DE561614C - Verfahren zur Einfuehrung von leicht oxydablen Metallen in geschmolzene Metalle - Google Patents

Description

• Verfahren zur Einführung von leicht oxydablen Metallen in geschmolzene Metalle Die Herstellung von Legierungen leicht verbrennlicher Leichtmetalle, wie z. B. Lithium oder anderer Alkalimetalle, mit schwereren, insbesondere hochschmelzenden Metallen, wie Eisen, Kupfer, Nickel u. dgl., begegnet bekanntlich der Schwierigkeit, daß die Leichtmetalle, wenn sie zu dem vorgeschmolzenen, spezifisch schwereren Metall hinzugegeben werden, zunächst auf dessen Oberfläche schwimmen bleiben und hier, da sie nicht rasch genug von dem schwereren Metall aufgenommen werden, bei der hohen Temperatur der Schmelze einer schnellen Oxydation durch den Luftsauerstoff unterliegen, gegebenenfalls auch in erheblicher Menge verflüchtigt werden. Das Arbeiten in inerten Gasen, wie Stickstoff oder Wasserstoff, ist bei Verarbeitung von Metallen, die, wie Lithium, sowohl Stickstoff wie Wasserstoff begierig aufnehmen, ausgeschlossen und auf alle Fälle ebenso wie auch das ebenfalls nicht in allen Fällen anwendbare Arbeiten im Vakuum, für die meisten Zwecke zu teuer.
• Ein weiterer Nachteil ist, daß es infolge des starken und mengenmäßig nicht kontrollierbaren Abbrandes der leicht verbrennlichen Metalle in keinem Falle möglich ist, Legierungen @von ganz bestimmter gewünschter Zusammensetzung zu erzielen.
• Auch der Weg, zunächst durch Zusammenschmelzen der hochschmelzenden Legierungskomponenten mit größeren Mengen der Zusatzmetalle höherprozentige Vorlegierungen herzustellen und diese alsdann zur Herstellung der endgültigen Legierungen in bekannter Weise zu verwenden, hat sich als praktisch und wirtschaftlich ungangbar erwiesen, weil die Verluste an den leicht verbrennlichen Zusatzmetallen noch viel größer werden,' wenn man versucht, sie den hochschmelzenden Metallen in größeren Mengen einzuverleiben.
• Nach der Erfindung erfolgt die Herstellung der gewünschten Legierungen in einfachster Weise und unter Erzielung genau der angestrebten Zusammensetzung.
• In einen mit einer Höhlung von passender Größe versehenem Körper aus dem Grundmetall der herzustellenden Legierung bzw. Vorlegierung wird das Zusatzmetall, z. B. Lithium, in festem oder auch geschmolzenem Zustand in solcher Menge eingefüllt, daß es den im Innern des Metallblocks versehenen Hohlraum möglichst ganz ausfüllt. Vorteilhaft kann die rechnerisch festgelegte Größe des Hohlraumes von vornherein zur Bemessung der anzuwendenden Menge des Zusatzmetalls dienen, indem dieses in allen Fällen so weit eingefüllt wird, claß es den Hohlraum entweder ganz oder bis zu einer bestimmten Marke anfüllt, so daß es nicht notwendig ist, die einzufüllende Menge zuvor abzuwiegen. Natürlich ist sowohl die äußere Form und Größe der als Außenbehälter anzuwendenden -Metallkörper ebenso wie die Form und Größe der in diesen vorzusehenden Hohlräume keinerlei Beschränkung unterworfen. Die :Metallkörper können auch statt nur aus einem Metall, falls es sich um die Herstellung gemischter Legierungen handelt, aus 'zwei oder mehreren 'Metallen in beliebiger Verteilung auf die Masse des Gesamtkörpers hergestellt sein, z. B. derart, daß in einem äußeren, mit einer entsprechenden Ausbohrung versehenen Zylinder aus dem einen 'Metall, ein anderer Zylinder aus dem zweiten Metall eingesetzt wird, der seinerseits wieder finit einer zur Aufnahme des leicht v erbrennlichen Zusatzmetalls bestimmten Ausbohrung versehen ist. Die Zusammensetzung kann aber auch in jeder-beliebigen anderen Weise erfolgen, z. B. derart, daß das Hilfsmetall nur im unteren Teil des Einfüllraumes für das leicht verbrennliche Zusatzmetall eingebracht ist. Gegebenenfalls kann auch eine bestimmte Menge des Hilfmetalls vor dem Einbringen des leicht verbrennlichen Zusatzmetalls nur lose, z. B. in Form von Stücken oder Spänen, in den Hohlraum des äußeren Metallgefäßes eingebracht werden. Schließlich kann auch dieses Metallgefäß selbst statt aus einem einzelnen Metall aus einer fertigen Legierung zweier oder mehrerer Metalle bestehen.
• Der Verschluß des Hohlraumes kann erfindungsgemäß in jeder beliebigen geeigneten Weise und mittels eines jeden beliebigen, gegen die vorhandenen Metalle, insbesondere gegen das reaktionsfähige Leichtmetall genügend beständigen Metalls hergestellt werden, wobei im allgemeinen zu beachten sein wird, daß er auch möglichst geeignet sein sollte, einem im Innern des Hohlraumes beim Erhitzen etwa auftretenden Überdruck ausreichenden Widerstand zu leisten. _ Außer keramischen Materialien, wie Schamotte, Aluminiumoxyd u. dgl., haben sich für die Verschlüsse mit besonderem Vorteil ein- oder aufschraubbare Stopfen aus demselben IKetall, wie das Außengefäß, oder auch aus einem anderen in die endgültige Legierung einzubringenden -.Metall verwendbar erwiesen. Statt durch Verschraubung können solche metallische Verschlußstopfen in gewissen Fällen auch auf demWege homogenerVerschweißung oder in irgendwelcher anderen bekannten «reise mit dem Gefäß in dichte Verbindung gebracht werden.
• .Nachdem auf die beschriebene Weise das Außengefäß mit der gewünschten Füllung versehen und abgeschlossen worden ist, wird es in Heizvorrichtungen bekannter Art, z. B. in auf beliebige Weise beheizten Muffeln oder auf elektrischem Wege oder auch in Salz-Bädern oder in beliebiger sonstiger Weise, so lange und auf solche Temperaturen erhitzt, bis die Vereinigung des eingefüllten Leichtmetalls mit dem Metall des Außengefäßes erfolgt ist. Die hierbei anzuwendenden Temperaturen und Zeiten werden naturgem*iß von Fall zu Fall, je nach der Art, wie nach den 1Mengenverhä ltnissen der angewendeten einzelnen Metalle, verschieden und daher im allgemeinen am besten durch Vorversuche zu ermitteln sein. Beispielsweise wurden beim Erhitzen eines Kupferzylinders von 750 g, der einen <äußeren Durchmesser von .'o mm hatte und mit einer zylindrischen Bohrung voll 20 mm versehen war. die mit 20 g Lithium gefüllt und alsdann mit einem mit Schraubengewinde versehenen Kupferstopfen verschlossen wurde, die folgenden Ergebnisse erhalten: .Nach etwa vierstündigem Erhitzen auf Zoo bis 25o' enthielt das durch Ausbohren aus der Mitte des zentralen Kernes der Füllung auf to mm Durchmesser entnommene Metall rund 65 °/o Lithium und 35 °/o Kupfer. fach etwa vierstündigem Erhitzen auf 400' betrug der Kupfergehalt 6; °;`a und nach gleich langem Erhitzen auf 6oo bis 65o' 93 °/o.
• Die erfindungsgemäß hergestellten Vorlegierungen werden auf die beschriebene Weise in Form von außerordentlich handlichen Stücken erzielt, «-elche die der endgültigen Legierung zuzuführenden 'Metalle in jedem Falle in einem ganz bestimmten, von vornherein festliegenden Mengenverhältnis enthalten wodurch die Zuführung der "Zusatzmetalle zu der endgültigenLegierung in ganz genau dosierten Mengen ganz außerordentlich erleichtert und sichergestellt wird. Da' ferner die so hergestellten abgepaßten Stücke der Vorlegierungen das - leicht verbrennliche Leichtmetall bereits in Form einer festen Verbindung mit dem schwereren Hauptmetall oder den schwereren Hauptmetallen enthalten, ist es leicht, diese Zusatzkörper derart in das Bad des Hauptmetalls einzubringen, daß sie sofort in demselben untergetaucht und von ihm aufgenommen «-erden und ein Verbrennen des Leichtmetalls an der Oberfläche des Metallbades nicht mehr. wie beim Einbringen des Leichtmetalls als solchen, erfolgen kann. Da somit die bei der früheren Arbeitsweise unvermeidlichen unkontrollierbaren Verluste an den leicht verbrennlichen Leichtmetallen vermieden werden, erzielt man bei der beschriebenen Arbeitsweise noch den Vorteil, daß die hergestellten Legierungen praktisch genau den aus der angewendeten Menge der Vorlegierungen errechneten Gehalt an dem leicht verbrennlichen Zusatzmetall oder den leicht verbrennlichenZusatzinetallenenthalten. Andererseits ergibt sich bei der beschriebenen Arbeitsweise ohne weiteres die Möglichkeit, auch an sich unter dein Einfuß der Atmosphärilien leicht zersetzliche Metalle, wie Lithium oder andere Alkalimetalle, jederzeit in abgemessefien :Mengen für die Herstellung von Vorlegierungen in bequem zu handhabender Form ohne Zersetzungsgefahr vorrätig zu halten.
• Gegebenenfalls können auf die beschriebene Weise auch als Vorlegierungen verwendbare Metallkörper, welche im Innern mit Nichtmetaller., wie z. B. Phosphor oder sonstigen leicht v erbrennlichen Stoffen, an Stelle der obenerwähnten Leichtmetalle in Verbindung gebracht sind, Verwendung finden.

Claims (1)

1. PArrxzAxsPRÜCHr: i. Verfahren zur Einführung von leicht oxydablen Metallen, insbesondere Lithium, in geschmolzene Metalle bzw. Legierungen, bei dem das leicht oxydable Metall in einem Hohlbehälter eines spezifisch schwereren Metalls eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einführung in das Schmelzbad eine Diffusion des leicht oxvdablen Nietalls in das Umgrenzungsmetall des geschlossenen Hohlbehälters durch Erhitzung bewirkt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf das leicht verbrennliche Metall oder die leicht verbrennlichen Metalle außer dem Metall des eigentlichen Außenkörpers noch andere, vorzugsweise spezifisch schwerere Metalle zurEinwirkung gebracht werden, z. B. derart, daß diese Metalle z. B. als Teile des Hohlkörpers oder in Form von eingepaßten Einsätzen oder auch nur lose, z. B. in Spannform, in den Hohlraum des Außenkörpers eingebracht werden.