DE1192020B - Verfahren zum Schutz der Oberflaeche von Niob und Tantal - Google Patents
Verfahren zum Schutz der Oberflaeche von Niob und TantalInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CI.:
C23c
Deutsche Kl.: 48 b-11/08
Nummer: 1192020
Aktenzeichen: C 22621VI b/48 b
Anmeldetag: 25. Oktober 1960
Auslegetag: 29. April 1965
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz der Metalle Niob und Tantal vor Oxydation.
Es ist bekannt, daß reine Oberflächen von Tantal und insbesondere von Niob sehr empfindlich sind
gegen Oxydation durch Luftsauerstoff. Aus naheliegenden Gründen ist dieser Effekt besonders
schwerwiegend, wenn das Metall in einer Form mit sehr großer Oberfläche vorliegt, also beispielsweise
in Form eines feinen Pulvers. Solche Pulver fallen beispielsweise bei der Reduktion nach dem Thermitprinzip
oder bei der Reduktion mit Alkali- oder Erdalkalimetallen an. Die bei der Aufnahme des
Luftsauerstoffes auftretende Erwärmung kann so groß werden, daß die Entzündungstemperatur des
Metalls erreicht wird und daß es zu einem pyrophoren Verbrennen des Pulvers an der Luft kommt.
Selbst aber wenn eine solche Selbstentzündung nicht eintritt, ist die Aufnahme von Sauerstoff in das
Metall unerwünscht, da das aus dem Pulver hergestellte kompakte Metall den hohen Sauerstoffgehalt
beibehält, welcher die Metallqualität herabsetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz der Oberflächen von Tantal und Niob
und ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Metalle bei Temperaturen von 200 bis 500° C mit einer
flüchtigen, stickstoffhaltigen Verbindung behandelt, das so behandelte Metall in der Atmosphäre der
flüchtigen Verbindung abkühlt und nach dem Abkühlen im Hochvakuum entgast.
In der deutschen Patentschrift 692 080 wird ein Verfahren zum Vergüten von metallischen Gegenständen
durch thermische Zersetzung von Verbindungen in Gas- oder Dampfform beschrieben. Das
Ziel dieses Verfahrens ist es, die als Vergütungsmittel benutzten Gase in das Metall eindringen zu
lassen, was durch Arbeiten bei Unterdruck erzielt wird: dadurch wird erreicht, daß sich das Vergütungsmittel
nicht schon an der Oberfläche zersetzt und eine Sperrschicht bildet. Im Gegensatz dazu
wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Bildung einer nur oberflächlichen Schutzschicht erstrebt und
erzielt, ohne daß dabei tiefer gehende Veränderungen eintreten.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere als flüchtige, stickstoffhaltige Verbindungen
stickstoffhaltige Hydride verwendet. Als solche sind zu nennen Ammoniak oder Hydrazin.
Ferner werden verwendet flüchtige Amine, wie beispielsweise Propylamin, Pyridin oder Piperidin.
Die Behandlung mit der flüchtigen Verbindung Verfahren zum Schutz der Oberfläche von Niob
und Tantal
und Tantal
Anmelder:
CIBA Aktiengesellschaft, Basel (Schweiz)
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:
Dr. Max Blumer, Woodshole, Mass. (V. St. A.);
Dr. Felix Schaufelberger, Basel (Schweiz)
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 2. Dezember 1959 (81378)
kann bei Normaldruck oder bei erhöhtem Druck erfolgen.
Bei der Wahl der Behandlungstemperatur mit einem flüchtigen stickstoffhaltigen Hydrid ist zu berücksichtigen,
daß mit zunehmender Behandlungstemperatur die Oberflächenschutzwirkung zunimmt,
daß aber gleichzeitig eine ebenfalls mit der Temperatur steigende Aufnahme von Stickstoff im Pulver
auftritt. Die geeignete Temperatur ergibt sich also als ein Kompromiß zwischen dem angestrebten Oberflächenschutz
und einer möglichst kleinen Stickstoffaufnahme. In einem bestimmten Fall betrug die
Stickstoffaufnahme von Niobpulver bei der Behandlung mit Ammoniak bei 25O0C 0,06%, bei 3000C
dagegen 0,14%. Der aufgenommene Stickstoff läßt sich aber mindestens teilweise durch Entgasen des
Pulvers bei Temperaturen entfernen, die über der ursprünglichen Behandlungstemperatur liegen.
Das so behandelte Metallpulver kann unbedenklich auch bei mittleren Temperaturen einer sauerstoffhaltigen
Atmosphäre ausgesetzt werden, ohne daß eine Sauerstoffaufnahme erfolgt. Es kann also
darauffolgenden Bearbeitungsschritten, z. B. Pressen ohne Schutzatmosphäre und ohne Gefahr der Sauerstoffaufnahme
oder der Selbstentzündung, unterworfen werden. Beim Sintern, Schmelzen oder anderen
Hochtemperaturprozessen wird die adsorbierte, stickstoffhaltige Verbindung durch die Erhitzung
ohne weiteres wieder freigesetzt, ein gewisser Anteil
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an Stickstoff wird sich jedoch mit dem Metall definitiv
binden.
Eine theoretische Begründung des Verfahrens läßt sich noch nicht mit Sicherheit angeben. Es ist aber
anzunehmen, daß der Wasserstoff der flüchtigen Verbindung am Metall adsorbiert wird und so die
Oberfläche inaktiviert. Gleichzeitig wird dabei durch die Gegenwart des Stickstoffatoms ein Eindringen
des Wasserstoffes in das Metallgefüge verhindert.
Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren hat eine Behandlung des Metalls mit Wasserstoff den
Nachteil, daß der Wasserstoff nicht nur an der Oberfläche adsorbiert wird, sondern in das Metall eindringt.
Die erwünschte Desaktivierung der Oberfläche ist also von einer Erhöhung des Wasserstoffgehaltes
begleitet, welche unerwünscht ist.
Im folgenden werden einige Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren gegeben. Der durch das
Verfahren erreichte Schutzgrad der Oberfläche wurde dabei bestimmt durch den verringerten Temperaturanstieg
im behandelten Material beim Einbringen in eine sauerstoffhaltige Atmosphäre. Die Verringerung
der Temperaturerhöhung, welche die Ursache der unerwünschten Selbstentzündung darstellt, ist ein
sehr gutes Maß für die Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft, und die angegebenen Vergleichswerte
zeigen die außerordentlich gute Schutzwirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 g Niobpulver wurde im Hochvakuum bei 450° C entgast und anschließend bei 300° C mit Ammoniak
von 1 at Druck begast. Dann wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und das Ammoniak abgepumpt,
bis der Druck unter 1 μ Hg gefallen war. Anschließend wurde Luft zugelassen und eine Erwärmung
von 1,5° C gemessen.
Ein identisches Pulver, das außer der Ammoniakbehandlung die gleichen Verfahrensschritte durchmachte,
erwärmte sich beim Lufteinlaß um 30° C. Die Verminderung der Erwärmung nach Lufteinlaß
von 30° C im unbehandelten Pulver auf 1,5° C im ammoniakbehandelten Pulver entspricht einer Verringerung
der Luftoxydation um das Zwanzigfache.
1 g Niobpulver wurde bei 450° C im Hochvakuum entgast. Anschließend wurde das Pulver bei 250° C
mit Hydrazindampf behandelt, der bei 30° C gesättigt war. Darauf wurde auf Zimmertemperatur
abgekühlt, das Hydrazin abgepumpt, bis der Druck unter 1 μ Hg gefallen war. Dann wurde Luft zugelassen
und eine Erwärmung von 10° C gemessen.
In identischem und gleich vorbehandeltem Material, das aber nicht mit Hydrazin behandelt worden
war, wurde eine Erwärmung von 15° C gemessen. Die Hydrazinbehandlung verminderte also die Luftoyxdation
des Niobpulvers um ein Drittel.
1 g Niobpulver wurde im Hochvakuum bei 450° C entgast und anschließend bei 300° C mit n-Propylamindampf
bei einem Druck von 350 mm Hg begast. Darauf wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt, das
Propylamin abgepumpt, bis der Druck unter 1O-3 mm Hg gefallen war, und dann mit Luft begast.
Die durch die Oxydation bedingte Erwärmung betrug 30C. Verglichen mit 15° C in einem identischen
Vergleichspräparat, das nicht dem n-Propylamindampf ausgesetzt worden war, ergibt sich eine Verringerung
auf ein Fünftel.
Claims (6)
1. Verfahren zum Schutz der Oberfläche der Metalle Niob und Tantal, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Metalle bei Temperaturen von 200 bis 500° C mit einer flüchtigen, stickstoffhaltigen Verbindung behandelt, das so
behandelte Metall in der Atmosphäre der flüchtigen Verbindung abkühlt und nach dem Abkühlen
im Hochvakuum entgast.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit der
flüchtigen, stickstoffhaltigen Verbindung bei erhöhtem Druck durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüchtige Verbindung
stickstoffhaltige Hydride verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Ammoniak als stickstoffhaltiges
Hydrid verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Hydrazin als stickstoffhaltiges
Hydrid verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Amin als stickstoffhaltige
Verbindung verwendet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 668 639, 692 080.
Deutsche Patentschriften Nr. 668 639, 692 080.
509 567/255 4.65 © Bundesdruckerei Berlin
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH8137859A CH377613A (de) | 1959-12-02 | 1959-12-02 | Verfahren zum Schutz der Oberfläche von Niob und Tantal |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1192020B true DE1192020B (de) | 1965-04-29 |
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Family Applications (1)
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CH (1) | CH377613A (de) |
DE (1) | DE1192020B (de) |
GB (1) | GB933971A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4342730A1 (de) * | 1993-12-15 | 1995-06-22 | Peter Dr Peppler | Verfahren zur thermochemischen Diffusionsbehandlung metallischer Werkstoffe in Gasatmosphären |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4508563A (en) * | 1984-03-19 | 1985-04-02 | Sprague Electric Company | Reducing the oxygen content of tantalum |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE668639C (de) * | 1932-07-20 | 1938-12-07 | Bernhard Berghaus | Verfahren zum Vergueten von Metallgegenstaenden |
DE692080C (de) * | 1935-10-11 | 1940-06-12 | Bernhard Berghaus | Verfahren zum Vergueten von metallischen Gegenstaein Gas- oder Dampfform |
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1959
- 1959-12-02 CH CH8137859A patent/CH377613A/de unknown
-
1960
- 1960-10-25 DE DEC22621A patent/DE1192020B/de active Pending
- 1960-12-02 GB GB4161460A patent/GB933971A/en not_active Expired
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Also Published As
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GB933971A (en) | 1963-08-14 |
CH377613A (de) | 1964-05-15 |
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