen des geschmolzenen Metalls mit Hemmstoff gespült werden. Wenn der Hemmstoff bei Umgebungstemperatur flüssig ist, kann die Sandform vor dem Eingießen des geschmolzenen Metalls mit Hemmstoff aus einer Sprühflasche oder dergleichen ausgesprüht werden. Andere geeignete Verfahren der Verwendung von Hemmstoffen der vorliegenden Erfindung, um die Oxidation von geschmolzenem Magnesiums/einer geschmolzenen Magnesiumlegierung zu verhindern oder zu minimieren, werden Fachleuten im Bereich der Gießpraxis bekannt sein.
In einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Löschen eines Magnesium-/Magnesiumlegierungsfeuers bereit, wobei das Verfahren umfasst, dass das Feuer mit einer Atmosphäre aus Hemmstoff in Kontakt gebracht wird, wie er mit Bezug auf den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert wurde. Das Feuer kann so in Kontakt gebracht werden, indem es zum Beispiel einem Strom des Hemmstoffes ausgesetzt wird oder in ein Reservoir enthaltend den Hemmstoff eingetaucht wird.
BEISPIELE
Die nachfolgenden nicht-Vergleichsbeispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sollten nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung auf irgendeine Weise beschränkend aufgefasst werden.
Beispiel 1
Ein Tiegelofen enthaltend 100 Gramm geschmolzenes reines Magnesium bei 680°C wurde mit einer gasförmigen Zusammensetzung bestehend aus 0,02 Vol.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan abgeschirmt, wobei der Rest trockene Luft war. Es wurde ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums mit Bildung eines dünnen Oberflächenschutzfilms beobachtet. Ein absichtliches Aufbrechen des Oberflächenfilms führte nicht zu einem Brand der geschmolzenen Magnesiumprobe.
Vergleichsbeispiel 1
Vergleichsbeispiel 1 war mit Beispiel 1 identisch, außer dass 1,1,1,2-Tetrafluorethan durch SF₆ ersetzt wurde. Es wurde kein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums beobachtet, und die Magnesiumprobe brannte schnell. Ein ausreichender Schutz der geschmolzenen Magnesiumprobe wurde nur erreicht, wenn die gasförmige Zusammensetzung aus 0,05 Vol.-% SF₆ bestand und der Rest trockene Luft war. Bei dieser Konzentration von SF₆ führte ein absichtliches Aufbrechen des Oberflächenfilms zu einem lokalen Brand der geschmolzenen Magnesiumprobe.
Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 zeigen, dass die erfindungsgemäße Schutzgaszusammensetzung bei einer niedrigeren Konzentration als eine Zusammensetzung basierend auf SF₆ einen guten Schutz von geschmolzenem Magnesium zur Verfügung stellt.
Beispiel 2
Eine Reihe von einzelnen Rohblöcken sowohl aus reinem Magnesium als auch aus der Magnesium-Aluminiumlegierung AZ91 wurde in einer 8 kg-Rohblockform mit einer steuerbaren Atmosphärenkammer gegossen. Das geschmolzene Metall wurde unter Vakuum in die Kammer gesaugt, um die Rohblockform zu füllen. Als die Rohblockform voll war, wurde das Vakuum ausgeschaltet, die Kammer wurde mit einer Schutzgaszusammensetzung gefüllt, und dem geschmolzenen Metall wurde Gelegenheit gegeben, sich zu verfestigen. Im Fall der AZ91-Legierung bestand die Schutzgaszusammensetzung aus 0,04 Vol.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan, und der Rest war trockene Luft. Die Schutzgaszusammensetzung für den Guss des reinen Magnesiums bestand aus 0,1 Vol.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan, und der Rest war trockene Luft.
Einzelne Rohblöcke sowohl aus reinem Magnesium als auch aus AZ91-Legierung wurden ohne Brennen mit blankem glänzenden Oberflächenzustand mit sehr wenig Schlacke und ohne Reaktion mit Formbeschichtungen aus Bornitrid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Vergleichsbeispiel 2 war mit Beispiel 2 identisch, außer dass 1,1,1,2-Tetrafluorethan durch SF₆ ersetzt wurde, das mit den gleichen Konzentrationen verwendet wurde, d.h. 0,04 Vol.-% in trockener Luft für die AZ91-Legierung und 0,1 Vol.-% in trockener Luft für reines Magnesium.
Die in Beispiel 2 hergestellten Rohblöcke wiesen weniger Schlacke auf und hatten einen attraktiveren Oberflächenzustand als die in Vergleichsbeispiel 2 hergestellten.
Beispiel 3
Ein geringer Fluss an 1,1,1,2-Tetrafluorethan wurde kontinuierlich in einen Behälter dosiert, der verwendet wird, um geschmolzene Magnesiumschlacke zu sammeln. Während des Transports der Schlacke aus dem Ofen zu dem Behälter kam die Schlacke mit der Luft in Kontakt und entzündete sich. Beim Einbringen der Schlacke in den Behälter hörte der Brand schnell auf.
Vergleichsbeispiel 3
Vergleichsbeispiel 3 war mit Beispiel 3 identisch, außer dass 1,1,1,2-Tetrafluorethan durch SF₆ ersetzt wurde. In diesem Fall brannte die Schlacke weiterhin, nachdem sie in den Behälter eingebracht worden war.
Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 zeigen, dass ein Hemmstoff der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, das Brennen von Magnesiummetall/Schlacke zu unterdrücken. Dies ermöglicht die Minimierung von Magnesiumrauch in einer Arbeitsumgebung und die Verhinderung von Oxidation des Magnesiummetallgehalts in der Schlacke. Dies würde Schlackeverarbeitungsvorgänge ermöglichen, um den wertvollen Magnesiummetallgehalt wiederzugewinnen.
Beispiel 4
Rohblöcke aus reinem Magnesium wurden in 8 kg-Rohblockformen oder einer industriell dimensionierten Rohblockgussmaschine mit einer steuerbaren Atmosphärenkammer gegossen. Die Gussmaschine wurde mit einer Gussrate von 3 Tonnen Gussmetall pro Stunde mit 330 Litern trockener Luft pro Minute und 3,3 Litern 1,1,1,2-Tetrafluorethan pro Minute in die Kammer eingebracht. Rohblöcke wurden ohne Brennen mit blankem glänzenden Oberflächenzustand mit sehr wenig Schlacke und ohne Reaktion mit Formbeschichtungen aus Bornitrid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 4
Vergleichsbeispiel 4 war mit Beispiel 4 identisch, außer dass 1,1,1,2-Tetrafluorethan durch SF₆ ersetzt wurde, das mit der gleichen Fließgeschwindigkeit und der gleichen Konzentration in trockener Luft verwendet wurde. In Vergleichsbeispiel 4 hergestellte Rohblöcke zeigten ähnliche Eigenschaften wie die in Beispiel 4 hergestellten.
Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4 zeigen, dass das erfindungsgemäße Gas SF₆ zur kontinuierlichen Herstellung von Magnesiumrohblöcken in industriellem Maßstab erfolgreich ersetzen kann.
Beispiel 5
Eine Reihe von einzelnen Rohblöcken aus reinem Magnesium wurde in einer 8 kg-Rohblockform mit einer steuerbaren Atmosphärenkammer gegossen. Das geschmolzene Metall wurde unter Vakuum in die Kammer gesaugt, um die Rohblockform zu füllen. Als die Rohblockform voll war, wurde das Vakuum ausgeschaltet, die Kammer wurde mit Schutzgaszusammensetzung gefüllt, und dem geschmolzenen Metall wurde Gelegenheit gegeben, sich zu verfestigen. Die Schutzgaszusammensetzung wurde durch Leiten von 0,5 Litern trockener Luft pro Minute über 50 ml des flüssigen HFE Methoxy-Nonafluorbutan hergestellt. Die resultierende Gasphasenmischung floss in die Einzelrohblockgussvorrichtung. Einzelne Rohblöcke wurden ohne Brennen mit blankem glänzenden Oberflächenzustand mit sehr wenig Schlacke und ohne Reaktion mit Formbeschichtungen aus Bornitrid hergestellt.
Beispiel 6
Eine Reihe von einzelnen Rohblöcken aus reinem Magnesium wurde in einer 8 kg-Rohblockform mit einer steuerbaren Atmosphärenkammer gegossen. Das geschmolzene Metall wurde unter Vakuum in die Kammer gesaugt, um die Rohblockform zu füllen. Als die Rohblockform voll war, wurde das Vakuum ausgeschaltet, die Kammer wurde mit einer Schutzgaszusammensetzung gefüllt, und dem geschmolzenen Metall wurde Gelegenheit gegeben, sich zu verfestigen. Die Schutzgaszusammensetzung wurde durch Leiten von 0,5 Litern trockener Luft pro Minute über 50 ml des flüssigen HFC Dihydrodekafluorpentan hergestellt. Die resultierende Gasphasenmischung floss in die Einzelrohblock-Gussvorrichtung. Einzelne Rohblöcke wurden ohne Brennen mit blankem glänzenden Oberflächenzustand mit sehr wenig Schlacke und ohne Reaktion mit Formbeschichtungen aus Bornitrid hergestellt.
Beispiel 7
Ein Ofen enthaltend 20 kg geschmolzenes Magnesium bei 700°C wurde mit einer Schutzgaszusammensetzung abgeschirmt. Die Schutzgaszusammensetzung wurde durch Leiten von 0,6 Litern trockener Luft pro Minute über 50 ml des flüssigen HFE Methoxy-Nonafluorbutan hergestellt. Die resultierende Gasphasenmischung floss in den Ofen. Es wurde ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums mit Bildung eines dünnen Oberflächenschutzfilms beobachtet. Ein absichtliches Aufbrechen des Oberflächenfilms führte nicht zu einem Brand der geschmolzenen Magnesiumprobe.
Beispiel 8
Ein Ofen enthaltend 20 kg geschmolzenes Magnesium bei 700°C wurde mit einer Schutzgaszusammensetzung abgeschirmt. Die Schutzgaszusammensetzung wurde durch Leiten von 0,9 Litern trockener Luft pro Minute über 50 ml des flüssigen HFE Ethoxy-Nonafluorbutan hergestellt. Die resultierende Gasphasenmischung floss in den Ofen. Es wurde ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums mit Bildung eines dünnen Oberflächenschutzfilms beobachtet. Ein absichtliches Aufbrechen des Oberflächenfilms führte nicht zu einem Brand der geschmolzenen Magnesiumprobe.
Beispiel 9
Ein Ofen enthaltend 20 kg geschmolzenes Magnesium bei 700°C wurde mit einer Schutzgaszusammensetzung abgeschirmt. Die Schutzgaszusammensetzung wurde durch Leiten von 0,9 Litern trockener Luft pro Minute über 50 ml des flüssigen HFC Dihydrodekafluorpentan hergestellt. Die resultierende Gasphasenmischung floss in den Ofen. Es wurde ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums mit Bildung eines dünnen Oberflächenschutzfilms beobachtet. Ein absichtliches Aufbrechen des Oberflächenfilms führte nicht zu einem Brand der geschmolzenen Magnesiumprobe.
Beispiel 10
Ein Ofen enthaltend 20 kg geschmolzenes Magnesium bei 700°C wurde mit einer Schutzgaszusammensetzung bestehend aus 0,4 Vol.-% Difluorethan abgeschirmt, wobei der Rest trockene Luft war. Es wurde ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums mit Bildung eines dünnen Oberflächenschutzfilms beobachtet. Ein absichtliches Aufbrechen des Oberflächenfilms führte nicht zu einem Brand der geschmolzenen Magnesiumprobe.
Vergleichsbeispiel 10
Vergleichsbeispiel 10 war mit Beispiel 10 identisch, außer dass Difluorethan durch SF₆ ersetzt wurde, das mit der gleichen Konzentration verwendet wurde. Es wurde ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums beobachtet.
Beispiel 10 und Vergleichsbeispiel 10 zeigen, dass ein Hemmstoff der vorliegenden Erfindung verglichen mit SF₆ einen gleichwertigen Schutz von geschmolzenem Magnesiummetall zur Verfügung stellt.
Beispiel 11
Durch Handgießen von geschmolzenem Magnesium in den Pressstutzen einer vertikalen Injektionsdruckgussmaschine wurden Magnesium-Druckgüsse hergestellt. Vor dem Gießen des geschmolzenen Magnesiums in den Pressstutzen wurde eine kleine Menge reines 1,1,1,2-Tetrafluorethan in den Pressstutzen eingebracht. Dies schützte das geschmolzene Magnesium in dem Pressstutzen und verhinderte, dass das geschmolzene Magnesium während des Füllens der Form brannte.
Beispiel 12
Verschiedene Magnesiumkomponenten wurden unter Verwendung des Investmentgussverfahrens hergestellt. Vor dem Füllen der Investmentgussschale mit geschmolzenem Magnesium wurde die Schale mit reinem 1,1,1,2-Tetrafluorethan gespült. Dies verhinderte, dass das Magnesium während des Verfestigens in der Schale brannte. Nach dem Abkühlen wurde die Schalenform entfernt. Der Magnesiumguss zeigte einen guten Oberflächenzustand.
Beispiel 13
Verschiedene Magnesiumkomponenten wurden unter Verwendung des Sandgussverfahrens hergestellt. Vor dem Füllen der Sandform mit geschmolzenem Magnesium wurde die Sandform mit reinem 1,1,1,2-Tetrafluorethan gespült. Dies verhinderte, dass das Magnesium während des Verfestigens in der Sandform brannte. Nach dem Abkühlen wurde die Sandform entfernt. Der Magnesiumguss zeigte einen guten Oberflächenzustand.
Beispiel 14
Ein Schmelzofen mit einem Durchmesser von 1,6 Metern enthaltend 4 Tonnen geschmolzenes reines Magnesium wurde mit 60 Litern trockener Luft pro Minute und 0,6 Litern 1,1,1,2-Tetrafluorethan pro Minute abgeschirmt. Es wurde ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums mit Bildung eines dünnen Oberflächenschutzfilms beobachtet.
Vergleichsbeispiel 14
Vergleichsbeispiel 14 war mit Beispiel 14 identisch, außer dass 1,1,1,2-Tetrafluorethan durch SF₆ bei unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten ersetzt wurde. Die Fließgeschwindigkeit von trockener Luft wurde bei 60 Litern pro Minute gehalten. Ein guter Schutz des geschmolzenen Magnesiums wurde nur bei einer SF₆-Fließgeschwindigkeit von 2 Litern pro Minute erreicht.
Beispiel 14 und Vergleichsbeispiel 14 zeigen, dass die erfindungsgemäße Schutzgaszusammensetzung im industriellen Maßstab bei einer niedrigeren Konzentration als eine Zusammensetzung basierend auf SF₆ einen guten Schutz von geschmolzenem Magnesium bereitstellt.

Claims

Schutzgaszusammensetzung zum Schutz von geschmolzenem Magnesium einer geschmolzenen Magnesium-Legierung vor Oxidation, umfassend einen Fluor enthaltenden Hemmstoff in einer wirksamen Menge von weniger als 1 Vol.-% der Zusammensetzung, um die Oxidation des geschmolzenen Magnesiums/der geschmolzenen Magnesiumlegierung zu hemmen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Difluormethan, Pentafluorethan, 1,1,1,2-Tetrafluorethan, Difluorethan, Heptafluorpropan, Dihydrodekafluorpentan, Hydrofluorethern und Mischungen davon, und ein Trägergas, wobei jede Komponente der Zusammensetzung ein Erderwärmungspotential (GWP) (bezogen auf das absolute GWP für Kohlendioxid bei einem Zeithorizont von 100 Jahren) von weniger als 5000 hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Hemmstoff kein Ozonabbaupotential hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Trägergas aus der Gruppe bestehend aus Luft, Kohlendioxid, Argon, Stickstoff und Mischungen daraus ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede Komponente der Zusammensetzung ein GWP von weniger als 3000 hat.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hemmstoff einen Siedepunkt von weniger als 100°C aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hydrofluorether aus der Gruppe bestehend aus Methoxy-Nonafluorbutan, Ethoxy-Nonafluorbutan und Mischungen daraus ausgewählt sind.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede Komponente der Zusammensetzung ein GWP von weniger als 1500 hat.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hemmstoff 1,1,1,2-Tetrafluorethan und das Trägergas trockene Luft ist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend weniger als 0,5 Vol.-% Hemmstoff.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend weniger als 0,1 Vol.-% Hemmstoff.
Verfahren zum Schützen von geschmolzenem Magnesium/einer geschmolzenen Magnesiumlegierung, wobei das Verfahren das Abschirmen des Magnesiums/der Magnesiumlegierung mit einer Schutzgaszusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
Verwendung eines Hemmstoffes, wie in einem der Ansprüche 1–10 definiert, zum Verhindern oder Minimieren der Oxidation von geschmolzenem Magnesium/einer geschmolzenen Magnesiumlegierung.
Verfahren zum Schützen einer freiliegenden Oberfläche von geschmolzenem Magnesium/einer geschmolzenen Magnesiumlegierung vor der Oxidation in Umgebungsluft, umfassend: Kontaktieren der freiliegenden Oberfläche des geschmolzenen Magnesiums/der geschmolzenen Magnesiumlegierung mit einer gasförmigen Mischung umfassend einen Fluor enthaltenden Hemmstoff in einer wirksamen Menge, um die Oxidation des geschmolzenen Magnesiums/der geschmolzenen Magnesiumlegierung zu hemmen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Difluormethan, Pentafluorethan, 1,1,1,2-Tetrafluorethan, Difluorethan, Heptafluorpropan, Dihydrodekafluorpentan, Hydrofluorethern und Mischungen davon, und ein Trägergas, um einen Schutzfilm/eine Schutzschicht auf der Oberfläche des geschmolzenen Magnesiums/der geschmolzenen Magnesiumlegierung zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Trägergas aus der Gruppe bestehend aus Luft, CO₂, Argon, Stickstoff und Mischungen daraus ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Hemmstoff 1,1,1,2-Tetrafluorethan ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Fluor enthaltende Hemmstoff ein Hydrofluorether ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Hydrofluorether aus der Gruppe bestehend aus Methoxy-Nonafluorbutan, Ethoxy-Nonafluorbutan und Mischungen daraus ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Menge des Fluor enthaltenden Hemmstoffes in der Schutzgaszusammensetzung von der minimalen zum Hemmen der Oxidation des geschmolzenen Magnesiums/der geschmolzenen Magnesiumlegierung wirksamen Menge bis zu weniger als 1 Vol.-% der Schutzgaszusammensetzung variiert.