DE763358C

DE763358C - Die Verwendung von Chrom-Nickel-Legierungen fuer Heizleiter

Info

Publication number: DE763358C
Application number: DEH147249D
Authority: DE
Original assignee: Heraeus Vacuumschmelze AG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1936-04-12
Filing date: 1936-04-12
Publication date: 1955-03-17

Description

Die Verwendung von Chrom-Nickel-Legiertingen für Heizleiter Zusatz zum Patent 734854 Es wurde gefunden, daß man die Hitzebeständigkeit von an sich bereits hitzebeständigen Legierungen, die als Grundbestandteil ein oder mehrere Metalle der Eisenigruppe und daneben ein oder mehrere Metalle der Chromgruppe sowie gegebenenfalls Aluminium enthalten, durch einen geringen Zusatz von Kalzium verbessern kann. Der Kalziumzusatz liegt dabei etwa zwischen o,o5 und :2 1/o.
Es wurde a-ußerdt-m gefunden, daß in ,gleicher Richtung auch ein Zusatz von o,o2 bis i,2% seltene Erdmetalle, insbesondere Cer, wirkt. Die Verwendung von I..egierungen, die als Hauptbestandteil die Metalle Nickel und Eisen einzeln, oder gemeinsam neben Chromgehalten bis zu 400/0 sowie gegebenenfalls Zusätze von Molybdän, Wolfram, Kobalt, Aluminium und einen, Zusatz von o,o2 bis 1,2 % seltene, Erdmetalle enthalten, für Heizleiter und andere hoher Temperatur ausgesetzte Teile ist &er Gegenstand des Hauptpatents.
Die Verbesserung der Hitzebeständigkeit wirkt sich dahin aus, daß durch den Zusatz von Kalzium oder Cer bei gleichex Temperatur die Zeit, bis zu der z. B. ein Heizleiter aus dem entsprechenden Werkstoff bei dieser Temperatur ohne durchzubrennen gebraucht werden kann, größer -wird oder daß bei gleicher Lebensdauer, d. h. der Zeit bis zum Durchbrennen -. die Gehrauchstemperatur bei dem kalziumhaltigen oler cerhaltipen Werkstoff höher gewählt werden kann. Als Grundlegierung komm-.n heispielsweise die an sich bekannten Chrom-Xickel-Legierungen in Frage, die als Hauptbestandteile z. B. etwa 8o% -Nickel und 2o% Chrom oder 65% -Nickel. i50!o Chrom und 2o% Eisen oder 35'10 Nickel, 20#10 Chrom und -15#lo Eisen enthalten neben geringen Gehalten beispiels-%v2:isean2#lati,-#anc,derS-lizium(etivabis:21#lo).
Ferner können als Grundlegierungen beispielsweise Chroin-Eisen-Alumintim-Le,-,icrunggen gei-u-älilt werden, deren Chroingehalt etwa, zwischen 9 und 35'10 schwankt und deren Aluminiumgehalt sich zwischen 4 und i201o bewegen kann, beispielsweise üine Legierung mit 5 bis 80,lo Aluminium und 30 bis 350/0 Chrom.
Die nachstehend beschriebene Erfindung geht nun über den vorstehend geschildert n Stand der Technik bzw. über die geschilderten älteren Vorschläge hinaus und gründet sich auf weitere Untersuchungen der Erfinderin, die gezeigt haben, daß man zu einer weitergehenden erheblichen -\Terbesserun ' - der Hitzebeständigkeit solcher Werkstoffe gelangt, wenn man züi den Cer im Rahmen von o,o:2 his 1,21119 enthaltenden Werkstoffen noch Kalzium zusetzt, derart, daß entweder bei einem bestimmten Kalziumgehalt noch ein geringer Ger-Zusatz gegeben wird- oder bei einem bestimmten Ce#r-Zusatz noch ein geringer Kalziumgehalt. Der Zusatz an Kalzium und Cer kann je zwischen etwa o,o2 und :2% betragen, wobei jedoch die Summe von Kalzium und Cer 2% nicht wesentlich übersteigen soll. Es hat sich gezeigt, daß Z, z#I durch den gleichzeitigen Zusatz von Kalzium neben Cer nicht nur eine Einzehwirkung eintritt, die der Wirkung der Summe dieser beiden Zusätze entspricht, sondern daß die Hitzebeständfgkeit noch erheblich über die zu erwartende Summenwirkung hinaus verbessert wird. Insbesondere erhält man durch den gleichzeitf.,gen Zusatz von Kalzium neben Cer-Legierungen, die leichter und mit besserern Ausbringen verarbeitbax sind, als wenn man die gleiche Hitzebeständigkeit durch entsprechenden Zusatz eines der beiden allein hervorruft. Infolge dieser im Verhältnis besseren Verarbeitbarkelt kann man durch gleichzeitige Zusätze von Kalzium neben Cer höhere Hitzebeständigkeit erreichen, als mit den Einzelzusätzen wirtschaftlich erzielt werden kann. Die Prüfung der Hitzebeständigkeit Nv-urde dabei in der Weise vorgenommen, daß man Drähte aus den verschiedenen Werkstoffen von 0.4 mm Stärke zu einer kleinen Spirale wickelte und sie dann waagerecht frei ausgespannt durch Stronidurchgang unter zweiminutigem Einschalten und zweiminutigein Ausschalten auf ein und dieselbe Temperatur erhitzte und diese Temperatur durch Nachregulieren der Spannung konstant hielt. Es el z#I wurde dann bei sämtlichen Werkstoffen 1-w-,stiinmt, wie-viel Stunden man diese auf die eingestellte Temperatur erhitzen konnte, bis sie durchbrannten. DieseZeit wird als Lebensdauer bei der betreffenden Temperatur bezeichnet.
Wenn man nun beispielsweise die Lebensdauer einer Legierung, die im wesentlichen aus 8o0,1o Nickel und 2o% Chrom besteht, mit der Ziffer ioo einsetzt, dann erhält man beim Vergleich von kalzium- und cerhaltigen Legierungen mit den gleichen Grundzusammensetzungen folgende Lebensdauern: Mit 0,2% Kalzium 6oo, mit o,2% Cer 157, mit o '.i% Kalzium + o,ill/o Cer 857.
Die in Rede stehenden Legierungen finden für elektrische Heizzwecke Verwendung, und zwar insbesondere für solche Zwecke, bei denen besonders hohe Temperaturanforderungen gestellt werden. Sie können bis zu Temperaturen von i2oo' gebraucht werderL Kalzium und Cer sind vorstehend in erster Linie als Beispiel genannt. Das Kalzium kann ganz oder teilweise durch 2-Jagnesium, Barium oder Strontium ersetzt werden, Cer kann ganz oder teilweise durch andere seltene Erdmetalle, insbesondere solche der Cer-Gruppe oder durch sogenanntes Cer-Mischmetall, ersetzt werden. Unter Cer-'Mischmetall versteht man handelsübliche Legierungen aus Cer mit anderen Metallen der Cer-Gruppe.
Gleichzeitige Zusätze von Zirkon (bis zu 20/0) und/ode#r Thorium (bis zu 5%) scheinen die Verarbeitbarkeit bei gleicher Hitzebeständigkeit noch etwas zu steigern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von Legierungen be- tehend aus den gemäß Patent 734854, s Metallen Eisen oder Nickel einzeln oder gemeinsam neben Chrom bis zu 400/0 so- wie gegebenenfalls bis zu 15 % von einem oder mehreren der -Metalle Molybdän, Wolfram, Kobalt und einem Zusatz seltener Erdinetalle, insbesondere Cer, dadurch gekennzeichnet daß der Cer-Zusatz o,o:2 bis 2010 beiträgt und den Legierungen noch 0,02 bis 2010 Kalzium zugesetzt sind, wobei dtie Mengen an Kalzium und Cer so aufeinander abgestimmt sind, daß ein Ges amtgehalt von 2,o2 % an diesen beiden Elementen nicht überschritten wird, für Heizleiter und andere hoher Temperatur ausgesetzte Teile.
2. Die Verwendung von Legierungen mit io bis 3o 1/o Chrom, o bis 5o % Eisen, o,o2 bis 21/o Kalzium, o,o2, bis 2% CeT (Kalzium und Cer zusammen nicht Über 2,0?,%), Rest Nickel für Heizleiter und andere hoherTemperaturausgesetzteTeile. 3. Die Verwendung von Legierungen mit 18 bis :22% Chrom, 0,02 bis :2% Cer, o,o2 bis 2% Kalzium (Cer und Kalzium zusammen nicht über 2,o21/o), Rest Nickel fü,r Heizleiter und andere hoher Temperatu,r ausgesetzte Teile. 4. Die Verwendung von Legierungen mIt 14 bis 170/0 Chrom, 18 bis :22% Eisen, o,o2 bis 21/o Cer, o,o2 bis 21/o Kalzium (Cer und Kalzium zusammen nicht über 2"o:2%), Rest Nickel für Heizleiter und andere ho;heT Temperatur ausgesetzte Teile. 5. Die Verwendung von Legierungen mit 18 bis 2,:201o Chrom, 43 blils 4790 Eisen, o,o2 bis 2% Cer, o,o2 bis 21/o Kalzium (Cer und Kalzium zusammen nicht über :2,o:21/o), Rest Nickel für Heizleiter und andere hoher Temperatur ausgesetzte Teile. 6. Die Verwendung von Legierungen mit 4 bis iol/o Aluminium, 5 blils 400/0 Chrom, o,o2 bis :2 % Kalzium, o,o2 bis :2 1/o Cer (Kalzium und Cer zusammen nicht über 2"o2'/o), Rest Eisen für Heizleiter und andere hoher Temperatur ausgesetzte Teile. 7. Die Verwendung von Legierungen in der Zusammensetzung nach den Ansprüchen i bis 6, bei denen das Kalzium ganz oder teilweise durch Magnesium, Ba.,rium oder Strontium ersetzt ist, fÜr Heizleiter und andere hoher Temperatur ausgesetzte Teile. 8. Die Verwendung von Legierungen mit der Zusiammensetzung nach den Ansp,rüchen :2 Iyis 7, bei denen dm Cer durch andere seltene Erdmetalle ganz oder teilweise ersetzt ist, für Heizleiter und andere hoher Temperatur ausgesetzte Teile. g. Die Verwendung von Legierungen mit der Zusammensetzung nach den Ansprüchen i bis 8, die. aber noch einen Gehalt bis zu 2% Zirkon und/oder bis zu 5 % Thorium enthalten, für HedzleiteT und andere hoher Temperatur ausgesetzte Teile. io. Die Verwendung von Legierungen mit der Zusammensetzung nach den Ansprüchen i bis 9 mit geringen Gehalten an Desoxydations- und Verarbeitungszusätzen, insbesondere Mangan oder Silizium in Mengen bis 2 %, für Heizleiter und anderehoher Temperatur ausgesetzte Teile. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegens tands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Britische Patentschrift Nr. 384 291.