AT223383B - Verfahren zum Beständigmachen von Tantal, und Tantal-Titan-Legierungen gegen Wasserstoffversprödung und gegen Wasserstoffversprödung beständige Legierung - Google Patents
Verfahren zum Beständigmachen von Tantal, und Tantal-Titan-Legierungen gegen Wasserstoffversprödung und gegen Wasserstoffversprödung beständige LegierungInfo
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Description
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Verfahren zum Beständigmachen von Tantal, und Tantal-Titan-Legierungen gegen Wasserstoffversprödung und gegen Wasserstoffversprödung beständige Legierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Wasserstoff-Versprödung von Metallen, insbesondere einer solchen Versprödung durch elektrochemische Wirkungen, und auch eine gegen Wasser- stoffversprödung beständige Legierung.
Die Versprödung bestimmter Metalle durch absorbierten Wasserstoff steht im allgemeinen im Zu- sammenhang mit chemischen und elektrochemischen Korrosionsvorgängen. Zum Unterschied von dem korrodierenden Angriff eines Metalles durch seine Umgebung, bewirkt die Wasserstoff-Versprödung eines
Metalles nicht notwendigerweise die Zerstörung des Metalles durch chemische Reaktionen mit oxydierend wirkenden Stoffen, sondern eine Herabsetzung der Verformbarkeit bzw. eine Versprödung, die oft zu Fehlern führt. Die Wasserstoffversprodung kann die verschiedenartigsten Fehler verursachen, beispielswei- se eine äusserst hohe Sprödigkeit und Rissbildung oder eine Blasenbildung an der Oberfläche. Man nimmt an, dass diese Versprödungswirkung durch die Diffusion von atomarem Wasserstoff in das Metall erzeugt wird.
Je nach der Art des Metalles und je nachdem, ob die Umgebung die Erzeugung von atomarem Wasserstoff unterstützt, kann die Versprödung durch die Einwirkung verschiedener Umgebungen verursacht werden. Die an der Oberfläche eines Metalles stattfindenden elektrochemischen Korrosionsvorgänge können zur Bildung von atomarem Wasserstoff führen. Dies gilt besonders für saure Elektrolyten. Durch Massnahmen zum Schutz einer Metalloberfläche vor den Oxydationswirkungen der elektrochemischen Korrosion wird das Metall nicht notwendigerweise auch vor der Versprödung durch Wasserstoff geschützt ; der- artige Massnahmen können sogar den Angriff noch beschleunigen. Während der Elektrolyse kathodisch aufgeladene Metalle können ebenfalls dem Angriff von atomarem Wasserstoff ausgesetzt sein.
Der Versprödung durch Wasserstoff unterliegen zahlreiche Metalle. Auf diese'Erscheinung zurückzu- führende Fehler sind z. B. bei Tantal und Tantal-Titanlegierungen berichtet worden.
Die Eindringgeschwindigkeit des Wasserstoffes wird im allgemeinen durch die Wasserstoffkonzentration auf der Oberfläche des Metalles bestimmt. Die Absorptionsgeschwindigkeit wird anscheinend durch Restspannungen beschleunigt, besonders wenn sie dmch Kaltverformung verursacht wurden.
Es sind bereits zahlreiche Versuche gemacht worden, diese Schwierigkeit zu überwinden, beispielsweise durchEinhaltung einer bestimmten Reinheit des Metalles oder durch besondere Wärmebehandlungen, doch wurde noch keine Wirksame Lösung des Problems gefunden.
Erfindungsgemäss besteht ein Verfahren zum Beständigmachen von Tantal undTantal-Titan-Legierun- gen gegen Wasserstoffversprödung darin, dass dem metallischen Material 0, 05-5 Gew.-% eines oder mehrerer der Metalle Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Gold und Rhenium zulegiert werden.
Die vorstehend angeführten Edelmetalle können als die Metalle mit niedriger Wasserstoffüberspannung angesehen werden. Die Unempfindlichkeit der Metalle mit niedriger Wasserstoffüberspannung gegenüber der Wasserstoffversprödung ist wahrscheinlich auf ihre Fähigkeit zur Anziehung von atomarem Wasserstoff zurückzuführen. Der atomare Wasserstoff sammelt sich infolgedessen nicht auf der Oberfläche des Gastgebermetalles oder der Gastgeberlegierung sondern auf dem Metall mit niedriger Wasserstoff-Überspan-
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nung an.
Während die Anwesenheit von atomarem Wasserstoff auf der Oberfläche des Gastgebermetalles eine Diffusion des Wasserstoffes in das Gastgebermetall verursachen würde, bewirkt die Ansammlung atomaren Wasserstoffes auf dem Metall mit niedriger Wasserstoffüberspannung nur die Wiedervereinigung der Wasserstoffatome, so dass molekularer Wasserstoff freigesetzt wird. In molekularem Zustand kann der Wasserstoff jedoch nicht leicht in das Gastgebermetall eindringen.
Beispiel l : Tantal unterliegt besonders der Wasserstoff-Versprödung, insbesondere wenn es bei der Elektrolyse als Kathode verwendet wird. Bei kathodischer Polung wird die Versprödung durch Wasserstoffabsorption stark beschleunigt. Ein Schutz gegen diese Versprödungswirkung wird jedoch bereits durch ein Zulegieren von nur 0, 5 Gew.-% Platin zu dem Tantal erzielt. Eine Legierung von 0, 5% Platin, Rest Tantal, wurde hergestellt und kaltgewalzt. (Die Wasserstoffversprödung wird auch durch Kaltwalzen beschleunigt. ) Dieser kaltgewalzte PrüfUng wurde mit Fluorwasserstoffsäure geätzt, um das Vorhandensein einer frischen Oberfläche zu gewährleisten. Der eine Stunde lang bei einer Stromdichte von 10 mA/cm in einem Elektrolyten kathodisch gepolte Prüfling zeigte nach einer Biegeprüfung keine Risse. Der kleine Edelmeta1lzusatz'verhinderte also die Versprödung.
Wenn unlegiertes Tantal unter ähnlichen Bedingurlgen kathodisch gepolt wurde, zeigten die Prüflinge in Biegeprüfungen Rissbildung nach 1-11/2 Stunden.
Beispiel 2 : Legierungen aus Tantal und bis zu 50% Titan sind ebenfalls in bestimmten Medien versprödungsgefährdet. Diese Versprödung wird durch kathodische Polung beschleunigt. Es wurde eine Legierung aus 40 Gew.-% Titan, 0, 5 Gew.-% Platin, Rest Tantal hergestellt.
Es wurde einPrüfling angefertigt, geglüht und in Fluorwasserstoffsäure geätzt, um das Vorhandensein einer frischen Oberfläche zu gewährleisten. Der 7 Stunden lang bei 20 mA/cm kathodisch gepolte Prüfling zeigte nach einer Biegeprüfung keine Rissbildung.
Beispiel 3 : Eine Legierung von 0, 5 Gew.-% Palladium, Rest Tantal wurde hergestellt und kalt gewalzt. Die Probe hatte eine Dicke von 0, 25 mm. Nach Ätzen in Flusssäure wurde die Probe in konzentrierte Salzsäure eingetaucht und während eines Zeitraumes von 238Stunden bei einer Temperatur von 190 C drinnen belassen. DerPrüfling zeigte keine Risse, nachdem er einer Biegeprüfung unmittelbar nach Entfernen aus dem Bad unterworfen wurde.
Da bereits sehr kleine Edelmetallzusätze eine Beständigkeit gegen die Wasserstoffversprödung verleihen, können Edelmetalle in Mengen von nur 0, 05 Gew.-% den-versprödungsgefährdeten Metallen zulegiert werden, um sie gegen die Einwirkung des Wasserstoffes bei stark verdünntem Auftreten desselben in stark verdünntem Zustand beständig zu machen. Man kann aber auch Zusätze von bis zu 1 Gew.-% und darüber verwenden. Zusätze von mehr als 5 Gew.-% bewirken im allgemeinen keine erhöhte Beständigkeit gegen die Versprödung durch Wasserstoff.
Die erfindungsgemässen Legierungen können nach den üblichen metallurgischen Verfahren hergestellt werden, doch ist die Erfindung nicht auf bestimmte Herstellungsverfahren beschränkt. Die Bestandteile können in jeder handelsüblich reinen Form verwendet werden, da die Erfindung nicht auf bestimmte Reinheitsgrade der Legierungsbestandteile beschränkt ist.
Vorstehend wurde die Erfindung an Hand spezieller Ausführungsformen beschrieben, doch sind Abänderungen und gleichwertige Lösungen für den Fachmann naheliegend.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Beständigmachen von Tantal'und Tantal-Titan-Legierungen gegen Wasserstoffversprödung, dadurch gekennzeichnet, dass dem'metallischen Material insgesamt 0, 05-5 Gew.-% eines oder mehrerer der Metalle Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Gold und Rhenium zulegiert werden.
Claims (1)
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zulegierte Menge an Edelmetall 0, 4-0, 5 Gew.-% beträgt.3. Gegen Wasserstoff-Versprödung beständige Legierung, hergestellt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Tantal oder einer Tantal-Titan-Legierung und insgesamt 0, 05-5Gew.-% eines oder mehrerer der Metalle Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Gold und Rhenium besteht.4. Legierung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Edelmetall von 0, 4 bis 0, 5 Gen.-%.5. Legierung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Tantal und 0, 5 Gew.-% Platin besteht. <Desc/Clms Page number 3>6. Legierung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Titan, Tantal und 0,5 Gew. -% Platin besteht.
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