DE2015170B2 - Verfahren zur herstellung von pulver fuer dispersionsgehaertetelegierungen auf der basis von eisen nickel kobalt und oder chro - Google Patents

Description

Ausfällen der Verbindungen der Metalle Eisen, Nickel, Kobalt und Chrom.

Die Ammoniumcarbonatlösung kann zuerst in den Behälter eingeleitet werden und in diese dann voneinander getrennt die beiden Metallsalzlösungen, die kolloidale Lösung des Dispersionsstoffes und die NeutralisierungslÖsung, wobei die Zuführung der vier Lösungen in die Ammoniumcarbonatlösung nacheinander, vorzugsweise aber gleichzeitig erfolgt. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, alle fünf Lösungen gleichzeitig in den Mischbehälter einzuleiten.

Als Dispersionsstoff kommt in erster Linie Thoriumoxid in Frage, aber auch jeder andere dispersionshärtende Stoff, z. B. Lanthanoxid, Yttriumoxid, Zirkoniumoxid od. a.

Als Neutralisierungsmittel verwendet man zweckmäßigerweise eine Ammoniaklösung. Statt dessen könnte aber auch z. B. Natronlauge vorgesehen werden.

Die Konzentration der beiden Metallsalzlösungen und der kolloidalen Lösung des Dispersionsstoffes wird der gewünschten Zusammensetzung der Legierung angepaßt. Die Konzentration der Ammoniumcarbonatlösung wird den Konzentrationen der Metallsalzlösungen entsprechend gewählt. Das Neutralisierungsmittel. vorzugsweise eine Ammoniaklösung, wird in Konzentration und Menge auf den angestrebten pH-Wert der Mischung abgestimmt.

Beim Ausfällen der Verbindungen der Komponenten und des Dispersionsstoffes kann man so vorgehen, daß man bereits die Mengen der einzelnen zuzuführenden Lösungen kontrolliert regelt und auf den angestrebten pH-Wert der Mischung abstimmt. Es ist aber auch möglich, allein die Zufuhr von Neutralisierungsmittel in Abhängigkeit von dem gewünschten pH-Wert zu dosieren. Dazu wird der pH-Wert der Mischung laufend gemessen.

Der aus der Lösungsmischung ausgefällte Niederschlag wird in bekannter Weise filtriert und z. B. mit Ammoniumcarbonatlösung gewaschen. Der Rückstand wird dann bei etwa 200° C getrocknet und enthält die Oxide der Metalle, entsprechend der Zusammensetzung der Legierung, und noch etwa 15 % gebundenes Wasser. Die anschließende Reduktion der Metalloxide erfolgt in bekannter Weise. Lediglich der dispersionshärtende Zusatz wird wegen seiner großen Stabilität bei einer entsprechenden Reduktionsbehandlung nicht reduziert. Bei der Reduktion erfolgt dann gleichzeitig die Legierungsbildung aus den metallischen Komponenten unter Einlagerung des Dispersionsstoffes. Es fällt ein feines Pulver an, dessen Teilchen eine homogene Zusammensetzung besitzen und den Dispersionsstoff in feiner Verteilung enthalten.

Das Zulegieren weiterer Metalle, wie Titan, Aluminium, Niob, Tantal, Vanadium oder Zirkonium, kann durch Mischen des ausgefällten reduzierten Legierungspulvers mit einem Pulver eines oder mehrerer dieser Metalle oder entsprechender Vorlegierungen und anschließendes Sintern in an sich bekannter Weise erfolgen.

An Hand eines Beispiels soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden.

Zur Hersteilung von 300 g Legierungspulver mit

3 " υ Thoriumoxid als dispersionshärtendem Zusatz, mit 48 ".o Kobalt, 22¹O Chrom, 20 ",u Nickel, 6 ¹¹A Molybdän und 4°, ο Wolfram gibt man in getrennte Vorratsgefäße folgende fünf wäßrigen Lösungen:

1. 1.5 1 einer Lösung, die 688 g Kobaltnitrat, 288 g Nickelnitrat und 492 g Chromnitrat enthält,

2. 1.51 einer Lösung, die 32,0 g Ammoniummolybdat und 16,6 g Ammoniumwolframat enthält,

3. 3 1 einer Lösung, die 600 g Ammoniumcarbonat enthält,

¹S 4. 1,5 1 eines Thoriumoxid-Soles, das 9,0 g Thoriumoxid enthält und

5. 1,5 1 einer 4,5°/oigen Ammoniaklösung.

In eine geeignete Mischvorrichtung, z. B. einen Behälter mit Rührwerk oder Umlaufmischer mit Pumpe, gibt man 51 Wasser. Unter ständigem Mischen läßt man die Lösungen 1 bis 5 während etwa 1 Stunde aus den Vorratsgefäßen gleichzeitig einlaufen. Während des Einlaufens der Lösungen in den Mischbehälter wird ständig oder in bestimmten Abständen der pH-Wert der Mischung kontrolliert und bei Abweichungen von dem Soll-Wert im Bereich von 5,5 bis 7.2, vorzugsweise 6,5 bis 6,8, der Zulauf von Ammoniaklösung gedrosselt oder erhöht. Wie gesagt, ist es auch möglich, zunächst eine wäßrige Lösung von Ammoniumcarbonat in die Mischvorrichtung zu geben und dann die übrigen vier Lösungen nacheinander, besser aber gleichzeitig hinzuzufügen.

Der sich bildende Niederschlag wird in bekannter Weise filtriert und mit 2 1 einer etwa 0,1" oigen Ammoniumcarbonatlösung gewaschen. Der Rückstand wird dann bei etwa 200^: C getrocknet und in bekannter Weise reduziert. Das homogene und Thoriumoxid als feine Dispersion enthaltende Legierungspulver wird in ebenfalls bekannter Weise durch Sintern verdichtet.

Wenn eine andere Legierung auf der Basis von Eisen, Nickel, Kobalt und/oder Chrom mit Zusätzen von Molybdän und/oder Wolfram hergestellt werden soll, ändern sich nur die Gehalte der Lösungen und/ oder ihre Volumina, sonst aber weder der angegebene einzuhaltende Bereich des pH-Werts noch der Verfahrensablauf.

In dem Diagramm sind die Verluste bei der Oxidfällung der einzelnen Komponenten einer Legierung mit der im obigen Beispiel angegebenen Zusammensetzung in Gewichtsprozent in Abhängigkeit vom pH-Wert aufgetragen. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß in dem erfindungsgemäß beanspruchten Bereich von 5,5 bis 7,2 für den pH-Wert die Verluste aller Legierungselemente und des Dispersionsstoffes bei der Oxidfällung am geringsten sind. Bei einem niedriger liegenden pH-Wert steigen die Verluste an Nickel, Kobalt und Chrom und bei einem höheren pH-Wert die von Molybdän, Nickel, Wolfram und Thorium. Die in diesem Diagramm nicht dargestellten Werte für Eisen liegen etwa wie die von Chrom.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COP*'

Claims (1)

1. schließendes Reduzieren der ausgefällten Verbin-

   Patentanspruch: ". düngen zu Metallen, während der ebenfalls ausge

   fällte Dispersionsstoff unverändert bleibt und in feiner

   Verfahren zur Herstellung von Pulver für Verteilung in der Legierung vorliegt. Das ausgefällte dispersionsgehärtete Legierungen auf der Basis 5 und reduzierte Legierungspulver wird anschließend von Eisen, Nickel, Kobalt und/oder Chrom, die durch Sintern zu kompakten Körpern geformt.
   Molybdän und/oder Wolfram und einen Disper- ,Die Herstellung von Legierungen auf Eisen-,

   sionsstoff enthalten, durch Ausfällen von Verbin- Nickel-, Kobalt oder Chrombasis mit eingelagerten düngen der Komponenten aus einer wäßrigen Dispersionsstoffen durch Ausfällen aus einer wäß-Lösung und anschließende Reduktion der ausge- io rigen Lösung ist in vielen Fällen bereits durchgeführt fällten Verbindungen, mit Ausnahme des Disper- worden. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch beim sionsstoffes unter Legierungsbildung, dadurch Übergang auf Mehrkomponenten-Legierungen, wenn gekennzeichnet, daß aus getrennten Vor- diese durch gemeinsames Ausfällen aller beteiligten ratsbehältern eine wäßrige Lösung der Salze eines Metalle und des Dispersionsstoffs hergestellt werden oder mehrerer der Metalle Eisen, Nickel, Kobalt, 15 sollen. Die Metalle Nickel, Kobalt, Chrom und Eisen Chrom, die wäßrige Lösung der Salze von können aus den wäßrigen Lösungen ihrer Salze zuMolybdän und/oder Wolfram, eine kolloidale sammen mit einem Dispersionsstoff durch Zusatz von Lösung des Dispersionsstoffes sowie gleichzeitig Ammoniumcarbonatlösung ausgefällt werden,
   oder vorher die wäßrige Lösung von Ammonium- Weitere Schwierigkeiten ergeben sich jedoch, wenn

   carbonat in einen Mischbehälter eingeleitet wer- 20 Legierungspulver aus einem oder mehreren der geden und durch dosierte Zugabe eines Neutrali- nannten vier Metalle zusammen mit Molybdän und/ sierungsmittels, vorzugsweise einer Ammoniak- oder Wolfram und einem Dispersionsstoff auf diesem lösung, der pH-Wert der Mischung auf einen Wege hergestellt werden soll. Molybdän und Wolf ram Wert im Bereich von 5,5 bis 7,2, vorzugsweise gehören zu den Metallen, die in Lösungen gewöhnlich 6,5 bis 6,8, eingestellt wird, worauf der ausge- 25 als Natrium- oder Ammoniumsalze vorliegen,
   fällte Niederschlag in an sich bekannter Weise Aus diesen Lösungen können sie nicht unter den

   filtriert, gewaschen, getrocknet und bei gleich- Bedingungen ausgefällt werden, die für die Ausfälzeitiger Legierungsbildung reduziert wird. lung von Eisen, Nickel, Kobalt und Chrom erforder

   lich sind, sondern nur durch Zusatz von Säuren. Man

   30 müßte sie also getrennt von den Verbindungen der

   Metalle Eisen, Nickel, Kobalt oder Chrom ausfällen und mit den Niederschlägen der letzteren vermischen.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zui Dies ist aber aufwendiger. Wenn alle Verbindungen Herstellung von Pulver für dispersionsgehärtete der genannten Metalle und der Dispersionsstoff geLegierungen auf der Basis von Eisen, Nickel, Kobalt 35 meinsam ausgefällt werden, ist dies verfahrenstech- und/oder Chrom, die Molybdän und/oder Wolfram nisch einfacher und außerdem für die Homogenität und einen Dispersionsstoff enthalten, durch Ausfällen der Legierung vorteilhafter.

   von Verbindungen der Komponenten aus einer wäß- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die

   rigen Lösung und anschließende Reduktion der aus- Schaffung eines Verfahrens, das eine gemeinsame gefällten Verbindungen, mit Ausnahme des Disper- 4° Ausfällung der Verbindungen von Eisen, Nickel, sionsstoffes unter Legierungsbildung. Kobalt und Chrom einzeln oder zu mehreren mit

   Zur Steigerung der Warmfestigkeit von Legie- einem Dispersionsstoff einerseits und der Verbin-rungen dienen ausscheidungshärtende Zusätze. Die düngen von Molybdän und/oder Wolfram anderer-Wirkung dieser Zusätze ist begrenzt auf Tempera- seits ermöglicht.

   türen, bei denen sie noch stabil, nicht aufgelöst und 45 Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß dies mögnicht koaguliert sind. Zur Erhaltung der Festigkeit lieh ist, wenn man aus getrennten Vorratsbehältern bei höheren Temperaturen werden der Legierung eine wäßrige Lösung der Salze eines oder mehrerer dispersionshärtende Zusätze zugegeben. Kennzeichen der Metalle Eisen, Nickel, Kobalt und Chrom, eine solcher Dispersionsstoffe sind Unlöslichkeit in der wäßrige Lösung der Salze von Molybdän und/oder Grundmasse sowie chemische und strukturelle Stabi- 5° Wolfram, eine kolloidale Lösung des Dispersionslität auch bei hohen Temperaturen. Als Dispersions- Stoffs sowie gleichzeitig oder vorher eine wäßrige stoffe verwendet man in bekannter Weise beispiels- Lösung von Ammoniumcarbonat in einen Mischweise Metalloxide und -boride. Am gebräuchlichsten behälter einleitet und durch dosierte Zugabe eines ist Thoriumoxid als dispersionshärtender Zusatz. Die Neutralisierungsmittels, vorzugsweise einer Ammo-Menge des Zusatzes von Dispersionsstoffen liegt in 55 niaklösung, den pH-Wert der Mischung auf einen der Größenordnung von 1 bis 10 °/o. Wert im Bereich von 5,5 bis 7,2, vorzugsweise 6,5 bis

   Bei der Herstellung von Legierungen mit disper- 6,8, einstellt. In diesem Bereich des pH-Werts der sionshärtenden Zusätzen auf schmelzmetallurgischem Mischung lassen sich überraschenderweise nicht nur Weg kann eine gleichmäßige Verteilung des Disper- die Verbindungen der Metalle Eisen, Nickel, Kobalt sionsstoffes in der Legierung nicht erhalten werden. 60 und Chrom und der Dispersionsstoff ausfällen, was Aus diesem Grund werden dispersionsgehärtete zu erwarten war, sondern auch die Verbindungen Legierungen in bekannter Weise pulvermetallurgisch von Molybdän und/oder Wolfram, womit nicht geerzeugt. Ein Weg ist dabei das mechanische Mischen rechnet werden konnte, weil ein Ausfällen der letztder Komponenten oder Vorlegierungen in Pulverform genannten Verbindungen aus einer solchen Lösung und Sintern der Pulvermischung zur Legierungs- 65 an sich nicht möglich ist. Offenbar wird aber das bildung; der andere ist das Ausfällen von Verbin- Ausfällen der Verbindungen von Molybdän und düngen: der Komponenten' aus einer Lösung von Wolfram in einer Lösung mit einem pH-Wert in dem Metallsalzen und des Dispersionsstoffes und an- erwähnten Bereich ermöglicht durch gleichzeitiges