DE3608656C2 - Verwendung einer glasartigen Tantal-Nickel-Legierung - Google Patents
Verwendung einer glasartigen Tantal-Nickel-LegierungInfo
- Publication number
- DE3608656C2 DE3608656C2 DE19863608656 DE3608656A DE3608656C2 DE 3608656 C2 DE3608656 C2 DE 3608656C2 DE 19863608656 DE19863608656 DE 19863608656 DE 3608656 A DE3608656 A DE 3608656A DE 3608656 C2 DE3608656 C2 DE 3608656C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- atomic
- alloy
- alloys
- corrosion
- tantalum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- VMJRMGHWUWFWOB-UHFFFAOYSA-N nickel tantalum Chemical compound [Ni].[Ta] VMJRMGHWUWFWOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 57
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 35
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 35
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 15
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 14
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- -1 Cr6+ ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUEVMRNKSBZFQV-UHFFFAOYSA-N O(O)O.[Ta] Chemical compound O(O)O.[Ta] KUEVMRNKSBZFQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004160 TaO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- NQKXFODBPINZFK-UHFFFAOYSA-N dioxotantalum Chemical compound O=[Ta]=O NQKXFODBPINZFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/04—Amorphous alloys with nickel or cobalt as the major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer glasartigen
Tantal-Nickel-Legierung als korrosionsbeständiger Werkstoff
mit Beständigkeit gegen oxidierende und hochkorrosive
Säuren, die Oxidationsmittel enthalten.
Die Druckschrift "Electro Component Science and Technology
1977", Band 4, Seiten 29-35 beschäftigt sich auf wissenschaftlicher
Basis mit glasartigen Metallfilmen und deren elektrischen
Eigenschaften.
Aus der DE 25 34 379 A1 ist die Verwendung von besonders harten
und hitzebeständigen, glasartigen Metallegierungen als Elektroden
in elektrolytischen Zellen hoher Temperatur und als Verstärkungsfasern
in zusammengesetzten Baumaterialien bekannt.
Die EP-A1 01 05 137 und DE 31 46 031 A1 offenbaren die Verwendung
von glasartigen Legierungen als Kernmaterial für Magnetköpfe.
Dabei sind in der DE 31 46 031 A1 insbesondere glasartige
Legierungen mit hoher Abriebfestigkeit und Korrosionsfestigkeit
sowie hoher Sättigungsmagnetflußdichte und weichmagnetischen
Eigenschaften beschrieben.
Ferner beschreibt EP-A1 00 36 892 die Verwendung von Zirkonium enthaltenden amorphen
Legierungen als Materialien
mit allgemeiner Korrosionsbeständigkeit.
In keiner dieser Druckschriften ist eine Verwendung von glasartigen
Tantal-Nickel-Legierungen für hochkorrosive und oxidierende
Säuren, wie konzentrierte Salpetersäure, offenbart.
Bisher ist hochreiner Niobium-enthaltender,
austenitischer rostfreier Stahl eines derjenigen
Metalle gewesen, das in hochoxidierenden, heißen
starken Säuren, wie z. B. kochenden konzentrierten
Salpetersäuren, die Oxidationsmittel enthalten
und diejenigen Lösungen sind, die für die Wiederaufarbeitung
verbrannter Kernbrennstoffe verwendet werden,
eingesetzt werden. Dieser rostfreie Stahl hat jedoch
den Nachteil, daß er an schwerer interkristalliner
Korrosion in solchen hochoxidierenden Säuren leidet,
und zwar infolge der autokatalytischen Reaktion, bestehend
aus der Oxidation von durch Auflösung des rostfreien
Stahls gebildeten CR³⁺-Ionen zu Cr⁶⁺-Ionen in
den oxidierenden Säuren und Reduktion der Cr⁶⁺-Ionen
auf dem rostfreien Stahl, die die weitere Auflösung
des rostfreien Stahls beschleunigt. Dieser Art von
Angriff verursacht interkristalline Korrosion
und die durchschnittliche Korrosionsrate ist größer
als 1 mm pro Jahr. Daher sollte ein großer Korrosionsverlust
in solchen korrosiven Umgebungen auch dann
in Rechnung gestellt werden, wenn hochreiner, Niobium-
enthaltender, austenitischer, rostfreier Stahl verwendet
wird.
Im Hinblick auf das Vorangegangene besteht ein
starkes Verlangen nach einem neuen metallischen Material,
das unter solch aggressiven Umgebungseinflüssen
eingesetzt werden kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine
äußerst korrosionsfeste glasartige Legierung bereitzustellen,
die korrosiven Umgebungen, die eine hohe oxidierende
Wirkung haben, wie z. B. heißen konzentrierten Salpetersäuren,
die oxidierende Lösungsmittel enthalten, widerstehen.
Dieses Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch die Verwendung
einer glasartigen amorphen Legierung von besonderer Zusammensetzung
erreicht, die Tantal und Nickel als wesentliche Bestandteile
enthält. Die Zusammensetzung der Legierung ist
im Anspruch 1 angegeben.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
im Unteranspruch angeführt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Es ist allgemein bekannt, daß eine Legierung in
festem Zustand eine kristalline Struktur aufweist.
Eine Legierung, die eine spezielle Zusammensetzung
hat, wird jedoch durch die Vermeidung der Ausbildung
von ausgedehnten, geordneten Strukturen während der
Erstarrung durch z. B. rasche Erstarrung aus dem
flüssigen Zustand, Zerstäubungsauftrag oder Plattieren
unter besonderen Bedingungen oder durch Zerstörung
des ausgedehnten, geordneten Aufbaues der festen Legierung
durch Ionenimplantation, die auch für eine
Übersättigung mit den notwendigen Elementen wirksam
ist, erreicht. Die so gebildete amorphe Legierung
ist eine extrem homogene, feste Lösung mit ausreichenden
Anteilen von verschiedenen Legierungselementen,
die zur Erreichung der spezifischen Eigenschaften
beitragen.
Die Erfinder der vorliegenden Lösung haben eine
Reihe von Forschungsarbeiten durchgeführt, bei denen
sie ihre Aufmerksamkeit auf die noch offenen Eigenschaften
glasartiger Legierungen konzentrierten. Als
Ergebnis wurde eine äußerst korrosionsfeste, glasartige
Legierung entwickelt, die in heißen, konzentrierten
Salpetersäuren, die sogar oxidierende Lösungsmittel
enthalten, beständig ist.
Die erfindungsgemäß verwendete glasartige Legierung
wird durch übliche Verfahren für die Herstellung
glasartiger Legierungen hergestellt, wie z. B. durch beschleunigte
Erstarrung aus dem flüssigen Zustand
oder Sprühabscheidung.
Es ergeben sich Einphasenlegierungen, in denen die Legierungselemente
im Zustand einer gleichmäßigen, festen
Lösung vorhanden sind. Entsprechend bilden sie einen
äußerst gleichmäßigen und sehr korrosionsfesten,
passiven Schutzfilm in einer oxidierenden Umgebung.
Metalle werden leicht oxidiert und lösen sich in
heißen Säuren, die eine hohe Oxidationsfähigkeit besitzen.
Daher sollten Metalle, deren Einsatz in solcher
Atmosphäre beabsichtigt ist, die Fähigkeit besitzen,
einen stabilen, passiven Schutzfilm zu bilden. Dieses
Ziel wird durch eine Legierung erreicht, die soviel
als möglich wirksame Elemente aufweist. Es ist allerdings
nicht wünschenswert, verschiedene Legierungselemente
in großen Mengen zu einem kristallinen Metall
hinzuzufügen, da die hieraus resultierende Legierung
eine Mehrphasenmischung bildet, wobei jede Phase verschiedene
chemische Eigenschaften aufweist und in
ihrer Korrosionsfestigkeit nicht in gewünschtem
Maße zufriedenstellt. Überdies ist die chemische Heterogenität
ziemlich schädlich in bezug auf den Korrosionswiderstand.
Im Gegensatz dazu sind die erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen
eine homogene feste
Lösung. Daher enthalten sie homogen-wirksame Elemente
in einem Umfang, der erforderlich ist, um einen gleichartigen,
stabilen, passiven Film zu bilden. Infolge
dieses gleichförmigen passiven Filmes, zeigen die erfindungsgemäß
verwendeten glasartigen Legierungen
einen ausreichend hohen Korrosionswiderstand.
Mit anderen Worten, Metalle, die einer hochoxidierenden,
heißen, starken Säure widerstehen sollten,
sollten einen gleichförmigen, stabilen, passiven
Film in einer solchen Umgebung bilden. Legierungen
von glasartiger Struktur erlauben vielen Legierungselementen
in Form einer festen Einphasenlösung zu existieren
und gestatten ebenfalls die Ausbildung einer gleichförmigen,
passiven dünnen Schicht.
Die Bestandteile und die Zusammensetzung der erfindungsgemäß verwendeten Legierung ist festgelegt
und wie oben angegeben und zwar aus den folgenden
Gründen:
In den Legierungen
bildet Nickel ein Grundbestandteil,
das den glasartigen Aufbau dann bildet, wenn es zusammen
mit einem oder mehreren der Elemente Tantal (Ta),
Titan (Ti), Niob (Nb)
existiert, die zu den Gruppen IVa, Va und VIa im
Periodensystem gehören. Daher sollten die Legierungen
mindestens 7 Atom-% und höchstens 85 Atom-% Nickel aufweisen, so daß sie
einen glasartigen Aufbau bilden.
Tantal (Ta) ist ein Legierungselement, das einen
beständigen, passiven Film in einer hoch-oxidierenden
heißen, starken Säure bildet. Außerdem bildet es die
glasartige Struktur, wenn es zusammen mit Nickel (Ni)
oder zusammen mit Nickel existiert, von dem ein Teil
mit Eisen (Fe) und/oder Kobalt (Co) ersetzt ist. Für
die Legierungen,
sollte der Anteil von Tantal (Ta)
mindestens 15 und höchstens 35 Atom-% oder mehr als 50
und weniger als 80
Atom-% betragen, um einen ausreichenden Korrosionswiderstand
zu erreichen, da der glasartige Aufbau nicht
erreicht wird, wenn der Gesamtanteil von Nickel,
Eisen und Kobalt weniger als 20 Atom-% beträgt.
Titan, Zirkonium, Niob und Wolfram sind Legierungselemente,
die die glasartige Struktur auch ausbilden,
wenn sie zusammen mit Nickel vorhanden sind. Sie formen
auch eine passive dünne Schicht in äußerst oxidationsfreudiger,
heißer, starker Säure. Ihre Wirksamkeit
im Hinblick auf den Korrosionswiderstand ist jedoch
gegenüber Tantal geringer. Daher sollte Tantal nicht
durch diese Elemente vollständig ersetzt werden. Wenn
der Anteil von Tantal 10 Atom-% oder mehr beträgt
und der Gesamtanteil von Tantal und einem oder mehreren
der Elemente Titan, Zirkonium, Niob und Wolfram
15 Atom-% oder mehr beträgt, besitzt die Legierung
einen ausreichenden Korrosionswiderstand. Daher sollte
in der erfindungsgemäß verwendeten Legierung
der Anteil von einem oder mehreren
der Elemente Titan, Zirkonium, Niob und Wolfram
10 Atom-% oder mehr betragen und der Gesamtanteil
von Tantal zuzüglich einem oder mehreren der vorgenannten
Elemente sollte 15 Atom-% oder mehr betragen.
Für die Bildung der amorphen Struktur sollte der Anteil
der Elemente der Gruppe VIIIa des Periodensystems
20 oder mehr Atom-% betragen. Daher sollte
in der erfindungsgemäß verwendeten Legierung, die in den Ansprüchen 2 und 4
dargelegt sind, der Gesamtanteil von Tantal (10 Atom-%
oder mehr) und einem oder mehreren der Elemente Titan,
Zirkonium, Niob und Wolfram 80 Atom-% oder weniger
betragen.
Eisen und Kobalt bilden anstelle von Nickel die
glasartige Struktur, wenn sie zusammen mit einem oder
mehreren der Elemente Tantal, Titan, Zirkonium, Niob
und Wolfram vorhanden sind. Wenn die Legierung
mindestens 15 und höchstens 35 Atom-% oder mehr als 50 oder weniger als 80 Atom-%
Tantal enthält und
Nickel durch Eisen und/oder Kobalt in einem solchen
Ausmaß ersetzt ist, daß der Anteil von Nickel weniger
als 7 Atom-% wird, bereitet die Ausbildung der glasartigen
Struktur Schwierigkeiten. Wenn die Legierung 7 Atom-%
oder mehr Nickel enthält und weniger als 20 Atom-%
Nickel zuzüglich des Eisen- und/oder Kobalt-Anteils,
wird die Bildung der glasartigen Struktur ebenfalls
schwierig. Daher sollte in den Legierungen
der Anteil
von Nickel 7 Atom-% oder mehr betragen und der Gesamtanteil
von Nickel (7 Atom-% oder mehr) zuzüglich des
Anteiles an Eisen und/oder Kobalt sollte 20 Atom-%
oder mehr betragen.
Die glasartige Legierung
kann drei Atomprozent
oder weniger Vanadium (V) und Molybdän (Mo), 20 Atom-%
oder weniger Haffnium (Hf) und 30 Atom-% oder weniger
Chrom (Cr) ohne jede nachteilige Wirkung auf das Ziel
der vorliegenden Erfindung enthalten. Andererseits
sind Nichtmetalle wie z. B. Phosphor (P), Bor (B),
Silizium (Si) und Kohlenstoff (C) als Elemente bekannt,
die wirksam eine glasartige Struktur bilden.
Jedoch bildet eine glasartige Legierung, die einen großen
Anteil von Nichtmetallen aufweist keine beständige
passive dünne Schicht in hochoxidierenden, heißen,
starken Säuren. Deshalb sind sie nicht notwendigerweise
in vorliegender Erfindung unterstützend wirksam.
Trotzdem beeinflußt ein Anteil von bis zu 7 Atom-%
Nichtmetalle den Korrosionswiderstand nicht nachteilig,
unterstützt jedoch die Bildung der glasartigen Struktur.
Die glasartige Legierung,
widersteht heißer
konzentrierter Salpetersäure, die oxidierende Lösungsmittel,
wie z. B. Cr⁶⁺ enthält. Die Legierung
weist höchstens eine
Korrosionsrate von 2,5 µm pro Jahr auf.
Wie oben erwähnt, ist die glasartige Legierung,
eine
äußerst korrosionsfeste Legierung, die eine beständige,
passive, dünne Filmschicht in äußerst
korrosiven Umgebungen bildet, wie z. B. in heißen
konzentrierten Salpetersäuren, die oxidierende Lösungsmittel
enthalten.
Die erfindungsgemäß verwendete Legierung kann unter
Anwendung irgendeiner bereits vorhandenen Technologie
für die Herstellung glasartiger Legierungen hergestellt
werden. Deshalb kann sie mit den vorhandenen
Vorrichtungen hergestellt werden und ist demzufolge
auch von praktischem Wert.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von der erfindungsgemäß verwendeten glasartigen
Legierung ist folgende:
Die amorphe Legierung, die die vorerwähnten Zusammensetzungen
aufweist, kann durch schnelle Abschreckung
aus dem flüssigen Zustand mit einer Abkühlungsrate
von mehr als 10 000°C/sec hergestellt
werden. Wenn die Abkühlungsrate niedriger ist als
10 000°C/sec ist es schwierig, vollständig glasartige
Legierungen auszubilden. Grundsätzlich kann die
glasartige Legierung durch
eine geeignete Vorrichtung hergestellt werden, die
eine Abkühlungsrate von mehr als 10 000°C/sec ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung für die
Herstellung der glasartigen Legierungen
ist in Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung
ist in einer Vakuumkammer angeordnet, die
rechtwinklig durch den in unterbrochenen Linien gekennzeichneten
Umriß dargestellt ist. In Fig. 1
hat ein Quarzrohr 2 eine Düse 3 an seinem unteren
Ende in vertikaler Richtung, und Rohmaterialien 4 und
ein inertes Gas für einen Düsenstrahl der geschmolzenen
Rohmaterialien werden vom Einlaß 1 her zugeführt.
Ein Heizkörper 5 ist rund um das Quarzrohr 2 angeordnet,
um die Rohmaterialien 4 zu erhitzen. Ein mit
hoher Geschwindigkeit rotierendes Rad 7 ist unterhalb
der Düse 3 angeordnet und durch einen Motor 6 angetrieben.
Die Vorrichtung wird vorher auf ungefähr 10⁺⁵ torr
evakuiert und dann einer inerten Gasatmosphäre, wie
z. B. Argon oder Stickstoff ausgesetzt. Die Rohstoffe 4,
die die spezielle erforderliche Zusammensetzung aufweisen,
sind durch den Heizkörper 5 in dem Quarzrohr 2
unter der inerten Gasatmosphäre geschmolzen. Die geschmolzenen
Legierungen treffen unter dem Druck des
inerten Gases von 0,4-2 kg/cm² auf die äußere Oberfläche
des Rades 7, das mit einer Geschwindigkeit von
1000 bis 10 000 U/min rotiert, wobei die amorphen
Legierungen als lange dünne Streifen ausgebildet werden,
die z. B. eine Dicke von 0,01-0,1 mm haben können,
Breiten von 1 bis 10 mm und Längen von einigen Metern
bis einem Mehrfachen hiervon, d. h. z. b. 10, 20
oder 30 m aufweisen.
Nach dem Eintauchtest zeigten die eingetauchten
Legierungsmuster unter einer Röntgenspektralanalyse
die Bildung eines dünnen Films aus Tantaloxihydroxid
TaO₂ (OH), die verantwortlich für die hohe Korrosionsfestigkeit
der Verbindungen nach der vorliegenden Erfindung
ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele
noch weiter verdeutlicht.
Eine Vielzahl von Legierungskörpern wurde unter einer
Argonlichtbogenschmelzung gegossen unter Einsatz herkömmlicher
Metalle.
Die gegossenen Legierungen wurden erneut in einer
Argonatmosphäre geschmolzen und die geschmolzenen
Legierungen wurden durch das Rotationsradverfahren, das in Fig. 1 gezeigt ist,
schnell erstarrt, um
streifenförmige glasartige Legierungen von 0,01 bis 0,05 mm
Dicke, 1 bis 3 mm Breite und 3 bis 20 m Länge herzustellen.
Die normalen Zusammensetzungen der Legierungsn
sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Bildung der amorphen Struktur wurde mit Hilfe
eines Röntgendiffraktometers bestätigt. Typische Exemplare unter
den Legierungsmustern wurden poliert mit Siliziumkarbidpapier
bis Körnung 1000. Das Legierungsmuster
wurde in die vorbeschriebene Länge von einigen
10 cm geschnitten und in heiße 9 n HNO₃ bei 110°C
für 7 bis 10 Tage eingetaucht. Das Gewicht der Proben
vor und nach dem Eintauchen wurde durch Mikrowägung
bestimmt. Der Gewichtsverlust infolge des Eintauchens
wurde in die Korrosionsrate umgerechnet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 2 dargestellt. Der in Tabelle 2 zum
Vergleich herangezogene rostfreie Stahl ist ein inländischer,
hochreiner, (in atomarem Maßstab) austenitischer
Stahl (25Cr-20Ni-0,25Nb), der aus hochreinen Metallen
hergestellt wurde und äquivalent demjenigen austenitischen
rostfreien Stahl ist, der in heißer, konzentrierter
Salpetersäure für die Wiederaufarbeitung von abgebranntem
Kernbrennmaterial verwendet wurde.
Die meisten der glasartigen Legierungen, die in
diesem Beispiel angegeben sind, zeigen keinen nachweisbaren
korrosionsbedingten Gewichtsverlust.
Selbst dann, wenn ein Korrosionsverlust nachgewiesen
wurde, war die Korrosionsrate weniger als 1/20
derjenigen des austenitischen rostfreien Stahls,
der für Vergleichszwecke herangezogen wurde.
Die Proben der glasartigen Legierungen wurden auf
die gleiche Weise vorbereitet wie in Beispiel 1.
Sie wurden in kochende 9 n HNO₃, mit 100 ppm Cr6+-Ionen
bei 100°C für 7 bis 10 Tage eingetaucht. Das Gewicht
der Muster vor und nach dem Eintauchen wurde mit
einer Mikrowaage festgestellt. Der Gewichtsverlust,
wenn ein solcher auftrat, wurde in die Korrosionsrate
umgewandelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Aus Tabelle 3 ist zu ersehen, daß die Korrosionsrate
des austenitischen, rostfreien Stahls, der
zu Vergleichszwecken herangezogen wurde, 40mal
größer ist, wenn die kochenden 9 n HNO₃ nur 100 ppm CR6+-
Ionen enthält. Im Gegensatz dazu zeigten die meisten
der erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen
einen korrosionsbedingten Gewichtsverlust.
Selbst wenn ein korrosionsbedingter Gewichtsverlust
auftrat, war die Korrosionsrate niedriger als
1/400 derjenigen des austenitischen rostfreien
Stahls, der zum Vergleich verwendet wurde.
Metallisches Tantal verlor seinen metallischen
Glanz nach dem gleichen Eintauchtest, wie oben erwähnt,
während die meisten der erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen
keinerlei Korrosion
unterlagen und sogar ihren metallischen Glanz nach
dem Eintauchtest behielten. Offensichtlich sind sie
dem metallischen Tantal in bezug auf den Korrosionswiderstand
überlegen.
Claims (2)
1. Verwendung einer glasartigen Tantal-Nickel-Legierung als
korrosionsbeständiger Werkstoff mit Beständigkeit gegen
oxidierende und hochkorrosive Säuren, die Oxidationsmittel
enthalten mit der Maßgabe, daß die glasartige Legierung
die Zusammensetzung
Nia Tad Mz Yxmit herstellungsbedingten Verunreinigungen aufweist,
worinM Fe und/oder Co und
Y Ti und/oder Nbbedeuten und worin a, d, z, x folgende Bedingungen erfüllen:a + d + z + x = 100 Atom-%,
7 a 85 Atom-%,
15 d 35 Atom-% oder 50 d 80 Atom-%,
0 z 75 Atom-%,
0 x 70 Atom-%,
a + z 20 Atom-%,
15 d + x 80 Atom-%.
Y Ti und/oder Nbbedeuten und worin a, d, z, x folgende Bedingungen erfüllen:a + d + z + x = 100 Atom-%,
7 a 85 Atom-%,
15 d 35 Atom-% oder 50 d 80 Atom-%,
0 z 75 Atom-%,
0 x 70 Atom-%,
a + z 20 Atom-%,
15 d + x 80 Atom-%.
2. Verwendung einer glasartigen Legierung mit einer Zusammensetzung
gemäß Anspruch 1 als korrosionsbeständiger
Werkstoff mit Beständigkeit gegen konzentrierte Salpetersäure.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60051036A JPH0615706B2 (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 高耐食アモルフアス合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3608656A1 DE3608656A1 (de) | 1986-09-25 |
| DE3608656C2 true DE3608656C2 (de) | 1994-08-18 |
Family
ID=12875575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19863608656 Expired - Fee Related DE3608656C2 (de) | 1985-03-14 | 1986-03-14 | Verwendung einer glasartigen Tantal-Nickel-Legierung |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615706B2 (de) |
| DE (1) | DE3608656C2 (de) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6233735A (ja) * | 1985-08-06 | 1987-02-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 高耐食アモルフアス合金 |
| KR940004900B1 (ko) * | 1987-05-07 | 1994-06-04 | 미쓰비시 마테리알 가부시기가이샤 | 고내식(高耐食) 비결정성 합금 |
| US5634989A (en) * | 1987-05-07 | 1997-06-03 | Mitsubishi Materials Corporation | Amorphous nickel alloy having high corrosion resistance |
| CN100453687C (zh) * | 2005-12-14 | 2009-01-21 | 中国科学院物理研究所 | 一种镍基块体金属玻璃及其制备方法 |
| JP4953370B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2012-06-13 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 耐硝酸腐食性および機械的性質に優れたＮｂ−Ｗ合金及びその製造方法 |
| JP4953371B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2012-06-13 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 耐硝酸腐食性に優れたＮｉ基合金及びその製造方法 |
| JPWO2009054077A1 (ja) * | 2007-10-25 | 2011-03-03 | 国立大学法人東北大学 | 耐高酸化性溶液金属ガラス合金及び高酸化性溶液取扱い機器 |
| JP6406939B2 (ja) * | 2014-09-04 | 2018-10-17 | キヤノン株式会社 | アモルファス合金、成形用型及び光学素子の製造方法 |
| WO2017058670A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | Glassimetal Technology, Inc. | Surface treatment method for nickel-based metallic glasses to reduce nickel release |
| US10458008B2 (en) | 2017-04-27 | 2019-10-29 | Glassimetal Technology, Inc. | Zirconium-cobalt-nickel-aluminum glasses with high glass forming ability and high reflectivity |
| KR102289441B1 (ko) * | 2019-04-30 | 2021-08-13 | 한국전력공사 | Ni계 비정질 합금 및 이의 제조방법 |
| KR102453371B1 (ko) * | 2020-10-27 | 2022-10-11 | 한국생산기술연구원 | 화력발전소 내부식 코팅용 Ni계 비정질 합금 및 이의 제조방법 |
| CN114574786B (zh) * | 2022-03-11 | 2022-11-18 | 东莞理工学院 | 一种三元非晶合金薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1476589A (en) * | 1974-08-07 | 1977-06-16 | Allied Chem | Amorphous metal alloys |
| JPS5589451A (en) * | 1978-12-28 | 1980-07-07 | Takeshi Masumoto | Amorphous alloy containing iron group element and carbon |
| US4365994A (en) * | 1979-03-23 | 1982-12-28 | Allied Corporation | Complex boride particle containing alloys |
| JPS6030734B2 (ja) * | 1979-04-11 | 1985-07-18 | 健 増本 | 鉄族元素とジルコニウムを含む脆性が小さく熱的安定性に優れる非晶質合金 |
| JPS5789450A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Amorphous magnetic alloy |
| CA1205725A (en) * | 1982-09-06 | 1986-06-10 | Emiko Higashinakagawa | Corrosion-resistant and wear-resistant amorphous alloy and a method for preparing the same |
-
1985
- 1985-03-14 JP JP60051036A patent/JPH0615706B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-03-14 DE DE19863608656 patent/DE3608656C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61210143A (ja) | 1986-09-18 |
| JPH0615706B2 (ja) | 1994-03-02 |
| DE3608656A1 (de) | 1986-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3616008C2 (de) | Hochkorrosionsbeständige, glasartige Legierung | |
| DE69321862T2 (de) | Temperatur resistente amorphe Legierungen | |
| DE2364131C2 (de) | Metallegierungen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung | |
| DE69620998T2 (de) | Oxidationsbeständige molybdänlegierung | |
| DE68908331T2 (de) | Amorphe Aluminiumlegierungen. | |
| DE3608656C2 (de) | Verwendung einer glasartigen Tantal-Nickel-Legierung | |
| US5634989A (en) | Amorphous nickel alloy having high corrosion resistance | |
| DE3535548C2 (de) | Beschichteter Gegenstand und Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung eines Gegenstandes | |
| DE3781228T2 (de) | Korrosionsbestaendige, amorphe oberflaechenlegierungen und verfahren zu ihrer herstellung. | |
| DE19941411B4 (de) | Turbinen- oder Kesselbauteil | |
| EP0309786B1 (de) | Nickel-Basis-Lot für Hochtemperatur-Lötverbindungen | |
| DE3035433C2 (de) | Verwendung einer glasartigen Legierung | |
| DE69010351T2 (de) | Mechanisch legierte Nickel-Kobalt-Chrom-Eisen-Legierung. | |
| DE2445462B2 (de) | Verwendung einer Nickellegierung | |
| DE69108821T2 (de) | Rasch erstarrte Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungsfolien mit hoher Oxydationsbeständigkeit. | |
| DE69902383T2 (de) | Hartlotlegierungen auf kobalt-chrom-palladium-basis | |
| DE1902604B2 (de) | Werkstueck aus niob oder einer nioblegierung mit schutz ueberzug und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE3020844A1 (de) | Hochwarmfeste, sowohl gegen neutroneninduziertes schwellen, als auch gegen korrosion in fluessigem natrium resistente, austenitische eisen-nickel-chrom-legierungen | |
| JPH0676631B2 (ja) | 高耐食アモルフアスニツケル合金 | |
| DE60005705T2 (de) | Zirkoniumlegierung mit gutem widerstand gegen korrosion und hydrierung von wasser und wasserdampf und verfahren zur thermomechanischen-umwandlung der legierung | |
| CH616960A5 (en) | Components resistant to high-temperature corrosion. | |
| DE2940970C2 (de) | ||
| DE69105363T2 (de) | Hochfeste Legierungen auf Magnesiumbasis. | |
| DE19610539A1 (de) | Durch Rascherstarrung herstellbare, duktile Lötfolie | |
| EP0232772B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen amorphen Materials unter Vornahme eines Mahlprozesses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: C22C 45/00 |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |