DE2015170C - Verfahren zur Herstellung von Pulver für dispersionsgehärtete Legierungen auf der Basis von Eisen, Nickel, Kobalt und/oder Chrom - Google Patents

Description

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Ausfällen der Verbindungen der Metalle Eisen, Zur Herstellung von 300 g Legierungspulver mit

Nickel, Kobalt und Chrom. 3 °/o Thoriumoxid als dispersionshärtendem Zusatz,

Die Ammoniumcarbonatlösung kann zuerst in den mit 48 % Kobalt, 22 °/o Chrom, .20 °/o Nickel, 6 %

Behälter eingeleitet werden und in diese dann von- Molybdän und 4 % Wolfram gibt man in getrennte

einander getrennt die beiden Metallsalzlösungen, die 5 Vorratsgefäße folgende fünf wäßrigen Lösungen:

kolloidale Lösung des Dispersionsstoffes und die ,
NeutralisL^ngslölung, wobefdie Zuführung der vier

Losungen in die Ammoniumcarbonatlösung nachein- £

ander, vorzugsweise aber gleichzeitig erfolgt Am ^nau> „ ,. _n .

zweckmäßigsten ist es jedoch, alle fünf Lösungen io 2. 1,51 einer Lösung, die 32,0 g Ammonmm-

gleichzeitig in den Mischbehälter einzuleiten. molybdat und 16,6 g Ammoniumwolframat ent-

AIs Dispersionsstoff kommt in erster Linie Tho- . hält,

riumoxid in Frage, aber auch jeder andere disper- 3. 3 1 einer Lösung, die 600 g Ammoniumcarbonat

sionshärtende Stoff, z. B. Lanthanoxid, Yttriumoxid, enthält,

Zirkoniumoxid od. a. i₅ 4. 1,51 eines Thoriumoxid-Soles, das 9,0 g Tho-

AIs Neutralisierungsmittel verwendet man zweck- riumoxid enthält und

mäßigerweise eine Ammoniaklösung. Statt dessen 3 ^5 1 _emer 4,5°/oigen Ammoniaklösung,
könnte aber auch z. B. Natronlauge vorgesehen

werden. In eine geeignete Misct.vorrichtung, z. B. einen

Die Konzentration der beiden Metallsalzlösungen ao Behälter mit Rührwerk oder Umlaufmischer mii

und der kolloidalen Lösung des Dispersionsstoffes Pumpe, gibt man 51 Wasser. Unter ständigem Mi

wird der gewünschten Zusammensetzung der Legie- sehen läßt man die Lösungen 1 bis 5 während etwa

rung angepaßt. Die Konzentration der Ammonium- 1 Stunde aus den Vorratsgefäßen gleichzeitig ein-

carbonatlösung wird den Konzentrationen derMeti.'.l- laufen. Während des Einlaufens der Lösungen in den

Salzlösungen entsprechend gewählt. Das Neutralisie- as Mischbehälter wird ständig oder in bestimmten Ah-

rungsmittel, vorzugsweise eine Ammoniaklösung, ständen der pH-Wert der Mischung kontrolliert und

wird in Konzentration und Menge auf den ange- bei Abweichungen von dem Soll-Wert im Bereich

strebten pH-Wert der Mischung abgestimmt. von 5,5 bis 7,2, vorzugsweise 6,5 bis 6,8, der Zulaut

Beim Ausfällen der Verbindungen der Kompo- von Ammoniaklösung gedrosselt oder erhöht. Wie

nenten und des Dispersionsstoffes kann man so vor- 30 gesagt, ist es auch möglich, zunächst eine wäßrige

gehen, daß man bereits die Mengen der einzelnen Lösung von Ammoniumcarbonat in die Mischvor-

zuzuführenden Lösungen kontrolliert regelt und auf richtung zu geben und dann die übrigen vier Lösun-

den angestrebten pH-Wert der Mischung abstimmt. gen nacheinander, besser aber gleichzeitig hinzuzu-

Es ist aber auch möglich, allein die Zufuhr von fügen.

Neuti alisierungsmittel in Abhängigkeit von dem ge- 35 Der sich bildende Niederschlag w^;rd in bekannte!

wünsc.Men pH-Wert zu dosieren. Dazu wird der Weise filtriert und mit 2 1 einer etwa O,l°/oigen Am-

pH-Wert der Mischung laufend gemessen. moniumcarbonatlösung gewaschen. Der Rückstand

Der aus der Lösungsmischung ausgefällte Nieder- wird dann bei etwa 200° C getrocknet und in beschlag wird in bekannter Weise filtriert und z. B. mit kannter Weise reduziert. Das homogene und Tho-Ammoniumcarbonatlösung gewaschen. Der Rück- 40 riumoxid als feine Dispersion enthaltende Legierungsstand wird dann bei etwa 200° C getrocknet und ent- pulver wird in ebenfalls bekannter Weise durch hält die Oxide der Metalle, entsprechend der Zusam- Sintern verdichtet.

niensetzung der Legierung, und noch etwa 15% ge- Wenn eine andere Legierung auf der Basis von

bundenes Wasser. Die anschließende Reduktion der Eisen, Nickel, Kobalt und/oder Chrom mit Zusätzen

Metalloxide erfolgt in bekannter Weise. Lediglich der 45 von Molybdän und/oder Wolfram hörgestellt werden

dispersionshärtenue Zusatz wird wegen seiner großen soll, ändern sich nur die Gehalte der Lösungen und'

Stabilität bei einer entsprechenden Reduktions- oder ihre Volumina, sonst aber weder der ange-

behandlung nicht reduziert. Bei der Reduktion erfolgt gebene einzuhaltende Bereich des pH-Werts noch der

dann gleichzeitig die Legierungsbildung aus den Verfahrensablauf.

metallischen Komponenten unter Einlagerung des 50 In dem Diagramm sind die Verluste bei der Oxid-Dispersionsstoffes. Es fällt ein feines Pulver an, des- fällung der einzelnen Komponenten einer Legierung sen Teilchen eine homogene Zusammensetzung be- mit der im obigen Beispiel angegebenen Zusammensitzen und den Dispersionsstoff in feiner Verteilung setzung in Gewichtsprozent in Abhängigkeit vom enthalten. pH-Wert aufgetragen. Aus dem Diagramm ergibt

Das Zulegieren weiterer Metalle, wie Titan, Alu- 55 sich, daß in dem erfindungsgemäß beanspruchten

minium, Niob, Tantal, Vanadium oder Zirkonium, Bereich von 5,5 bis 7,2 für den pH-Wert die Verluste

kann durch Mischen des ausgefällten reduzierten aller Legierungselemente und des Dispersionsstoffes

Legierungspulvers mit einem Pulver eines oder meh- bei der Oxidfällung am geringsten sind. Bei einem

rerer dieser Metalle oder entsprechender Vorlegie- niedriger liegenden pH-Wert steigen die Verluste an

rungen und anschließendes Sintern in an sich be- 60 Nickel, Kobalt und Chrom und bei einem höheren

kannter Weise erfolgen. pH-Wert die von Molybdän, Nickel, Wolfram und

An Hand eines Beispiels soll das erfindungsgemäße Thorium. Die in diesem Diagramm nicht dargestellten

Verfahren näher erläutert werden. Werte für Eisen liegen etwa wie die von Chrom.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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schließendes Reduzieren der ausgefällten Verbin-Patentanspruch: düngen zu Metallen, während der ebenfalls ausgefällte 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 zu-

Molybdär 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- so Legierungspulver aus einem oder mehreren der ge-

den 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 Wolfram

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 :ich bekannter Weise Aus diesen Lösungen können sie nicht unter den

filtriert, gewaschen, getrocknet und bei gleich- Bedingungen ausgefällt werden, die für die Ausfäl-

zeitiger Legierungsbildung reduziert wird. lung von Eisen, Nickel, Kobalt und Chrom erforderlich 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 Niederschlagen der letzteren vermischen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 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- 40 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 Dispersionslitä» 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 %>. Wert im Bereich von 5,5 bis 7,2, vorzugsweise 6,5 bis Bei der Herstellung von Legierungen mit disper- 6,8, einstellt. Tn 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