CH264029A - Alliage maître et procédé de préparation de cet alliage. - Google Patents

Description

  Alliage maître et procédé de préparation de cet alliage.    L'adjonction de zirconium à du magné  sium ou à     des    alliages à base de magnésium  facilite la fabrication par coulage et le travail  (forgeage) de pièces présentant une fine tex  ture cristalline et des propriétés mécaniques  désirables.  



  Cependant, des difficultés considérables  ont été rencontrées pour allier le zirconium  avec le magnésium, en particulier pour pro  duire un alliage contenant au moins     0,4,0,'    de  zirconium, proportion nécessaire si l'on veut       obtenir        des    alliages présentant les propriétés  mécaniques les plus désirables. Les nom  breuses recherches faites dans cette direction  (voir en particulier les brevets britanniques       N e    511137, 511482 et 533264) n'ont pas  donné des résultats satisfaisants à tous points  de vue.  



  La titulaire a maintenant trouvé qu'une  quantité satisfaisante de zirconium peut, être  introduite dans du magnésium à des tempé  ratures inférieures à 9000 C et aussi basses  que 8000 C, à l'aide d'un     alliagea    maître ap  proprié.  



  La présente invention comprend un alliage  maître pour l'introduction de zirconium dans  du magnésium ou des alliages de magnésium  et un procédé de préparation de cet alliage  maître.  



  Ce dernier est caractérisé en ce qu'il com  prend une matrice métallique formée au moins  en partie par du     magnésium,    une phase mé  tallique formée au moins en majeure partie    par du zirconium et une phase saline repré  sentant au plus le 30     %    du tout et formée au  moins en majeure partie par au moins un  halogénure,     en    ce qu'il renferme au moins 1 %  de zirconium et en ce qu'il est exempt d'élé  ments formant avec le zirconium des corps à  points de fusion élevés.  



  La phase saline peut avantageusement re  présenter moins du 10     %    de l'alliage; elle  peut consister uniquement en des fluorures.  L'alliage maître peut avantageusement ren  fermer au moins 3 %, si ce n'est au moins 5  de zirconium.  



  La phase saline est, de préférence, de  composition telle qu'elle soit suffisamment  fluide aux températures inférieures à 9000 C  (voire aux températures inférieures à 8500 C)  pour permettre la formation, à ces tempéra  tures, à l'aide de l'alliage maître selon l'inven  tion, d'alliages de magnésium     renfermant    du zir  conium. Si la phase saline n'entre en fusion  qu'à des températures plus élevées, il est né  cessaire- d'employer en plus de l'alliage maître  une couche fluide     d'halogénures    appropriés,       disposée    au fond du creuset, lorsque l'on veut  fabriquer des alliages de magnésium titrant  du zirconium.  



  La phase saline peut être constituée par       lui    ou plusieurs halogénures de magnésium  avec un ou plusieurs autres halogénures ap  propriés.  



  Cependant, de préférence, la phase saline       comprend    un mélange de     fluorures    spéciale-      ment de deux ou     phis    des     fluorures    de  lithium, calcium, baryum,     strontium    et magné  sium. Elle peut également comprendre un ou  plusieurs des fluorures d'éléments ne se com  binant pas avec le zirconium dans un alliage  fondu     magnésium-zirconium,    pour former des  produits à points de fusion élevés se séparant  de cet alliage.  



  Si des traces d'éléments inhibant la for  mation de l'alliage au zirconium sont pré  sentes, elles empêcheront une certaine quan  tité de zirconium de s'allier, mais si     un    excès  suffisant de zirconium est également présent,  l'alliage maître sera satisfaisant pour autant  quel l'on en emploie suffisamment.  



  Quelques impuretés sont cependant admis  sibles, en particulier l'oxyde de zirconium qui  peut être présent en grande quantité et qui,  s'il se trouve sous une .forme fortement réac  tive, pourra     être    réduit par le magnésium  pour produire du zirconium capable de  s'allier.  



  L'alliage maître selon l'invention est parti  culièrement utile aux personnes ayant peu  d'expérience en ce qui concerne l'introduction  du zirconium dans le magnésium, car il est       phis    facile à ces personnes d'effectuer cette       introduction    avec ledit     alliage    maître qu'en  utilisant différentes autres méthodes, comme  par exemple les méthodes directes de forma  tion d'alliage.  



  Le procédé de préparation de l'alliage  maître     selon    l'invention est caractérisé en ce  que l'on mélange du     magnésium    fondu avec  une substance à l'état fonda, constituée au  moins en majeure partie par un composé     halo-          géné    de zirconium, la quantité de magnésium       mise    en     oeuvre    étant     fortement    en excès de  celle nécessaire pour libérer le zirconium de  son composé halogéné et pour former la ma  trice métallique, de sorte     qu'en    fin d'opéra  tion du magnésium métallique fondu forme  une couche sur l'alliage formé,

   ladite prépa  ration étant par ailleurs conduite de façon  que la majeure partie du zirconium libéré ne  passe pas dans le magnésium surnageant  l'alliage.    L'alliage maître peut notamment avanta  geusement     être,    préparé en faisant réagir du  magnésium fondu avec une substance fondue  ou     préfondue,    consistant en un composé     halo-          géné    de zirconium avec ou sans autres     halo-          génures    appropriés, dans des conditions per  mettant la réduction de l'halogénure de zirco  nium pour produire du zirconium métallique.

    De préférence, le magnésium en fort excès est  versé sur ladite substance et la réaction     est     effectuée avec le minimum de brassage de  manière à empêcher toute incorporation subs  tantielle de zirconium dans le magnésium en  excès, puis le magnésium surnageant est en  suite enlevé; on obtient ainsi un alliage  maître ayant les caractéristiques définies ci  dessus. Si on le désire, le magnésium et ladite  substance contenant un halogénure de zirco  nium peuvent être mélangés sous vide ou  dans une atmosphère inerte, comme par  exemple de l'argon.  



  On utilise de préférence, comme composé  halogéné de zirconium, le     fluorure    ou un     oxy-          fluorure,    mais on peut aussi employer le  chlorure, le bromure, un     chlorozirconate    ou  un     fluozirconate    (si, dans ce dernier cas, des  précautions spéciales sont prises). Le chlorure  ou le bromure peut quelquefois être utilisé  seul, mais le fluorure doit, être mélangé avec  un ou     plusieurs    sels appropriés.

   La phase sa  line peut donc consister en du chlorure de  magnésium seul ou du bromure de magnésium  seul ou en un mélange de ces halogénures, ou  en du fluorure de magnésium avec     un    ou plu  sieurs     halogénures    appropriés.  



  En ce qui concerne l'emploi de     fluorure     de zirconium, on a constaté qu'une matière  ayant la composition     approximative        ZrF4     peut être obtenue, d'une part, dans un état où  elle réagit tranquillement lors de la prépa  ration de l'alliage selon la présente invention  et, d'autre part, dans un état dans lequel elle  réagit violemment. Par conséquent, des essais  doivent être faits sur chaque nouvelle fournée  de cette matière pour éliminer les fournées  qui réagissent violemment..

   D'autres subs  tances qui sont appropriées pour réaliser la  présente invention contiennent de l'oxygène      en plus du     zirconium    et du fluor, et cet oxy  gène peut être présent sous forme d'eau de  combinaison (par exemple dans     ZrF,,H2,0)    ou  sous forme d'oxygène autrement combiné (par  exemple     dans        l'oxyfluorure        ZrOFz.2HF).          Des    groupes hydroxyle ne doivent cependant,  de préférence, pas être présents, car ils  créent des difficultés considérables pour la  préparation de l'alliage.

   Du fluorure de     zir-          coriiiiiri    d'un     degré    de pureté     approprié    peut  être obtenu en mélangeant du chlorure de zir  conium et une solution aqueuse d'acide     fluor-          hydrique    (d'une concentration d'au     moins     40%) en évaporant et en séchant le tout à  environ 550" C.  



  L'alliage maître peut être obtenu en ver  sant du magnésium fondu sur les substances  suivantes se trouvant. à l'état fondu ou sous  forme de grumeaux obtenus par fusion  préalable:  1"     Chlorozirconate    de potassium ou de so  dium ou n'importe quel mélange de chlorures  inertes vis-à-vis du magnésium, mais conte  nant du     ZrCl,    ou du     ZrBr,    ou encore ces  deux sels ensemble.  



  2" Un mélange de     fluozirconates    de potas  sium avec des halogénures inertes comprenant  un chlorure.  



  3" Des     fluozirconates    de     potassium    seuls,  si des précautions spéciales sont     prises    contre  une réaction violente.  



  4" Un mélange de fluorures de zirconium  avec des     halogénures    inertes.  



  Si l'alliage maître est préparé avec des  fluorures, quelques     chlorures    peuvent être       brassés    dans     Falliage    maître pour     abaisser    le  point de fusion de la phase saline.  



  Des halogénures réducteurs     d'éléments     admissibles peuvent également être utilisés,  des précautions appropriées étant. prises       lorsque    des réactions violentes risquent de se  produire.  



  Voici, à titre d'exemple, une forme d'exé  cution du procédé selon l'invention pour pré  parer un alliage maître  On prépare un mélange de fluorures de  lithium, de calcium et de baryum, respective  ment dans les proportions de 28, 24 et 48%.    On fait fondre le mélange dans un creuset et  on y ajoute un poids égal     d'oxyfluorures    de  zirconium contenant environ 33% de fluor et  exempts d'hydroxydes et d'éléments inhibi  teurs. On verse ensuite dans le creuset une  charge de     magnésium,    à la température de  680" C.' et maintenue sous une atmosphère de  bioxyde de soufre ou d'un autre gaz protec  teur.     lia.    quantité de magnésium versée est.  telle qu'il se forme une couche épaisse de ce  métal pour protéger le zirconium contre la  combustion.

   Le bain de fusion est. brassé pen  dant environ 70 à 15 secondes. La, chaleur de  réaction augmentera considérablement la  température du bain et celui-ci est ensuite re  froidi jusqu'à environ 700" C, puis le magné  sium .surnageant et l'excès de fluorures de  calcium, de baryum et de lithium est enle  vé par déversement, en laissant ].'alliage  maître sous forme d'une pâte qui est enlevée  par raclage et en utilisant des fondants ou  des inhibiteurs connus tels que le soufre avec  de l'acide borique, pour empêcher la com  bustion, puis la pâte peut être     laissée    se soli  difier dans le creuset.    D'autres mélanges de fluorures contenant  une plus faible proportion de fluorure de  lithium peuvent être employés.  



  Des alliages maîtres contenant des chlo  rures ou des bromures doivent. être mainte  nus dans un récipient étanche à l'air ou re  couvert d'une couche de baume du Canada  ou d'une     autre    substance appropriée. Lorsque  l'on travaille à des températures élevées, on  risque d'introduire du fer provenant du     ereu-          set,    dans l'alliage. On peut alors utiliser un  creuset dont la. surface interne est exempte  de fer qui pourrait se dissoudre dans le       magnésium    aux températures envisagées et,  clans ce but, un creuset. en graphite donne  des résultats satisfaisants.  



  Des traces de lithium, de strontium, de  calcium     et/ou    de     baryum    peuvent, si on le dé  sire pour des raisons spéciales, être enlevées  de l'alliage fini par un fondant contenant du  chlorure clé magnésium, en exécutant simul  tanément ou subséquemment un     épaississage         du fondant. L'inclusion de ces éléments pré  sente cependant certains avantages.  



  L'alliage maître selon l'invention sert à  allier du zirconium avec du magnésium. Dans  ce but, il     suffit        d'introd-Ldre    l'alliage maître  dans du magnésium fondu et maintenu à  environ 800  C et de brasser le bain de fusion  jusqu'à ce que la formation de l'alliage dé  siré soit terminée.  



  Le magnésium peut contenir des éléments  d'alliage     admissibles,    si on le désire, ou bien  ces éléments peuvent être introduits posté  rieurement.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Alliage maître pour l'introduction de zirconium dans du magnésium ou des alliages de magnésium, caractérisé en ce qu'il com prend une matrice métallique formée au moins en partie par du magnésium, une phase métallique formée au moins en majeure partie par du zirconium et une phase saline représentant au plus le 30<B>70</B> du tout et formée au moins en majeure partie par au moins un halogénure,

   en ce qu'il ren ferme au moins 1 % de zirconium et en ce qu'il est exempt d'éléments formant avec le zirconium des corps à points de fusion élevés. II.

   Procédé de préparation de l'alliage maître-selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on mélange du magnésium fondu avec une substance à l'état fondu, constituée au moins en majeure partie par un composé halogéné de zirconium, la quantité de magné- siLun mise en aeuvre étant fortement en excès de celle nécessaire pour libérer le zirconium de son composé halogéné et pour former la matrice métallique, de sorte qu'en fin d'opé ration du magnésium métallique fondu forme une couche sur l'alliage formé,

   ladite prépa ration étant par ailleurs conduite de façon que la majeure partie du zirconium libéré ne passe pas dans le magnésium surnageant l'alliage. SOUS-REVENDICATIONS 1. Alliage maître selon la revendication I, caractérisé en ce que sa phase saline repré sente moins du 10 J du tout. 2. Alliage maître selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il renferme au moins 3 de zirconium. 3. Alliage maître selon la revendication I, caractérisé en ce que sa phase saline consiste uniquement en des fluorures. 4.

   Alliage maître selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il contient aL1 moins 5 de zirconium et en ce que la phase saline con siste uniquement en des fluorures. 5. Procédé selon la revendication II, ca ractérise en ce que ladite substance consiste uniquement en des fluorures. 6. Procédé selon la revendication II, ca ractérisé en ce que l'on effectue le mélange sous vide. 7. Procédé selon la revendication II, ca ractérisé en ce que l'on effectue le mélange dans une atmosphère inerte.