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Publication number: DEG0008012MA
Authority: DE

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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 25. Januar 1952 Bekanntgemacht am 15. September 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Werden pyrophore Mischmetall-Eisen-Legierungen bei iooo bis 1200⁰ geschmolzen und in auf etwa 600 bis 700⁰ vorerhitzte gußeiserne Kokillen, vergossen, dann erhält man Gußbolzen. Diese werden bei etwa 450⁰ der Strangpreßverformung unterworfen, um daraus Zündsteinstränge zu erhalten, die dann in die handelsüblichen Längen unterteilt werden. Je nach dem Eisengehalt der Legierungen und je nach der verarbeiteten Mischmetallqualität sind bei der Strangpreßverformung verschieden hohe Preßdrucke notwendig. Bei steigendem Eisengehalt nimmt der maximal erforderliche Preßdruck beträchtlich zu. Aber auch durch den unterschiedlichen Verunreinigungsgrad der verarbeiteten Mischmetallsorte, der von der chemisehen Zusammensetzung des verarbeiteten Erzes abhängig ist, wird der Preßdruck wesentlich beeinflußt. Er steigt um so höher an, je größer der Verunreinigungsgrad des Mischmetalls ist.

Eingehende Versuche haben ergeben, daß es möglich ist, durch Zumischen und Zulegieren von Metallen zu den pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen, deren molare Bildungswärme, bezogen auf ι Grammatom Sauerstoff, ungefähr gleich groß oder größer als diejenige von Cer ist, den Preßdruck bei der Strangpreßverformung ganz wesentlich zu senken. Die verbesserte Wirkung dieser Metallzusätze beruht auf zwei allgemeinen

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Voraussetzungen. Damit der l'reßdruck hei der Strangpreßvcrformung erniedrigt wird, ist es notwendig, dal.l die innere Reibung des im Strangpreßverfaliren zu verpressenden Metalls vermindert wird. l)as ist dadurch möglich, daß störende \'eruiireinigungen, z. I!. Oxyde, Nitride, Hydride oder ähnliche Verunreinigungen, die entweder im Mischmetall seihst enthalten sind oder durch die gewollteii I .egicrungszusätzc -— im Falle der pyrophoren M isehiiictall· Kisen-Legierungen z. IS. Eisen — in den gegossenen Prcl.iholzen eingebracht werden, beseitigt bzw. herausgenommen werden. Hei bestimmten Mctall/.usät/.en wird darüber hinaus durch eine reim· l.egienmgswirkung eine Senkung der inneren Reibung erzielt und dadurch der l'reßdruck vermindert.

Erlindinigsgeinäß werden also pyrophoren Mischinetall Eisen -Legierungen mit einem Eisengehalt von 4,5 bis .|o"/o zur Verminderung des Prei.ldnickes bei der Straugpreßverfonming solche Metalle in Mengen von mehr als 0,3 bis 10%, vorzugsweise von 0,6 bis 1 "/0, zugesetzt bzw. zulegierl, deren molare lüldungswärme, bezogen auf ι (iranunaloin Sauerstoff, mindestens 110 beträgt, wie aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen ist. I)Ji¹Se TaI)I¹Ih¹ entstammt der Arbeit von YV. I) a 11 t ζ e 11 b e r g , »Zur Metallurgie des metallotherniischen Schmelzens«, aus der Zeitschrift für Erzbergbau und Metallhüttenwesen, 1950, lid. 3, S. 3.|2 bis 345.

Molare liildungswärmen von Oxyden,
berechnet auf die Einheit Sauerstoff

McIa]

Calcium

Magnesium

Beryllium

'Mariuni

Aluminium

Zirkon

(Vr

Titan

Oxyd

Ca 0
Mg 0
Be 0
Ma O
AU)..
Zr~(X
Ce (λ,
Ti 0."

berechnet auf die
Einheit Sauerstoff

152,1
145,8
I47.3
I33.4

1X0,0

Besonders ausgeprägt ist sowohl die reinigende und gleichzeitig auflegierende Wirkung von Titan, aber auch die anderen Metalle, z. IS. Zirkon, Aluminium. Mariuni, lieryllium, Magnesium oder CaI-eium allein oder in Mischung, erzielen den gleichen oder ähnlichen Effekt. Die Aufgabe der zugesetzten Metalle bestellt außer der Preßdruckvermmdcriuig vornehmlich in der Reinigung des Metallbades von unerwünschten Bestandteilen. Die Wirksamkeit des Zusatzes im Falle der Reinigung beruht auf seiner Affinität zu der jeweils zu entfernenden Komponente, die nahe/.ti gleich bzw. griiLler sein muß als die des (mmdmetalls zu diesem zu entfernenden, in die Schlacke überzuführenden Stoffes. Darüber hinaus wird aber auch durch eine reine Legierungseinwirkung des betreffenden Metallzusatzes die innere Reibung bei der Strangpreßverfornning erniedrigt und dadurch der maximal erforderliche Preßdruck vermindert. Die verbessernde Wirkung des Titans und anderer Metalle beruht, wie einwandfreie Reihenversuche ergeben haben, auf beiden Möglichkeiten. Der Mechanismus dieses überraschenden Effektes ist im einzelnen noch nicht ganz erforscht, und allgemein gültige Aussagen können — abgesehen von Titan und den anderen genannten Metallen — auf (ΐrund übergeordneter meallphysikalischer Gesetzmäßigkeiten noch nicht gegeben werden.

Die Zulegierung von Titan in Zündmetalle auf der Basis Alischmetall-Eisen mit Eisengehalten von 25 bis zu 40% ist Gegenstand eines noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahrens. Der Zusatz von 0,05 bis 0,3% Titan oder Zirkon oder deren Mischung zu pyrophoren Mischmctall-Eisen-Legierungen hat aber dort allein den Zweck, die Korngröße der pyrophoren Kristallart so weit zu verfeinern, daß das Strangpreßverfahren auch bei höheren Eisengehalten, ■/.. B. von 25 bis 40%, ermöglicht wird, ohne daß die Pyrophorität der Legierung darunter leidet. Diese Koruverfeincrung hat aber nichts zu tun mit der crfindungsgemäßeii Herabsetzung des Preßdruckes bzw. dem reinigenden und auflegicreuden Zusatz von Titan zu pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen mit einem Eisengehalt von 4,5 bis 40%.

Weiterhin ist es bekannt, pyrophore Massen in der Weise herzustellen, daß klciustückige, anoxydierte seltene Erdmetalle mit anderen Metallen, z. B. Vanadium, Molybdän, Titan oder Wolfram, zusammengepreßt und dann gesintert werden. Der Zusatz dieser Metalle dient aber nur dazu, die Härte und das spezifische Gewicht der ,Sinterlegierung zu ändern. Eine reinigende und auflegierende Wirkung der zugesetzten Metalle zu erschmolzenen Gußblöcken pyrophorer Mischmetall-Eisen-Legierungen zum Zwecke der Erniedrigung des Preßdruckes bei der Strangpreßverformung ist atis diesen Literaturstellen weder bekannt noch zu entnehmen.

Beispiele

1. 78,4% eines aus Monazitsand gewonnenen Mischmetalls werden mit 20% Eisen, 0,6 °/o Magnesium, 1 °/o Zinn legiert. Die Härte der Legierung im Gußzustand beträgt 112 kg/mm², der erforderliche Druck bei der Strangpreßverformung 33 t. Werden dieser Legierung noch 0,6% Titan zulegiert, dann steigt die Härte der Legierung im Gußzustand auf 116 kg/mm², der für die Strangpreßverformung maximal nötige Preßdruck kann aber um 42¹Yo auf 19 t vermindert werden.

2. Ein aus Bastnaesit gewonnenes Mischmetall wird mit 20,2 %> Eisen, 0,5 °/o Magnesium, 1% Zinn legiert. Der Gehalt an Mischmetall beträgt 78,4⁰Zo. Die Härte dieser Mischmetall-Legierung beträgt im Gußzustand 89 kg/mm'-. Bei der Strangpreßverformung wird bei 480⁰ ein Preßdruck von 23 t benötigt. Werden zu 78,4% des gleichen Mischmetalls 19,5% Eisen, 0,5% Magnesium, i°/o Zinn, 0,21 ⁰Zo Aluminium und 0,60⁰Zo Titan zulegiert, dann beträgt die Härte der Legierung

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im Gußzustand 97,8 kg/mm²; der für die Strangpreß verformung maximal nötige Preßdruck ist aber um 46% auf 12,5 t gefallen.

3. Zu 74,6% eines aus Bastnaesit gewonnenen S Mischmetalls werden 23,9% Eisen, 0,5% Magnesium, ι %> Zinn legiert. Die Härte der Legierung im Gußzustand beträgt 98,8 kg/mm² und der Preßdruck bei der Strangpreßverformung 25 t. Werden hingegen 74,3% des gleichen Mischmetalls mit 23,4% Eisen, 0,5% Magnesium, 1% Zin, o,ii°/o .Aluminium und 0,66% Titan legiert, dann steigt die Härte der Legierung im Gußzustand auf 104 kg/mm², der für die Strangpreßverformung maximal nötige Preßdruck fällt aber um 40°/o auf 15 t.

4. Zu 70,6 °/o eines aus Bastnaesit gewonnenen Mischmetall werden 28% Eisen, 0,5% Magnesium, 0,9% Zinn zulegiert. Die Härte der Legierung im Gußzustand beträgt 108 kg/mm², der Preßdruck 38 t. Werden zu 69,7 °/o des gleichen, Mischmetalls 28,1% Eisen, 0,5% Magnesium, 1 %> Zinn, 0,12% Aluminium und 0,7% Titan zulegiert, dann steigt die Härte der Legierung im Gußzustand auf 120 kg/mm², der für die Strangpreß verformung maximal nötige Druck kann aber um 45% auf 21 t vermindert werden.

Die erfindungsgemäße Zugabe von Titan sowie der anderen genannten Metalle zu den Mischmetall-Eisen-Legierungen mit Eisengehalten von 4,5 bis 40% ist von großer praktischer Bedeutung für die Herstellung von Zündmetallsträngen für die verschiedensten Anwendungsgebiete. Durch die ■ Herabsetzung des für die Strangpreßverformung maximal nötigen Druckes in der Wärme wird nicht nur die praktische Verarbeitung dieser Legierungsart erleichtert, sondern auch die Haltbarkeit der hierzu notwendigen Preßwerkzeuge erheblich gesteigert.

Claims

Patentanspruch:
Verfahren zur Verminderung des maximal erforderlichen Preßdruckes zur Strangpreßverformung von pyrophoren Legierungen aus Mischmetall-Eisen zur Herstellung von Zündmetallsträngen, dadurch gekennzeichnet, daß Mischmetall-Eisen-Legierungen mit Eisengehalten von 4,5 bis 40°/o solche. Metalle allein oder in. Mischung in Mengen von 0,3 bis io°/o, vorzugsweise 0,6 bis 1 °/o, zugegeben bzw. zulegiert werden, deren molare Bildungswärme, bezogen auf 1 Grammatom Sauerstoff, mindestens 110 beträgt.