DE1296806B

DE1296806B - Sich nicht selbst verzehrende Elektrode zum Lichtbogenschmelzen oder -schweissen und Verfahren zu ihrer Anwendung und Herstellung

Info

Publication number: DE1296806B
Application number: DE1963U0009589
Authority: DE
Inventors: Doyle James Robert; Aconsky Simon Sidney
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1962-02-23
Filing date: 1963-02-18
Publication date: 1969-06-04
Also published as: SE309459B; CH460979A; DK107826C; GB977548A

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode, die körper verpreßt und der so erhaltene Kompaktsich im wesentlichen nicht selbst verzehrt, zum Licht- körper durch allmähliches Steigern seiner Tempebogenschmelzen oder -schweißen von Titan, Zir- ratur bis auf eine Temperatur unterhalb der Sinterkonium oder von schwer schmelzbaren Metallen temperatur des Metalls oder Legierungsbasismetalls bzw. Platinmetallen, mit einem Schmelzpunkt von 5 in einem dynamischen Vakuum erhitzt wird, worauf mindestens 1875° C sowie deren Legierungen. diese Temperatur beibehalten wird, bis die Dehydrie-

Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren rung des Cers in dem Kompaktkörper beendet ist, zur Anwendung dieser Elektrode und auf Verfahren und daß dann der Kompaktkörper durch Steigerung zu ihrer Herstellung. der Temperatur bis oberhalb der Sintertemperatur

Es ist bekannt, daß ein Cerzusatz zu Chrom bzw. io des Metalls oder Legierungsbasismetalls gesintert zu Niob und/oder Tantal zu gut verarbeitbaren, wird.

zunderbeständigen Legierungen führt, da das Cer die Eine Weiterbildung dieses Verfahrens ist dadurch

vorhandenen Verunreinigungen, wie Stickstoff, un- gekennzeichnet, daß das Metall- oder Legierungsschädlich macht (deutsche Auslegeschrift 1 088 720). basismetallpulver nach Anspruch 1 ebenfalls hydriert Weiterhin ist es bekannt, eine sich nicht ver- 15 ist und daß die Temperatur unterhalb der Sinterzehrende Schweißelektrode aus Wolfram mit einem temperatur des Metalls oder Legierungsbasismetalls Ceroxydüberzug zu versehen. Dieser Ceroxydüberzug gehalten wird, bis auch die Dehydrierung des Metalls hat aber keine beachtliche Getterwirkung, auf die es oder Legierungsbasismetalls im Kompaktkörper bejedoch, wie im folgenden noch erläutert werden wird, endet ist.

ankommt (USA.-Patentschrift 2540 811). so Das verwendete hydrierte Cerpulver und das

Die erfindungsgemäße Elektrode ist dadurch ge- hydrierte Metall- oder Legierungsbasismetallpulver kennzeichnet, daß sie aus 3 bis 25 Volumprozent, können dadurch hergestellt werden, daß Späne von vorzugsweise 5 bis 15 Volumprozent, Cer und zum ihnen in einem Vakuumofen eingebracht und die Rest aus dem Metall oder dem Legierungsbasismetall Späne in dem Ofen erhitzt werden und daß der Ofen des zu schmelzenden oder zu schweißenden Werk- 25 bei der Erhitzungstemperatur bis zur vollständigen stoffes besteht. Hydrierung der Späne mit gereinigtem Wasserstoff

In der folgenden Beschreibung werden nun Titan gefüllt wird, worauf der Wasserstoff aus dem Ofen und Zirkonium mit »reaktive Metalle« bezeichnet abgezogen, der Ofen mit einem inerten Gas gefüllt und mit »schwer schmelzbare Metalle« diejenigen wird und die hydrierten Späne in der Atmosphäre des Metalle, deren Schmelzpunkt gleich oder höher ist 30 inerten Gases gepulvert werden, als der Schmelzpunkt von Chrom, nämlich 1875° C. Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen

Schwer schmelzbare Metalle im Rahmen der Erfin- Verfahrens besteht darin, daß die Cerspäne und die dung sind also: Chrom, Vanadium, Rhodium, Haf- Metall- oder Legierungsbasismetallspäne vermischt, nium, Ruthenium, Niob, Iridium, Molybdän, Tantal, zusammen hydriert und gepulvert werden. Das Mi-Osmium, Rhenium und Wolfram. 35 sehen der Pulver und das Verpressen des Pulver-Ungleich üblichen, sich im wesentlichen nicht gemisches wird dabei zweckmäßigerweise in einer selbst verzehrenden Thorium enthaltenden Wolfram- inerten Atmosphäre vorgenommen, elektroden gestatten sich im wesentlichen nicht selbst Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ververzehrende, Cer enthaltende Elektroden im Vakuum f ahrens besteht darin, daß der gesinterte Kompakteinen Lichtbogen zu erzeugen. Cer enthaltende Elek- 40 körper zur Erhöhung seiner Dichte kalt gepreßt wird, troden bewirken, wenn sie in einem dynamischen Auch kann der gesinterte Kompaktkörper kalt geVakuum verwendet werden, eine Reaktion von in zogen und in eine gewünschte Form gebracht werden. Gitterzwischenräumen sitzenden Verunreinigungen D_as erfindungsgemäße Verfahren gestattet also mit Cer, so daß zugleich mit der Durchführung des sowohl Cer in Pulverform (wozu auch puderförmiges Schmelzprozesses die Schmelze gereinigt wird. Unter 45 Pulver zählt) durch Hydrieren und Brechen oder einem »dynamischen Vakuum« wird dabei ein Va- Zermahlen von Cerspänen herzustellen als auch einen kuum verstanden, das durch kontinuierliche Evakuie- dichten Kompaktkörper aus dem Cer und den gerung oder zumindest durch wiederholte Evakuie- nannten reaktiven und schwer schmelzbaren Metallen rung aufrechterhalten wird. unter Verwendung des hydrierten Cerpulvers herzu-Cer ist außerordentlich pyrophor. Der Umgang 50 stellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Cer, insbesondere mit Cer in Pulverform macht es möglich, das kritische und vorher unlösbare es daher erforderlich, daß an das frei liegende Cer Problem zu bewältigen, das bei allen Versuchen, keine Spuren von Sauerstoff herankommen. hydriertes Cerpulver zu dehydrieren, auftrat. Wenn Um einen dichten Kompaktkörper zu erhalten, der nämlich normalerweise hydriertes Cerpulver erhitzt Cer enthält und mindestens eines der genannten 55 wird, damit der Wasserstoff entfernt wird oder damit reaktiven oder schwer schmelzbaren Metalle, wobei es dehydriert wird, so sintert es wieder zusammen, das Cer möglichst gleichmäßig in dem Kompakt- und das Pulver agglomeriert.

körper des Legierungsbasismetalls dispergiert ist, ist Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist jedoch das

es erforderlich, das Cer zu Pulver zu zerkleinern. hydrierte Cerpulver entweder mit dem Pulver des Cer zu pulvern ist jedoch ein Problem für sich. Cer 60 Legierungsbasismetalls vermischt, oder es wird durch ist sehr duktil und widersteht der Pulverisierung bei Pulverisierung von hydrierten Cerspänen zusammen Anwendung üblicher Mahlverfahren. _mit hydrierten Spänen des Legierungsbasismetalls

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung gewonnen, bevor ein zu sinternder Kompaktkörper der Elektrode besteht darin, daß hydriertes Cerpulver gebildet wird. Der zu sinternde Kompaktkörper entmit nicht hydriertem Pulver eines der eingangs ge- 65 hält hydriertes Cerpulver und entweder nicht hydriernannten reaktiven oder schwer schmelzbaren Metalle tes oder hydriertes Legierungsbasismetallpulver in bzw. Platinmetalle oder Legierungsbasismetalle ge- inniger Mischung, mischt, das Pulvergemisch dann zu einem Kompakt- Es wurde festgestellt, daß hydrierte Pulver dehy-

driert werden können, indem die Kompaktkörper sehr langsam auf eine Temperatur unterhalb der Sintertemperatur des Legierungsbasismetalls in einem dynamischen Vakuum erhitzt werden. Da die Dehydrierung bei einer Temperatur unterhalb der Sintertemperatur des Legierungsbasismetalls erreicht wird, wird der Wasserstoff nicht durch das Sintern des Legierungsbasismetalls eingefangen oder zurückgehalten. Der Kompaktkörper bleibt hinreichend

sehr langsam auf 760° C gesteigert, wobei die Pumpen laufen gelassen wurden. Es erfolgte auf diese Weise eine langsame Dehydrierung des Cers, ohne daß der Kompaktkörper Brüche oder Risse zeigte. Der maximale Druck, der bei diesem Dehydrierungsschritt erreicht wurde, betrug etwa 1000 Mikron Hg. Eine vollständige Dehydrierung war bei 760⁰C erreicht. Ein Sintern trat kaum ein. Es verblieb also hinreichende Porosität im Kompaktkörper, um die

porös, so daß der sich entwickelnde Wasserstoff ent- ίο Entwicklung und den Austritt von Wasserstoffgas weichen kann und damit der Kompaktkörper nicht zuzulassen. Nachdem der Druck wieder auf volles reißt oder aufbricht. Ist die Dehydrierung beendet, so Vakuum (0,05 Mikron Hg) gesenkt war, wurde die wird die Temperatur mindestens auf die Sintertempe- Temperatur auf 1620° C gesteigert und während ratur des Legierungsbasismetalls gesteigert und dort IV2 Stunden beibehalten, um den Kompaktkörper gehalten, bis eine Verdichtung des Kompaktkörpers 15 zusammenzusintern.

erzielt ist. Die theoretische Dichte des gewonnenen Nb-9,7-

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Volumprozent-Ce-Körpers ist 8,36 g/cm³. Der gedie Temperatur der Anfangserhitzung derart ge- sinterte Kompaktkörper, der durch das beschriebene steuert, daß der Maximaldruck, der durch die Verfahren gewonnen war, hatte eine errechnete Entwicklung von Wasserstoffgas erzeugt wird, 20 Dichte von 88% der theoretischen. Der Kompaktzwischen 600 und 2000 Mikron Hg (1 Mikron Hg körper wurde dann kalt gepreßt, und zwar mit = 1 · ΙΟ"³ mm Hg), vorzugsweise zwischen 900 und 118,1 kp/mm², wodurch sich seine Dichte auf 95% 1500 Mikron Hg liegt. Besonders günstig ist ein der theoretischen erhöhte. Der Kompaktkörper wurde Maximaldruck von 1000 Mikron Hg. endlich bei Raumtemperatur kalt gezogen, so daß

Sind das Cer und das Legierungsbasismetall beim 25 sich sein Durchmesser von 25,4 mm auf 3,2 mm anfänglichen Erhitzungsschritt hydriert, so wird nach verminderte. Pro Zugprozeß erfolgte eine Durchdem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur messerverminderung um 0,51 mm.
so gesteuert, daß der Maximaldruck, der durch die Der Nb^J-Volumprozent-Ce-Kompaktkörper, der

Entwicklung von Wasserstoffgas erzeugt wird, zwi- nach diesem Verfahren hergestellt war, ließ sich sehen 800 und 1600 Mikron Hg, vorzugsweise zwi- 30 leicht bei Raumtemperatur zu einer Elektrode verschen 900 und 1400 Mikron Hg liegt. Besonders formen. Die Dichtezunahme infolge der Kaltpressung

wäre nicht möglich gewesen, wenn der Kompaktkörper während des Prozesses verunreinigt worden wäre. Eine Verunreinigung hätte nämlich die Duktilität des Kompaktkörpers sowie seine leichte Verarbeitbarkeit bei Raumtemperatur vermindert.

Das erfindungsgemäße Verfahren lieferte also einen duktilen Kompaktkörper aus Cer enthaltendem Niob, wobei das Cer gleichmäßig in dem Legierungsbasis-Vakuumofen mit Molybdän-Heizelementen einge- 40 metall dispergiert war. Obwohl die Natur der bracht. Der Ofen wurde auf einen Druck von Wechselwirkung der Bestandteile des Kompaktkör-0,05 Mikron Hg evakuiert. Dann wurden die Späne
auf etwa 315° C erhitzt und der Ofen mit hochreinem Wasserstoff gefüllt. Der Wasserstoff wurde
durch Zersetzung von Uranhydrid (UH₃) gewonnen. 45
Die Füllung erfolgte mit einem Druck von 0,21 kg/cm².
Nachdem konstanter Druck erreicht war, wurde der
Ofen abgeschaltet und langsam auf Raumtemperatur
abgekühlt. Ein konstanter Druck von etwa 0,21 kg/cm²

wurde aufrechterhalten. Der Wasserstoff wurde dann 50 Es wurden jedoch Niob- und Cerspäne im vorliegenabgezogen und der Ofen mit gereinigtem Argon den Beispiel vor dem Hydrieren miteinander vergefüllt, mischt. Beide Materialien wurden dann hydriert und Das hydrierte Cer wurde auf eine Korngröße von gemeinsam vermählen. Hieraus ergab sich eine etwas 0,044 mm gepulvert, wozu ein Diamantmörser ver- bessere Dispergierung des Cers im Niob. Die Hydriewendet wurde, und mit Niobpulver der gleichen 55 rung erfolgte wie im Beispiel I. Die gemahlenen Korngröße in einem geeigneten Mischer vermischt. Pulver wurden dann wie im Beispiel I verfestigt. Das Der Mischer lief 15 Minuten lang mit 15 000 Umdrehungen pro Minute. Die vermischten Pulver wurden in eine zerkleinerbare Form mit 25,4 mm Durchmesser gepreßt. Dies geschah unter einem Druck von 60
94,5 kp/mm². Der Kompaktkörper wurde dann auf

günstig ist ein Maximaldruck von 1000 Mikron Hg. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Beispiel I
Cerspäne wurden in einen widerstandsbeheizten

pers nicht genau bekannt ist, so war doch unabhängig davon das Cer im ganzen Kompaktkörper recht gleichmäßig dispergiert.

Beispiel II

Die in diesem Beispiel ausgeführten Schritte waren den im Beispiel I ausgeführten Schritten sehr ähnlich.

Kopf gestellt und wiederum in gleicher Weise gepreßt. Das Zermahlen, Vermischen und Verfestigen erfolgten stets in der Argonatmosphäre, um atmosphärische Verunreinigungen zu verhüten.

Der zusammengepreßte Kompaktkörper wurde dann in den Ofen gebracht und der Ofen auf 0,05 Mikron Hg evakuiert. Die Temperatur wurde

Mahlen und Verfestigen erfolgte in Argon, um — wie im vorherigen Beispiel — atmosphärische Verunreinigungen zu vermeiden.

Der Sinterungsschritt erfolgte im vorliegenden Beispiel etwas anders als im Beispiel I, da sowohl Niob als auch Cer hydriert waren. Die Temperatur wurde langsam auf 870° C gesteigert. Das Niob sinterte jedoch etwas mehr zusammen, da die dehydrierten Niobpartikeln reaktionsfreudiger waren. Eine langsame Erhitzung erwies sich als außerordentlich bedeutsam, um den Einschluß oder das Eingefangenwerden von Wasserstoffgas zu verhüten. Würde das

5 6

Wasserstoffgas zu rasch befreit worden sein, so hätte Bei den üblicherweise verwendeten Thorium ent-

es zu einem hohen Innendruck führen können und haltenden Wolframelektroden erwies es sich als not-

damit zum Aufreißen oder Aufbrechen des Kompakt- wendig, eine inerte Gasatmosphäre vorzusehen, etwa

körpers. Während dieses Dehydrierungsschrittes eine Argonatmosphäre, um den Lichtbogen der sich

wurde die Temperatur des Ofens derart gesteuert, 5 im wesentlichen nicht selbstverzehrenden Wolfram-

daß sich ein Maximaldruck von etwa 1000 Mikron elektrode zu stabilisieren. Unterhalb etwa 30 mm Hg

Hg ergab. wurde die Lage des Lichtbogens instabil, und der-

In dem Verfahren nach dem vorliegenden Bei- selbe verlief nicht mehr sicher in die aufgeschmolzene

spiel II wurde ein dichter Kompaktkörper gewonnen. Stelle. Wird dieser Druck noch weiter vermindert,

Dies lag offenbar an der größeren Reaktionsfähigkeit 10 so wird der Lichtbogen diffus und breitet sich über

der dehydrierten Niobpartikeln. Die Sinterung lieferte einen großen Bereich sowohl der Kathode als auch

ein Sinterprodukt von etwa 95°/o Dichte. In beiden der Anode aus, so daß er dem Schmelzfleck nicht

Beispielen I und II war ein zu 95 % gesintertes Pro- mehr hinreichend Wärme zuführt. Bei noch weiter

dukt ausreichend, daß eine 100%ige Dichte durch abgesenkten Drücken (unterhalb 1000 Mikron Hg)

das Ziehen erreicht wurde. 15 verläßt der Lichtbogen den Schmelzfleck völlig und

Werden dichte Elektroden benötigt, ohne daß ein läuft längs der Elektrode nach oben. Es entsteht so

Ziehvorgang stattfinden soll, so erwies es sich als eine Kaskade langer dünner Lichtbogen. Tritt dieser

zweckmäßig, eine erneute Sinterung in einem mit Zustand eine gewisse Zeit lang ein, so können ernst-

Wolfram-Heizelementen versehenen Widerstands- hafte Schäden am Ofen und ein Verbrennen von

beheizten Vakuumofen bei etwa 0,05 Mikron Hg und ao Isolationsteilen leicht eintreten,

einer Temperatur von etwa 1980° C vorzunehmen. Das Lichtbogenschmelzen oder -schweißen von

In weiteren Ausfuhrungsbeispielen wurde gefunden, Metallen oder Legierungen mit einer artgleichen

daß die gleichen Verfahrensschritte wie die in den Elektrode erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die

Beispielen I und II angegebenen bei den jeweiligen Elektrode nächst des zu schmelzenden oder zu

genannten reaktiven und schwer schmelzbaren Me- 35 schweißenden Metalls oder der Legierung angeordnet

tallen ausgeführt werden konnten. Molybdän-Cer- und ein elektrischer Strom durch die Elektrode und

und Wolfram-Cer-Elektroden wurden mit Erfolg mit- das Metall oder die Legierung derart geleitet wird,

tels Verfahren hergestellt, die nur geringfügig und bis ein Lichtbogen zwischen der Elektrode und dem

unbedeutend gegenüber den im Beispiel I und II Metall oder der Legierung entsteht, und daß ein

beschriebenen abwichen. Unterschiede bestanden 30 dynamisches Vakuum um die Elektrode, den Licht-

hinsichtlich der Temperatur, bei denen die Dehydrie- bogen und das Metall bzw. die Legierung erzeugt

rung ausgeführt wurde und bei denen die endgültige wird.

Sinterung erfolgte. Diese Temperaturunterschiede er- Die mit der erfindungsgemäßen Elektrode ergaben sich durch Unterschiede in den Schmelz- und schmolzenen und gereinigten Metalle und Legierun-Sintertemperaturen der genannten reaktiven und 35 gen können als Pulver wirtschaftlich zu hochreinen schwer schmelzbaren Metalle. Diese Temperaturen Barren verfestigt werden. Die Erfindung schafft sind dem Fachmann bekannt. Auch ergaben sich ferner ein billiges Verfahren zum Einschmelzen und Unterschiede wegen der verschiedenen Übergangs- Reinigen von Bearbeitungsabfall und -abrieb der temperaturen der Legierungsbasismetalle vom sprö- genannten reaktiven und schwer schmelzbaren Meden zum duktilen Zustand, so daß eine Warmverar- 40 talle. Eine erfindungsgemäße Elektrode hat ferner beitung der gesinterten Kompaktkörper in manchen eine Spitze mit Bereichen niedriger thermischer Aus-Fällen erforderlich war, um deren Verarbeitkeit zu trittsarbeit, die einen Lichtbogenschmelzstrom hoher erreichen. Um eine Verunreinigung der Kompakt- Intensität von der Elektrode zur Schmelze durchkörper bei erhöhter Temperatur zu vermeiden, kön- lassen.

nen diese ummantelt werden. 45 Da mit einer sich im wesentlichen nicht selbst Nach der Erfindung können dichte, Cer enthaltende verzehrenden Wolframelektrode ein Schmelzen unter Kompaktkörper hergestellt werden, die durch ge- Vakuum oder erheblich vermindertem Druck nicht eignete Verarbeitung eine jeweils gewünschte Form ausgeführt werden kann, ist die Fähigkeit der ererhalten können. Das Cer ist dabei im Legierungs- findungsgemäßen Elektroden, einen Schmelzlichtbasismetall recht gleichmäßig dispergiert. Dies wird 50 bogen hoher Intensität in einem dynamischen Vaerst durch die neuen und verbesserten Schritte des kuum zu unterhalten, bereits als solche als ein beerfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Die Erfin- achtlicher Fortschritt der Technik anzusehen. Zudung ermöglicht die Herstellung hydrierter Cerpulver, sätzlich zu ihrer Fähigkeit, einen Lichtbogen in einem eine gleichmäßige Dispergierung dieses Pulvers in Vakuum zu unterhalten, liefern die erfindungsdem Pulver des Legierungsbasismetalls, das entweder 55 gemäßen Elektroden jedoch auch ein leistungsfähiges hydriert oder dehydriert ist, und verhindert ein Reduktions- und Gettermittel in Form von Cerdampf Wiederzusammensintern des Cers, bis die Dehydrie- oder einer Cerionenatmosphäre in der Nachbarschaft rung des Cers oder sowohl des Cers als auch des des Lichtbogens gerade oberhalb der Schmelze. Cer Legierungsbasismetalls beendet ist und dann das hat eine stark negative freie Energie zur Bildung von Sintern des gesamten Kompaktkörpers erfolgen soll. 60 Verbindungen mit nichtmetallischen Verunreinigungs-Die Erfindung schafft also ein Verfahren zur Her- elementen in der Schmelze. Der Cerdampf reagiert stellung dichter, Cer enthaltender Kompaktkörper, in also mit Verunreinigungen an Zwischengitterplätzen denen das Cer gleichmäßig in dem Legierungsbasis- in der Schmelze. Die mit diesen Verunreinigungen metall dispergiert ist und mit dem es möglich ist, Cer gebildeten Cerverbindungen werden aus dem Ofen enthaltende Elektroden für Lichtbogenschmelz- und 65 mittels des dynamischen Vakuums abgezogen. Lichtbogenschweißverfahren wirksam herzustellen, Nach der Erfindung ist es also möglich, Schmelzen bei denen die Elektroden sich im wesentlichen nicht der eingangs genannten reaktiven und schwer selbst verzehren. schmelzbaren Metalle und deren Legierungen in un-

gewöhnlich hoher Reinheit zu gewinnen, weil nämlich im Laufe des Schmelzprozesses selbst Verunreinigungen an Zwischengitterplätzen beseitigt werden. Die erfindungsgemäßen Elektroden sind insbesondere wirksam zur Entfernung von Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff, die als Verunreinigungen auf Zwischengitterplätzen in Schmelzen der genannten reaktiven und schwer schmelzbaren Metalle und deren Legierungen auftreten.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgte das Schmelzen in einem besonders ausgebildeten Lichtbogenschmelzofen. Eine wassergekühlte Sichtöffnung, die sich vom Kammerraum aus radial erstreckte, gestattete eine direkte Sichtbeobachtung und fotografische Beobachtung des Lichtbogens.

Mittels der erfolgten Aufnahmen und der Sichtbeobachtungen konnte der Lichtbogenschmelzprozeß studiert werden. Der Ofen war mit einem 1250-Amp.-Gleichstromgleichrichter ausgerüstet. Eine Kühlfalle mit flüssiger Luft und eine mechanische Pumpe mit einer Förderleistung von 0,37 nWmin waren zur Evakuierung der Kammer vorgesehen. Der Elektrode wurde über eine wassergekühlte Zuleitung Strom zugeführt. Während des normalen Betriebs lag die Cer enthaltende Elektrode an dem »heißen« oder negativen Pol.

Der für die meisten Schmelzprozesse verwendete Tiegel hatte eine wassergekühlte Kupferkokille mit einer Anzahl Vertiefungen, in denen zusammengepreßte Pulverkompaktkörper geschmolzen wurden. Dieser Tiegel war in der Regel an den positiven Pol gelegt und geerdet. Die Schmelzkammer war vollständig wassergekühlt.

Während eines normalen Schmelzvorganges wurden die Pulverkompaktkörper in die Vertiefungen der wassergekühlten Kokille des Tiegels gelegt. Eine mittlere flache Vertiefung wurde für einen Titangetterknopf verwendet. Nachdem die Kompaktkörper eingesetzt und der Ofen geschlossen war, wurde der Ofen auf einen Druck von weniger als 5 Mikron Hg evakuiert. Die Ofenkammer wurde sodann mit Argon durchspült und vor dem Schmelzen noch dreimal evakuiert.

Das Schmelzen wurde dadurch eingeleitet, daß die Cer enthaltende Elektrode mit dem Titangetterknopf in Kontakt gebracht und dieser etwa 1 Minute lang geschmolzen wurde. Das Schmelzen des Getterknopfes erfolgte, damit Reste von Sauerstoff oder Stickstoff, die anwesend sein könnten, reagieren konnten oder um deren Reaktion zu unterstützen. Nachdem der Getterknopf geschmolzen war und der Lichtbogen hergestellt war, wurde das Vakuumventil geöffnet, und dann ließ man den Lichtbogen zu einem Kompaktkörper hinüberwandern. Das Schmelzen schritt

ίο dann von Kompaktkörper zu Kompaktkörper über den ganzen Tiegel fort. War das geschmolzene Metall gut durchdrungen und vermischt, so wurde der Schmelzstrom abgeschaltet. Dieser Schmelzprozeß wurde insgesamt viermal wiederholt. Der Druck beim Schmelzen unter dynamischen Vakuum stabilisierte sich etwa bei 200 Mikron Hg. Das wies darauf hin, daß in der Nachbarschaft des Lichtbogens eine Cerdampf- oder Cerionenatmosphäre vorhanden war.

Obwohl sich in diesem Beispiel das Vakuum bei

ao 200 Mikron Hg stabilisierte, so ist doch hervorzuheben, daß das Verfahren unter den verschiedensten Bedingungen eines dynamischen Vakuums durchgeführt werden kann. Allgemein soll jedoch das Bogenschmelzen beim niedrigstmöglichen Druck

»5 erfolgen, um eine Verunreinigung aus der Atmosphäre zu verhüten und um die Reinigung zu fördern. Der Druck in der Nachbarschaft der Schmelze oder der Schweißstelle hängt auch von der jeweiligen Pumpenkapazität ab.

Beispiel III

Ein Niobpulver-Kompaktkörper mit folgenden Zwischengitterveruareinigungen:

Kohlenstoff = 200 Teile pro Million (— ppm)
Sauerstoff = 1600 Teile pro Million (= ppm)
Stickstoff = 400 Teile pro Million (= ppm)

wurde unter Verwendung einer Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode im Vakuum geschmolzen. Die Atmosphäre während des Schmelzens war ein dynamisches, auf einem Druck von 200 Mikron Hg stabilisiertes Vakuum. Die chemische Analyse führte zu folgenden Resultaten:

Elektrode

Druck

Verunreinigungsrest	C	O	N	Härte	HRB
ppm	82	590	260	Rockwell	75
	HRA
45

Brinell

kp/mm²

Nb—9,7 Volumprozent Ce ..
*) D. V. = dynamisches Vakuum.

200 Mikron Hg (D.V.)*) 124

Zu Vergleichszwecken wurde ein Niob-Kompakt- enthaltenden Wolframelektrode in Argon geschmolkörper mit den gleichen anfänglichen Zwischengitter- zen. Bei Verwendung einer solchen Wolframelektrode verunreinigungen unter Verwendung einer Thorium 60 waren die Resultate wie folgt:

V₃ Atm. Ar (253 mm Hg)

W—1 Gewichtsprozent ThO,

232

909523/385

ίο

Offensichtlich führten die Cer enthaltende Elek- pulver-Kompaktkörper folgender Zusammensetzung

hergestellt:

trode und das dynamische Vakuum zu beträchtlich besseren Resultaten.

Beispiel IV

Zum Nachweis der Wirkung des Drucks auf die Dieser Kompaktkörper wurde mit einer Nb-9,7-

Entfernung des Sauerstoffs, der in Form von Oxyden Volumprozent-Ce-Elektrode in einer V3 Atm. Argon vorliegt statt an Zwischengitterplätzen, wurden Niob- 10 geschmolzen. Es ergaben sich folgende Resultate:

Kohlenstoff	= 1350 ppm,
Stickstoff	= 400 ppm,
Sauerstoff	= 400 ppm,
Sauerstoff als Cb₂O₆	= 3000 ppm.

Härte

Rockwell I Brinell HRA HRB kp/mm*

/3 Atm. Ar (253 mm Hg)

Nb—9,7 Volumprozent Ce

232

Der gleiche Knopf wurde dann unter Verwendung mischen Vakuum statt in einer Va Atm. Argon einer sich im wesentlichen nicht selbst verzehrenden 20 wieder geschmolzen. Die chemische Analyse nach Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode in einem dyna- dem Schmelzen ergab folgende Resultate;

Elektrode

Atmosphäre

Verunreinigungsrest	C	O ; N	300	Härte	HRB
ppm	170	200		Rockwell	56
HRA
38

Brinell kp/mm²

Nb—9,7 Volumprozent Ce

200 Mikron Hg (D. V.) 100

Daraus ergibt sich, daß beim Wiederschmelzen unter Verwendung eines dynamischen Vakuums sowohl die Verunreinigungen von Zwischengitterplätzen als auch die Härte des Niobs bemerkenswert vermindert wurden.

Als nächstes wurden eine Reihe weiterer Legierungen mit Niob als Legierungsbasismetall und ein anderes Metall als Legierungszuschlag mit einer sich im wesentlichen nicht selbst verzehrenden Elektrode lichtbogengeschmolzen, um den Effekt der Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode mit dem der Wolframelektrode bezüglich Reinigung zu vergleichen. Die Legierungszuschläge wurden so gewählt, daß sie in einem gewissen Wertebereich negativer freier Energie bezüglich ihrer Verbindung mit Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff liegen.

Durch Schmelzen der binären Legierungen mit einer Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode im Vakuum war es nicht nur möglich, die Legierungen infolge der Reaktion des Cers mit dem Sauerstoff unter Bildung verdampfbarer Ceroxyde zu reinigen, sondern es war auch möglich, infolge der Verdampfung gewisser Metalloxyde, die einen höheren Dampfdruck als das geschmolzene Metall hatten, diese Verunreinigungen zu entfernen.

Zu Vergleichszwecken wurde jeweils ein Kompaktkörper jeder Legierung mittels jeder der im folgenden zusammengestellten Techniken geschmolzen:

Technik 1:

W-l-Gewichtsprozent-ThOg-Elektrode in ¹Z₃ Atm. Argon (253 mm Hg)₃

Technik 2:

Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode in Argon (253 mm Hg),

Technik 3:

Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode in dynamischem Vakuum.

Die Kompaktkörper wurden aus Niobpulver hergestellt, so daß sie 1600 ppm Zwischengittersauerstoff plus dem Metallegierungszuschlag hatten. Nach dem Schmelzen wurde jeder Knopf auf Härte geprüft, hinsichtlich Elementen und Zwischengitterverunreinigungen analysiert und metallographisch untersucht. Die relative Duktilität eines jeden Knopfes wurde mit einem Schmiedehammerschlag bei Raumtemperatur mit einem 225-kg-Schmiedehammer bestimmt. Die Resultate sind in Tabelle I zusammengestellt:

Tabelle I

	Legierung	Härte	B	Brinell	Chemische Analyse	Element	C	O	370	1400	670	N	Schmiedbarkeit
Technik	Gewichtsprozent	Rockwell	96	kp/mm²	Gewichtsprozent	ppm	380	1500			(Dicken verringerung
	Nb-5Ti	A	94	200	4,65	300	95	430	in Vo)
1	Nb-5 Ti	60	78	193	4,78	300	1200	410	63,7
2	Nb-5Ti	58	80	124	2,99	450 ! 860	360	43,5
3	Nb-5Zr	49	92	159	5,75	290	360	69,9
1	Nb-5Zr	49	85	171	5,43	340	43,4
2	Nb-5 Zr	53		121	5,17	320	51,2
3		50	65,0

Tabelle I (Fortsetzung)

	Legierung	Härte	B	Brinell	Chemische Analyse	Element	C	O	280	777	N	Schmiedbarkeit
Technik	Gewichtsprozent	Rockwell	89	kp/mm²	Gewichtsprozent	ppm	280	760		(Dicken verringerung
	Nb-5 Hf	A	88	178	5,46	270	440	360	in Vo)
1	Nb-5 Hf	55	88	165	4,67	320	920	400	64,1
2	Nb-5Hf	53	96	146	4,92	320	610	360	62,4
3	Nb-5Mo	53	96	200	5,45	165	235	400	65,7
1	Nb-5Mo	60	90	200	5,45	320	1400	400	52,1
2	Nb-5Mo	60	99	158	5,41	310	1350	300	51,6
3	Nb-5 V	54	100	218	5,80	220	730	420	57,2
1	Nb-5 V	64	94	218	5,71		420	50,0
2	Nb-5 V	62		178	5,0	390	52,4
3		57	62,7

Die in dieser Tabelle I zusammengestellten Daten erwiesen, daß eine wirksame Reinigung in allen Fällen eintrat, wenn das Schmelzen unter Vakuum mit einer Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode ausgeführt wurde.

Aus den Resultaten, die sich bei diesen binären Legierungsschmelzen ergaben, ist ersichtlich, daß alle Legierungen, die mit der Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode geschmolzen wurden, eine sehr beträchtliche Minderung des Gesamtgehaltes an Zwischengitterverunreinigungen zeigten, besonders eine Verringerung des Sauerstoffgehalts. Die Brinell-Härte der mit einer Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode vakuumgeschmolzenen Legierungen erwies, daß diese wesentlich weicher waren als die Legierungen, die nach den beiden anderen Methoden geschmolzen wurden. Da die meisten Nioblegierungen einer Zwischengitterhärtung fähig sind, ist es nicht überraschend, daß die binären Legierungen, die mit einer Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode unter Vakuum geschmolzen wurden, die höchste Duktilität hatten, wie sich durch das Schmieden erwies. Bei der Nb-5-Gewichtsprozent-Zr-Legierung betrug die Dickenverminderung 43,4% bei 1200 ppm Sauerstoff und 65% bei 670 ppm Sauerstoff. Bei der Nb-5-Gewichtsprozent-V-Legierung ergab sich eine 37%ige Minderung der gesamten Zwischengitterverunreinigungen und eine 48%ige Minderung des Sauerstoffgehalts, wodurch die Schmiedbarkeit um 12,7% erhöht wurde (die 37%ige Minderung der Zwischengitterverunreinigungen berechnet sich aus Tabelle I wie folgt:

Gesamtverunreinigungen nach Technik 1 in ppm
320 + 1400 + 420 = 2140;

Gesamtverunreinigungen nach Technik 3 in ppm
220 + 730 + 390 = 1340;

1340 ppm sind 63% von 2140 ppm, d. h., der Gehalt an Zwischenverunreinigungen wurde um 37% vermindert).

Von allen in diesem Versuch verwendeten Legierungselementen wurden die Zwischengitterverunreinigungen des Molybdäns am meisten verringert. Das Molybdän hat übrigens entsprechend den besten verfügbaren Daten die kleinste negative freie Energie bezüglich der Verbindung mit Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff unter den geprüften Elementen. Erfolgte eine Schmelze in Argon mit der Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode, so ergab sich eine 34%ige Minderung des Sauerstoffgehalts. Erfolgte eine Schmelze unter Vakuum mit der Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode, so ergabt sich eine 48%ige Minderung an Kohlenstoff, eine 75,5%ige Minderung an Sauerstoff und eine 25%ige Minderung an Stickstoff.

Bei der Nb-Ti-Legierung ging eine Gesamtminderung der Zwischengitterverunreirügungen mit einer Absenkung des Sauerstoffgehalts von 1400 ppm auf 95 ppm einher.

Schweißen

Zur Untersuchung der Anwendbarkeit vonNb—9,7-Volumprozent Ce als Material für eine Schweißelektrode wurde der folgende Versuch ausgeführt:

Vier Schweißungen wurden an einem 3,2 mm dicken Nb-1-Zr-Blech vorgenommen. Dabei wurde das übliche Wolfram-Intergas-Verfahren mit abgeschirmtem Lichtbogen angewandt. Bei diesem Verfahren umschließt entweder ein Strom inerten Gases vollständig den Lichtbogen und das geschmolzene Metall, um eine Abschirmung von atmosphärischen Gasen gegen Verunreinigungen hervorzurufen, oder das Schweißen erfolgt in einem mit Inertgas gefüllten Schweißkasten, in dem die Elektrode, der Lichtbogen, ein Schweißdraht und ein Werkstück eingeschlossen sind. Wird eine sich im wesentlichen nicht selbst verzehrende Elektrode des Wolframtyps oder eine nach der Erfindung benutzt, so ist es selbstverständlich notwendig, einen Schweißdraht zu verwenden, damit das geschmolzene Metall die Schweißung bewirken kann.

Die vier Schweißungen erfolgten unter den gleichen Bedingungen hinsichtlich Schweißkastenatmosphäre, Stromstärke, Technik und Schweißdraht. Der einzige Unterschied bei den verschiedenen Schweißungen war, daß jeweils ein anderes Elektrodenmaterial angewandt wurde, nämlich W—1 Gewichtsprozent ThO₂, W—2 Gewichtsprozent ThO₂, W—1 Gewichtsprozent ZrO₂ und Nb-9,7 Volumprozent Ce.

Die Wolframelektroden repräsentierten die handelsüblichen Typen.

Beim Schweißen traten keine Elektrodenerosionsprobleme auf. Röntgenuntersuchungen zeigten keine Einschlüsse oder Hohlstellen. Probestücke aus den untersuchten Proben für Zugversuche wurden quer zu den Schweißstellen entnommen. Die Schweißstellen wurden metallografisch untersucht und bezüglich Verunreinigungseinschlüssen chemisch analysiert.

Die Zugversuche wurden bei Raumtemperatur und bei Anwendung von Belastungsgeschwindigkeiten von 0,0005 mm/mm/Minute bis zur 0,2-Grenze und

54 kg/Minute bis Bruch durchgeführt. Eine Zusammenfassung der ermittelten Daten der Schweißproben ist in Tabelle II zusammengestellt.

	Elektrode	Tabelle	II	Bruch dehnung »/o*)	Chemische Analyse C]O\|M ppm	180 235 460 190	110 125 120 120
Probe	Nb—9,7 Volumprozent Ce W—1 Gewichtsprozent ThO₂ W—2 Gewichtsprozent ThO₂ W—1 Gewichtsprozent ZrO₂	0,2-Grenze kp/mm²	Zugfestig keit kp/mm²	14 14 12 12	68 56 115 105
WE-I WE-2 WE-3 WE-4	17,3 20,4 19,4 18,9	30,2 30,4 30,4 30,7

*) Bezogen auf eine Meßlänge von 50,8 mm.

Aus diesen Daten ist ersichtlich, daß die Schweißungen mit der Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode wenn man die Reinheit betrachtet, mindestens ebensogut oder besser sind als die mit üblichen Elektroden durchgeführten Schweißungen. Bezüglich der Festigkeit traten keine bemerkenswerten Unterschiede auf. Die Anforderungen, die an eine geeignete, sich im wesentlichen nicht verbrauchende selbst verzehrende Lichtbogenschweißelektrode gestellt werden, sind ähnlich denjenigen, die an eine Lichtbogenschmelzelektrode gestellt werden. Wie Wolfram mit 1 Gewichtsprozent ThO₂ zum Lichtbogenschmelzen der genannten reaktiven und schwer schmelzbaren Metalle und deren Legierungen zu verwenden ist, ist es auch zum Lichtbogenschweißen der genannten reaktiven und schwer schmelzbaren Metalle und deren Legierungen geeignet.

Wird eine Wolframelektrode verwendet, so kann an dieser eine Erosion auftreten, wenn die Spitze durch die Schmelze gewaschen oder durch niedrigerschmelzende Metalle der Schmelze bespritzt wird, so daß sich eine niedrigerschmelzende Wolframlegierung bildet, die auf die Schweißstelle zurücktropft. Eine gefährliche Quelle von Verunreinigungen entsteht dann, wenn die Elektrodenspitze die geschmolzene Schweißstelle berührt und die Elektrode anklebt. Sehr häufig bricht beim Versuch, die Elektrode zu befreien, die Spitze ab und bleibt an der Schweißstelle haften, wodurch Wolfram in der Schweißstelle eingeschlossen wird, was zu erheblichen Schwierigkeiten führt.

Werden Cer enthaltende Elektroden nach der Erfindung zum Schweißen der genannten Metalle und deren Legierungen verwendet, so fallen alle obengenannten Quellen von Verunreinigungen der Schweißstelle auf Grund des Wolframs weg, da das Basismetall der Schweißstelle und das Basismetall der Elektrode gleich sind. Selbst wenn die Cer enthaltende Elektrode ankleben sollte, tritt nur eine unbedeutende Lösung des Basismetalls in der Schweißstelle auf.

Wie aus Tabellen ersichtlich, hat im Vergleich zu den Schweißstellen, die unter Verwendung von W-l-Gewichtsprozent-ThOj-, W-2-Gewichtsprozent ThO₂- und W-l-Gewichtsprozent-ZrOjj-Schweißelektroden in Argon erzeugt wurden, die Schweißstelle, die mit einer Nb-9,7-Volumprozent-Ce-Elektrode hergestellt wurde, den niedrigsten Verunreinigungsgehalt. Wäre die Nb^^-Volumprozent-Ce-Schweißung in einem Vakuum erfolgt, so wäre noch eine bessere Reinigung zu erwarten gewesen.

Bei der Schweißung der genannten reaktiven und schwer schmelzbaren Metalle sind Schweißqualität und Reinheit bedeutsame Faktoren, die für die Entwicklung dieser Materialien als Bauelemente wichtig ao sind. Die hohe Reaktionsfähigkeit dieser Metalle, insbesondere mit Zwischengitterelementen, die zum Brüchigwerden der Schweißstellen führen, erfordert, daß schwierige und teure Schweißverfahren angewandt werden, um selbst die niedrige Reinheit dieser Schweißstellen einzuhalten. Werden Cer enthaltende Elektroden verwendet, deren Basismetall das gleiche ist wie das Basismetall der Schweißstelle, und erfolgt das Schweißen unter Vakuumbedingungen, so kann das Problem der Materialverunreinigung eliminiert werden. Zugleich wird ein leistungsfähiges Reduktionsmittel in die Schweißatmosphäre übergeführt. Es wird also zugleich die Schweißstelle gereinigt und die atmosphärische Verunreinigung vermindert.

Neben den sich im wesentlichen nicht selbst verzehrenden Cer enthaltenden Niobelektroden, wie sie oben beschrieben wurden, wurden sich im wesentlichen nicht selbst verzehrende Elektroden aus Mo—9,7 Volumprozent Ce und W—9,7 Volumprozent Ce hergestellt. Vakuumschmelzen aus Molybdän und Wolfram wurden mit diesen Elektroden ohne erkennbare Erosion der Elektroden erzeugt. Der Zustand der Elektroden nach dem Schmelzen war sehr gut. Die Rockwell- und Brinell-Härten von Molybdän- und Wolf ramknöpf en, die mit diesen Elektroden geschmolzen waren, ergaben, daß ein Reinheitsgrad erzielt war, der besser war, als der durch das übliche Lichtbogenschmelzen mit sich im wesentlichen nicht selbst verzehrenden Elektroden erzielt werden konnte. Mit einer Absenkung der Zwischengitterverunreinigungen trat gleichzeitig eine Verminderung der Härtewerte auf (s. Tabelle I).

Die Erfindung schafft nach alledem Cer enthaltende Elektroden, die sich im wesentlichen nicht selbst verzehren und ein Lichtbogenschmelzen der genannten reaktiven und schwer schmelzbaren Metalle und deren Legierungen in einem dynamischen Vakuum unter gleichzeitiger Cer-Getterung von Zwischengitterverunreinigungen gestatten. Die Reaktionsprodukte werden von der Schmelze durch das dynamische Vakuum abgeführt. Die Schmelze gewinnt eine Reinheit, die mit dem bisher bekannten Lichtbogenschmelzen mittels sich im wesentlichen nicht selbst verzehrender Elektroden nicht erreichbar war. Die Erfindung erreicht also beim Lichtbogenschmelzen mit sich im wesentlichen nicht selbst verzehrenden Elektroden Vorteile, die bisher nur beim Lichtbogenschmelzen mit sich selbst verzehrenden Elektroden erreichbar schienen, ohne daß dabei die spezifischen Vorteile

des Lichtbogenschmelzens mit sich im wesentlichen nicht selbst verzehrenden Elektroden gegenüber denen mit sich selbst verzehrenden Elektroden entfielen. Neben alledem liefert die Erfindung den besonderen Vorteil, daß sie ein dem Verfahren und der Elektrode innewohnendes Reduktions- und Gettermittel hoher Leistungsfähigkeit liefert.

Claims

Patentansprüche: IO

1. Elektrode, die sich im wesentlichen nicht selbst verzehrt, zum Lichtbogenschmelzen oder -schweißen von Titan, Zirkonium oder von schwer schmelzbaren Metallen bzw. Platinmetallen, mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1875° C sowie deren Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 3 bis 25 Volumprozent, vorzugsweise 5 bis 15 Volumprozent, Cer und zum Rest aus dem Metall oder dem Legierungsbasismetall des zu schmelzenden oder zu schwei- ao ßenden Werkstoffes besteht.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 9,7 Volumprozent Cer und zum Rest aus dem Metall oder dem Legierungsbasismetall des zu schmelzenden oder zu schwei- »5 ßenden Werkstoffes besteht.

3. Elektrode nach Anspruch 2 zum Schmelzen oder Schweißen von Niob oder Nioblegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 9,7 Volumprozent Cer, Rest Niob, besteht.

4. Elektrode nach Anspruch 2 zum Schmelzen oder Schweißen von Molybdän oder Molybdänlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 9,7 Volumprozent Cer, Rest Molybdän, besteht.

5. Elektrode nach Anspruch 2 zum Schmelzen oder Schweißen von Wolfram oder Wolframlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 9,7 Volumprozent Cer, Rest Wolfram, besteht.

6. Verfahren zum Lichtbogenschmelzen oder -schweißen von Metallen oder Legierungen mit einer artgleichen Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode nächst des zu schmelzenden oder zu schweißenden Metalls oder der Legierung angeordnet und ein elektrischer Strom durch die Elektrode und das Metall oder die Legierung derart geleitet wird, bis ein Lichtbogen zwischen der Elektrode und dem Metall oder der Legierung entsteht, und daß ein dynamisches Vakuum um die Elektrode, den Lichtbogen und das Metall bzw. die Legierung erzeugt wird.

7. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß hydriertes Cerpulver mit nicht hydriertem Pulver eines der im Anspruch 1 genannten Metalle oder Legierungsbasismetalle gemischt, das Pulvergemisch dann zu einem Kompaktkörper verpreßt und der so erhaltene Kompaktkörper durch allmähliches Steigern seiner Temperatur bis auf eine Temperatur unterhalb der Sintertemperatur des Metalls oder Legierungsbasismetalls in einem dynamischen Vakuum erhitzt wird, worauf diese Temperatur beibehalten wird, bis die Dehydrierung des Cers in dem Kompaktkörper beendet ist, und daß dann der Kornpaktkörper durch Steigerung der Temperatur bis oberhalb der Sintertemperatur des Metalls oder Legierungsbasismetalls gesintert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall- oder Legierungsbasismetallpulver nach Anspruch 1 ebenfalls hydriert ist und daß die Temperatur unterhalb der Sintertemperatur des Metalls oder Legierungsbasismetalls gehalten wird, bis auch die Dehydrierung des Metalls oder Legierungsbasismetalls im Kompaktkörper beendet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete hydrierte Cerpulver und das hydrierte Metall- oder Legierungsbasismetallpulver dadurch hergestellt werden, daß Späne von ihnen in einem Vakuumofen eingebracht und die Späne in dem Ofen erhitzt werden und der Ofen bei der Erhitzungstemperatur bis zur vollständigen Hydrierung der Späne mit gereinigtem Wasserstoff gefüllt wird, worauf der Wasserstoff aus dem Ofen abgezogen, der Ofen mit einem inerten Gas gefüllt wird und die hydrierten Späne in der Atmosphäre des inerten Gases gepulvert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Cerspäne und die Metalloder Legierungsbasismetallspäne vermischt, zusammen hydriert und gepulvert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen der Pulver und das Verpressen des Pulvergemisches in einer inerten Atmosphäre vorgenommen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Kompaktkörper zur Erhöhung seiner Dichte kalt gepreßt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Kompaktkörper kalt gezogen und in eine gewünschte Form gebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrierung der Späne bei einer Temperatur von etwa 315° C durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hydrieren der Späne der Wasserstoff im Ofen auf einem Druck von etwa 0,21 kg/cm² gehalten wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrierte Cerpulver und das hydrierte Metall- oder Legierungsbasismetallpulver auf eine Korngröße von etwa 0,044 mm gepulvert werden, bevor das Pulver verfestigt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Metall oder Legierungsbasismetall Niob ist und daß beim ersten Temperaturanstieg eine Temperatur von 870° C nicht überschritten wird.

18. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Metall oder Legierungsbasismetall Niob ist und daß die Dehydrierungstemperatur 870° C nicht überschreitet.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Metall oder Legierungsbasismetall Niob ist und daß beim zweiten Temperaturanstieg eine Temperatur von 1620⁰C nicht überschritten wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompaktkörper etwa 1,5 Stunden lang auf eine Tempe-

909523/385

ratur oberhalb der Sintertemperatur des Metalls oder Legierungsbasismetalls erhitzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Anfangserhitzung derart gesteuert wird, daß der Maximal- druck, der durch die Entwicklung von Wasserstoffgas erzeugt wird, zwischen 600 und 2000 Mikron Hg, vorzugsweise zwischen 900 und 1500 Mikron Hg, liegt.

22. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Temperatur der Anfangs-

erhitzung derart gesteuert wird, daß der Maximaldruck, der durch die Entwicklung von Wasserstoffgas erzeugt wird, zwischen 800 und 1600 Mikron Hg, vorzugsweise zwischen 900 und 1400 Mikron Hg, Hegt.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Anfangserhitzung derart gesteuert wird, daß der Maximaldruck, der durch die Entwicklung von Wasserstoffgas erzeugt wird, 1000 Mikron Hg beträgt.