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Verfahren zur Herstellung von borhaltigen Legierungen Die vorliegende
Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung borhaltiger Legierungen zum Gegenstand,
welches von Erdalkaliboriden, beispielsweise Calcium- oder Bariumborid, ausgeht.
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Es ist bereits bekannt, daß man Bor enthaltende Metalle oder Legierungen
unter Vermeidung der Verwendung von gesondert hergestellten Bormetallen herstellen
kann, indem man Bor direkt aus seinen in der Natur vorkommenden oder künstlichen
Verbindungen unmittelbar in Eisen- oder Stahllegierungen einführt. Die Verbindungen,
welche vorgeschlagen sind, weisen aber sämtlich den Übelstand auf, daß man das Gemisch,
aus welchem die Legierung gewonnen werden soll, sehr hoch erhitzen muß und daß dabei,
da alle benannten Borverbindungen flüchtig sind, ein großer Teil des für die Legierung
nutzbar zu machenden Bors als flüchtige Verbindung weggeht. Infolgedessen war es
bisher unmöglich, aus einem Einsatz bekannter Zusammensetzung stets gleichmäßig
zusammengesetzte Enderzeugnisse an Legielungen zu erzielen.
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Es wurde nun gefunden, daß sich stets wiederholbare regelmäßige und
voraus berechenbare Ergebnisse erzielen lassen, wenn man als Mittel zur Einführung
des Bors in die Legierungen Erdalkaliboride, beispielsweise Calcium- oder Bariumborid,
verwendet. Diese Stoffe sind nicht flüchtig und haben außerdem die Eigenschaft,
bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als die bisher für diesen Zweck empfohlenen
Verbindungen den Übergang des Bors in die Legierung zu gestätten, so daß man mit
geringerer Erhitzung und mit einer einfacheren Apparatur auskommt.
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Erdalkaliboride können sich mit dem größten Teil der Metalle und ihrer
Legierungen sowie mit ihren Oxyden oder Halogensalzen umsetzen, wobei borhaltige
Legierungen entstehen, welche, sofern man in Gegenwart eines Flußmittels arbeitet,
im allgemeinen nur sehr wenig von dem Erdalkalimetall enthalten, welches ursprünglich
mit dem verwendeten Bor verbunden war.
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Vorzugsweise wird das dem Bor zuzulegierende Metall bzw. die Legierung,
in welche das Bor eingeführt werden soll, in zerteiltem Zustand einer berechneten
Menge von Erdalkaliborid zugesetzt. Die Menge des Borids hängt von der Bormenge
ab, welche dem Metall. zulegiert werden soll. Man bringt das Gemisch unter einer
Schicht des Flußmittels auf eine Temperatur, welche hinreicht, die gewünschte Legierung
im geschmolzenen Zustand zu erhalten.
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Anstatt das Metall bzw. die Metalle, welche dem Bor zulegiert werden
sollen, in metallischer Form zuzugeben, kann man sie auch in Form ihrer Oxyde oder
Salze zusetzen, die
man in Gegenwart einer entsprechenden AI-kaliboridmenge
mit einem Reduktionsmittel behandelt.
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Für die Reduktion kann man entweder düe
| üblichen Reduktionsmittel, wie Alumi, |
| Magnesium, Calcium, Natrium, Siii' |
| Kohlenstoff usw., oder die Erdalkali_ »-- |
| selbst benutzen. Im ersten Falle müssen#.' |
| Bestandteile des Einsatzes derart berechn @. |
sein, daß die Menge des Reduktionsmittels ausreicht, um die Oxyde oder die Metallsalze
zu reduzieren, und daß die Menge der Erdalkaliboride die Einführung der gewünschten
Bormenge in die fertige Legierung gewährleistet. Im zweiten Fall muß die Bormenge
selbstverständlich ausreichen, um die Oxyde bzw. die Salze des Gemisches zu reduzieren,
mit dem Metall bzw. den Metallen, die auf diese Weise frei gemacht worden sind,
eine Legierung zu bilden,-deren Borge-halt dem gewünschten Betrag entspricht.
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Die Umsetzung spielt sich, je nachdem wie der Fall liegt, entweder
in einem elektrischen Ofen ab, wie wenn es sich um eine gewöhnliche Reduktion handelt,
oder in einem feuerfesten Tiegel, wie bei einer aluminothermi- . schen Reduktion.
Das Verfahren soll durch einige Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Beispiel I Um eine Eisenborlegierung durch unmittelbare Vereinigung
herzustellen, vermischt man Eisenspäne mit einer berechneten Calcium-oder Bariumboridmenge,
bringt dieses Gemisch in einen feuerfesten Schmelztiegel und bedeckt es mit einem
Flußmittel, welches beispielsweise aus wasserfreiem Borax oder aus Borsäureanhydrid
besteht. Der Schmelztiegel wird dann in den elektrischen Ofen eingesetzt und auf
eine Temperatur erhitzt, bei der der ganze Inhalt des Schmelztiegels zum Schmelzen
könunt. Die erhaltene Legierung wird anschließend in Pfannen gegossen.
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Man kann mittels dieses Verfahrens Legierungen; mit- verschiedenen
Borgehalten herstellen, wobei dieser Gehalt selbstverständlich von der Menge des
Metalls und des in das Gemisch eingeführten Borids abhängt. Zur Herstellung beispielsweise
eines Ferrobors mit etwa io°% Bor muß der Einsatz aus einem Gemisch von 9o. Teilen-
Eisenspänen und 2o Teilen Calciumborid bestehen, das man auf etwa i5oo° C erhitzt.
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Beispiel II Zur Herstellung von Ferrobor mit etwa 10% Borgehalt aus
Eisenoxyd Fe20g unter Verwendung von Erdalkaliborid, wie Calciumborid, als Reduktionsmittel
vermengt man 5o Teile Eisenoxyd und 2o Teile Calciumborid und erhitzt dann das Gemisch
hoch genug, um die Reduktion herbeizuführen ,(ungefähr iooo° C). Da die bei der
Um--
| getzung frei werdende Wärme nicht ausreicht, |
| @tzm die erhaltene Legierung zum Schmelzen |
zu bringen, erhitzt man nachträglich auf 1500° C.
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Beispiel III Um Ferrobor mit io% Bor, von Eisenoxyd Fee 0g ausgehend,
unter Verwendung eines Reduktionsmittels, wie Aluminium, herzustellen, vermischt
man, beispielsweise 16o Teile Eisenoxyd, 27 Teile gepulvertes Aluminium und 22 Teile
Calciumborid. Ein Teil dieses Gemisches wird in einen feuerfesten Tiegel oder in
einen elektrischen Ofen eingebracht. Man leitet die Umsetzung wie bei einer aluminothermischen
Reduktion oder einer gewöhnlichen elektrothermischen Umsetzung ein und setzt dann
in Portionen den Rest des Gemisches zu.
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Man kann auf ganz ähnliche Art Borlegierungeri mit allen Metallen
herstellen, die sich mit Bor vereinigen: Aluminium, Nickel, Kobalt; Mangan, Chrom,
Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Tantal, Silicium usw. Man kann auch verschiedene
ternäre oder noch komplexere Legierungen herstellen, indem man von den Metallen,
von ihren Oxyden oder Salzen und von Erdalkaliboriden ausgeht und die Arbeitsweise
des beschriebenen Verfahrens bzw. Varianten dieses Verfahrens verwendet. Als Bestandteile
dieser komplexen Legierungen können nicht nur die erwähnten Metalle, sondern auch
andere, beispielsweise Kupfer, Zink, Zinn, Antimon, Blei usw., verwendet werden,
die für sich allein sich mit Bor nicht legieren.