DE4019305C2

DE4019305C2 - Powders and products of tantalum, niobium and their alloys

Info

Publication number: DE4019305C2
Application number: DE19904019305
Authority: DE
Inventors: Prabhat Kumar
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1990-06-16
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2010-06-17
Also published as: ATA135090A; GB2233349B; BR9002518A; HK6895A; DE4019305A1; JPH0336229A; GB9010282D0; FR2648826B1; JP2801370B2; GB2233349A; AT406349B; ES2020131A6; AU628578B2; FR2648826A1; AU5624790A

Description

Vorliegende Erfindung betrifft Pulver und Produkte aus Tantal, Niob, und deren Legierungen, welche niedere Sauerstoffgehalte aufweisen, sowie Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to powders and products from tantalum, niobium, and their alloys, which have lower oxygen levels, and methods for their production.

Tantal und Niob werden in der Regel aus ihren Erzen in Form von Pulvern gewonnen. Beispielsweise wird Tantal im allgemeinen durch Reduktion von Kaliumfluortantalat (K₂TaF₇) durch chemische Umsetzung mit Natrium hergestellt. Diese reduktive Umsetzung liefert im allgemeinen ein mit Salz umhülltes Metallpulver, das vermahlen und mit Wasser und Säure gewaschen wird, wobei man Tantalpulver erhält.Tantalum and niobium are usually extracted from their ores in the form of powders. For example, tantalum is generally prepared by reduction of potassium fluorotantalate (K ₂ TaF ₇ ) by chemical reaction with sodium. This reductive reaction generally provides a salt-coated metal powder which is ground and washed with water and acid to yield tantalum powder.

Die Metalle Tantal und Niob sowie ihre Legierungen werden sodann unter Bildung von Produkten verdichtet. Das zur Verdichtung gewählte Verfahren hängt davon ab, ob das erhaltene verdichtete Produkt reines Metall oder eine Legierung ist, welche Form oder Gestalt gewünscht wird, und wie das Material zu verwenden ist. Tantal, Niob und ihre Legierungen werden in der Regel zur Bildung von Schmiedeprodukten, wie zum Bsp. Barren, Blechen, Feinblechen, Drähten, Rohren und Stäben, Vorformen zur nachfolgenden thermomechanischen Verarbeitung und zu nahezu fertigen Formen verwendet, welche nach spanabhebender Bearbeitung und Endbearbeitung bei einer Vielzahl von Anwendungen gebraucht werden.The metals tantalum and niobium and their alloys are then formed to form products compacted. The method chosen for compaction depends on whether the obtained compacted product pure metal or an alloy is what form or shape is desired, and how the material is too use is. Tantalum, niobium and their alloys are usually used to form Forged products, such as ingots, sheets, Thin sheets, wires, tubes and rods, preforms for subsequent thermomechanical processing and used to near finished shapes, which after machining and finishing at a variety of applications are needed.

Tantal, Niob und ihre Legierungen haben in der Regel eine hohe Sauerstoffaffinität. Infolgedessen neigen die Produkte aus Niob, Tantal oder ihren Legierungen während ihrer Bildung zu einem erhöhten Sauerstoffgehalt. Der Sauerstoffgehalt des Produkts beeinflußt seine mechanischen Eigenschaften und Verarbeitbarkeit. Im allgemeinen nimmt mit steigendem Sauerstoffgehalt des Produkts die Duktilität ab, während die Festigkeit des Produkts ansteigt. Für viele Anwendungen, bei denen Produkte aus Tantal, Niob oder ihren Legierungen gebraucht werden, ist ein hoher Sauerstoffgehalt ungeeignet. Deshalb wird bei der Herstellung von Produkten des Tantals, Niobs und deren Legierungen, die für derartige Anwendungen geeignet sein sollen, ein niederer Sauerstoffgehalt angestrebt.Tantalum, niobium and their alloys usually have a high oxygen affinity. As a result, tend the products of niobium, tantalum or their alloys increased during their education Oxygen content. The oxygen content of the product affects its mechanical properties and Processability. In general, participates increasing oxygen content of the product Ductility decreases while the strength of the product increases. For many applications where products used of tantalum, niobium or their alloys a high oxygen content is unsuitable. Therefore, in the manufacture of products of the Tantals, niobium and their alloys used for Such applications should be suitable low oxygen content sought.

Zur Herstellung von geformten Produkten aus Tantal, Niob, oder deren Legierungen können verschiedene Verfahren angewandt werden. Beispielsweise wird bei einem Verfahren das Metall zunächst durch einen Elektronenstrahl oder einen Vakuum-Lichtbogen in einem Vakuum geschmolzen und sodann unter Bildung des Produkts thermo-mechanisch weiterverarbeitet. Die Schmelztemperatur wird auch als homologe Temperatur (T_H) in Kelvin angegeben. Für Tantal ist T_H 3273 K, und für Niob ist T_H 2745 K. Das Schmelzen in einem Vakuum vermindert den Sauerstoffgehalt des Metalls.Various processes can be used to make tantalum, niobium or their alloy molded products. For example, in one method, the metal is first melted by an electron beam or a vacuum arc in a vacuum, and then thermo-mechanically processed to form the product. The melting temperature is also given as the homologous temperature (T _H ) in Kelvin. For tantalum, T _{H is} 3273 K, and for niobium, T _{H is} 2745 K. Melting in a vacuum reduces the oxygen content of the metal.

Bei einem zweiten Verfahren wird das Metall in Pulverform zunächst isostatisch kalt in eine Vorform aus Tantal, Niob oder einer Legierung verpresst, wie z. B. in einen Barren oder eine Stange, wonach die Vorform bei einer Temperatur größer als 0,7 T_H unter Bildung eines Formkörpers aus Tantal, Niob oder deren Legierungen widerstandsgesintert wird. In der Regel werden für ein Widerstandssintern die Enden der Vorform in einer Hochvakuumkammer zwischen wassergekühlte Kupferkontakte geklemmt, wonach die Vorform auf eine Temperatur oberhalb 0,7 T_H durch Durchleiten eines elektrischen Stroms durch die Vorform erwärmt wird. Das Widerstandssintern verdichtet; gleichzeitig erniedrigt es den Sauerstoffgehalt der Vorform.In a second method, the metal powder is first cold isostatically pressed into a preform of tantalum, niobium or an alloy, such as. B. in a billet or rod, after which the preform is resistance sintered at a temperature greater than 0.7 T _H to form a shaped body of tantalum, niobium or their alloys. Typically, for resistance sintering, the ends of the preform are clamped in a high vacuum chamber between water-cooled copper contacts, after which the preform is heated to a temperature above 0.7 T _H by passing an electrical current through the preform. The resistance sintering compacts; at the same time it lowers the oxygen content of the preform.

Bei der Anwendung des Widerstandssinterns zur Verdichtung und Sauerstoffentfernung treten jedoch viele Nachteile auf. Zunächst kann das Widerstandssintern lediglich zur Herstellung von Produkten bestimmter begrenzter Formen, im allgemeinen von Barren oder Stangen, verwendet werden. Beim Widerstandssintern muß der Querschnitt der Vorform entlang der Bahn des elektrischen Stromes gleichmäßig sein, um ein lokales Überhitzen und eine Wärmerissigkeit zu vermeiden. Ferner muß der Querschnitt klein genug sein, so daß die Sauerstoffverminderung im Zentrum der Vorform vor dem Verschwinden der untereinander verbundenen Porosität auftritt. Für eine wirksame Sauerstoffentfernung werden Vorformen, die größer als etwa 3,8 cm in ihrer kürzesten Dimension sind, nicht widerstandsgesintert. Ferner muß die Vorform klein genug sein, um ein Durchhängen, das mit einem Kriechen und Wärmepressen während eines nicht gestützten Widerstandssinterns verbunden ist, zu verhüten. Infolgedessen wiegen die Vorformen im allgemeinen nicht mehr als etwa 18,14 kg.When using resistance sintering to However, densification and oxygen removal occur many disadvantages. At first, that can Resistance sintering only for the production of Products of certain limited forms, in general of ingots or bars, used become. Resistance sintering requires the cross section the preform along the path of the electric Stream evenly to a local overheating and to avoid heat leaks. Furthermore, must the cross section be small enough so that the Oxygen reduction in the center of the preform before the disappearance of interconnected Porosity occurs. For an effective Oxygen removal will be preforms that are larger than about 3.8 inches in their shortest dimension, not resistant sintered. Furthermore, the preform must be small enough to sag with one Creep and heat pressing during a not supported resistance sintering, too prevent. As a result, the preforms weigh in general not more than about 18.14 kg.

Ein drittes Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Tantal, Niob oder ihren Legierungen ist das Rotations-Elektroden-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird ein Barren oder eine Stange des Metalls auf eine Temperatur oberhalb T_H erwärmt. Das geschmolzene Metall wird sodann durch Zentrifugalkraft in Pulver übergeführt. Der geringe Sauerstoffgehalt der als Ausgangsmaterial benutzten Stange wird im Pulver aufrechterhalten; jedoch sind die Pulverteilchen verhältnismäßig kugelförmig und in der Regel gröber als die ursprünglich chemisch hergestellten Pulver. Diese verhältnismäßig kugelförmigen Pulverteilchen sind für ein mechanisches Pressen in einer einzigen Richtung unerwünscht. Ferner macht der grobe Zustand der Pulverteilchen das Pulver für ein isostatisches Kaltpressen in Formkörper aus Tantal, Niob und deren Legierungen unerwünscht.A third method of making tantalum, niobium or their alloys is the spin electrode process. In this method, a billet or bar of metal is heated to a temperature above T _H. The molten metal is then converted into powder by centrifugal force. The low oxygen content of the rod used as starting material is maintained in the powder; however, the powder particles are relatively spherical and, as a rule, coarser than the originally chemically produced powders. These relatively spherical powder particles are undesirable for mechanical pressing in a single direction. Further, the coarse state of the powder particles renders the powder undesirable for cold isostatic pressing in shaped articles of tantalum, niobium and their alloys.

Es wurden nun neue Pulver aus Tantal, Niob oder Legierungen von Tantal oder Niob mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm geschaffen. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung dieser Pulver bereitgestellt, bei dem Pulver von Tantal, Niob oder deren Legierungen in Gegenwart eines sauerstoffaktiven Metalls, wie z. B. Magnesium, bei einer Temperatur von weniger als etwa 0,7 T_H erwärmt werden.New powders of tantalum, niobium or alloys of tantalum or niobium with an oxygen content of less than about 300 ppm have now been created. Further provided is a process for the preparation of these powders, wherein the powder of tantalum, niobium or their alloys in the presence of an oxygen-active metal, such. Magnesium, at a temperature of less than about 0.7 T _H.

Schließlich werden Formkörper aus Tantal, Niob und deren Legierungen mit Sauerstoffgehalten von weniger als etwa 300 ppm zur Verfügung gestellt, sowie ein neues Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper, das durchgeführt wird, ohne daß das Metall auf eine Temperatur oberhalb von etwa 0,7 T_H ausgesetzt wird. Erfindungsgemäß werden Pulver von Tantal, Niob oder Legierungen von Tantal oder Niob mit Sauerstoffgehalten von weniger als etwa 300 ppm hergestellt, indem man ein Tantal-, Niob-, oder Legierungspulver auf eine Temperatur von weniger als etwa 0,7 T_H in Gegenwart eines sauerstoffaktiven Metalls während eines Zeitabschnitts erwärmt, welcher zur Erniedrigung des Sauerstoffgehalts des Ausgangspulvers auf weniger als etwa 300 ppm ausreichend ist. Ferner werden erfindungsgemäße Formkörper aus Tantal, Niob und ihren Legierungen mit Sauerstoffgehalten von weniger als etwa 300 ppm, hergestellt, indem ein Tantal-, Niob- oder Legierungspulver mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm verdichtet wird, ohne daß das Metall einer Temperatur von oberhalb etwa 0,7 T_H ausgesetzt wird. Wenn das Ausgangsmetallpulver einen Sauerstoffgehalt von mehr als etwa 300 ppm aufweist, dann wird das Pulver zuerst auf ein Niveau von weniger als 300 ppm desoxidiert, beispielsweise durch das weiter oben beschriebene Verfahren. Für Tantalpulver entspricht 0,7 T_H etwa 2018°C (2291 K) und für Niobpulver entspricht 0,7 T_H etwa 1650°C (1923 K).Finally, moldings of tantalum, niobium and their alloys having oxygen contents of less than about 300 ppm are provided, as well as a novel process for producing such moldings, which is carried out without the metal being at a temperature above about 0.7 T _H is suspended. According to the invention, powders of tantalum, niobium or alloys of tantalum or niobium having oxygen contents of less than about 300 ppm are prepared by heating a tantalum, niobium or alloy powder to a temperature of less than about 0.7 T _H in the presence of an oxygen-active Heated metal during a period of time, which is sufficient for lowering the oxygen content of the starting powder to less than about 300 ppm. Further, molded articles of tantalum, niobium and their alloys having oxygen contents of less than about 300 ppm are prepared by compacting a tantalum, niobium or alloy powder having an oxygen content of less than about 300 ppm without the metal being at a temperature of above about 0.7 T _{H is} exposed. If the starting metal powder has an oxygen content of greater than about 300 ppm, then the powder is first deoxidized to a level of less than 300 ppm, for example by the method described above. For tantalum powder, 0.7 T _H corresponds to approximately 2018 ° C (2291 K), and for niobium powder 0.7 T _H corresponds to approximately 1650 ° C (1923 K).

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Pulvers ist, daß es Teilchen umfaßt, die verhältnismäßig nicht kugelförmig und deshalb für ein mechanisches Verpressen in einer einzigen Richtung gut geeignet sind, und daß es verhältnismäßig kleine Teilchen umfaßt, welche für ein isostatisches Kaltpressen gut geeignet sind.An advantage of the powder according to the invention is that it includes particles that are not relatively spherical and therefore for a mechanical Pressing in a single direction well suited are, and that it is relatively small particles which is good for cold isostatic pressing are suitable.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Formkörper aus Tantal, Niob oder deren Legierungen mit Sauerstoffgehalten unterhalb etwa 300 ppm ist, daß diese Produkte eine beliebige Form, Größe oder einen beliebigen Querschnitt aufweisen können.An advantage of the shaped body according to the invention Tantalum, niobium or their alloys with Oxygen levels below about 300 ppm is that these products any shape, size or one can have any cross-section.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Formkörper ist schließlich, daß das Verfahren die Herstellung von Tantal-, Niob-, oder Legierungsprodukten mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm beliebiger Gestalt, Größe und beliebigen Querschnitts ermöglicht. An advantage of the method according to the invention for Production of the molded body is finally that the Method of producing tantalum, niobium, or Alloy products with an oxygen content of less than about 300 ppm of any shape, size and any cross section allows.

Die Pulver aus Tantal, Niob oder deren Legierungen gemäß der Erfindung mit einem Sauerstoffgehalt unterhalb etwa 300 ppm werden nach folgendem Verfahren hergestellt. Ein Tantal-, Niob-, oder Legierungspulver, beispielsweise eines, das nach dem Natriumreduktionsverfahren erhalten wurde, wird in eine Vakuumkammer gebracht, welche ebenfalls ein Metall mit einer höheren Sauerstoffaffinität als das Pulver enthält; vorzugsweise hat das Ausgangspulver einen Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 1000 ppm. Ein derartiges Metall mit einer höheren Sauerstoffaktivität als das Pulver ist Magnesium. Die Kammer wird sodann auf eine Temperatur von nicht mehr als etwa 0,7 T_H erwärmt, wobei ein Pulver aus Tantal, Niob oder eine Legierung von Tantal oder Niob mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm erhalten wird.The powders of tantalum, niobium or their alloys according to the invention having an oxygen content below about 300 ppm are prepared by the following process. A tantalum, niobium or alloy powder, for example one obtained by the sodium reduction process, is placed in a vacuum chamber which also contains a metal having a higher oxygen affinity than the powder; Preferably, the starting powder has an oxygen content of less than about 1000 ppm. Such a metal having a higher oxygen activity than the powder is magnesium. The chamber is then heated to a temperature of not more than about 0.7 T _{H to} yield a powder of tantalum, niobium or an alloy of tantalum or niobium having an oxygen content of less than about 300 ppm.

Das Erwärmen wird solange fortgesetzt, bis der Sauerstoff aus dem Metall diffundieren kann, wobei ein Metallpulver mit weniger als etwa 300 ppm Sauerstoff erhalten wird. Das den Sauerstoff enthaltende Magnesium wird sodann durch Abdampfen und nachfolgend durch selektives chemisches Auslaugen oder Auflösen des Pulvers entfernt.The heating is continued until the Oxygen can diffuse out of the metal, with a metal powder of less than about 300 ppm Oxygen is obtained. That's the oxygen containing magnesium is then by evaporation and subsequently by selective chemical Leaching or dissolving the powder removed.

Unter die Legierungen aus Tantal oder Niob gemäß der Erfindung fallen auch Legierungen aus Tantal und/oder Niob und einem Oxid, das eine höhere freie Bildungsenergie als Tantaloxid hat, wie z. B. Yttriumoxid, Thoriumoxid oder Aluminiumoxid. Das Oxid wird in das Tantal- und/oder Niobpulver mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm eingemischt. Die erfindungsgemäßen Legierungen umfassen ferner auch Tantal- und/oder Nioblegierungen mit einem Legierungselement, das einen geringen Sauerstoffgehalt aufweist und in das Tantal- oder Niobpulver eingemischt ist, vorausgesetzt, daß der Sauerstoffgehalt des Gemischs weniger als etwa 300 ppm beträgt. Ferner umfassen die erfindungsgemäßen Legierungen auch Legierungen aus Tantal und/oder Niob und einem Legierungselement, bei denen letzteres zusammen mit dem Tantal- und/oder Niobpulver vor der Desoxidation unter Bildung der Legierung mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm vermischt wurde. Ferner fallen unter die erfindungsgemäßen Legierungen Legierungen aus Tantal und/oder Niob und einem Legierungselement, wobei die mit dem Legierungselement verbundene Sauerstoffzugabe den Sauerstoffgehalt der Legierung nicht über 300 ppm erhöht.Among the alloys of tantalum or niobium according to the Invention also includes alloys of tantalum and / or niobium and an oxide that has a higher free Has formation energy as tantalum oxide, such as. B. Yttria, thoria or alumina. The oxide is in the tantalum and / or niobium powder with a Oxygen content of less than about 300 ppm mixed. The alloys of the invention Also include tantalum and / or Niobium alloys with an alloying element, the has a low oxygen content and in the Tantalum or niobium powder is mixed, provided that the oxygen content of the mixture less than about 300 ppm. Further include the alloys according to the invention also alloys from tantalum and / or niobium and one Alloy element in which the latter together with the tantalum and / or niobium powder before deoxidation forming the alloy with a Oxygen content of less than about 300 ppm was mixed. Furthermore fall under the alloys according to the invention tantalum alloys and / or niobium and an alloying element, wherein the associated with the alloy element Oxygen addition, the oxygen content of the alloy not increased above 300 ppm.

Wie bereits weiter oben vermerkt, wird bei dem Herstellungsverfahren für geformte Pulvermetallprodukte aus Tantal, Niob und deren Legierungen ein Pulver von Tantal, Niob oder einer Legierung von Tantal oder Niob erforderlichenfalls auf einen Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm desoxidiert, ohne daß das Pulver einer Temperatur von mehr als etwa 0,7 T_H ausgesetzt wird, wonach das Pulver verdichtet wird, ohne daß es einer Temperatur von mehr als etwa 0,7 T_H ausgesetzt wird, und zwar unter Bildung eines Tantal- Niob oder Legierungsprodukts mit einem Sauerstoffgehalt unterhalb etwa 300 ppm, vorzugsweise zwischen etwa 100 und etwa 300 ppm.As noted above, in the tantalum, niobium and their alloy molded powder metal product manufacturing process, a powder of tantalum, niobium, or an alloy of tantalum or niobium is desoxidized to an oxygen content of less than about 300 ppm, if necessary, without the powder of one Temperature of greater than about 0.7 T _H , after which the powder is compacted without being exposed to a temperature greater than about 0.7 T _H to form a tantalum niobium or alloy product having an oxygen content below about 300 ppm, preferably between about 100 and about 300 ppm.

Erfindungsgemäß kann ein geformtes Tantal-, Niob- oder Legierungsprodukt mit einem Sauerstoffgehalt unter etwa 300 ppm nach einem beliebigen bekannten, für Tantal, Niob und deren Legierungen benutzten metallurgischen Verfahren hergestellt werden, vorausgesetzt, daß das Metall nicht einer Temperatur oberhalb etwa 0,7 T_H ausgesetzt wird. Beispiele für derartige pulvermetallurgische Verfahren, die zur Herstellung von Metallformkörpern benutzt werden, sind die folgenden, wobei die Verfahrensstufen in Reihenfolge ihrer Durchführung angeführt sind. Alle derartigen Verfahren können bei vorliegender Erfindung angewandt werden, unter der Voraussetzung, daß beim Sintern, Erwärmen oder bei einer anderen Behandlung des Metalls dieses nicht einer Temperatur von < 0,7 T_H ausgesetzt wird:
In accordance with the invention, a shaped tantalum, niobium or alloy product having an oxygen content below about 300 ppm may be prepared by any known metallurgical process used for tantalum, niobium and their alloys, provided that the metal does not reach a temperature above about 0.7 T _{H is} suspended. Examples of such powder metallurgical processes used to make metal moldings are the following, the process steps being listed in order of their performance. All such processes can be used in the present invention, provided that upon sintering, heating or other treatment of the metal, it is not exposed to a temperature of <0.7 T _H :

1. Cold Isostatic Pressing, Sintering, Einhülsen, (encapsulating), hot isostatic pressing and thermomechanical processing;
2. cold isostatic pressing, sintering, hot isostatic pressing and thermomechanical Processing;
3. cold isostatic pressing, sleeve, hot isostatic pressing and thermomechanical Processing;
4. isostatic cold pressing, Einhülsen and isostatic hot pressing;
5. sleeves and isostatic hot pressing;
6. Isostatic cold pressing, sintering, Einhülsen, Extrusion and thermomechanical processing;
7. cold isostatic pressing, sintering, extruding and thermomechanical processing;
8. cold isostatic pressing, sintering and 9 extruding;
9. Isostatic Cold Pressing, Einhülsen, Extrusion and thermomechanical processing;
10. cold isostatic pressing, encapsulation and extrusion;
11. sleeves and extruding;
12. mechanical pressing, sintering and extrusion;
13. cold isostatic pressing, sintering, sleeves, Forging and thermomechanical processing;
14. cold isostatic pressing, potting, forging, and thermomechanical processing;
15. cold isostatic pressing, encapsulation and Forge;
16. cold isostatic pressing, sintering and forging;
17. cold isostatic pressing, sintering and rolling;
18. pods and forges;
19. sleeves and rollers;
20. cold isostatic pressing, sintering and thermomechanical processing;
21. Spray-compacting;
22. mechanical pressing and sintering;
23. mechanical pressing, sintering, repeated Pressing and repeated sintering.

Andere Kombinationen des Verdichtens, Erwärmens und Verformens können auch angewandt werden.Other combinations of compacting, heating and Deformation can also be used.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Produkte und Verfahren sowie die mit ihnen erreichbaren Vorteile werden nachfolgend anhand der Beispiele, denen kein beschränkender Charakter zukommt, verdeutlicht.The effectiveness of the products of the invention and Process and the advantages that can be achieved with them will be described below with reference to the examples which have no limiting character, clarifies.

Examples

Zur Ermittlung der Eigenschaften der Pulver und Formkörper gemäß der Erfindung wurden folgende Analyseverfahren benutzt:To determine the properties of the powder and Shaped bodies according to the invention were as follows Analysis method used:

Carbon content

Der Kohlenstoffgehalt der Pulver aus Tantal, Niob oder deren Legierungen wurde nach einem Gasverfahren bestimmt, wobei ein Kohlenstoff-Bestimmungsgerät der Firma Leko, Typ 1R-12, Tiegel-Nr. 528-035 der Firma Leko, Kupfermetallbeschleuniger Nr. 501-263 der Firma Leko und Kohlenstoffstandards (0,0066 + 0,0004% C) Nr. 501-507 der Firma Leko (Leko Corporation, 3000 Lakeview Avenue, St. Joseph, MI 49805, VStA) benutzt wurden. Die Tiegel wurden in einen Muffelofen gebracht, bei 1000°C eine Stunde erwärmt und nach Abkühlenlassen in einem reinen Exsikator gelagert. Eine 1,0 g Probe von Tantal-, Niob-, oder Legierungspulver wurde sodann in den Tiegel gebracht. Das Tantal-, Niob-, oder Legierungspulver im Tiegel wurde sodann jeweils mit etwa 1 g Kupfermetallbeschleuniger bedeckt. Mehrere Tiegel, welche lediglich eine Probe (scoop) des Kupfermetallbeschleunigers enthielten, und mehrere Tiegel, die ein Gramm des Kohlenstoffstandards und ein Gramm des Kupfermetallbeschleunigers enthielten, wurden ebenfalls zur Kalibrierung des Instruments, als Blindproben bzw. als Standardproben zubereitet. Zur Kalibrierung des Kohlenstoff-Bestimmungsgeräts wurden aufeinanderfolgende Blindproben analysiert, und die Ablesung des Digital-Voltmeters (DVM) des Kohlenstoff-Bestimmungsgeräts wurde auf 0,000000% Kohlenstoff justiert. Danach wurden die aufeinanderfolgenden Standardproben analysiert, und die Ablesung des DVM-Kohlenstoff-Bestimmungsgeräts wurde auf 0,0066 + 0,0004% Kohlenstoff justiert. Nach Kalibrieren wurde der Tantal, Niob oder Legierungspulver enthaltende Tiegel, welche mit Kupfermetallbeschleuniger bedeckt waren, analysiert. Die Ablesung des DVM des Kohlenstoff-Bestimmungsgeräts für die Probe aus Tantal, Niob oder der Legierung entsprach dem Kohlenstoffgehalt in ppm.The carbon content of the powder of tantalum, niobium or their alloys were after a gas process determined, wherein a carbon determination device of Company Leko, type 1R-12, crucible no. 528-035 of the company Leko, copper metal accelerator No. 501-263 of the Company Leko and carbon standards (0.0066 + 0.0004% C) No. 501-507 of the company Leko (Leko Corporation, 3000 Lakeview Avenue, St. Joseph, MI 49805, VStA) were used. The crucibles were in one Muffle furnace brought at 1000 ° C for one hour heated and allowed to cool in a pure Stored desiccator. A 1.0 g sample of tantalum, Niobium or alloy powder was then added to the Brought crucible. The tantalum, niobium, or Alloy powder in the crucible was then each with covered about 1 g of copper metal accelerator. Several Crucible containing only a sample (scoop) of the Contained copper metal accelerator, and several Crucibles containing one gram of carbon standard and contained one gram of the copper metal accelerator, were also used to calibrate the instrument, prepared as blank samples or as standard samples. For calibration of the carbon determination device consecutive blanks were analyzed, and the reading of the digital voltmeter (DVM) of the Carbon Determination Device was 0.000000% Carbon adjusted. After that, the analyzed successive standard samples, and the reading of the DVM carbon estimator was adjusted to 0.0066 + 0.0004% carbon. After calibration, the tantalum, niobium or Alloy powder-containing crucible, which with Copper metal accelerator were covered, analyzed. The reading of the DVM of Carbon determination device for the sample off Tantalum, niobium or the alloy corresponded to that Carbon content in ppm.

Nitrogen and oxygen content

Der Stickstoff- und Sauerstoffgehalt des Tantal-, Niob- oder Legierungspulvers wurde unter Verwendung eines Sauerstoff-Stickstoff-Analysegeräts, Typ TC-30, von Grafit-Tiegeln Nr. 760-414 (beide erzeugt und verkauft durch die Firma Leco-Corporation 3000 Lakeview Avenue, St. Joseph, VStA) und von 5,08 cm breiten und 0,0635 cm dicken Nickelfolien bestimmt. Die in Quadrate der Abmessung 2,54 mal 2,54 geschnittenen Nickelfolien wurden gereinigt und in Kapseln geformt. In jede der Kapseln wurde eine Probe von 0,2 g eingefüllt; die Kapseln wurden verschlossen und in das kleinstmögliche Volumen gefalzt. Das zuvor genannte Sauerstoff- Stickstoff-Analysegerät wurde unter Verwendung von Blindproben und Tantalstandards mit bekanntem Sauerstoff- und Stickstoffgehalt kalibriert, und zwar auf eine Weise, welche derjenigen der weiter oben für das Kalibrieren des Kohlenstoff-Bestimmungsgeräts beschriebenen Weise ähnlich war, wonach man die Proben das Analysegerät zur Entwicklung von Sauerstoff und Stickstoff durchlaufen ließ, welche als ppm angezeigt wurden.The nitrogen and oxygen content of the tantalum, Niobium or alloy powder was used an oxygen-nitrogen analyzer, type TC-30, from graphite crucibles No. 760-414 (both produced and sold by the company Leco Corporation 3000 Lakeview Avenue, St. Joseph, VStA) and of 5.08 inches broad and 0.0635 cm thick nickel foils determined. Those in squares measuring 2.54 by 2.54 cut nickel foils were cleaned and placed in Shaped capsules. In each of the capsules was one Filled sample of 0.2 g; the capsules were closed and in the smallest possible volume folded. The aforementioned oxygen Nitrogen analyzer was prepared using Blanks and tantalum standards with known Calibrated oxygen and nitrogen content, and in a way, which one of those further above for calibrating the Carbon determination device described manner It was similar, after which the samples were the analyzer for the development of oxygen and nitrogen run through, which were displayed as ppm.

In Übereinstimmung mit den in nachfolgender Übersicht angeführten ASTM-Testmethoden wurden folgende Eigenschaften ermittelt:
In accordance with the following ASTM test methods, the following properties were determined:

Eigenschaftenproperties ASTM-TestmethodeASTM Test Method Teilchengrößeparticle size B-214B-214 Dichte, gepresstDensity, pressed B-212B-212 Korngrößegrain size B-112B-112 Transversale ReißfestigkeitTransverse tear strength B-528B-528 Fließgeschwindigkeit des PulversFlow rate of the powder B-213B-213 B.E.T.-OberflächeB.E.T. surface area C-699C-699 StreckgrenzeStretch limit E-8E-8 Zugfestigkeittensile strenght E-8E-8 %-Dehnung%-Strain E-8E-8

Density of the molding

Die Dichte des Formkörpers wurde berechnet, indem man das Gewicht und die Abmessungen, Höhe, Breite usw. des Produkts ermittelte. Aus den Abmessungen wurde das Produktvolumen in cm³ berechnet. Die Dichte wurde durch Dividieren des Produktgewichts durch das Produktvolumen berechnet. The density of the molded article was calculated by measuring the weight and dimensions, height, width, etc. of the product. The product volume was calculated in cm ³ from the dimensions. The density was calculated by dividing the product weight by the product volume.

Percentage (%) of the theoretical density

Der Prozentsatz der theoretischen Dichte des Produkts wurde berechnet, indem man die Produktdichte durch die theoretische Dichte des Metalls dividierte, z. B. 16,6 g/cm³ bei Tantal.The percentage of theoretical density of the product was calculated by dividing the product density by the theoretical density of the metal, e.g. B. 16.6 g / cm ³ in tantalum.

example 1

Beispiel 1 zeigt die Herstellung eines Tantalpulvers mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 300 ppm. Ein Tantal-Ausgangspulver mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 600 ppm, einem Kohlenstoffgehalt von etwa 40 ppm und einem Stickstoffgehalt von weniger als 10 ppm wurde mit einer Menge von etwa 1 Gew.-% Magnesium vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde 2 Stunden bei 850°C (0,34 T_H) erwärmt. Das mit dem Sauerstoff nicht umgesetzte Magnesium wurde sodann durch weiteres Erwärmen des Gemischs auf 1000°C (0,38 T_H) bei einem Druck von 0,13 Pa (0,0013 mbar) erwärmt. Restliches Magnesium wurde durch Eintauchen des Pulvers in Salpetersäure bei Raumtemperatur entfernt. Das Pulver wurde sodann in Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet. Das erhaltene Tantalpulver hatte einen Sauerstoffgehalt von 185 ppm, einen Kohlenstoffgehalt von 45 ppm und einen Stickstoffgehalt von 45 ppm. Das erhaltene Tantalpulver hatte ein Schüttgewicht von 4,12 g/cm³ und eine Fließgeschwindigeit von 26 sec. für 50 g. Die Teilchengrößenverteilung war folgende:
Example 1 shows the preparation of a tantalum powder with an oxygen content of less than about 300 ppm. A tantalum starting powder having an oxygen content of about 600 ppm, a carbon content of about 40 ppm and a nitrogen content of less than 10 ppm was mixed with an amount of about 1% by weight of magnesium. The resulting mixture was heated at 850 ° C (0.34 T _H ) for 2 hours. The magnesium unreacted with the oxygen was then heated by further heating the mixture to 1000 ° C (0.38T _H ) at a pressure of 0.13 Pa (0.0013 mbar). Residual magnesium was removed by immersing the powder in nitric acid at room temperature. The powder was then washed in water and dried in air. The resulting tantalum powder had an oxygen content of 185 ppm, a carbon content of 45 ppm and a nitrogen content of 45 ppm. The resulting tantalum powder had a bulk density of 4.12 g / cm ³ and a flow rate of 26 sec. For 50 g. The particle size distribution was as follows:

Teilchengrößeparticle size Gew.-%Wt .-% 40/6040/60 0,1%0.1% 60/10060/100 56%56% 100/200100/200 37,8%37.8% 200/325200/325 2,4%2.4% 325325 3,7%3.7%

Example 2

Beispiel 2 zeigt einen Formkörper aus Tantal mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 205 ppm, hergestellt durch mechanisches Pressen und Sintern.Example 2 shows a shaped body of tantalum with an oxygen content of about 205 ppm by mechanical pressing and sintering.

Ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 60 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 135 ppm und einem Stickstoffgehalt von etwa 10 ppm, hergestellt nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren, wurde als Ausgangspulver benutzt. Dieses Tantalpulver wurde in eine Form gebracht und unter Anwendung eines uniaxialen Drucks in eine Tablette mit einem Durchmesser von 10,2 cm und einer gepressten Dichte von etwa 80% der theoretischen Dichte verpresst. Diese Tablette wurde sodann bei 1.500°C (0,54 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) gesintert. Die erhaltene gesinterte Tablette hatte einen Kohlenstoffgehalt von etwa 60 ppm, einen Sauerstoffgehalt von etwa 205 ppm und einen Stickstoffgehalt von etwa 10 ppm.A deoxidized tantalum powder having a carbon content of about 60 ppm, an oxygen content of about 135 ppm, and a nitrogen content of about 10 ppm, prepared by a similar method to that of Example 1, was used as the starting powder. This tantalum powder was placed in a mold and pressed using a uniaxial pressure into a tablet having a diameter of 10.2 cm and a compressed density of about 80% of the theoretical density. This tablet was then sintered at 1,500 ° C (0.54 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). The resulting sintered tablet had a carbon content of about 60 ppm, an oxygen content of about 205 ppm and a nitrogen content of about 10 ppm.

Example 3

Nachfolgende Tests wurden durchgeführt um zu zeigen, daß das erfindungsgemäße Pulver aus Tantal, Niob oder deren Legierungen komprimierbar ist, und ferner um die Festigkeit des erfindungsgemäßen Pulvers zu zeigen. Subsequent tests were performed to show that the powder according to the invention of tantalum, niobium or whose alloys are compressible, and further to the strength of the powder according to the invention demonstrate.

Als Ausgangspulver wurden ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 60 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 135 ppm und einem Stickstoffgehalt von etwa 10 ppm, hergestellt nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren, benutzt. Das Ausgangspulver wurde in eine Form gebracht und bei verschiedenen Drücken in Tabletten mit einem Durchmesser von 2,54 cm und einer Höhe von etwa 1,27 cm verpresst. Die Dichte der Tabletten als Funktion der Pressdrücke war wie folgt:
As the starting powder, a deoxidized tantalum powder having a carbon content of about 60 ppm, an oxygen content of about 135 ppm and a nitrogen content of about 10 ppm, prepared by a method similar to the method of Example 1 was used. The starting powder was placed in a mold and pressed at various pressures into tablets 2.54 cm in diameter and about 1.27 cm in height. The density of the tablets as a function of the pressing pressures was as follows:

Druck in Mpa [kbar]Pressure in Mpa [kbar] Dichte (% der theoret. Dichte)Density (% of theoretical density) 241 [2,41]241 [2,41] 75,575.5 276 [2,76]276 [2,76] 7878 310 [3,10]310 [3,10] 8080 345 [3,45]345 [3,45] 82,182.1 379 [3,79]379 [3.79] 83,683.6 414 [4,14]414 [4,14] 85,185.1 448 [4,48]448 [4,48] 86,486.4 482 [4,82]482 [4.82] 87,587.5 551 [5,51]551 [5,51] 89,789.7 689 [6,89]689 [6.89] 92,692.6

Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Pulver komprimierbar sind.The results show that the invention Powders are compressible.

Zum Nachweis der Festigkeit der erfindungsgemäßen Pulver nach mechanischem Pressen wurde ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 60 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 135 ppm und einem Stickstoffgehalt von etwa 10 ppm, das nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren hergestellt worden war, in eine Form gebracht und bei verschiedenen Drücken in Barren mit den Abmessungen etwa 1,27 cm × etwa 1,27 cm × etwa 5,08 cm verpresst. Die transversale Reißfestigkeit dieser Barren war folgende:
To demonstrate the strength of the inventive powders after mechanical pressing, a deoxidized tantalum powder having a carbon content of about 60 ppm, an oxygen content of about 135 ppm, and a nitrogen content of about 10 ppm, prepared by a process similar to that of Example 1, was prepared. pressed into bars and compressed at various pressures into bars measuring about 1.27 cm x about 1.27 cm x about 5.08 cm. The transverse tensile strength of these bars was as follows:

Für eine normale Handhabung der Pressformlinge ist im allgemeinen eine minimale Festigkeit von etwa 13,8 MPa [0,138 kbar] erwünscht. Die Werte des Kompressibilitätstests zeigen zusammen mit denjenigen des Reißfestigkeitstests, daß dieses Festigkeitsniveau mit dem erfindungsgemäßen Pulver, das bei einem Druck von etwas mehr als 207 MPa [2,07 kbar] verformt wurde, bei dem der Pressformling eine Dichte von etwa 75% der theoretischen Dichte hat, erreichbar ist.For a normal handling of the press molding is generally a minimum strength of about 13.8 MPa [0.138 kbar] desired. The values of Compressibility tests show together with those of the tear test that this Strength level with the powder according to the invention, that at a pressure of just over 207 MPa [2.07 kbar] was deformed, wherein the molding a Density of about 75% of the theoretical density, is reachable.

Example 4

Beispiel 4 zeigt die Herstellung eines Formkörpers aus Tantal mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 130 ppm ohne daß das Metall einer Temperatur von mehr als 0,7 T_H ausgesetzt wird, durch isostatisches Kaltpressen (CIP), gefolgt von isostatischem Warmpressen (HIP) und schließlich durch thermomechanische Verarbeitung (TMP). Example 4 shows the preparation of a tantalum body having an oxygen content of about 130 ppm without exposing the metal to a temperature greater than 0.7 T _H , by cold isostatic pressing (CIP), followed by isostatic hot pressing (HIP) and finally by thermomechanical processing (TMP).

Als Ausgangspulver wurde ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 10 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 155 ppm und einem Stickstoffgehalt von etwa 15 ppm, das nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren hergestellt worden war, benutzt. Dieses Pulver wurde isostatisch bei etwa 414 MPa [4,14 kbar] und Raumtemperatur in eine Vorform mit den Abmessungen von etwa 12,70 × etwa 26,16 cm × etwa 4,06 cm und einem Gewicht von etwa 22,68 kg kalt verpresst. Diese Vorform wurde hermetisch eingehülst und sodann bei 289 MPa [2,89 kbar] und 1300°C (0,48 T_H) vier Stunden in eine Vorform mit den Abmessungen von etwa 12,06 cm × etwa 25,9 cm × etwa 3,68 cm warm verpresst. Die isostatisch warmgepresste Vorform hatte einen Kohlenstoffgehalt von 45 ppm, einen Sauerstoffgehalt von etwa 130 ppm und einen Stickstoffgehalt von weniger als etwa 10 ppm.As a starting powder, a deoxidized tantalum powder having a carbon content of about 10 ppm, an oxygen content of about 155 ppm and a nitrogen content of about 15 ppm, which had been prepared by a method similar to the method of Example 1, was used. This powder was isostatically cold pressed at about 414 MPa [4,14 kbar] and room temperature into a preform having dimensions of about 12.70 x about 26.16 cm x about 4.06 cm and a weight of about 22.68 kg , This preform was hermetically encapsulated then at 289 MPa [2.89 kbar] and 1300 ° C (0.48T _H ) for four hours in a preform having dimensions of about 12.06 cm x about 25.9 cm x about 3 , 68 cm hot pressed. The isostatically hot pressed preform had a carbon content of 45 ppm, an oxygen content of about 130 ppm, and a nitrogen content of less than about 10 ppm.

Die isostatisch heißgepresste Vorform wurde sodann bei 1300°C (0,48 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) getempert; die Hülse wurde sodann entfernt. Die erhaltene Vorform wurde sodann auf eine Dicke (t) von etwa 1,02 cm gewalzt. Die gewalzte Vorform wurde danach bei 1300°C (0,48 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) getempert. Dann wurde die Vorform abermals auf, eine Dicke (t) von etwa 0,20 cm gewalzt. Die wieder gewalzte Vorform wurde bei 1300°C (0,48 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) getempert. Die Vorform wurde sodann auf eine Dicke (t) von etwa 0,38 mm gewalzt. Schließlich wurde die dreimal gewalzte Vorform bei 1300°C (0,48 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) getempert. Während des zuvor beschriebenen Verfahrens wurden Proben der Vorform verschiedener Dicke entnommen. Die mechanischen Eigenschaften der Vorform bei verschiedenen Dicken, in getempertem Zustand, waren folgende:
The isostatically hot pressed preform was then annealed at 1300 ° C (0.48 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar); the sleeve was then removed. The obtained preform was then rolled to a thickness (t) of about 1.02 cm. The rolled preform was then annealed at 1300 ° C (0.48 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). Then, the preform was again rolled to a thickness (t) of about 0.20 cm. The re-rolled preform was annealed at 1300 ° C (0.48 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). The preform was then rolled to a thickness (t) of about 0.38 mm. Finally, the three-rolled preform was annealed at 1300 ° C (0.48 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). During the procedure described above, samples of the preform of different thickness were taken. The mechanical properties of the preform at various thicknesses, in annealed condition, were as follows:

Diese Eigenschaften sind mit den Eigenschaften eines durch Sintern bei einer Temperatur von mehr als etwa 0,7 T_H hergestellten Tantalblechs vergleichbar, was zeigt, daß die Pulver und Formkörper zum Gebrauch für die gleichen Anwendungen geeignet sind, wie Produkte, welche durch Sintern bei einer Temperatur von mehr als etwa 0,7 T_H hergestellt sind.These properties are comparable to the properties of a tantalum sheet made by sintering at a temperature of greater than about 0.7 T _H , indicating that the powders and moldings are suitable for use in the same applications as products obtained by sintering at a temperature of 10 ° C Temperature of more than about 0.7 T _H are made.

Example 5

Beispiel 5 zeigt die Herstellung eines Tantalformkörpers mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 140 ppm, einem Kohlenstoffgehalt von 30 ppm und einem Stickstoffgehalt von 15 ppm durch isostatisches Kaltpressen, Sintern und anschließende thermomechanische Verarbeitung, ohne daß das Metall einer Temperatur vom mehr als 0,7 T_H ausgesetzt wird. Example 5 shows the preparation of a tantalum mold having an oxygen content of about 140 ppm, a carbon content of 30 ppm and a nitrogen content of 15 ppm by isostatic cold pressing, sintering and subsequent thermomechanical processing, without the metal a temperature greater than 0.7 T _H is suspended.

Als Ausgangspulver wurde ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 10 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 155 ppm und einem Stickstoffgehalt von etwa 15 ppm, hergestellt nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren, verwendet. Dieses Pulver wurde bei etwa 414 MPa (4,14 kbar) in eine barrenförmige Vorform der Abmessungen von etwa 1,60 cm × etwa 6,35 cm × etwa 63,5 cm mit einem Gewicht von etwa 11,34 kg isostatisch kaltgepresst. Die erhaltene Vorform wurde bei 1500°C (0,53 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) gesintert, wobei eine Vorform mit einer Dichte von etwa 95% der theoretischen Dichte erhalten wurde. Die Vorform wurde sodann auf eine Dicke (t) von etwa 5,1 mm, eine Breite von etwa 15,24 cm und eine Länge von etwa 76,20 cm gewalzt. Die gewalzte Vorform wurde sodann bei 1300°C (0,48 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) getempert. Das gebildete Blech hatte einen Kohlenstoffgehalt von 30 ppm, einen Sauerstoffgehalt von 140 ppm und einen Stickstoffgehalt von 15 ppm. Die Dichte des Blechs betrug 100% der theoretischen Dichte, und die Korngröße war 8,5.As the starting powder, a deoxidized tantalum powder having a carbon content of about 10 ppm, an oxygen content of about 155 ppm and a nitrogen content of about 15 ppm, prepared by a method similar to the method of Example 1 was used. This powder was cold isostatically cold pressed at about 414 MPa (4.14 kbar) into a billet preform of dimensions about 1.60 cm x about 6.35 cm x about 63.5 cm with a weight of about 11.34 kg. The resulting preform was sintered at 1500 ° C (0.53 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar) to yield a preform having a density of about 95% of the theoretical density has been. The preform was then rolled to a thickness (t) of about 5.1 mm, a width of about 15.24 cm, and a length of about 76.20 cm. The rolled preform was then annealed at 1300 ° C (0.48 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). The formed sheet had a carbon content of 30 ppm, an oxygen content of 140 ppm and a nitrogen content of 15 ppm. The density of the sheet was 100% of the theoretical density and the grain size was 8.5.

Die Längsachse des Blechs hatte eine Streckgrenze von etwa 377 MPa (3,77 kbar), eine Zugfestigkeit von etwa 276 MPa (2,76 kbar) und eine Dehnung von 45%. Die Querachse des Blechs hatte eine Streckgrenze von 337 MPa (3,37 kbar), eine Zugfestig keit von 252 MPa (2,52 kbar) und eine Dehnung von 46 %. Diese Ergebnisse zeigen, daß das Blech zum Gebrauch für die gleichen Anwendungen geeignet ist, wie Bleche, bei deren Herstellung das Tantal einer Temperatur von mehr als etwa 0,7 T_H ausgesetzt wird. The longitudinal axis of the sheet had a yield strength of about 377 MPa (3.77 kbar), a tensile strength of about 276 MPa (2.76 kbar) and an elongation of 45%. The transverse axis of the sheet had a yield strength of 337 MPa (3.37 kbar), a tensile strength of 252 MPa (2.52 kbar) and an elongation of 46%. These results show that the sheet is suitable for use in the same applications as sheets, the production of which tantalum is exposed to a temperature greater than about 0.7 T _H.

Example 6

Beispiel 6 zeigt die Herstellung eines Formkörpers aus Tantal mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 205 ppm, einem Kohlenstoffgehalt von etwa 60 ppm und einem Stickstoffgehalt von 10 ppm, welcher durch mechanisches Pressen, Sintern, abermaliges Pressen und Sintern hergestellt wird, ohne daß das Metall einer Temperatur von mehr als 0,7 T_H ausgesetzt wird.Example 6 shows the preparation of a tantalum body having an oxygen content of about 205 ppm, a carbon content of about 60 ppm and a nitrogen content of 10 ppm, which is produced by mechanical pressing, sintering, pressing and sintering without the metal of a temperature exposed to more than 0.7 T _H.

Ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 60 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 135 ppm und einem Stickstoffgehalt von etwa 10 ppm, hergestellt nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren, wurde als Ausgangspulver verwendet. Dieses Tantalpulver wurde in eine Form gebracht und unter Anwendung eines uniaxialen Drucks in Tabletten eines Durchmessers von 7,62 mm und einer Höhe von 3,55 mm mechanisch verpresst. Die Tablette wurde sodann bei 1450°C (0,53 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) gesintert. Das gesinterte Tablettenendprodukt hatten einen Kohlenstoffgehalt von etwa 60 ppm, einen Sauerstoffgehalt von etwa 205 ppm und einen Stickstoffgehalt von etwa 10 ppm.A deoxidized tantalum powder having a carbon content of about 60 ppm, an oxygen content of about 135 ppm, and a nitrogen content of about 10 ppm, prepared by a similar method to that of Example 1, was used as the starting powder. This tantalum powder was placed in a mold and mechanically compressed using uniaxial pressure in 7.62 mm diameter tablets at a height of 3.55 mm. The tablet was then sintered at 1450 ° C (0.53 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). The final sintered tablet product had a carbon content of about 60 ppm, an oxygen content of about 205 ppm and a nitrogen content of about 10 ppm.

Die gesinterte Tablette wurde sodann in einer Vorform abermals verpresst. Die Vorform wurde sodann nochmals bei 1450°C (0,53 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) gesintert. Die erhaltene, zweimal gesinterte Vorform war zur Extrusion für die Herstellung eines Tantalformkörpers geeignet. The sintered tablet was then pressed again in a preform. The preform was then again sintered at 1450 ° C (0.53 T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). The obtained twice-sintered preform was suitable for extrusion for the preparation of a tantalum molding.

Example 7

Beispiel 7 zeigt die Herstellung eines Tantalformkörpers mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 165 ppm, einem Kohlenstoffgehalt von 90 ppm und einem Stickstoffgehalt von 10 ppm, hergestellt durch isostatisches Kaltpressen, Einhülsen und anschließendes Extrudieren, ohne daß das Metall einer Temperatur von mehr als 0,7 T_H ausgesetzt wird.Example 7 shows the preparation of a tantalum shaped article having an oxygen content of about 165 ppm, a carbon content of 90 ppm and a nitrogen content of 10 ppm, prepared by cold isostatic pressing, embossing and subsequent extrusion, without the metal having a temperature of more than 0.7 T. _{H is} suspended.

Als Ausgangspulver wurde ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 80 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 155 ppm und einem Stickstoffgehalt von weniger als etwa 10 ppm, hergestellt nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren, verwendet. Dieses Tantalpulver wurde bei etwa 414 MPa (4,14 kbar) in eine stabförmige Vorform mit einem Durchmesser von etwa 5,08 cm und einer Länge von etwa 12,70 cm isostatisch kaltgepresst. Die stabförmige Vorform wurde sodann hermetisch in einen Stahlbehälter eingehülst und bei 1150°C (0,43 T_H) durch eine 1,59 cm Matrize extrudiert. Der Einhülsungsbehälter aus Stahl wurde sodann entfernt, und die Vorform wurde bei 1300°C (0,48 T_H) zwei Stunden in einem Vakuum von weniger als etwa 0,13 Pa (0,0013 mbar) getempert. Die getemperte Vorform hatte einen Kohlenstoffgehalt von etwa 90 ppm, einen Sauerstoffgehalt von etwa 165 ppm und einen Stickstoffgehalt von weniger als etwa 10 ppm; sie wies eine Streckgrenze von etwa 287 MPa (2,87 kbar), eine Zug festigkeit von etwa 416 MPa (4,16 kbar) und eine Dehnung von 52% auf. Die getemperte Vorform hatte eine Korngröße von 12,5 µm.As the starting powder, a deoxidized tantalum powder having a carbon content of about 80 ppm, an oxygen content of about 155 ppm and a nitrogen content of less than about 10 ppm, prepared by a method similar to the method of Example 1 was used. This tantalum powder was isostatically cold pressed at about 414 MPa (4.14 kbar) into a rod-shaped preform about 5.08 cm in diameter and about 12.70 cm long. The rod-shaped preform was then hermetically encased in a steel container and extruded through a 1.59 cm die at 1150 ° C (0.43 T _H ). The steel containment vessel was then removed and the preform was annealed at 1300 ° C (0.48T _H ) for two hours in a vacuum of less than about 0.13 Pa (0.0013 mbar). The annealed preform had a carbon content of about 90 ppm, an oxygen content of about 165 ppm and a nitrogen content of less than about 10 ppm; it had a yield strength of about 287 MPa (2.87 kbar), a tensile strength of about 416 MPa (4.16 kbar) and an elongation of 52%. The annealed preform had a grain size of 12.5 microns.

Die Eigenschaften der getemperten Vorform zeigen, daß die getemperte Vorform zur nachfolgenden thermomechanischen Verarbeitung geeignet ist. The properties of the annealed preform show that the annealed preform to the subsequent thermomechanical processing is suitable.

Example 8

Beispiel 8 zeigt die Herstellung eines Tantalformkörpers mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 155 ppm, hergestellt durch Sprühkompaktieren, ohne daß das Metall einer Temperatur von mehr als 0,7 T_H ausgesetzt wird.Example 8 shows the preparation of a tantalum shaped article having an oxygen content of about 155 ppm prepared by spray compacting without exposing the metal to a temperature greater than 0.7 T _H.

Ein desoxidiertes Tantalpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 80 ppm, einem Sauerstoffgehalt von etwa 155 ppm und einem Stickstoffgehalt von weniger als etwa 10 ppm, hergestellt nach einem dem Verfahren des Beispiels 1 ähnlichen Verfahren, wurde als Ausgangspulver benutzt. Das Pulver wurde auf ein Legierungssubstrat aus Hastelloy R Alloy X (Hersteller und Verbreiter: Haynes Corporation, Park Avenue, Kokomo, Indiana, VStA) in einer Dicke von 0,254 mm durch Zerstäubung aufgebracht. Es traten keine Probleme auf, was zeigt, daß die Teilchengröße, Fließeigenschaften und der Sauerstoffgehalt des erfindungsgemäßen Pulvers zur Verdichtung durch Sprühkompaktieren geeignet sind.A deoxidized tantalum powder with a Carbon content of about 80 ppm, one Oxygen content of about 155 ppm and one Nitrogen content of less than about 10 ppm, prepared according to the method of Example 1 similar process, was used as starting powder used. The powder was placed on an alloy substrate Made of Hastelloy R Alloy X (manufacturer and Distributor: Haynes Corporation, Park Avenue, Kokomo, Indiana, VStA) in a thickness of 0.254 mm Atomization applied. There were no problems which shows that the particle size, Flow properties and the oxygen content of the powder according to the invention for densification Spray compaction are suitable.

Example 9

Beispiel 9 zeigt die Herstellung eines Niobpulvers mit einem Sauerstoffgehalt von 175 ppm. Das Niob-Ausgangspulver hatte einen Sauerstoffgehalt von etwa 660 ppm, einen Kohlestoffgehalt von etwa 25 ppm und einen Stickstoffgehalt von etwa 70 ppm; es wurde mit etwa 1,5 Gew.-% Magnesium vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde zwei Stunden in einer Argonatmosphäre bei 850°C (0,34 T_H) erwärmt. Das mit dem Sauerstoff nicht umgesetzte Magnesium wurde sodann durch weiteres Erhitzen des Gemischs auf 850°C bei einem Druck von 0,13 Pa (0,0013 mbar) entfernt. Etwa noch vorhandenes Magnesium wurde durch Einbringen des Pulvers in Salpetersäure bei Raumtemperatur entfernt. Das Pulver wurde sodann mit Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet. Das erhaltene Niobpulver hatte einen Sauerstoffgehalt von 175 ppm, einen Kohlenstoffgehalt von 20 ppm und einen Stickstoffgehalt von 55 ppm. Das erhaltene Niobpulver wies auch ein Schüttgewicht von 3,45 g/cm³ und eine Fließgeschindigkeit von 22 sec für 50 g auf. Die Teilchengrößenverteilung ist nachfolgend angeführt:
Example 9 shows the preparation of a niobium powder with an oxygen content of 175 ppm. The niobium starting powder had an oxygen content of about 660 ppm, a carbon content of about 25 ppm and a nitrogen content of about 70 ppm; it was mixed with about 1.5% by weight of magnesium. The resulting mixture was heated in an argon atmosphere at 850 ° C (0.34 T _H ) for two hours. The magnesium unreacted with the oxygen was then removed by further heating the mixture to 850 ° C at a pressure of 0.13 Pa (0.0013 mbar). Any remaining magnesium was removed by placing the powder in nitric acid at room temperature. The powder was then washed with water and dried in air. The niobium powder obtained had an oxygen content of 175 ppm, a carbon content of 20 ppm and a nitrogen content of 55 ppm. The niobium powder obtained also had a bulk density of 3.45 g / cm ³ and a flow rate of 22 sec for 50 g. The particle size distribution is given below:

Teilchengrößeparticle size Gew.-%Wt .-% 60/10060/100 -- 100/200100/200 7474 200/325200/325 2323 325/500325/500 22 -500-500 11

Es liegt auf der Hand, daß zahlreiche Modifikationen und Veränderungen gemacht werden können, ohne daß man von der erfindungsgemäßen Lehre abweicht. Demgemäß sind die im vorliegenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhafter Natur und begrenzen nicht den Schutzumfang der Erfindung.It is obvious that numerous modifications and changes can be made without one deviates from the teaching of the invention. Accordingly, those described herein are Embodiments of the invention only exemplary nature and do not limit the Scope of the invention.

Claims

A process for producing a metal powder having an oxygen content of less than 300 ppm, comprising:

a) heating a mixture comprising a metal powder selected from the group consisting of tantalum, niobium, an alloy of tantalum and / or niobium and an oxygen-active metal having a greater oxygen affinity than the metal powder at a temperature of less than about 0.7 T _H of the metal;
b) maintaining the temperature until the oxygen content of the metal powder is less than 300 ppm; and
c) separating the oxygen-active metal from the metal powder.

2. The method according to claim 1, characterized in that the metal powder is tantalum.

3. The method according to claim 1, characterized in that the metal powder is niobium.

4. The method according to claim 1, characterized in that the metal powder is a tantalum alloy.

5. The method according to claim 1, characterized in that the metal powder is a niobium alloy.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the oxygen-active metal Magnesium is.

7. The method according to claim 6, characterized in that the magnesium in an amount of about 1 weight percent is present based on the metal powder mixture.

8. The method according to any one of claims 1-7, characterized characterized in that the heating takes place under vacuum place.

9. The method according to any one of claims 1-8, characterized characterized in that the oxygen-active metal from Metal powder by evaporation and chemical leaching Will get removed.

10. A process for producing a powdered metallic shaped body, characterized in that one forms a metal powder obtained according to claims 1-9 having an oxygen content of less than 300 ppm to a metallurgical product having an oxygen content of less than 300 ppm without the metal of a temperature greater than 0.7 T _{H of} the metal.

11. The method according to claim 10, characterized in that the metallurgical molded body by pressing the Me tallpulvers using compressive forces of 240-690 MPa (2.4-6.9 kbar) is formed at 75-92% of the theoretical density.

12. The method according to any one of claims 10 and 11, characterized characterized in that the metal powder on a Pressure between 138-414 MPa (1.38-4.14 kbar) to a metal uric moldings with a transverse tensile strength of 7.5-53.4 MPa (0.075-0.534 kbar) compressed.

13. The method according to any one of claims 10-12, characterized characterized in that the powder is non-spherical Particles.