DE1147759B

DE1147759B - Harter Formkoerper von hoher Bestaendigkeit gegen den Angriff schmelzfluessiger bzw.dampffoermiger Metalle

Info

Publication number: DE1147759B
Application number: DEM42543A
Authority: DE
Inventors: Arnold Blum
Original assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1958-08-28
Filing date: 1959-08-25
Publication date: 1963-04-25

Description

Harter Formkörper von hoher Beständigkeit gegen den Angriff schmelzflüssiger bzw. dampfförmiger Metalle Die Erfindung bezieht sich auf harte Formkörper, die bei hohen Temperaturen eine große Korrosionsfestigkeit aufweisen. Sie zeigen insbesondere eine außergewöhnlich gute Beständigkeit gegen schmelzflüssige und dampfförmige Metalle, wie beispielswiese Aluminium und Zink, während längerer Zeitspannen bei Temperaturen über 1300 C - beispielsweise 1350 bis 1500° C. Gegen hocherhitztes Aluminium, wie es beispielsweise in kontinuierlichen Aufdampfanlagen erforderlich ist, gab es bis jetzt keinen metallischen Werkstoff, der einigermaßen beständig war, während mit den erfindungsgemäßen Werkstoffen bis zu hundert Verdampfungsoperationen vorgenommen werden können. Bei Zinkschmelzen ist mit einer 50- bis 100fachen Lebensdauer gegenüber üblichen Werkstoffen zu rechnen. Die erfindungsgemäßen Formkörper bestehen aus 90 bis 98 Gewichtsprozent, vorzugsweise 91 bis 96 Gewichtsprozent, mindestens eine der Diboride des Titans, Zirkoniums oder Tantals und 10 bis 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise 9 bis 4 Gewichtsprozent, Chromdiborid.
Die Formkörper werden nach den bekannten pulvermetallurgischen Arbeitsmethoden durch Pressen und Sintern der Ausgangspulver hergestellt. Die Sintertemperatur und Sinterdauer richten sich je nach dem zu verwendenden Material. Allgemein werden wohl Sintertemperaturen um 2000° C angewandt und hierbei etwa 1l2 Stunde gesintert, bis das Chromdiborid mit den übrigen Boriden in feste Lösung übergegangen ist. Die so erhaltenen Sinterkörper zeigen eine hohe Dichte. Es wurde gefunden, daß diese noch erhöht werden kann, wenn den Pulvermischungen der Ausgangsstoffe 0,1 bis 2 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Karbide von Metallen der Gruppen IV a, V a, VI a des Periodischen Systems zugesetzt sind.
Den Legierungen können ferner auch Eisen, Nikkel, Kobalt, Silizium und bzw. oder Silizide von Metallen der Gruppen IV a, V a, VI a des Periodischen Systems zugesetzt werden, ferner gegebenenfalls Sauerstoff und bzw. oder Stickstoff in Form von Oxyden und Nitriden der genannten Metalle in einer Gesamtmenge bis zu 3 %. Diese Legierungen können als Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen dienen, die hohe Beständigkeit gegen geschmolzene oder dampfförmige Metalle, insbesondere Zink und Aluminium, besitzen müssen.
Es ist schon vorgeschlagen worden, Schwermetallboride, gegebenenfalls mit Schwermetallkarbiden, und mit Zusätzen von Hilfsmetallen der Eisengruppe als warm- und zunderfeste Hartstofflegierungen einzusetzen. Überraschenderweise eignen ' sich die erfindungsgemäßen Legierungen mit Zusätzen von Eisenmetallen, Oxyden, Nitriden und Siliziden der Metalle der Gruppen IV a, V a und VI a besonders gut für Formkörper mit guter Beständigkeit gegen schmelzflüssige und dampfförmige Metalle.
Es wurde bereits reines Zirkoniumdiborid für den genannten Zweck vorgeschlagen. Es besitzt jedoch eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und bei der Verwendung als Verdampferschiffchen, das in der Regel im direkten Stromdurchgang aufgeheizt wird, sind daher sehr große Ströme bei niederen Spannungen erforderlich. Niedere Leitfähigkeit ist daher günstiger und wird bei den erfindungsgemäßen Legierungen durch die genannten Zusätze erreicht.
Die erfindungsgemäßen Formkörper sind besonders für im direkten Stromdurchgang erhitzte Verdampferelemente in Hochvakuum-Metallisierungsanlagen geeignet. Die .spezifische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen CrB.- Zusätze dürfte einerseits in einer überraschenden Verbesserung der Sintereigenschaften liegen, wodurch es möglich ist, auch ohne Zusätze niedrigschmelzender Hilfsmaterialien nahezu porenfreie Sinterkörper auf der Basis metallischer Boride herzustellen.
Es konnte weiterhin festgestellt werden, daß der bei der Sinterung resultierende CrB2 haltige Diborid- Mischkristall eine erheblich höhere Korrosionsbeständigkeit gegenüber metallischen Schmelzen und Dämpfen (insbesondere solchen von Aluminium) aufweist als die reinen metallischen Diboride.
Im folgenden werden einige Beispiele für die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Formkörper gegeben: Beispiel 1 96 % TiB2, 4% CrB2, heißgepreßt mit einem Druck von 200 kg/mm2 bis zu einer Temperatur von 2000° C.
Beispiel 2 94,350/11 TiB2, 3,9311/o CrB., 1,72% WC, Preßdruck 4 t/cm2, Sinterung im Kohlenrohrkurzschlußofen 1/2 Stunde bei 2000° C.
Beispiel 3 94% ZrB2, 6% CrB2, heißgepreßt mit 200 kg/mm2 bei 1900° C. Beispiel 4 9011/o ZrB2, 100/a CrB2, heißgepreßt mit 100 kg/mm2 bei 1800° C. Beispiel 5 940/a TaB2, 6 0/a CrB2, heißgepreßt bei einem Druck von 200 kg/mm2 bei einer Temperatur von 1900° C. Beispiel 6 92,38% TaB2, 5,90% CrB2, 0,85% WC, 0,850/0 TiC, Preßdruck 2 t/em2, Sinterung in Kohlenrohrkurzschlußofen 1/2 Stunde bei 1800° C.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Harter Formkörper von hoher Beständigkeit gegen den Angriff schmelzflüssiger bzw. dampfförmiger Metalle, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 90 bis 98 Gewichtsprozent, vorzugsweise 91 bis 96 Gewichtsprozent, mindestens eines der Diboride des Titans, Zirkoniums oder Tantals und zum Rest aus 10 bis 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise 9 bis 4 Gewichtsprozent, Chromdiborid besteht.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er noch 0,1 bis 2 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Karbide von Metallen der Gruppen IV a, V a, VI a des Periodischen Systems enthält.
3. Verwendung der Legierungen gemäß Ansprüchen 1 und 2 mit der Maßgabe, daß sie noch Eisen, Nickel, Kobalt, Silizium und bzw. oder Silizide von Metallen der Gruppe IV a, V a, VI a des Periodischen Systems, gegebenenfalls Sauerstoff und bzw. oder Stickstoff in Form von Oxyden und Nitriden dieser Metalle in einer Gesamtmenge bis zu 3% enthalten als Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen, die hohe Beständigkeit gegen geschmolzene oder dampfförmige Metalle, insbesondere Zink und Aluminium, besitzen müssen. In Betracht gezogene Druckschriften: österreichische Patentschrift Nr. 189 801; The Iron Age, Bd. 173, April 1954, Heft vom 1. 4. 1954, S. 139.