DE738325C - Verfahren zur Gewinnung von Aluminium-Magnesium-Legierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Aluminium-MagnesiumLegierungen Seit Bunsen ist es bekanät, Aluminium aus wasserfreiem Aluminiumchlorid, das sich mit Alkalichlorid im. Schmelzfuß befindet, durch 'Umsetzung mit metallischem Natrium oder Kalium .als festes Pulver zu gewinnen, das dann nachträglich durch Erhöhung der Temperatur über den- Schmelzpunkt des Aluminiums zu Kugeln zusammengeschmolzen Wird. Da nun die Zersetzungsspannung des Ailumin:iumchlorids erheblich niedriger ist als die des Oxydes und' auch die Darstellung von reinerii, wasserfreietn Aluminiumchlorid aus den Rohstoffen in. großtechnischem Maßstabe seit längerer Zeit betrieben wird, lag es nahe, diesen Ausgangsstoff für die elektrolytische Gewinnung von Aluminium zu verwenden-, zumal der dann mögliche Kreislauf -des ano.disch entwickelten Chlors wegen der Ersparnis an Elektrodenkohle zusätzliche wirtschaftliche Vorteile gegenüber der - Tonerdeelektrolyse versprach. Es sind daher auch mannigfache Vorschläge in dieser Richtung gemacht worden, jedoch ohne praktischen Erfolg, weil es reicht gelang, in befriedigender Weise die Schwierigkeit zu überwinden; die in der außerordentlich leichten Flüchtigkeit des Alumriniumclrlorids ihren Grund hat. Man hat vorgeschlagen, das Aluminiumchlorid in einer dieses enthaltendenAlkalichloridschmelze bei niedriger Temperatur elektrolytisch zu zersetzen, so daB das Metall als festes, lockeres oder schwammiges Pulver zur Abschefdung gelangt, um es dann nach Trennung von dem Elektrolyten durch Umschmelzung in kompaktes Metall zu verwandeln. Rotierende Kathoden sollen die Erzielung eines fest haftenden 'metallischen Belages fördern. Ein präktischer Erfolg war allen diesen. Verfahren nicht beschieden, weil die Trennung des bei niedriger Temperatur in festem, meist pulverigem oder schwammigem Zustand abgeschiedenen Aluminiums von der. flüssigen Schmelze ein bisher nicht gelöstes Problem ist.
• Sehr vereinfacht wird das Problem, wenn man das katholisch elbgeschiedene Aluminium in einem zweckmäßigerweise flüssigen Metall löst, also nicht Reinaluminium, sondern eine Legierung erzeugt, die entweder als solche technisch verwertbar ist -oder aus der das Aluminium in einem zweiten Arbeitsgarns geschieden werden kann. Die technisch und wirtschaftlich wichtigsten Aluminiumlegierungen sind die mit Magnesium. Es ist daher schon frühzeitig vorgeschlagen worden. zur Darstellung von Aluminium-Magnesium-Legierungen metallisches Natrium oder Kalium auf Aluminium- und Magnesiumchlorid enthaltende Alkalichloridschmelzen einwirken. zu lassen. Ein anderer Vorschlag geht dahin, zur Darstellung von Aluminium-Magnesium-Legierungen metallisches Magnesium in den Kathodenraum der normalen Aluminiumoxydelektrolyse im Kryolithbad einzuführen bzw. metallisches Aluminium bei der Magnesiumchloridelektrolyse vorzulegen.. -.
• Erfindungsgemäß kommt man aber zu einem wesentlich besseren Ergebnis, wenn man: das Aluminiumchlorid in einem geschmolzenen Gemisch von Kaliumchlorid und Magnesiurnchlorid zur Lösung bringt und als Kathode eine unterhalb 500° flüssige Legierung von Aluminium und Magnesium verwendet, so daß bei einer Arbeitstemperatur von 5oo bis 550° zunächst Aluminium an der flüssigen Kathode abgeschieden und bei fortschreitender Verarmung der Schmelze an Aluminium das Magnesiumchlorid zersetzt wird. Der Dgmpfdruck des Aluminiumchlorids ist in einer solchen Schmelze selbst bei Temperaturen von 5oo bis 55o° überraschend niedrig. Man scann das Aluminiumchlorid in die Schmelze in Form des festen Salzes; wobei jedoch auf die leichte Zersetzbarkeit an der Luft Rücksicht genommen werden muß, oder durch Einleiten in dampfförmigem Zustand einlitihren. Der Erstarrungspunkt der Aluminium-Magnesium-Legierungen mit 30 bis 7o°/zA1 liegt unter fioo°. Es empfiehlt sich daher, aus einer die Chloride beider Leichtmetalle enthaltenden Schmelze die beiden. Metalle gleichzeitig oder nacheinander zur Abscheidung zu bringen und durch Regelung der Konzentration der Schmelze an Al Cls bzw. Mg C12 wie auch der Temperatur und Stromdichte Legierungen der beiden Metalle direkt durch Schmelzflußelektrolyse unter Verwendung von geeigneten Graphitanoden zu erzeugen.
• Bei einer Schmelze mit i6% A12Cle, 24% Mg C12,, 6oejeKCl, die unter q.oo° C erstarrt, ist der Dampfdruck .des A12 Cle bei etwa 525° so gering, daß das bei der Elektrolyse anodisch entweichende Chlor kaum nennenswerte Mengen A12Cle enthält. Bei der niedrigen, Arbeitsfemperatur ist nicht nur der Stromverbrauch günstig, auch die Gefahr der Mitabscheidung der Allcalimetalle, die besonders bei Gegenwart von Natriumchlorid gegeben ist, ist wesentlich geringer als bei solchen Verfahren, die bei einer um 300 bis 4oo° höheren Temperatur verlaufen, weil der Temperaturkoeffizient der Zersetzungsspannung bei den Alkali chloriden größer ist als beim Magnesiunlchlorid.
• Bei diesem Verfahren kann man in die Schmelze auch wasserfreie Salze solcher Elemente mit Vorteil eintragen, deren Anwesenheit in der Kathodenlegierung erwünscht und sich bei einem niedrigeren Potential abscheiden als Aluminium oder Magnesium, wie z. B. Zinkchlorid. -Um dieErstarrungstemperatur der Schmelze selbst bei sehr geringem Gehalt an Ah Cls und hohem Gehalt an MgC12 niedrig zu halten und um die für eine gute Abscheidung, vor allem der magnesiumreichen, also spezifisch leichten Legierungen am Boden der Elektrolysenzelle notwendige Dichte der Schmelze zu sichern, empfiehlt sich ein Zusatz von Lithiumchlorid. Man hat wohl schon früher vorgeschlagen, die Karnallitschmelze durch Lithiumchlorid leichter zu machen, man war aber allgemein bisher der Ahs-icht, daß das Li Cl noch vor oder zumindest gleichzeitig mit dem MgC12 elektrolytisch zersetzt wird, so daß neben, oder vor dem Magnesium kat'hodisch auch Lithium abgeschieden würde und dadurch lithiumhaltige Legierungen erzeugt würden, die schwerer verwendbar und außerordentlich kostspielig seien wegen des hohen Preises des Lithiumsalzes. Daher wurde dieser Gedanke als umbrauchbar geradezu verworfen. Es wurde ,aber gefunden, daß diese Ansicht unzutreffend ist, wenn man erfindungsgemäß die Elektrolyse bei der angegebenen niedrigen Temperatur durchführt, weil erst bei 8oo!bis goo° das Abscheidungspotential des Lithiums das des Magnesiums erreicht bzw. unterschreitet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Aluminium-Magnesium-Legierungen aus einer Aluminiumchlorid und Magnesiumchlorid enthaltenden Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumchlorid in eine aus Kalium- und Magnesiumchlorid bestehende Schmelze eingeführt wird, deren Temperatur entsprechend der gewünschten Legierung wesentlich unterhalb des Schmelzpunktes der Einzelmetalle gehalten wird und. aus weicher Aluminium und Magnesium gleichzeitig bzw. abwechselnd elektrolytisch abgeschieden und von der flüssigen, aus Aluminium-Magnesium bestehenden Kathode aufgenommen werden. 2.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der SchmelzeLithiumchlorid zugesetzt wird.