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Verfahren zur Verbesserung von Metallen, wie insbesondere Nickel, Nickellegierungen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf die Unschädlichmachung des Schwefels in Metallschmelzen, ins- besondere von Nickel und Nickellegierungen. Bisher hat man z. B. für die Entschwefelung zumeist
Magnesium verwendet, dessen Wirksamkeit anscheinend auf der Bindung des Schwefels als Magnesium- sulfid beruht. Dieses Magnesiumsulfid lagert sich aber in relativ grossen Kügelchen in dem erstarrten
Material ein, wodurch sich für die spätere Verarbeitung insbesondere zu Blech Übelstände ergeben.
So ergab sich z. B. beim Tiefziehen der Nachteil, dass das Magnesiumsulfid in Form dunkler Riefen auseinandergezogen wurde.
Die Erfindung beruht nun auf der Feststellung, dass Lithium ein ausserordentlich wirksames
Mittel ist, den Schwefel in Metallen, wie z. B. Nickel oder Nickellegierungen, in einer Form zu binden, die wesentlich feiner ist als die beim Zusatz von Magnesium erreichte, so dass sich bei der späteren Ver- arbeitung keine Übelstände auf Grund des Vorhandenseins dieser Einschlüsse ergeben. Es ist zwar bekannt, dass die deutsche Patentschrift Nr. 526369 das Desoxydieren derartiger Metalle, wie Nickel oder Kupfer, mittels Lithium bezweckt, d. h. ein Entgasungsverfahren mit dem Effekt, dass sowohl Sauer- stoff wie Lithium aus dem Metall herausgehen. Auch in der deutschen Patentschrift Nr. 471209 besteht vorliegender Erfindung gegenüber der Unterschied darin, dass auch hier nur eine Desoxydation vorgesehen ist.
Im Anschluss an eine derartige Desoxydation mit Lithium wurde dann bisher so vorgegangen, dass der weiterhin vorhandene Schwefel durch Zusatz des Magnesiums entfernt bzw. gebunden wurde. Die
Erfindung gemäss Anmeldung besteht dagegen in einem solchen Zusatz von Lithium, dass auch vorhandener Schwefel unschädlich gemacht wird. In der Hauptsache werden dabei naturgemäss sauerstofffreie Metalle der Behandlung gemäss Erfindung unterworfen, da auf diese Weise die Behandlung mit Lithium unmittelbar zu dem gewollten Effekt führt. Enthalten daher die Metalle Sauerstoff, so werden sie zweckmässig vorher einer Desoxydation unterworfen. Hiefür können die bekannten Mittel wie Phosphor, Silizium u. dgl. herangezogen werden. Man kann aber auch so vorgehen, dass auch Lithium zur Desoxydation benutzt wird.
Hiebei ist es möglich, zunächst den Lithiumzusatz so zu dosieren, dass der Sauerstoff entfernt wird, und im Anschluss hieran einen weiteren Lithiumzusatz zu geben, um die erfindungsgemäss vorgesehene Unschädlichmachung des Schwefels herbeizuführen. Man kann aber auch die Desoxydation des Metalls mit Lithium kombinieren derart, dass von vornherein eine für beide Zwecke ausreichende Menge Lithium zugesetzt wird.
Die günstige Wirkung des Lithiums bei Bindung des Schwefels liegt darin, dass die Stauehbarkeit, Dehnbarkeit und Polierbarkeit der bearbeiteten Werkstücke verbessert ist. Offenbar liegt die Ursache dieser günstigen Beeinflussung der Eigenschaften des Materials darin, dass der Schwefel in einer Form gebunden wird, die infolge einer ausserordentlich feinen Verteilung zu keiner schädlichen Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften von bearbeiteten und unbearbeiteten Werkstücken führen kann.
Möglicherweise hat das Lithium, abgesehen von seinem günstigen Einfluss auf die Bindung des Schwefels, auch noch die Vertreibung etwa im Metall enthaltener Gase zur Folge, so dass die erzielten Verbesserungen noch über die durch die Unschädlichmachung des Schwefels erzielten hinausgehen.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Lithiums für den erfindungsgemäss vorgesehenen Zweck wegen seiner leichten Verdampfbarkeit in Form einer Vorlegierung. Hiebei kommt in erster
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hinausgehenden Effekt hinsichtlich der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere des Nickels bzw. der nickelhaltigen Legierungen. So hat z. B. Nickel mit 0'08% Schwefel, wenn es mit Magnesium allein behandelt ist, eine Härte von 102, wenn es dagegen mit einer Magnesium-Lithiumlegierung behandelt wurde, eine Härte von 118. Die Stauchbarkeit des Nickels mit 0'08% Schwefel beträgt nach Zusatz von 0'01% Lithium 36% und nach Zusatz von 0'1% einer Magnesium-Lithiumlegierung mit 15% Lithium 45%.
Die Menge des Lithiums für die Ausführung des Verfahrens schwankt je nach der Reinheit des
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Im Einzelfall wird die erforderliche Menge nicht durch Analyse bestimmt, sondern zweckmässig durch Vorversuch mit kleinen Metallbarren aus dem zu verarbeitenden Metall. Hiebei werden jeweils verschiedene Mengen an Zusätzen verwendet, bis der gewünschte Effekt erreicht ist. Im allgemeinen hat sich der Zusatz des Lithiums in Mengen von 0'0001 bis 0-05% und des Magnesiums bis 0-3% für Nickel als möglich erwiesen.
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Process for improving metals, such as in particular nickel, nickel alloys and the like. like
The invention relates to rendering the sulfur harmless in metal melts, in particular nickel and nickel alloys. So far you have z. B. for desulfurization mostly
Magnesium is used, the effectiveness of which is apparently based on the binding of sulfur as magnesium sulfide. This magnesium sulfide is stored in relatively large spheres in the solidified one
Material, which results in problems for later processing, especially into sheet metal.
So z. B. the disadvantage of deep drawing that the magnesium sulfide was pulled apart in the form of dark grooves.
The invention is based on the finding that lithium is an extremely effective one
Means is the sulfur in metals, such as. B. nickel or nickel alloys to bind in a form that is much finer than that achieved with the addition of magnesium, so that there are no problems with the later processing due to the presence of these inclusions. It is known that the German patent specification No. 526369 aims to deoxidize metals such as nickel or copper by means of lithium; H. a degassing process with the effect that both oxygen and lithium go out of the metal. In the German patent specification No. 471209, too, the difference between the present invention is that only one deoxidation is provided here as well.
Following such a deoxidation with lithium, the previous procedure was that the sulfur still present was removed or bound by adding the magnesium. The
In contrast, the invention according to the application consists in an addition of lithium such that any sulfur present is also rendered harmless. In the main, oxygen-free metals are naturally subjected to the treatment according to the invention, since in this way the treatment with lithium leads directly to the desired effect. If the metals therefore contain oxygen, they are expediently subjected to deoxidation beforehand. For this, the known agents such as phosphorus, silicon u. Like. Be used. But you can also proceed in such a way that lithium is also used for deoxidation.
In this case, it is possible to first meter the addition of lithium in such a way that the oxygen is removed and then to add a further lithium in order to render the sulfur harmless as provided according to the invention. However, the deoxidation of the metal can also be combined with lithium in such a way that an amount of lithium sufficient for both purposes is added from the outset.
The beneficial effect of lithium in binding the sulfur is that the stowability, elasticity and polishability of the machined workpieces are improved. Apparently the cause of this favorable influence on the properties of the material is that the sulfur is bound in a form which, due to an extremely fine distribution, cannot lead to any harmful influence on the mechanical properties of machined and unmachined workpieces.
Apart from its favorable influence on the binding of sulfur, lithium may also have the effect of expelling gases contained in the metal, so that the improvements achieved go beyond those achieved by rendering the sulfur harmless.
The use of lithium for the purpose provided according to the invention is particularly advantageous because of its easy vaporizability in the form of a master alloy. This comes first
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additional effect with regard to the improvement of the mechanical properties, in particular of the nickel or the nickel-containing alloys. So has z. B. Nickel with 0'08% sulfur, if it is treated with magnesium alone, a hardness of 102, if it was treated with a magnesium-lithium alloy, on the other hand, a hardness of 118. The compressibility of nickel with 0'08% sulfur is after addition of 0'01% lithium 36% and after addition of 0'1% of a magnesium-lithium alloy with 15% lithium 45%.
The amount of lithium for carrying out the process will vary depending on the purity of the
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In individual cases, the required amount is not determined by analysis, but rather by preliminary tests with small metal bars made from the metal to be processed. Different amounts of additives are used in each case until the desired effect is achieved. In general, the addition of lithium in amounts of 0,0001 to 0-05% and of magnesium up to 0-3% has proven possible for nickel.