DD284905A5

DD284905A5 - Tantallegierung fuer spinnduesen

Info

Publication number: DD284905A5
Application number: DD33294288A
Authority: DD
Inventors: Joachim Klose; Klaus Schwarz; Erhard Heier; Ella Rehtanz; Alexander Weinhold
Original assignee: Veb Mansfeld Kombinat "Wilhelm Pieck"Fi F. Ne-Metalle,Dd
Priority date: 1988-01-04
Filing date: 1988-01-04
Publication date: 1990-11-28

Abstract

Die Erfindung ist eine Tantallegierung fuer Spinnduesen in der Chemiefaserindustrie. Die Legierung besteht aus 99,7-99,97 wB in % Tantal und 0,01-0,1 wB in % Niob und 0,02-0,1 wB in % Molybdaen; der Gehalt an ueblichen Verunreinigungen darf 0,1 wB in % nicht ueberschreiten. Durch den Zusatz der Legierungsmetalle in den angegebenen Gehalten wird bei der Verarbeitung dieser Legierung zu Blech mit bekannten Verfahren eine Rekristallisationstextur mit einem erhoehten Anteil an Kristalliten erreicht, deren Flaechen mit der kristallographischen (100)-Orientierung parallel zur Walzebene angeordnet sind, sowie ein gleichmaesziges feinkoerniges Gefuege, welches einen mittleren Korndurchmesser von 0,008-0,02 mm aufweist. Dieses Blech zeichnet sich durch eine besonders gute Bearbeitbarkeit aus. Beim Stechen der Duesenloecher in den Spinnduesen werden hohe Standzeiten der Hartmetallstechnadel erreicht.{Tantallegierung; Spinnduese; Tantal; Niob; Molybdaen; Rekristallisationstextur; Gefuege; Korndurchmesser; Duesenloch; Hartmetallstechnadel}

Description

Z ά 4 9 О 5

litei der Erfindung Tantallegierung für Spinndüsen et der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine schmelzmetallurgisch hergestellte Tantallegierung, die für Spinndüsen in der Chemiefaserindustrie verwendet werden kann.

Qb^CäiiigLlistik des bekannten Standes djer Technik

In der ChemiefaserIndustrie werden im großen Umfang Spinndüsen aus Tantal eingesetzt. Diese Spinndüsen sind tiefgezogene Näpfchen, die zunächst aus einem schmelzmetallurgisch erzeugten Halbzeug hergestellt und anschließend mit einer großen Anzahl von Feinbohrungen mit einem Durchmesser von 60 - 100 д»т durch Stechen versehen werden. Es ist bekannt, daß die Stechbarkeit des Tantals beeinflußt wird durch die Reinheit des Metalls, durch seine Härte, durch Ausscheidungen an den Kornqrenzen und durch die Korngröße.

Auf die Reinheit des Metalls wird bekanntermaßen durch das Schmelzen im Elektronenstrahlofen Einfluß genommen. Dabei werden jedoch Korngrößen von bis zu wenigen Millimetern erzeugt. Es hat daher Versuche gegeben, auf schmelzmetallurgischem Wege hergestelltes Tantal zu einem Blech von 0,4 - 0,5 mm Dicke mit .ausgeprägtem Feinkorn zu verarbeiten. Gemäß DD-WP 142120 wird dazu der aus Tantal-Sekundärmetall im Elektronenstrahlofen erschmolzene Tantalblock zu einem Würfel gestaucht und nach einer 90° Drehung zu einer Platine gepreßt, die dann anschließend durch Kaltverformung mit zwischengeschalteten Hoch-Vakuumgl ühungen zum Blech ausgewalzt wird. Erreicht- werden mit diesem Verfahren Korngrößen mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,03 - 0,04 mm.

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Beim Stechen von aus diesem Tantal blech gefertigten Spinndüsen zeigen die dafür verwendeten Hartmetal1 stechnadeln eine geringe Standzeit. Es können mit einer Nadel durchschnittlich nur 2000 bis 4000 Düsenlöcher gestochen werden.

Eine Andere Möglichkeit zur Verringerung der Korngröße besteht in der Zugabe von Legierungszusätzen. Das Rekristallisationsverhalten von Substitianslegierungen auf Tantal-Basis ist von GYPEN und DERUYTTERE untersucht worden (Z. Metallkunde 72 <1981) 8, S. 530-533). Unter anderem ist der Einfluß von Molybdän und Niob auf das anomale Kristal 1wachstum, das in reinem

elektronenstrahlgeschmolzenem Tantal leicht auftritt, untersucht worden. Durch das ZuIegieren von Molybdän in Gehalten zwischen 0,32 und 0,7 wgin V. werden bei den technisch üblichen Glühtemperaturen von 1000 ^CC bis 12СЮ ⁰C Korngrößen mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,06 bis 0,09 mm erreicht. Mit Niob als Legierungselement in Gehalten von 2,0 und 4,2 Wn in '/. bildet sich ein mittlerer Kornduchmesser von 0,06 mm aus. Auch mit den Korngrößen, die durch das Zulegieren von Molybdän oder Niob in den angegebenen Gehalten eingestellt werden können, wird keine Erhöhung des StandzeitVerhaltens der Stechnadeln beim Stechen der Spinndüsen erreicht.

der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Tantallegierung mit einer guten Stechbarkeit bereitzustellen, mit der die Standzeit der Hartmetal1stechnadel beim Stechen von Spinndüsen erhöht wird.

5eC.Leg.ung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tantallegierung bereitzustellen, die ein besonders feinkörniges Gefüge hat und sich demzufolge besonders für das Stechen mit Hartmetal1stechnadelη eignet.

25 4 9 0s

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Legierung aus 99,7 - 99,97 w» in У. Tantal und 0,01 - 0,1 w^ in У. Niob und 0,02 - 0,1 w# in '/. Molybdän besteht und der Gehalt an üblichen Verunreinigungen 0,1 wg in "/. nicht überschreitet. Bei der Verarbeitung dieser Legierung zu EUech von 0,23 bis 0,5 mm Dicke nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Tantalblech zeigt die erfindungsgemäße Legierung eine besondere Rekristallisationstextur in Verbindung mit einem gleichmäßig feinkörniqem Gefüge. Es wird ein mittlerer Korndurchmesser von 0,008 — 0,02 mm erreicht. Die besondere Rekristal1isationstейtur ist durch einen erhöhten Anteil an Kristall!ten gekennzeichnet, deren Flächen mit der kristallographisehen <100)-Orientierung parallel zur Walzebene angeordnet sind.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung für Spinndüsen werden im Vergleich zu reinem Tantal beim Stechen der Düsenlöcher wesentlich höhere Standzeiten der Hartmetallstechnadelη erzielt, die bei 6000 bis 8000 Dü<»enl öchern/Nadel liegen. Dieser Befund kann mit den bekannten Gesetzmäßigkeiten der Verformung von kubischraumzentrierten Metallen nicht erklärt werden. In den Metallen mit einem kubisch—raumzentrierten Gitter (z. В. ОС ~ Fe, Mo, Nb, Ta, W) erfolgt die Verformung bevorzugt in den •ζί 11} -Gleit ebenen in den O 11)—Richtungen (siehe bei SCHULZE, G. E. .'?. , Metallphysik, Akademieverlag, Berlin 1974, S. 221 und SCHATT, W., Einführung in die Werkstoffwissenschaft, VEB Deutscher Verlag für die Grundstoffindustrie, Leipzig 1984, S. 337).

)£іп*э bevorzugte Verformung senkrecht ^u {lOOJ- Ι-Ί e.i,:.n i it nicht zu erwarten. Die vorteilhafte Wirkung clt?r Zievil.·»· ν·ιι

2 3 4 ν С 5

Niob und Molybdän in den angegebenen Gehalten besteht in der Veränderung der Textur, der bedeutenden Verminderung der Kristal1itgröße und einer veränderten Zusammensetzung an den Kristall!tgrenzen ohne eine merkliche Zunahme der Härte und Verminderung der Duktilität (Bruchdehnung). Dadurch verbessert sich die Stechbarkeit des Werkstoffs durch eine geringere Kaltschweißneigung zwischen der Tantallegierung und der Hartmetal1stechnadel. Zusätzlich wird infolge der geringeren Kristal 1itgröße die Gefahr des Auftretens für die Stechnadelspitze schädlicher Biegebeanspruchungen vermindert. Alles das führt zur Erhöhung der Standzeit der Stechnadeln.

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Im Elektronenstrahlofen wurde unter Einsatz von Tantal-Sekundärmetall und Niob-Draht eine Tantallegierung mit einem Gehalt von 0,04 wc in "A Niob und 0,02 w g in % Molybdän erschmolzen. Der Gußblock wurde nach einer Oberflächenbearbeitung durch Abdrehen kalt verformt. Diese Kaltverformung erfolgte auf einer Freiformschmiedepresse, wobei der Gußblock zu einem Würfel gestaucht und nach einer 90 ^—Drehung zu einer Platine gepreßt wurde. Der Block wurde während des Umformvorganges durch Kühlen auf einer Raumtemperatur gehalten. Die Platine wurde nach einer weiteren Oberflächenbearbeitung zu 3 mm dicken Band ausgewalzt. Nach der Kaltverformung von insgesamt 93,5 7. erfolgte eine Rekristal1isationsglühung im Hochvakuum bei 11OO ^C/l h. Nach dem Walzen an Enddicke erfolgte eine abschließende Hochvakuumglühung bei 1200 °C/1 h oder 1000 °C/2 h. Eine röntgenographische Ге>: tür analyse ergab einen im Vergleich zu reinem Tantal erhöhten Anteil der Техtürkomponente <100)

Es wurde ein mittlerer Korndurchmesser von 0,015 mm erreicht. Die aus dieser Legierung gefertigten Spinndüsenrohlinge zeichneten sich durch besonders gute Bearbeitungseigenschaften aus. Mit einer Hartmetal1 stechnadel war die Herstellung von 6240 Düsenlöcherη in einer Spinndüse möglich.

Claims

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T an t a 11 eg i er un g
Legierungsanteil,

•für Spinndüsen mit kornfeinendem gekennzeichnet dadurch, daß die Legierung

aus 99,7 -- 99,97 w_ß in % Tantal, 0,01 -- 0,1 w_ß in '/. Niob und 0,02 - O,l wg in "/. Molybdän besteht und der Gehalt an üblichen Verunreinigungen 0,1 w™ in "/. nicht überschreitet.