DE803157C

DE803157C - Process for the production of alloys of the metals of the cerite and ytter earths

Info

Publication number: DE803157C
Application number: DEP971A
Authority: DE
Inventors: Dr Harry Kloepfer
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-03-01

Description

Verfahren zur Herstellung von Legierungen der Metalle der Cerit- und Yttererden Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen der Metalle der Cerit-und Yttererden. Zur Herstellung von Cermischinetall ging man in der Regel von den Halogeniden aus, die auf elektrolytischem Wege reduziert wurden. Bei der elektrolytischen Herstellung sind erhebliche Schwierigkeiten zu überwinden, die das Verfahren gleichzeitig wesentlich verteuern. Hierzu gehört die sog. :\-l etallnebelbildung, d. h. die kolloidale Verteilung von Cermischmetall in der Salzschmelze, die zu einer Verkrustung einerseits und zu nennenswerten Stromverlusten führt. In der Literatur finden sich auch Hinweise über die Reduktion von Cerverbindungen mit Alkali- oder Erdalkalimetallen, jedoch hat diese Herstelltingsweise keinen Eingang in die Technik gefunden. Offenbar waren die Ergebnisse hinsichtlich der Qualität und Ausbeute unbefriedigend.Process for the production of alloys of the metals of the cerite and Ytter earths The invention relates to a process for the production of alloys of the metals of cerite and ytter earth. For the production of Cermischinetall one went usually from the halides, which have been electrolytically reduced. There are considerable difficulties to be overcome in electrolytic manufacturing, which at the same time make the process much more expensive. This includes the so-called: \ - l metal mist formation, d. H. the colloidal distribution of mixed cerium metal in the molten salt, which leads to encrustation on the one hand and to significant power losses. In the literature also provides information on the reduction of cerium compounds with Alkali or alkaline earth metals, however, this production method has no input found in technology. Apparently the results were in terms of quality and yield unsatisfactory.

Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise zu ausgezeichneten Ergebnissen kommt, wenn man nicht die reinen seltenen Erdmetalle erzeugt, sondern wenn man bereits bei der chemischen Herstellung mit Alkalimetallen auf die Bildung einer Vorlegierung oder der gewünschten Endlegierung hinarbeitet.It has now been found that one can easily make an award Results come when one does not produce the pure rare earth metals, but rather if one is already involved in the chemical production with alkali metals on the formation a master alloy or the desired final alloy.

Erfindungsgemäß wird die Legierungsbildung so durchgeführt, daß man das zu legierende Metall als Tiegelmaterial verwendet. Hierdurch ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß man nicht mehr auf keramisches Tiegelmaterial angewiesen ist. Es wurde nämlich gefunden, daß keramisches Tiegelmaterial - selbst die widerstandsfähigsten Oxyde, wie z. B. hochgeglühtes Aluminiumoxyd - auch bei schonendster Arbeitsweise angegriffen wird und den Reduktionsprozeß nachteilig beeinflußt. Als besonders geeignet haben sich Tiegel aus Eisen bewährt, dem gegebenenfalls auch andere Metal)e zulegiert werden können. Die Verwendung des Eisens als Tiegelmaterial ist mit dem weiteren Vorteil verbunden, daß es als wesentlichster Bestandteil einer Cermischmetall-Legierung, nämlich des üblichen Zündmaterials, notwendig ist. Damit entfällt der bisher erforderliche zweite Arbeitsgang der Herstellung der Zündmetallegierung aus den seltenen Erdmetallen, wie sie auf elektrolytischem Wege sich ergeben.According to the invention, the alloy formation is carried out so that one the metal to be alloyed is used as the crucible material. This also results in the advantage that you no longer have to rely on ceramic crucible material. It became namely found that ceramic crucible material - even the toughest Oxides, such as B. highly annealed aluminum oxide - even with the gentlest working method is attacked and adversely affects the reduction process. As particularly suitable Crucibles made of iron, to which other metals may also be alloyed, have proven their worth can be. The use of iron as a crucible material coincides with the rest The advantage that it is the most essential component of a mixed metal alloy, namely the usual ignition material is necessary. This eliminates the previously required second stage of production of ignition metal alloy from rare earth metals, as they result electrolytically.

J-lit dem Arbeitsgang der chemischen Reduktion kann man verbinden das Zulegieren weiterer erwünschter Erdmetalle. Als besonders zweckmäßig hat sich hier das Magnesium erwiesen, das ein gutes Zusammenschmelzen der erzeugten Legierung bewirkt und im übrigen auch besonders erwünscht ist, weil es ein wesentlicher Bestandteil der technisch wichtigsten Cermischmetall-Legierung, des Zündmetalls, ist. Das Magnesium wird zweckmäßig in zerkleinerter Form, z. B. in Form von Granalien, dem Reaktionsgemisch zugesetzt. Die Mengen können in weiten Grenzen schwanken. Als obere Grenze wird man im allgemeinen 12% nicht überschreiten.J-lit can be combined with the chemical reduction process the addition of other desired earth metals. Has proven to be particularly useful Here the magnesium proved that a good fusion of the produced alloy causes and is also particularly desirable because it is an essential component the technically most important mixed metal alloy, the ignition metal. The magnesium is expedient in crushed form, e.g. B. in the form of granules, the reaction mixture added. The quantities can fluctuate within wide limits. The upper limit is generally do not exceed 12%.

Bei der Entwicklung des Verfahrens wurde weiterhin gefunden, daß für die Abwesenheit selbst von Spuren von Oxyden bzw. sauerstoffhaltigen Verbindungen Sorge getragen werden muß. Es ist also zweckmäßig auf weitgehendste Reinheit der Ausgangsmaterialien und der inneren Tiegelwandung zu achten.During the development of the process it was also found that for the absence of even traces of oxides or oxygen-containing compounds Care must be taken. It is therefore appropriate to the greatest possible purity Starting materials and the inner wall of the crucible.

Überraschenderweise hat sich ergeben, daß trotz des niedrigen Siedepunktes der Alkalimetalle vorteilhaft bei Temperaturen über 8oo° C gearbeitet wird, zweckmäßig zwischen goo und iooo°. Die Ausbeuten werden durch diese Maßnahmen erheblich verbessert, und das angefallene Material findet sich mit 8o% und mehr in Form eines wohlausgebildeten Regulus vor. Von den Alkalimetallen wurden die günstigsten Ergebnisse mit Natrium erzielt.Surprisingly, it has been found that despite the low boiling point the alkali metals are advantageously operated at temperatures above 800 ° C., expedient between goo and iooo °. The yields are considerably improved by these measures, and 80% and more of the accrued material is in the form of a well-educated one Regulus before. Of the alkali metals, sodium gave the best results achieved.

Fernerhin wurde festgestellt, daß bei Einhaltung einer inerten Atmosphäre es nicht erforderlich ist, eine Edelgasatmosphäre, z. B. Argon, zu verwenden, sondern daß in einer Stickstoffatmosphäre gearbeitet werden kann, ohne daß eine nennenswerte Nitridbildung eintritt. Der gewünschte Gehalt an Tiegelmetall, z. B. Eisen, in der herzustellenden Legierung wird durch entsprechende Wahl der Arbeitsbedingungen, vor allem durch Regelung von Temperatur und Dauer des Reduktionsprozesses erhalten. Dabei tritt naturgemäß ein erheblicher Verschleiß des Tiegelmaterials, vor allem des unteren Teils, ein. Dieser Teil kann zusammen mit dem Tiegelboden zu gegebener Zeit abgeschnitten und durch einen neuen unteren Teil ersetzt werden, der dem Tiegeloberteil angeschweißt wird.It was also found that when an inert atmosphere is maintained it is not necessary to use a noble gas atmosphere, e.g. B. argon to use, but that it is possible to work in a nitrogen atmosphere without any significant Nitride formation occurs. The desired content of crucible metal, e.g. B. iron, in the The alloy to be produced is determined by the appropriate choice of working conditions, mainly obtained by regulating the temperature and the duration of the reduction process. This naturally results in considerable wear and tear on the crucible material, above all of the lower part. This part can be given together with the crucible bottom Time cut off and replaced by a new lower part, the upper part of the crucible is welded on.

Mit dem geschilderten Verfahren hat man weiter die Möglichkeit zur Herstellung verschiedener Legierungen der seltenen Erdmetalle. So kann man neben der wichtigsten Legierung, dem Zündmetall, d. h. Eisencer mit verschiedenen Zusätzen, auch andere Legierungen, z. B. Legierungen des Cermischmetalls mit Nickel, Kupfer usw., durch Verwendung von Metalltiegeln aus dem gewünschten Legierungsmetall erzielen.With the method described, you still have the opportunity to Manufacture of various alloys of rare earth metals. So you can next the most important alloy, the ignition metal, d. H. Iron cereals with various additives, also other alloys, e.g. B. alloys of mixed ceramics with nickel, copper etc., by using metal crucibles made from the desired alloy metal.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of alloys of the Metals of the cerite and ytter earths, especially of mixed ceramics, by reduction of the halides with alkali metals, characterized in that the corresponding Halides, preferably chlorides, are reduced in vessels that are whole or to the Part of the metal that is added to the rare earth metal target.

2. The method according to claim i, characterized in that the reaction mixture Alkaline earth metal, preferably magnesium, expediently added in amounts of up to 12% will.

3. The method according to claims i and 2, characterized in that for extensive Ensure that there is no trace of oxides or oxygen compounds in the reaction mixture will.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that final temperatures of over 8oo ° C, preferably goo to 100 ° C, must be maintained.

5. Procedure according to claims i to 4, characterized in that in a nitrogen atmosphere is being worked on.

6. Process according to Claims i to 5, characterized in that an alloy is produced with a composition such as that used as a primer metal can be used.