DE3635123C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ausgezeichnet verformbaren, korrosionsbeständigen Titanbasislegierung.

Titan, das hinsichtlich seiner Korrosionsbeständigkeit überlegen ist, wird als industrieller Werkstoff in großem Umfang verwendet und hat dabei konventionelle korrosionsbeständige Metalle ersetzt. Insbesondere hat Titan ein ausgezeichnetes Verhalten in oxidieren­ den Umgebungen, beispielsweise in Form von Salpetersäure, Chrom­ säure, Chlorsäure, Chlordioxid oder Chlorat. Titan hat sich auch als hervorragend beständig gegenüber Seewasser und anderen chlo­ ridhaltigen korrodierenden Umgebungen erwiesen. Gegenüber nicht­ oxidierenden Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, ist Titan jedoch weniger korrosionsbeständig als in den zuvor ge­ nannten Umgebungen.

In dem Bemühen, Titanmetall in dieser Beziehung zu verbessern, wurde bereits eine Ti-Ni-Legierung entwickelt. Der Zusatz von Nickel führt jedoch dazu, daß die Legierung recht schwierig zu verformen ist. Eine Herabsetzung des Nickelanteils vermindert zwar den nach­ teiligen Einfluß auf die Verformbarkeit; dann wird jedoch keine verbesserte Korrosionsbeständigkeit erzielt. Es war daher praktisch unmöglich, die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, ohne die Ver­ formbarkeit zu beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Titanlegierung mit großer Korrosionsbeständigkeit und gleichzeitig guter Verformbarkeit bereitzustellen. Im Hinblick auf diese Probleme wurden Wärmebehandlungen zur Verbesserung der Verformbarkeit und der Korrosionsbeständigkeit von Ti­ tanlegierungen untersucht. Gleichzeitig wurde intensiv überprüft, ob und wie der Anteil des zuzusetzenden Nickels vermindert werden kann, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu verlieren.

Erfindungsgemäß kann eine Titanlegierung mit hoher Korrosionsbe­ ständigkeit und guter Verformbarkeit dadurch erhalten werden, daß eine Titanlegierung, die, jeweils in Gewichtsprozent, aus einer oder mehrerer der Legierungskomponenten 0,005 bis 0,2% Ruthenium, 0,005 bis 0,2% Palladium und 0,005 bis 0,5% Wolfram; ferner 0,1 bis 2,0% Nickel sowie als Rest Titan und unvermeidbaren Verunrei­ nigungen besteht, bei einer Temperatur zwischen 550°C und 750°C geglüht wird.

Eine oder mehrere der Legierungskomponenten Ruthenium, Palladium und Wolfram wird der Titan-Nickel-Legierung zugesetzt, weil diese zusätzlichen Elemente die Korrosionsbeständigkeit wesentlich verbessern. Sie erlauben eine Herabsetzung des Anteils an Nickel und führen zu einer ausgeprägten Verbesserung der Verformbarkeit, ohne daß die Korrosionsbeständigkeit verlorengeht. Der untere Grenzwert für den Zusatz an Ruthenium, Palladium und Wolfram beträgt gemeinsam 0,005 Gew.-%, weil diese Elemente in geringeren Mengen nicht zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit führen. Der obere Grenzwert liegt für Ruthenium und Palladium bei jeweils 0,2 Gew.-% und für Wolfram bei 0,5 Gew.-%. Stärkere Zusätze führen zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der Verformbarkeit. Ein weiterer Grund für diese oberen Grenzwerte besteht darin, daß Ruthenium und Palladium so kostspielig sind, daß stärkere Zusätze wirtschaftlich nicht gerechtfertigt sind.

Nickel wird in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% zugesetzt. Bei einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% wird die Korrosionsbeständigkeit nicht verbessert, während eine Menge von mehr als 2,0 Gew.-% wiederum unerwünscht ist, da sie die Verformbarkeit erheblich be­ einträchtigt.

Die Glühtemperatur liegt im Bereich von 550°C bis 750°C. Die in diesem Temperaturbereich vorgenommene Wärmebehandlung verleiht dem Legierungswerkstoff hervorragende Verformbarkeit und die gewünschte Korrosionsbeständigkeit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 die Abhängigkeit der Verformbarkeit einer erfindungsgemäß herzustellenden Le­ gierung aus 0,005 Gew.-% Ruthenium, 0,5 Gew.-% Nickel, Rest Titan und unvermeidbare Verunreinigungen, ausgedrückt als Dehnung im Zugversuch bei Änderungen der Glühtemperatur von 500°C bis zu 900°C.

Beispiele

In der Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen von Beispielen von er­ findungsgemäß herzustellenden Titanlegierungen und von bekannten Vergleichsle­ gierungen zusammen mit reinem Titan angegeben. In der Tabelle sind ferner die Ergebnisse von Korrosionsbeständigkeitstests mit diesen Legierungen unter verschiedenen Glühbedingungen zusammengestellt. In der Tabelle 1 stellen die Werkstoffe 7 bis 9 reines Titan und Titan-Nickel-Legierungen als Vergleichswerkstoffe dar, deren Korrosionsgeschwindigkeiten angegeben sind. Die Legierungen 1 bis 6 sind erfindungsgemäß herzustellende Titanlegierungen, deren Korrosionsgeschwindigkei­ ten gleichfalls angegeben sind. Die Korrosionsbedingungen bestan­ den in einem 24stündigen Eintauchen in siedende 5%ige Salzsäure. Wie aus der Tabelle 1 folgt, waren die Korrosionsgeschwindigkeiten der Vergleichslegierungen sehr hoch, während die erfindungsgemäß herzustellenden Titanlegierungen 1 bis 6 durchweg nur langsam korrodierten, was be­ weist, daß sie Legierungen von hervorragender Korrosionsbeständigkeit sind. Mit den erfindungsgemäß herzustellenden Legierungen wurden die Unter­ schiede der Korrosionsgeschwindigkeiten zwischen Werkstoffen unter­ sucht, die kaltgewalzt waren (im gewalzten Zustand) und solchen nach weiteren Wärmebehandlungen bei 400°C bis 900°C. Die Korrosionsgeschwindigkeiten der Werkstoffe im gewalzten Zustand und der bei 800°C und 900°C wärmebehandelten Werkstoffe waren sehr hoch, während die Korrosionsgeschwindigkeiten der bei 400°C bis 750°C wär­ mebehandelten Werkstoffe sehr gering waren. Dies bedeutet, daß sich mit einer Glühbehandlung im Temperaturbereich von 400°C bis 750°C die Korrosionsbeständigkeit verbessern läßt.

Tabelle 1

Ergebnisse von 24stündigen Eintauchtests in siedende 5%ige Salzsäure (Einheit: mm/Jahr)

Die Fig. 1 und die Tabelle 2 zeigen die Verformbarkeit der Legie­ rungen, ermittelt anhand von Biege- und Zugversuchen, wobei die Glühtemperatur über einen Bereich von 500°C bis 900°C variiert wurde.

Tabelle 2

Ergebnisse von (180°-) Biegeversuchen

Blechdicke (t): 2 mm
Biegeradius: 1 t (mm)

Fig. 1 zeigt die anhand von Zugversuchen ermittelten Dehnungen der Legierung mit 0,05 Gew.-% Ru, 0,5 Gew.-% Ni, Rest Ti. Es ist zu erken­ nen, daß im Glühtemperaturbereich von 550°C bis 750°C hervorragende Dehnungswerte erzielt werden. In der Tabelle 2 sind die Ergebnisse von Biegeversuchen für die Legierung mit 0,05 Gew.-% Ru, 0,5 Gew.-% Ni, Rest Ti zusammengestellt. Es ist zu erkennen, daß die Legierung gute Biegeeigenschaften im Glühtemperaturbereich von 500°C bis 750°C auf­ weist, daß sich jedoch die Biegeeigenschaften oberhalb 800°C rapide verschlechtern.

Diese Auswertungen der Korrosionsbeständigkeit und der Verformbarkeit (aufgrund von Biege- und Zugversuchen) lassen erkennen, daß ein Glühen bei einer Temperatur zwischen 550°C und 750°C zu hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Verformbarkeit der Legierung führte. Bei Ti-Pd-Ni-, Ti-W-Ni- und anderen ähnlichen erfindungsgemäß herzustellenden Legierungen führte das Glühen in genau dem glei­ chen Glühtemperaturbereich ebenfalls zu hervorragender Bearbeit­ barkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Ti­ tanlegierung zeichnet sich also durch eine hervorragende Korro­ sionsbeständigkeit verbunden mit guter Verformbarkeit aus.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung einer Titanlegierung mit hoher Korrosions­ beständigkeit und guter Verformbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Titanlegie­ rung aus 0,1 bis 2,0% Nickel, einer oder mehrerer der Le­ gierungskomponenten: 0,005 bis 0,2% Ruthenium, 0,005 bis 0,2% Palladium und 0,005 bis 0,5% Wolfram; sowie als Rest Titan mit unvermeidbaren Verunreinigungen bei einer Temperatur zwischen 550°C und 750°C geglüht wird.