DE615512C - Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AluminiumlegierungenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungen durch
Reduktion von Verbindungen der Erdalkalimetalle und des Magnesiums in einem Bad von
geschmolzenem Aluminium, und sie bezieht sich weiter auf die Behandlung des sich im
Erhitzungsgefäß während der Ausführung dieses Verfahrens bildenden Rückstandes für
die Wiedergewinnung des bzw. der Metalle
ίο daraus.
Das Verfahren zur Herstellung von AIuminitimlegierungen
gemäß vorliegender Erfindung wird in der Weise ausgeführt, daß man in ein Bad von geschmolzenem Aluminium
Erdalkaliverbindungen einführt, die sich in einer von der Pulverform abweichenden Form
befinden, beispielsweise in der Form von Körnern oder Brocken in der Größe von 1
oder 2 mm bis hinauf zu joo mm oder mehr, daß man diese Verbindungen reduziert und
dadurch die betreffenden Erdalkalimetalle mit dem Aluminium legiert.
Bei Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ergibt sich, daß nicht das gesamte
dabei erzeugte Erdalkalimetall sich mit dem Aluminium legiert, sondern daß eine erhebliche
Menge des Erdalkalimetalls im Schmelztiegel oder der sonstigen Heizkammer, welche
die erhitzte Beschickung enthält, in Form eines unlöslichen Rückstandes oder einer
Krätzschlacke zurückbleibt. Die Menge des Erdalkalimetalls in diesem Rückstand ist zuweilen
größer als die in der Aluminiumlegierung enthaltene.
Man kann jede beliebige bekannte oder geeignete Art von Erhitzungskammern wie
einen Schmelztiegel ο. dgl. benutzen, die im nachfolgenden sämtlich als Heizkammern bezeichnet
werden. Die anzuwendende Temperatur muß sich halten zwischen dem Schmelzpunkt des Aluminiums, d. h. 650° C, und dem
Verdampfungspunkt des Aluminiums (etwa i6oooC), so daß der Arbeitsbereich etwa
zwischen 700 und 15000 C liegt.
Die Temperatur wird entsprechend den zu reduzierenden Verbindungen und dem mit
dem Aluminium zu legierenden Metall oder den dafür, bestimmten Metallen und der prozentualen
Menge dieses Metalls bzw. dieser Metalle gewählt, die man mit einer gegebenen Menge von Aluminium legieren will, wobei
die im Rückstand bleibende Metallmenge zu berücksichtigen ist.
Soll beispielsweise die Aluminiumlegierung io°/o eines Erdalkalimetalls enthalten, so
wird eine solche Menge der Verbindung dem geschmolzenen Aluminium zugeführt, daß
etwa 20 °/0 reduziertes Metall entstehen, wovon
etwa die Hälfte den Rückstand in der Heizkammer bildet, während etwa die andere Hälfte mit dem Aluminium legiert wird, um
so die gewünschte 10 °/oige Legierung des
Erdalkalimetalls mit dem Aluminium zu bilden.
Bei Ausführung des Verfahrens, z. B. mit Calciumoxyd, werden die Stücke, Körner
5 oder Brocken von Calciumoxyd auf die Oberfläche eines Bades von geschmolzenem Aluminium
gebracht, das sich auf der erforderlichen Temperatur befindet, worauf die Stücke,
Körner oder Brocken des Calciumoxyds allmählich
in dem geschmolzenen Aluminium untersinken und das Calciumoxyd durch das Aluminium reduziert wird, so daß sich eine
Calcium-Aluminium-Legierung und Aluminiumoxyd bildet. Die Reaktion verläuft nach
der Gleichung:
3 Ca O + 2 Al =3 3 Ca + Al2 O3.
Es hat sich nun gezeigt, daß die für das vorliegende Verfahren in Frage kommende
Reaktion zwischen Calciumoxyd und Aluminium nicht eintritt, wenn das Calciumoxyd
in fein verteiltem Zustand, d. h. in Pulverform auf die Oberfläche des Bades von erhitztem
Aluminium gebracht wird, weil es in dem Bad nicht untersinkt. Dagegen hat sich gezeigt, daß ein befriedigendes Ergebnis erzielt
wird, wenn man auf die Oberfläche des Bades von geschmolzenem Aluminium Calciumoxyd
in Stücken, Körnern oder Brocken
•jo der oben angegebenen Abmessungen bringt.
Es wurde gefunden, daß die Körner oder Stücke des Calciumoxyds in das geschmolzene
Aluminium hineinsinken und dann damit reagieren, und es ist auf diese Weise gelungen,
eine Aluminiumlegierung mit bis zu io°/0Ca
zu erhalten.
- Ausführungsbeispiel
Zunächst wird Aluminiummetall, vorzugsweise in einem Schmelztiegel, geschmolzen
und dann erhitzt, bis die Temperatur etwa auf 1000 bis 12000 gestiegen ist. Dann wird
gewöhnlicher gebrannter Kalk (mit möglichst geringem Eisengehalt) auf die Oberfläche des
Bades aus geschmolzenem Aluminium in Stücken gebracht, die gewöhnlich zwischen wenigen Millimetern Durchmesser bis zu Walnußgröße
gehen. In dem Maße, wie das Verfahren fortschreitet, sinken die Kalkstücke
allmählich in das Bad aus geschmolzenem Aluminium hinein.
Nach mehrstündiger Berührung sind die Stücke, Körner oder Brocken von Calciumoxyd
zerteilt und verschwunden, und man läßt die gebildete Legierung, welche den gewünschten
Prozentgehalt von rund 10 °/0 Ca erreicht hat, ab. Etwa 50 °/„ der Metalle verbleibt
aber in der Heizkammer in Form eines unschmelzbaren Rückstandes aus Alumihium-Calcium-Legierung,
deren Calciumgehalt. für gewöhnlich sogar höher ist als der des geschmolzenen Aluminiums selbst.
Es hat sich gezeigt, daß ein -wirtschaftlicher Weg zur Behandlung dieses Rückstandes
darin liegt, daß man ihn unter einer Decke von Kochsalz in einem Ofen bei etwa 10000 niederschmilzt. Das Calcium der Calcium-Aluminium-Legierung
des Rückstandes reagiert dabei unmittelbar mit dem Chlornatrium nach der Gleichung
Ca + 2 NaCl = CaCl2 + 2 Na.
So wird das Aluminium aus dem Rückstand als praktisch reines, von Calcium freies
Metall wiedergewonnen. Das Calcium im Rückstand reagiert mit dem Chlornatrium unter Bildung von metallischem Natrium.
Dieses Natrium wird bei der angegebenen Temperatur teilweise zur Reduktion eines
Teiles des oxydierten Aluminiums verbraucht nach der Gleichung
Al2O3 + 6 Na·= 2 Al + 3 Na2O
und teilweise unmittelbar zu Na2O oxydiert.
Dieses Na2O raucht an der Oberfläche des Bades ab und kann in einem Rauchauffangbeutel
zurückgewonnen werden. Etwas davon kann in dem sekundären Rückstand gefunden werden, der in der Salzschmelze gebildet
wird. Dieser sekundäre Rückstand besteht zum großen Teil aus Natrium- und Calciumchloriden
mit unlöslichen Anteilen von Aluminiumoxyd, Kalk usw. Er kann mit Natronlauge zur Wiedergewinnung des darin enthaltenen
Aluminiums behandelt werden, und diese alkalische Lösung kann hergestellt werden
durch Befeuchten des Natriumoxydrauchs, der während der Salzreaktion erhalten wird.
Als weiteres Merkmal der Erfindung ist festgestellt worden, daß, wenn man, statt nur
Calciumoxyd zuzusetzen, außerdem auch Magnesiumoxyd in Stücken, Körnern oder Brocken der oben angegebenen Größe dem
Aluminiumbade zusetzt, man eine Legierung 10g aus Aluminium, Calcium und Magnesium erhält.
Während der Salzbehandlung des Rückstandes reagiert aber das Magnesium nicht mit dem Chlornatrium, und es ist so möglich,
das Calcium aus dem Calcium-Magne- ixo
sium-Aluminium-Rückstand durch Zusammenschmelzen mit Kochsalz zu entfernen.
Weiterhin wurde gefunden, daß der sekundäre Rückstand Nitride (wahrscheinlich
des Calciums) enthält, die durch den Stickstoff der Luft bei Bindung des Sauerstoffs der
Luft entstehen. Diese Nitride können als kleine gelbe Teilchen beobachtet werden, die
in der Masse verteilt sind. Befeuchtet man etwas von dem Rückstand mit Wasser und
erhitzt die Masse, so werden große Mengen von Ammoniak abgegeben.
Die beiliegende Zeichnung gibt einen Überblick über den Verfahrensverlauf in einer geeigneten
Anlage gemäß der Erfindung.
Ersetzt man den Kalk durch Bariumoxyd, so kann man eine Legierung mit 15 °/„ Ba
und einen metallischen Rückstand erhalten, der Wasser zersetzt und 21 °/0 metallisches
Barium enthält.
Ersetzt man den Kalk durch Strontiumoxyd, so kann man eine Legierung mit 22 °/„
Sr erhalten und einen metallischen Rückstand, der 44 °/o Sr enthält und Wasser heftig
zersetzt.
In ähnlicher Weise kann -man eine Beryllium-Aluminium-Legierung
erhalten, die beispielsweise 0,2 Be enthält.
Auch in diesen Fällen kann der Rückstand zur Wiedergewinnung des Aluminiums in metallischer Form und von Bariumchlorid,
Strontiumchlorid oder Berylliumchlorid und Ammoniak als Nebenprodukte mit Kochsalz
behandelt werden.
Es ist auch möglich, den Rückstand mit anderen Flußmitteln, wie z. B. mit Kryolith,
zu behandeln. Der Rückstand kann dann einem Bad von geschmolzenem Kryolith zugesetzt
werden und das reine Aluminium wiedergewonnen werden, während das oxydierte Aluminium, welches im Bad gelöst ist, durch
Elektrolyse wiedergewonnen werden kann. N
Durch Zusatz von gebranntem Magnesit in Form von Stücken, Körnern oder Brocken
zum Aluminium kann man eine Magnesium-Aluminium-Legierung mit bis zu 1,5 °/0 Mg
erhalten.
Wenn eine Calcium-Aluminium-Legierung mit geschmolzenem Magnesiumchlorid behandelt
wird, tritt das Mg. in die Legierung ein, und das Calcium bildet ein Chlorid nach der
Gleichung:
MgCl2 + Ca = Mg+ CaCl2.
Ferner wurde gefunden, daß, wenn ein aus Calcium - Aluminium - Legierung bestehender
Rückstand mit Salz in Gegenwart von Magnesiumoxyd (gebranntem Magnesit) geschmolzen
wird, etwas Magnesium in das Aluminium eintritt.
Die Anwesenheit von Calciumoxyd neben Magnesiumoxyd begünstigt den Eintritt von
Alagnesium in das Aluminium. Daher kann gemäß der Erfindung Dolomit oder gebrannter
Dolomit benutzt werden, um eine Calcium-Magnesium-Aluminium-Legierung
zu erhalten, die dann durch Entfernung des Ca entweder mit Kochsalz oder mit MgCl2 in eine
Magnesium-Aluminium-Legierung umgewandelt wird.
Es ist auch möglich, die Erdalkalimetallverbindung als Carbonat einzuführen, aus
welchem sich ein Oxyd bildet, das dann mit dem Aluminium reagiert. Auch irgendwelche
andere Erdalkaliverbindungen können benutzt werden, die befähigt sind, aufgespalten
zu werden und das Oxyd bei der Temperatur des Aluminiumbades zu liefern.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Legierungen des Aluminiums mit Erdalkalimetallen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Erdalkalioxyd in einer von der Pulverform abweichenden Form in ein Bad von
geschmolzenem Aluminium eingeführt wird, worauf sich Aluminiumoxyd und Erdalkalimetall bildet, welches letztere
sich mit dem metallischen Aluminium legiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalioxyd bei
der Einführung in das Bad von erhitztem Aluminium in Brocken, Stücken oder Körnern von 1 mm bis hinauf zu 100 mm
Größe oder noch darüber verwendet wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß statt des Oxyds Verbindungen von Erdalkalimetallen in der Form von Carbonaten oder ähnlichen in
der Natur vorkommenden Verbindungen eingeführt werden, die während des Verfahrens
in ihr Oxyd übergeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Legierung
von Calcium-Aluminium geschmolzenes Magnesiumchlorid zusetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach Entfernung
der Schmelze verbleibende Rückstand zur Wiedergewinnung der darin enthaltenen Metalle mit Chlornatrium behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus
Calcium-Aluminium-Legierung bestehenden Rückstand mit Chlornatrium in Gegenwart von Magnesiumoxyd behandelt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Dolomit in das
Bad aus geschmolzenem Aluminium bringt, so daß sich eine Calcium-Magnesium-Legierung
bildet, die dann gegebenenfalls durch Weiterbehandlung mit Chlormagnesium unter Entfernung des
Calciums in eine Magnesium-Aluminium-Legierung übergeführt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB615512X | 1932-02-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE615512C true DE615512C (de) | 1935-07-06 |
Family
ID=10487166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC46711D Expired DE615512C (de) | 1932-02-25 | 1932-07-22 | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE615512C (de) |
-
1932
- 1932-07-22 DE DEC46711D patent/DE615512C/de not_active Expired
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