CH485025A - Verfahren zur Reinigungsbehandlung von sauerstoffaffinen Metallegierungen - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Reinigungsbehandlung von     sauerstoffaffinen    Metallegierungen    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigungs  behandlung von     sauerstoffaffinen    Metallegierungen, ins  besondere von     Titanlegierungen.    Derartige Legierungen  werden auch      reactive        metals     genannt.  



  Es ist bekannt, dass diese     Legierungen    in relativ  grossem Masse mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasser  stoff verunreinigt sind. Der Erfindung liegt daher die  Aufgabe zugrunde, die Verunreinigungen aus der Legie  rungsschmelze vor dem Giessen möglichst weitgehend zu  entfernen.

   Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,  dass die Legierung nach dem     Lichtbogenschmelzverfah-          ren    unter     Schutzgasatmosphäre    erschmolzen wird, wobei  sich eine feste Schale aus     schmelzeeigenem    Material an  der Innenwand des gekühlten Schmelzbehälters bildet,  und dass der     erhaltenen    Schmelze in der beim Erschmel  zen gebildeten Schale aus der erstarrten Legierung  anschliessend     Lithium    und/oder Kalzium - in Form  der elementaren Metalle, von Legierungen oder chemi  schen Verbindungen - zugesetzt wird.  



  Unter dem     Lichtbogenschmelzverfahren    in einer  Schale aus     schmelzeeigenem    Material oder dem      Skull-          Melting -Verfahren    versteht man bekanntlich ein  Schmelz- und Giessverfahren, bei dem das zu erschmel  zende Material in einem vorzugsweise wassergekühlten  Metalltiegel erschmolzen wird. Die notwendige Schmelz  energie wird mit Hilfe einer selbstverzehrenden Elektro  de, eines Lichtbogens mit Dauerelektroden oder eines  Plasmalichtbogens erzeugt.  



  An dem gekühlten Tiegel schlägt sich dabei zunächst  eine feste Schicht der zu erschmelzenden Legierung    Skull  genannt - nieder. In dem so mit dem Material  der Schmelze  ausgekleideten  Tiegel befindet sich dann  die flüssige Schmelze. Bei diesem Verfahren, das beson  ders für die Gewinnung von Titan     angewendet    wird,  erfolgt das Erschmelzen der Legierung im allgemeinen    unter einer     Schutzgasatmosphäre    bei einem     Druck    von     1/z     bis 1     atm.    Als Schutzgas dient dabei Argon, Helium oder  ein     Gemisch    beider.  



  Die Anwendung einer     Schutzgasatmosphäre    bedingt,  dass der Tiegel, die Elektroden, sowie die Formen für  das     anschliessende    Giessen in einem geschlossenen gegen  die Umgebung abgedichteten Ofen untergebracht wer  den. Wegen der weiteren Einzelheiten des      Skull-Mel-          ting -Verfahrens    wird auf die Literatur verwiesen, z. B.  auf das Buch      Vacuum        Metallurgy     von     R.F.        Bunshah,     Reinhold     Publishing    Corporation, New York, 1958.  



  Die Wirkung der     Lithium-    und/oder     Kalziumbe-          handlung    kann     vorteilhafterweise    dadurch ergänzt wer  den, dass neben dem     Lithium        und,'oder        Kalzium        Stron-          tium    und/oder Barium zugeführt werden.  



  Da der Dampfdruck des     Lithiums    bei der Tempera  tur der Legierungsschmelze relativ hoch ist - z. B.  beträgt er bei 1650  C etwa 6     atm.    -,ist es nicht ganz       einfach,    das     Lithium    in die Schmelze einzubringen. Es  können dafür verschiedene Verfahren angewendet wer  den. So ist es z. B. möglich, dass während der Behand  lung der Druck in dem Schmelzofen derart erhöht wird,  dass er den Dampfdruck des     Lithiums    bei der Tempera  tur der Schmelze übersteigt.

   Die Zugabe des     Lithiums     und des Kalziums kann dann durch Eintauchen von me  tallisches     Lithium        undioder    Kalzium enthaltenen Kör  pern oder durch Einblasen von     Lithium-        und/oder        Kal-          ziumpulver    mit Hilfe eines Trägergases aus     inertem    Gas  vorgenommen werden.  



  Es kann jedoch auch dampfförmiges     Lithium     und/oder     Kalzium    in die Schmelze eingeblasen werden.  Zu diesem Zweck wird     Lithium    oder Kalzium oder       intermetallische    Verbindungen, die     Lithium    oder Kal  zium enthalten in einem     autoklavenartigen    Behälter,  z. B. mit Hilfe einer Induktionsspuk unter Schutzgas      erhitzt und verdampft. Der Behälter besitzt an seiner  Unterseite düsenartige Öffnungen, die zunächst ver  schlossen sind.

   Der sich mit steigender Temperatur  erhöhende Dampfdruck bewirkt nach Öffnung der Dü  sen, dass verdampftes     Lithium    und/oder Kalzium in  scharfen Strahlen aus den Düsen austritt und in die unter  dem Behälter befindliche Schmelze eindringt. Infolge der  hohen Geschwindigkeit der Dampfstrahlen kann unter  Umständen ohne     Autoklaven    in     Schutzgasatmosphäre     gearbeitet werden, d. h. es ist nicht notwendig über der  Schmelze einen Druck aufrechtzuerhalten, der höher ist  als der Dampfdruck des     Lithiums    oder Kalziums bei der  Temperatur der Schmelze.  



  Eine weitere Möglichkeit besteht darin. bei norma  lem oder, wie beim ersten Verfahren, bei erhöhtem  Druck die Schmelze mit einer Elektrode des Plasma  Lichtbogens zu verbinden und ihr ferner eine     Lithium-          verbindung,    - z. B.     Lithiumchlorid    oder, wenn ein Ein  bringen von Silizium und Aluminium in die     Schmelze     zulässig ist,     Lithium-Aluminiutnsilikat    -     und/oder    Kal  zium in fester Form zuzugeben.  



  Werden die Behandlungen unter hohem Druck  mehrfach hintereinander durchgeführt, so kann die  Reinheit der zu behandelnden Schmelze dadurch weiter  verbessert werden, dass der Gasdruck in dem     Autokla-          ven    zwischen den einzelnen Behandlungen abgesenkt  und vor der nächsten Zugabe wieder aufgebaut wird.  



  Soll auf eine starke Druckerhöhung der     Schutzgasat-          mosphäre    verzichtet werden, so kann die Zugabe des       Lithiums    oder Kalziums durch Eintauchen mindestens  eines porösen Trägerkörpers erfolgen, der zuvor mit       Lithium    und/oder Kalzium beladen worden ist. Dabei  wird     zweckmässigerweise        ein    keramischer Trägerkörper  aus     Kalziumoxydschwamm    verwendet, der durch Bren  nen von Kalk nahe seines Schmelzpunktes hergestellt  wird.  



  Es kann jedoch auch ein metallischer Trägerkörper  mit hohem spezifischen Gewicht, z. B., aus Nickel,  Kobalt,     Molybdän    oder Wolfram verwendet werden. Bei  der Verwendung metallischer Trägerkörper ist darauf zu  achten, dass seine Grundsubstanz mit der zu behandeln  den Schmelze legierungstechnisch verträglich ist, d. h.  ein     Inlösunggehen    des Trägermaterials zulässig ist. Unter  Umständen müssen daher Trägerkörper aus verschiede  nen Metallen verwendet werden, wobei man dann  mindestens einen Teil der     Trägerkörper,    wenn möglich,  aus einem in der Schmelze nicht schmelzbaren Material  wählt.

   Andererseits kann das Trägermaterial auch     be-          wusst    aus einem Stoff bestehen, der als Bestandteil der  endgültigen Legierung vorhanden sein muss. Das Ein  bringen eines solchen Trägerkörpers ist dann gleichzeitig  die Zugabe des betreffenden Bestandteils.  



  Weiterhin ist es möglich, um ein verbessertes Ein  dringen des     Lithiums        und/oder    des Kalziums und eine  gute     Durchmischung    der Schmelze zu erreichen, die  Schmelze während der Behandlung mit Hilfe eines mit  Rührspulen erzeugten, niederfrequenten, mehrphasigen  Wechselstromes zu     rühren.     



  Als Behandlungsgefäss kann z. B. ein wassergekühl  ter Kupfertiegel verwendet werden, der unter Umstän  den mit einer dünnen Schicht aus     Kristall-Kalk    oder       Thoriumoxyd    ausgekleidet sein kann. Unter     Kristall-          Kalk    versteht man bekanntlich (vgl. z.

   B.      Kristall-Kalk-          Kolloquim     vom 7.12.65 der Dynamit Nobel     A.G.,          Feldmühle-Lülsdorf/Deutschland)    aus der     Schmelze    kri  stallisiertes     Kalziumoxyd,    das eine verbesserte Hydrata-         tionsbeständigkeit    besitzt und daher zur     Tiegelausklei-          dung    verwendet werden kann.  



  Schliesslich kann die Behandlung auch so durchge  führt werden, dass die zu behandelnde Legierung selbst  verzehrende Elektroden eines     Lichtbogenofens        bildet,     und dass ein     Lithiumsalz    und oder Kalzium die Oberflä  che der behandelten Legierung bedeckt.  



  Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei  bung eines     Ausführungsbeispieles    näher erläutert.  



  Eine Titan-Legierung, der     ä        1,o    Aluminium und je  1 0I0     Molybdän    und     Vanadium        zulegicrt    sind, wird nach  dem      Skull-Melting -"'erfahren    in einer Argon-, He  lium- oder einer Mischatmosphäre beider bei einem  Druck von etwa     1!-,        atm.    erschmolzen. Als     Behandlungs-          gefäss    dient dabei ein doppelwandiger Kupfertiegel, der  mit Wasser gekühlt wird.  



  Um die Kapazität des Behandlungsgefässes besser  auszunutzen, kann dieses in der für das      Skull-Melting -          Verfahren    bekannten  eise mit einer dünnen, kerami  schen Schicht ausgekleidet sein. Da sehr viele kerami  sche Massen von     Lithium    angegriffen werden, wählt man  für die Auskleidung in diesem Fall Kristall-Kalk oder       Thoriumoxyd,    die auf bekannte Weise, z. B. nach dem       Plasma-Spray-Verfahren,    aufgebracht werden kön  nen.

      <I>Behandlung der</I>     Sch iclze   <I>mit</I>     Lithium        und/oder        Kal-          ziuni     Nachdem die Schmelze erschmolzen ist, wird der  Schutzgasdruck in dem Ofen auf über 6     atm.    erhöht, da  die Schmelze eine Temperatur von etwa 1650  C besitzt.  Der Schutzgasdruck ist somit höher als der Dampfdruck  des     Lithiums    und des Kalziums bei dieser Tempera  tur.  



  Die Zugabe des     Lithiums    und des Kalziums kann auf  zwei verschiedene Arten erfolgen. Z. B. wird     pulver-          oder    dampfförmiges     Lithium        und/oder    Kalzium mit  Hilfe einer     Einblasvornchtung    mit einem     Edelgasstrom     als Träger in die Schmelze eingeblasen. Die zweite  Möglichkeit für das Einbringen des     Lithiums    und, oder  Kalziums besteht -darin. dass im Handel erhältliche  Patronen, die mit     Li:hium-    und: oder     Kalziumpulver     gefüllt sind, in die Schmelze eingetaucht werden.  



  Soll gleichzeitig zum     Entsticken    der Schmelze eine       Strontium-    und "oder     Bariumbehandlung    durchgeführt  werden, so werden beim     Einblasverfahren    statt des       Lithiums    ein Gemisch     Lithium!Kalzium/Strontium    bzw.  eine Mischung von allen vier Metallen eingeblasen. Bei  der     Eintauchmcthode    ist es selbstverständlich möglich,  gleichzeitig geeignete Körper, die     Strontium    und/oder       Bariumpulver    enthalten, in die Schmelze einzutau  chen.  



  Die Menge des eingebrachten     Lithiums        und/oder     Kalziums beträgt etwa 0,1-0.2     0!o    des Legierungsge  wichtes. Die Menge des eingebrachten     Strontiums    oder  Bariums ist etwa genauso gross.  



  Wird die Behandlung der Schmelze in der geschilder  ten Weise     vorgenommen.    so     senkt    man den Gasdruck in  dem Ofen zwischen den einzelnen Behandlungen ab und  baut ihn vor der nächsten Zugabe wieder auf.  



  Diese Arbeitsweise     erLibt@ein    Kochen der Schmelze,  wobei die molekularen Gase ausgetrieben werden. Da  durch wird eine verbesserte     Durchspülung    der Schmelze  erzielt, wodurch eine intensivere Vermischung des Li-           thiums    und des Kalziums mit der Schmelze und ein  besseres Austreiben der Gase erreicht wird.  



  Die zweite Art des     Einbringens    hat gegenüber dem  Einblasen den Vorteil, dass dafür keine besonderen  Apparaturen benötigt werden.  



  Während der Behandlung wird die Schmelze durch  ein elektrisches Drehfeld gerührt, welches in bekannter  Weise mit Hilfe eines niederfrequenten,     mehrphasigen          Wechselstromes,    von z. B. 20-30 Hz, erzeugt wird.  



  Eine weitere Methode für das Einbringen des     Li-          thiums    in die Legierungsschmelze besteht darin, dass das       Behandlungsgefäss    und damit die Schmelze mit der  Elektrode eines Plasmalichtbogens verbunden wird. Zu  der Schmelze werden dann ein- oder mehrmals geringe  Mengen von festem     Lithiumchlorid    oder einer anderen       Lithium-Verbindung    bzw. Kalzium zugegeben.  



  Die in die Schmelze einwandernden     Lithium-Ionen     reagieren mit den in der Schmelze enthaltenen Verunrei  nigungen     insbesondere    wiederum mit dem Sauerstoff.  



  Auf diese Weise werden Sauerstoff und in gewissem  Umfang auch Schwefel und Stickstoff im Laufe einer  länger andauernden Behandlung aus der Schmelze in  ausreichendem Umfang     entfernt.     



  Der bei der Temperatur der Schmelze hohe Dampf  druck, besonders des     Lithiums,    bewirkt. dass ein Teil des  eingebrachten     Lithiums    und in geringerem Masse des       Kalziums    in den Dampfraum entweicht; der dadurch  entstandene Verlust an     Lithium    und Kalzium für die  Reinigungsreaktionen kann durch mehrmaliges Zufüh  ren kleiner Mengen von     Lithiumsalzen    und Kalzium zu  der Schmelze ausgeglichen werden.  



  Bei dieser Art der Zugabe ist es nicht unbedingt  erforderlich, den Druck im Ofen auf den erwähnten,  hohen Wert zu bringen, jedoch kann auch bei dieser Me  thode zusätzlich mit hohem Druck gearbeitet werden.  



  Weiterhin kann die Schmelze, wie ebenfalls bereits  beschrieben, während der Behandlung mit Hilfe von       mehrphasigem,    niederfrequenten Wechselstrom gerührt  werden.  



  Wird dem Plasmaofen zusätzlich metallisches     Stron-          tium    oder Barium zugesetzt, so wird der Stickstoffgehalt  der Schmelze unter Bildung der entsprechenden     Nitride     weiter erheblich erniedrigt. Statt des Plasmaofens kann  auch ein     Elektronenstrahlofen    verwendet werden.  



  Weiterhin kann die zu behandelnde, verunreinigte  Legierung auch als selbstverzehrende Elektroden eines  Lichtbogens vorliegen. Von diesen tropft die Legierungs  schmelze dann durch eine Schicht aus     Lithiumsalz          und/oder    Kalzium, die die Oberfläche der gereinigten  Legierung in dem     Behandlungsgefäss    bedecken. Beim       Druchtritt    durch diese Schicht werden die Verunreini  gungen von dem     Lithium    und dem Kalzium gebunden.  



  Bei dem nächsten Verfahren für die Zugabe kann die  Behandlung bei dem für das Erschmelzen der     Titanlegie-          rung    angelegten Druck durchgeführt werden. Bei diesem  Verfahren, bei dem die     Lithiumzugabe    mit Hilfe eines  keramischen oder metallischen Trägerkörpers erfolgt,  wird in dem vorliegenden Fall ein keramischer Träger  körper verwendet.  



  <I>Herstellung und Beladen des keramischen Trägerkörpers</I>  Als geeigneter Trägerkörper im vorliegenden Fall       erweist    sich ein     Kalziumoxvd-Schwammkörper.    Zu sei  ner Herstellung wird, unter Umständen aus     Kristall-Kalk     gewonnenes, körniges     Kalziumoxvd    bestimmter Kör-         nung,    z. B. mit einer Korngrösse von 0,8-1 mm, nach  bekannten Methoden, z. B. durch Sintern von     Presslin-          gen,    denen unter     Umständen    Wachs oder Kampfer als  Treibmittel zugesetzt ist, zu einem Hohlzylinder ge  formt.  



  In die innere     Öffnung    des so entstandenen Hohlzy  linders aus porösem     Kalziumoxyd    wird als Halterung ein  mit Wasser oder Luft gekühltes Kupferrohr eingeführt  und mit dem     Sinterkörper    fest verbunden.  



  Der so vorbereitete Trägerkörper wird nun im  Vakuum in eine     Lithiumschmelze    eingetaucht, die zuvor,  ebenfalls im Vakuum oder unter Schutzgas in einem  Metalltiegel erschmolzen worden ist.  



  Nach dem Eintauchen des Trägerkörpers wird der  Vakuumofen mit Hilfe von Argon oder Helium unter  einen Druck von etwa     #;        _    bis 1     atm.    gesetzt, wodurch       flüssiges        Lithium    in die Poren des Trägerkörpers ein  dringt und dort haften bleibt. Nunmehr wird der  Trägerkörper mit Hilfe seines Haltestabes aus der       Lithiumschmelze    herausgezogen, so dass überschüssiges       Lithium    abtropfen und das im Trägerkörper enthaltene       Lithium    erstarren kann.  



  Der fertig beladene Trägerkörper wird bis zu seiner  Verwendung in Gefässen aufbewahrt, in denen er vor  Luft und Feuchtigkeit geschützt ist. Durch     Wägung    des  Trägerkörpers vor und nach dem Eintauchen in die       Lithiumschmelze    wird die in ihm enthaltene     Lithium-          menge    ermittelt.  



  Als Trägerkörper kann auch ein poröser Körper aus  einem Metall mit hohem spezifischen Gewicht, z. B. aus  Nickel,     Molybdän,    Kobalt oder Wolfram verwendet  werden. Wie schon erwähnt, wird ein metallischer  Trägerkörper danach ausgewählt, ob seine Grundsub  stanz legierungstechnisch für die betreffende Schmelze  zulässig oder sogar erwünscht ist. Weiterhin soll sein  spezifisches Gewicht dasjenige der Schmelze übersteigen,  so dass der Körper ohne besondere Hilfsmittel in der  Schmelze versinkt.  



  Im vorliegenden Fall wird ein Trägerkörper aus  Wolfram benutzt. Zu seiner Herstellung wird in einer  reduzierenden Atmosphäre, z. B. aus Wasserstoff,     frisch     reduziertes     Wolframpulver    gepresst und gesintert. Der  Trägerkörper wird dann unter Schutzgas aussen mit       Lithium    bedeckt und auf eine Temperatur oberhalb des       Lithiumschmelzpunktes,    also auf etwa 200  C, erwärmt.  Das     flüssige        Lithium    diffundiert in den Körper hinein  und haftet nach dem Erkalten in verteilter Form an der       Oberfläche    des Trägerkörpers. Der fertig vorbereitete  Trägerkörper wird in der beschriebenen Weise gela  gert.  



  Eine andere Herstellungsweise für einen metallischen  Trägerkörper, z. B. aus Nickel, besteht darin, dass im  Handel erhältliche     Nickeloxyd-Sinterkörper    in indirekt  beheizten     Muffelöfen    bei etwa 1000     -C    unter Wasser  stoffatmosphäre zu Nickelschwamm reduziert und auf  die für das Beladen eines     oxydischen    Trägerkörpers  beschriebene Weise mit     Lithium    getränkt und gelagert  werden.  



  Es ist auch möglich, das Trägermetall zusammen mit       Lithium    unter einer Schutzflüssigkeit, z. B.     Tetrachlor-          kohlenstoff,    zu mahlen und anschliessend zu pressen.  



       Behandlung   <I>der Schmelze</I>  Um die gewünschte     Lithium-    und/oder     Kalziummen-          ge,    z. B. etwa 0,1 bis 0,2      %o    des Legierungsgewichtes, in      die Schmelze einzubringen, werden in diesem Fall einer  oder mehrere der auf die beschriebene Weise vorbereite  ten und beladenen Trägerkörper mit Hilfe der gekühlten  Kupferrohre oder aufgrund ihrer Schwere in die Schmel  ze eingebracht, wobei sich     Lithium    und Kalzium aus den  Poren der Trägerkörper infolge der hohen Temperatur  lösen und in die Legierungsschmelze übergehen kann.  



  Durch die Ausbildung des Trägerkörpers als poröser  Schwammkörper, an dem     Lithium    und Kalzium nicht  nur an seiner äusseren Oberfläche haften     sondern    auch  die inneren, freien Oberflächen der Poren bedecken,  wird es möglich,     Lithium    und Kalzium sicher in die  Schmelze einzubringen, obwohl der Dampfdruck des       Lithiums    und des Kalziums bei der Temperatur der  Schmelze den auf der Schmelze liegenden Druck von et  wa einer Atmosphäre weit übersteigen.  



  Diese Wirkung beruht darauf, dass die Verdampfung  aus dem Inneren des Trägerkörpers heraus infolge der  Kleinheit der Porenöffnungen stark behindert und  zeitlich verzögert ist. Um das Eindringen des     Lithiums     und Kalziums in die Schmelze zu verbessern und eine  gute     Durchmischung    der Schmelze zu erreichen, kann  diese mit einem mehrphasigen, niederfrequenten Wech  selstrom     gerührt    werden.  



  Sollen zur besseren     Entstickung    der Schmelze neben       Lithium    und Kalzium wiederum     Strontium    und/oder  Barium zugesetzt werden, so können diese Metalle  grundsätzlich ebenfalls mit Hilfe von Trägerkörpern in  die Schmelze eingeführt werden.  



  Die nach den vorstehenden Methoden behandelte  Schmelze wird nach den für Präzisionsguss üblichen  Methoden in Formschalen abgegossen.  



  Wie schon kurz erwähnt, wird die Reinheit der  Legierungsschmelze durch Behandlung verbessert.     Aus-          serdem    lässt sich dadurch weiterhin     ein    besseres Form  füllvermögen beim Giessen, besonders bei auslaufgefähr  deten     Gussstücken,    erreichen. Diese Wirkungen beruhen  darauf, dass durch das     Lithium    sehr reine Metallschmel  zen erzeugt werden können. Weiterhin ist     Lithiumoxyd     als einziges Metalloxyd bei Giesstemperatur flüssig,  wodurch ein Abscheiden aus der Legierungsschmelze  erleichtert wird. Schliesslich bildet sich bekanntlich beim  Abgiessen von Metallschmelzen in eine Form an der  Oberfläche sofort eine dünne Schicht von Metalloxyd.  Dieses ist meistens fest.

   Dadurch ist beim Einfliessen von  Metall in eine Form nicht mehr ein Gleiten flüssig auf  fest     sondern    fest auf fest vorhanden. Der Reibungskoef  fizient liegt dabei bedeutend höher als bei einem Gleiten  flüssig auf fest. Beim     Eingiessen    der Schmelze in eine  Formschale wird zuerst das vorhandene     Lithiummetall     oxydiert, wodurch ein     flüssiger        Lithiumoxyd-Film    die  Oberfläche bedeckt. Dank diesem Umstand tritt beim  Eingiessen von in     Lithium    behandelten Legierungen in  eine Form ein Gleiten von flüssig auf fest auf. Dadurch       wird    das     Formfüllvermögen    verbessert.  



  Um die Anforderungen an die Reinheit und Qualität  der Legierungen zu erfüllen, war es bisher notwendig,  sich der     Vakuum-Metallurgie    zu bedienen. Da bei der  Anwendung des Vakuums erhebliche Schwierigkeiten  bei der Abdichtung des Vakuumbehälters und bei dem  Schutz der Vakuumanlage vor festen, aus der Dampf  phase kondensierenden Verunreinigungen entstehen, ist  das Arbeiten im Vakuum jedoch umständlich und  zeitraubend und bedingt einen hohen technischen und  wirtschaftlichen Aufwand.  



  Die vorliegende Erfindung, durch die eine wirksame       Lithiumbehandlung    ermöglicht wird, zeigt eine Möglich-         keit,    die durch das Arbeiten im Vakuum bedingten  Schwierigkeiten zu vermeiden, ohne dass dafür     Quali-          tätseinbussen    hingenommen werden müssen. Daher ist  die     Lithiumbehandlung    geeignet. die     Vakuum-Metallur-          gie    zumindest weitgehend bei der Herstellung und  Verarbeitung von hochwertigen Legierungen zu erset  zen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Reinigungsbehandlung von sauerstoff- affinen Metallegierungen, insbesondere Titanlegierun- gen, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach dem Lichtbogenschmelzverfahren unter Schutzgasatmo- sphäre erschmolzen wird, wobei sich eine feste Schale aus schmelzeeigenem Material an der Innenwand des gekühlten Schmelzbehälters bildet, und dass der erhalte nen Schmelze in der beim Erschmelzen gebildeten Schale aus der erstarrten Legierung anschliessend Lithium und/oder Kalzium - in Form der elementaren Metalle,

   von Legierungen oder chemischen Verbindungen zugesetzt wird. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Legierungsschmelze neben dem Li- thium und/oder Kalzium Strontium und/oder Barium zugeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass während der Lithium- und/oder Kalzium zugabe der Druck in dem Schmelzofen derart erhöht wird, dass er den Dampfdruck des Lithiums und/oder Kalziums bei der Temperatur der Schmelze übersteigt. 3.

   Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet. dass die Zugabe des Lithiums und/oder Kalziums durch mindestens einmaliges Eintauchen von metallisches Lithium und /oder Kalzium enthaltenden Körpern vorgenommen wird. 4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass Lithiumpulver mit Hilfe eines Trä gergases aus inertem Gas in die Schmelze eingeblasen wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass dampfförmiges Lithium und/oder Kal zium in die Schmelze eingeblasen wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch oder Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze mit einer Elektrode eines Plasmalichtbogens verbunden ist und dass ihr ferner eine Lithiumverbindung und;'oder Kalzium in fester Form zugegeben wird.

   7. Verfahren nach Unteranspruch '_, ' dadurch ge- kennzeichnet, dass bei mehrmaliger Behandlung der Schmelze mit Lithium und/'oder Kalzium der Gasdruck in dem Autoklaven zwischen den einzelnen Behandlun gen abgesenkt und vor der nächsten Zugabe wieder auf gebaut wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zugabe durch Eintauchen mindestens eines lithium- und/oder kalziumhaltigen, porösen Trä gerkörpers erfolgt. 9. Verfahren nach Unteranspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass ein keramischer Trägerkörper aus Kalziumoxyd-Schwamm verwendet wird, der durch Brennen von Kalk nahe seines Schmelzpunktes herge stellt wird. 10. Verfahren nach Unteranspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass ein poröser metallischer Trägerkör per mit hohem spezifischem Gewicht verwendet wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schmelze während der Behand lung mit Hilfe eines mit Rührspulen erzeugten, nieder frequenten, mehrphasigen Wechselstromes gerührt wird. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Behandlungsgefäss ein wasserge kühlter Kupfertiegel verwendet wird. 13. Verfahren nach Unteranspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kupfertiegel mit einer dünnen Schicht aus Kristall-Kalk oder Thoriumoxyd ausgeklei det ist. 14. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die zu behandelnde Legierung selbst verzehrende Elektroden eines Lichtbogen-Ofens bildet, und dass ein Lithiumsalz und/ oder Kalzium die Oberflä che der behandelten Legierung bedeckt.

   <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang ste hen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbe reich des Patentes massgebend ist.