Verfahren zum Emsehmelzen und Reinigen von Magnesium und llagnesiumlegierungen. In neuerer Zeit ist vielfach behauptet worden, dass die für das Umschmelzen und Reinigen von magnesiumhaltigen Leicht metallen, insbesondere von Magnesium und den hochprozentigen Magnesiumlegierungen, verwendeten Salzschmelzen, die neben Chlo riden der Erdalkalien, und gegebenenfalls auch der Alkalien, verdickend wirkende Zu sätze an Stoffen, wie Metalloxyden oder -fluoriden, enthalten, erst bei Temperaturen schmelzen, bei denen das zu behandelnde Metall selbst schon in geschmolzenem Zu stande vorliegt.
Dabei sollte die bei .dem schmelzenden Metall bestehende Neigung zur stärkeren Oxydation durch .das bei dieser Temperatur noch ungeschmolzene Flussmittel, das in Pulverform auf den Boden des Schmelztiegels bezw. auf das einzuschmel zende Metall aufgebracht wurde, nicht völlig unterdrückt werden können.
Zur Behebung dieses Missstandes hat man vorgeschlagen, Flussmittel zu verwenden, deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelz punktes der zu behandelnden Metalle liegt, wobei erreicht werden sollte, dass das zuerst schmelzende Flussmittel eine schützende Decke über dem noch ungeschmolzenen bezw. schmelzenden Metall bildet.
Bei diesen Fluss- mitteln, die verdickend wirkende Zusätze entweder gar nicht oder nur in ganz unter geordneten .Mengen enthalten, geht aber die durch den Zusatz von Verdickungsmitteln an gestrebte Wirkung völlig verloren;
infolge ihrer Dünnflüssigkeit bezw. geringen Ober flächenspannung bei höheren Temperaturen (und zwar selbst bei solchen, ,die nur etwa 100 bis<B>150'</B> über dem Schmelzpunkt der zu behandelnden Metalle liegen), ist es nicht möglich, eine reinliche Trennung des Fluss mittels von dem Metallregulus nach Ab schluss der Behandlung zu erzielen, und es be steht .daher ,stets die Gefahr, dass von dem Me tall Flussmittelreste beim Giessen mitgerissen bezw. eingeschlossen werden,
die darin im weiteren Verlauf zu den Korrosionserschei nungen Anlass geben, die die technische Ver wendung von magnesiumhaltigen Leicht metallen lange Zeit unmöglich gemacht haben.
Durch eine zweckentsprechende Abände rung des bekannten Verfahrens zum Um schmelzen und Reinigen von Magnesium und iumlegierungen mit Hilfe von chlori- i ag nes dischen Flussmitteln, die verdickend wirkende Zusätze enthalten, gelingt es jedoch, sowohl eine stärkere Oxydation des Metalles beim Umschmelzen zu vermeiden und anderseits eine reinliche Trennung des Flussmittels von dem behandelten Metall unter allen Umstän den zu gewährleisten.
Das Verfahren beruht auf dem Gedanken, für .das Einschmelzen des Metalles leichtschmelzende, also verdik- kend wirkende Zusätze, wie Magnesium- fluorid, Caleiumfluorid undJoder Magnesium oxyd usw. nicht enthaltende Flussmittel zu verwenden, und die Verdickung derselben erst während des eigentlichen Reinigungsvor ganges durch Zugabe entsprechend wirkender Stoffe herbeizuführen.
Unter Magnesiumlegierungen sind vor liegend sowohl Legierungen zu verstehen, in denen Magnesium als Grundbestandteil auf tritt, als auch solche in denen Magnesium als ein wichtiger Nebenbestandteil, beispielsweise in Aluminiumlegierungen, auftritt.
Erfindungsgemäss wird das zu behan delnde Metall unter Verwendung von dünn flüssigen Flussmitteln geschmolzen, worauf bei Temperaturen oberhalb,des Schmelzpunk tes des zu behandelnden Metalles das Metall bad unter fortschreitender Zufügung von Verdickungsmitteln, beispielsweise durch Zu fügung von weiteren Mengen eines Fluss mittels, das verdickend wirkende Zusätze, vorzugsweise in Mengen enthält, die auch noch für die Verdickung des dünnflüssigen Flussmittels ausreichen, durchgewaschen wird.
Besonders geeignet haben sich als dünn flüssige Flussmittel wasserfreier Karnallit oder entsprechende noch KCl-reichere Ge mische, wie 2KC1. MgC1_, erwiesen, deren Schmelzpunkte bei bezw. noch unterhalb <B>58O',</B> das heisst mindestens etwa 7,0' unter dem Schmelzpunkt des reinen Magnesiums liegen;
doch lässt sich die angestrebte Wir kung auch mit reinem wasserfreiem Mag- nesiumchlori_d, das gegebenenfalls schmelz- punkterniedrigende Zusätze anderer Chloride als Kaliumchlorid enthalten kann, erzielen.
Dabei kommt es nicht darauf an, ob man unter Verwendung eines etwas grösseren Zu satzes an Flussmitteln das Metall in einem am Boden des Tiegels befindlichen Sumpf des Flussmittels niederschmelzt oder aber das Flussmittel in Pulverförm auf das einzu schmelzende Metall aufstreut bezw. portions- weise entsprechend dem Fortschritt de: Schmelzvorganges zuführt.
In jedem Falle kann durch das leicht schmelzende Flussmittel ein weitgehender Schutz des Metalles vor stärkerer Oxydation beim Einschmelzen er zielt werden. Sobald sich ein grösserer .Sumpf von eingeschmolzenem Metall gebildet hat, kann man auch weitere Teile des Flussmittels auf die Oberfläche desselben in Form einer dünnflüssigen Schutzdecke aufbringen, um auch diesen Teil des Metalles vor .stärkerer Oxydation zu schützen.
Wenn die gesamte zu behandelnde Me tallmenge in schmelzflüssigem Zustande vor liegt, so wird vorzugsweise zwecks Auf nahme der im Metall enthaltenen Verunreini gungen durch das Flussmittel die Schmelze in der üblichen Weise kräftig durchgerührt, was bei Temperaturen unterhalb etwa 800 ohne wesentliche Oxydation des Metalles er folgen kann. Während -des Durchwaschens werden dem Metallbade die bekannten ver dickend. wirkenden Zusätze, zweckmässig in einer für die Verdickung des bereits vorhan denen Flussmittels ausreichenden Menge, zu gefügt.
Man kann dabei so verfahren, dass man weitere dem Bedarf entsprechende Men gen eines Flussmittels zufügt, dessen Zusam mensetzung grundsätzlich derjenigen der be kannten Verdickungsmittel enthaltenen Fluss mittel entspricht, wobei jedoch zweckmässig der Gehalt an Verdickungsmitteln höher als sonst üblich bemessen wird, um zu erreichen, dass das neu zugefügte Flussmittel bei seiner Vereinigung mit den im Metallbad bereits enthaltenen dünnflüssigen Anteilen auch auf die letzteren verdickend wirkt.
Insbesondere eignen sieh hierfür die bekannten Gemische von Magnesiumchlorid und Magnesiumfluo- rid, Calciumfluorid und,/oder Magnesium oxyd oder von Calciumchlorid mit Magnesium- fluorid.
Nach beendigtem Rührvorgang, der bei kleineren Einheiten im allgemeinen nicht mehr als 1 Minute erfordert, aber je nach dem Gehalt des Metalles an Verunreinigun gen gegebenenfalls auch über längere Zeit räume erstreckt bezw. öfters wiederholt wer den kann, kann die Schmelze in der bekann ten Weise mit einer schützenden Schicht eines Flussmittels, das einen normalen Gehalt von Verdickungsmitteln aufweist, bedeckt, zweck mässig zur Ausscheidung auch der letzten agglomerierten Flussmittelreste aus .dem Me- tallregulus auf eine Temperatur erheblich über der Giesstemperatur erhitzt und,
gege benenfalls nach Abkühlung auf die Giess temperatur, unter Zurückhaltung der zusam menhängenden festen Flussmitteldecke durch g o eeignete Werkzeuge (Krammstock oder dergl.) vergossen werden.
Die erfindungsgemäss zu verwendenden Flussmittel können die Bestandteile in ein facher Mischung enthalten. Zuweilen erweist es sieh jedoch als nveckmässiger, die einzelnen Bestandteile der Flussmittel zuvor zusammen zuschmelzen und nach dem Erstarren zu zer kleinern, .da hierdurch eine innigere Mi schung,der Bestandteile erzielt werden kann. Den Flussmitteln können in an sich bekannter Weise gegebenenfalls Zusätze von Salzen eines bereits in der Legierung enthaltenen Metalles zugegeben werden, um ein Aus waschen des letzteren durch die Behandlung mit dem Flussmittel zu verhindern.
Beispiel: In einem Busseisernen Tiegel wird zu nächst eine dünne Schicht eines aus wasser freiem Karnallit bestehenden Flussmittels aufgestreut und hierauf etwa <B>30</B> kg einer hochprozentigen Magnesiumlegierung in Form von Gussmasseln eingesetzt und erhitzt.
Sobald der Beginn -des Schmelzens erkennbar wird, werden in kleinen Portionen weitere Mengen .des gleichen Flussmittels auf,die noch festen Metallstücke aufgestreut und nach Bildung eines Metallsumpfes auch dessen Oberfläche mit wenig wasserfreiem Karnallit bedeckt. Die bis zur Beendigung des Ein schmelzens verwendete Flussmittelmenge be läuft sich auf 200 g.
Nach Erreichen einer Temperatur von etwa<B>720'</B> wird das Metall mit Hilfe eines Rührstockes kräftig etwa 1 Minute lang durchgewaschen, während gleichzeitig insgesamt 250 g eines Fluss mittels, bestehend aus <B>70%</B> MgCl, wasserfrei 10 % Mg0 2.0% CaF2 in kleinen Portionen auf die Oberfläche des Metalles aufgestreut werden.
Nach Beendi gung des Rührens werden auf die Oberfläche des Metalles etwa 150 g eines Flussmittels von der Zusammensetzung 80 % Mgch 10 % Mg0 10 % CaF" in gleichmässiger Dicke aufgestreut, die als bald zu einer zähezusammenhängenden Decke versintern. Unter dieser Decke wird dann der Tiegelinhalt auf etwa<B>850'</B> kurz überhitzt, alsdann auf die Giesstemperatur von<B>760'</B> abgekühlt und in bekannter Weise vergossen.
Process for the melting and cleaning of magnesium and magnesium alloys. In recent times it has often been claimed that the molten salts used for remelting and cleaning magnesium-containing light metals, in particular magnesium and the high-percentage magnesium alloys, in addition to chlorides of alkaline earths and possibly also alkalis, have a thickening effect on substances , such as metal oxides or fluorides, only melt at temperatures at which the metal to be treated is already in a molten state.
The tendency to greater oxidation in the case of the melting metal should be due to the flux, which is still unmelted at this temperature and which is in powder form on the bottom of the crucible. was applied to the metal to be melted down, cannot be completely suppressed.
To remedy this drawback, it has been proposed to use fluxes whose melting point is below the melting point of the metals to be treated, which should be achieved that the first melting flux a protective cover over the still unmelted BEZW. melting metal forms.
With these fluxes, which either do not contain any additives with a thickening effect or only contain them in subordinate amounts, the effect aimed at by adding thickeners is completely lost;
due to their thin liquid respectively. low surface tension at higher temperatures (even at those that are only about 100 to 150 'above the melting point of the metals to be treated), it is not possible to achieve a clean separation of the flow by means of to achieve the Metallregulus after the end of the treatment, and there is .therefore, there is always the risk that the metal flux residues are entrained or carried away during casting. to be included
which in the further course give rise to the corrosion phenomena that made the technical use of light metals containing magnesium impossible for a long time.
By appropriately modifying the known process for melting and cleaning magnesium and ium alloys with the help of chlorine agnes dic fluxes containing additives with a thickening effect, it is possible, however, to avoid stronger oxidation of the metal during remelting and, on the other hand to ensure a clean separation of the flux from the treated metal under all circumstances.
The process is based on the idea of using fluxes that do not contain any fluxes that do not contain fluxes that do not contain fluxes that do not contain fluxes that do not contain fluxes that do not contain any fluxes, such as magnesium fluoride, calcium fluoride, etc. To bring about the addition of substances that act accordingly
In the present case, magnesium alloys are to be understood as both alloys in which magnesium occurs as a basic component and those in which magnesium occurs as an important secondary component, for example in aluminum alloys.
According to the invention, the metal to be treated is melted using thinly liquid fluxes, whereupon at temperatures above the melting point of the metal to be treated, the metal bath with the progressive addition of thickeners, for example by adding further amounts of a flux that has a thickening effect Contains additives, preferably in amounts that are also sufficient for thickening the low-viscosity flux, is washed through.
Anhydrous carnallite or a corresponding KCl-rich mixture, such as 2KC1, has proven particularly suitable as a thinly liquid flux. MgC1_, proven, whose melting points bezw. are still below <B> 58O ', </B> that is at least about 7.0' below the melting point of pure magnesium;
however, the desired effect can also be achieved with pure anhydrous magnesium chloride, which may contain additives other than potassium chloride that lower the melting point.
It does not matter whether the metal is melted in a sump of the flux located at the bottom of the crucible or whether the flux in powder form is sprinkled on the metal to be melted using a slightly larger addition of flux. in portions according to the progress of the melting process.
In any case, the easily melting flux can provide extensive protection for the metal from excessive oxidation when it is melted down. As soon as a larger sump of molten metal has formed, other parts of the flux can also be applied to the surface of the same in the form of a thin protective cover in order to protect this part of the metal from excessive oxidation.
If the entire amount of metal to be treated is in a molten state, the melt is preferably vigorously stirred in the usual manner for the purpose of taking up the impurities contained in the metal by the flux, which he follows at temperatures below about 800 without significant oxidation of the metal can. During the washing through the metal bath the known ver thickening. active additives, expediently in an amount sufficient to thicken the already existing flux.
One can proceed in such a way that further quantities of a flux are added according to the requirements, the composition of which basically corresponds to that of the known thickening agents containing flux, whereby the content of thickening agents is expediently higher than usual in order to achieve that the newly added flux, when combined with the low-viscosity components already contained in the metal bath, also has a thickening effect on the latter.
The known mixtures of magnesium chloride and magnesium fluoride, calcium fluoride and / or magnesium oxide or of calcium chloride with magnesium fluoride are particularly suitable for this purpose.
After the end of the stirring process, which generally does not require more than 1 minute for smaller units, but depending on the content of the metal in impurities, possibly extends over a long period of time respectively. Repeatedly, the melt can be covered in the known manner with a protective layer of a flux that has a normal content of thickening agents, expediently for separating the last agglomerated flux residues from the metal regulation to a considerable temperature heated above the casting temperature and,
If necessary, after cooling down to the casting temperature, the coherent solid flux cover can be cast using suitable tools (ramming stick or similar).
The flux to be used according to the invention can contain the constituents in a single mixture. Sometimes, however, it turns out to be more neccessary to melt the individual components of the flux together beforehand and to shred them after solidification, since this allows a more intimate mixture of the components to be achieved. In a manner known per se, additions of salts of a metal already contained in the alloy can optionally be added to the fluxes in order to prevent the latter from being washed out by the treatment with the flux.
Example: A thin layer of a flux consisting of anhydrous carnallite is first sprinkled on a bus-iron crucible and about <B> 30 </B> kg of a high-percentage magnesium alloy in the form of cast ingots is then placed and heated.
As soon as the beginning of melting becomes recognizable, small portions of the same flux are sprinkled on the still solid pieces of metal and, after the formation of a metal sump, its surface is also covered with a little water-free carnallite. The amount of flux used until the end of the meltdown is 200 g.
After reaching a temperature of about <B> 720 '</B>, the metal is washed through vigorously for about 1 minute with the aid of a stirring stick, while at the same time a total of 250 g of a flux consisting of <B> 70% </B> MgCl , anhydrous 10% Mg0 2.0% CaF2 can be sprinkled in small portions on the surface of the metal.
After the end of the stirring, about 150 g of a flux of the composition 80% Mgch 10% Mg0 10% CaF "are sprinkled on the surface of the metal in a uniform thickness, which soon sintered to form a cohesive cover. The contents of the crucible are then placed under this cover briefly overheated to about <B> 850 '</B>, then cooled to the casting temperature of <B> 760' </B> and cast in a known manner.