DE1758817A1

DE1758817A1 - Titanlegierung

Info

Publication number: DE1758817A1
Application number: DE19681758817
Authority: DE
Inventors: Feige Norman George; Murphy Terence James
Original assignee: CONTIMET GmbH
Current assignee: CONTIMET GmbH
Priority date: 1967-08-16
Filing date: 1968-08-14
Publication date: 1972-03-23
Also published as: GB1233590A; NL6811714A; SE338440B; FR1584783A

Description

CONTIMET GmbH
415 K r e f e 1 d
Gladbacherstr, 564

TITANLEGIERUNG

Diese Erfindung betrifft eine Titangrundlegierung, die gegen Lochfrasskorrosion vor allem in Halogenidlösungen bei verhältnismässig hohen Temperaturen beständig ist.

Es soll eine Titangrundlegierung entwickelt werden, die gegen Lochfrasskorrosion vor allem in Halogenidlösungen bei Temperaturen über ca. 140 ⁰C beständig ist. Weiterhin soll die Legierung eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrisskorrosion haben, die eine besondere Art der Anfressung darstellt, die sich bei Rissen im Metall, bei Fugen zwischen zwei Metallstücken oder zwischen einem Stück Metall und einem Stück Nichtmetall bildet. Eine Legierung, die Anfressungen durch hocherhitzte Halogenidlösungen widersteht, ist brauchbar für Apparaturen in Entsalzungsanlagen und als Anoden und Anodenbügel in elektrolytischen Zellen, bei denen Halogenide enthaltende Elektrolyte f

Verwendung finden. Titanlegierungen mit kleinen Mengen Edelmetallen, z. B, Platin, zeigen gute Widerstandsfähigkeit gegen Anfressung in hocherhitzten Halogenidlösungen und können daher für die Herstellung von Apparaturen verwendet werden, wo das Metall mit den Halogenidlösungen bei verhältnismässig hohen Temperaturen in Kontakt kommt. Die Verwendung von Edelmetallen als Legierungszu3ätze selbst bei kleinen Mengen ist kostspielig.

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Es wurde festgestellt, dass mit einer Titanlegierung, die Nickel als einziges Legierungselement enthält, eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Lochfrass- und Spannungsrisskorrosion erreicht werden kann. Der Nickelgehalt soll 0,75 bis 5% betragen. Eine Legierung, die aus 2% Nickel, Rest Titan und unvermeidbare Verunreinigungen besteht, zeigt eine besonders gute Widerstandsfähigkeit gegen Lochfrasskorrosion. Legierungen in der erfindungsgemässen Zusammensetzung sind nicht nur gegen Lochfrasskorrosion äusserst widerstandsfähig, sondern erweisen sich als gut verformbar und schweissbar und können maschinell bearbeitet werden.

Zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit gegen Lochfrasskorrosion einer Titanlegierung mit einem Nickelgehalt in den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Grenzen in Halogenidlösungen wurde ein Test durchgeführt, bei dem die metallischen Proben als Anode in eine elektrolytische Zelle eingebaut wurden und ein Teil dieser Probe dem Elektrolyten ausgesetzt wurde. Eine Gummilasche kennzeichnete die dem Elektrolyten ausgesetzte Fläche der Probe, die aus einem Kreis bestand, dessen Durchmesser zwischen 1 cm und 2 mm betrug. Dieser Durchmesser hat zwar keinen direkten Einfluss auf die Ergebnisse, jedoch wird mit einem kleineren Durchmesser eine grössere Genauigkeit erzielt. Der Elektrolyt kam mit der Oberfläche der Probe in einem Titan-Behälter in Berührung, der die Kathode der Zelle bildete. Eine 20-prozentige Natrium-Chloridlösung von 21 ⁰C wurde als Elektrolyt verwendet. Ein konstanter Strom wurde etwa 5 Hinuten lang zur Probe geleitet. Dieses Einzelpotential der aus der Probe gebildeten Anode erreichte ein Maximum und fiel dann. Das Potential der Probe wurde im

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Verhältnis zu einer gesättigten Kalomel-Halbzelle aufgezeichnet. Dabei ergab sich, dass die Grosse des Minimalpotentials in direkter Beziehung zum Widerstand des Teststücks gegen Lochfrasskorrosion steht. So liegt ein geringerer Widerstand gegen Lochfrasskorrosion vor, wenn das Minimalpotential zuniaat. Die Versuchsergebnisse werden nicht von der Temperatur beeinflusst. Ein Material, das bei Raumtemperatur gegen Lochfrasskorrosion gut widerstandsfähig ist, ist es auch bei höheren Temperaturen.

Bei diesem Versuch wird der dem Elektrolyten ausgesetzte Teil der Oberfläche der Probe einer Lochfrasskorrosion unterworfen, und die Grosse des Minimalpotentials zeigt die Fähigkeit des TestStücks an, anodischer Auflösung infolge Lochanfressung zu widerstehen.

Tabelle I zeigt die Widerstandsfähigkeit einer Titanlegierung mit Nickelzusatz in den erfindungsgemässen Grenzen gegen Lochfrasskorrosion. Die Teste wurden in der oben beschriebenen Weise durchgeführt. Die Legierungen enthielten Sauerstoff, Stickstoff und Eisen bis insgesamt 0,5% als unvermeidbare Verunreinigungen.

TABELLE I

% Ki, in Titan Auflösungspotential f

(Spannung, bezogen auf eine gesättigte Kalomel-Halbzelle )

⁰ 8,2

1,0 10,2

2,0 10,«*

3,0 9,6

5,0 9,8

7,0 8,5

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Die Testergebnisse zeigen, dass unlegiertes Titan und eine Titanlegierung mit einem Nickelgehalt von 7% ein verhältnismässig niedriges Potential haben und daher Lochfrasskorrosionen unterliegen, wohingegen Titanlegierungen mit einen Nickelgehalt von 1 bis 5% ein hohes Potential beibehielten und sich damit als gut widerstandsfähig gegen Lochfrasskorrosion erweisen.

Qeichfalls wurde die Widerstandsfähigkeit der nickelhaltigen Titanlegierung gegen Spannungsrisskorrosion getestet. ^; Die Ergebnisse der Versuche zeigen, dass Titanlegierungen mit einem Nickelgehalt von 0,75 bis 5% ausgezeichnet korrosionsfest sind. Die Versuchsbedingungen und -ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt.

Tabelle II

% Ni.	in Titan	Lösung	Zeit	SpannunRsrisskorrosion
	0,3	kochende 23% NaCl+S%CuSO_H	2 Wochen	schwerer Angriff
	0,5 0,75 1,0	SSS	SSS	•t kein Angriff
	W 2,0 3,0	SSS	SSS	SSS
	c η	> tt	It	H

Die Ergebnisse dieser Versuche stimmen mit denen der Tabelle I über ein und zeigen, dass Titanlegierungen gegen Lochfrass korrosionsfest sind, wenn Nickel in Mengen von 0,75 bis 5% vorhanden ist.

Zur Bestimmung der Wirkung von Wärmebehandlungen auf den Widerstand von nickelhaltigen Titanlegierungen gegen Lochfrasskorrosion wurde das Auflösungspotential einer

^;; ^r > i* \ ΐ f 8 8 0 209813/0439

Titanlegierung mit 2% Nickel und unvermeidbare Verunreinigungen nach verschiedenartigen Wärmebehandlungen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt und zeigen, dass durch Wärmebehandlungen der Korrosionswiderstand nicht ungünstig beeinflusst wird.

Tabelle III

Wärmebehandlung Auflösungspotential

(Temp. C) (Spannung im Verhältnis zu gesättigter

Kalomel-Halbzelle in V)

keine	Std - WK, 550,96 Std-LK	10	.**
800, k	It	10	,0
800, 4	Il	12	,0
1000,2	10	,0

wurde festgestellt, dass eine Titanlegierung mit Nickelgehalten von 0,7 5 bis 5% eine gute Verformbarkeit sowohl als Grundmetall als auch als Schweissgut aufweist und daher ohne Schwierigkeiten maschinell bearbeitbar ist. Wenn in der Legierung mehr als 5% Nickel enthalten ist, ist sie für die maschinelle Herstellung nicht duktil genug.

Die erfindungsgemässe Legierung kann mit Hilfe bekannter metallurgischer Verfahren hergestellt werden wie z.B. durch Verdichtung einer Mischung aus Titanschwamm und Legierungsbestandteilen der gewünschten Zusammensetzung zu einer selbstverzehrenden Elektrode und Lichtbogenschmelzen in einem Ofen mit gekühltem Gefäss unter inertem Gas oder Vakuum. Die Methode der Herstellung gehört nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

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Claims

Patentanspruch

Gegen Lochfrasskorrosion beständige Titanlegierung, gekennzeichnet durch einen Nickelgehalt von 0,75 bis 5%, vorzugsweise etwa 2%, Rest Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.

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