DE823350C - Hochsaeurebestaendige Gegenstaende - Google Patents

Description

• Hochsäurebeständige Gegenstände Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gegenstände, vor allem für die Verwendung in der chemischen Technik, an deren Säurebeständigkeit höchste Anforderungen gestellt werden, da sie im Gebrauch gegebenenfalls auch starken und/oder konzentrierten Säuren, insbesondere Mineralsäuren, selbst bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden und durch diese nicht angegriffen werden dürfen.
• Solche Gegenstände wurden bisher aus Tantal oder aus Edelmetallen, wie Gold oder Platin oder deren Legierungen, vorzugsweise mit Silber, hergestellt, wobei die geforderte hohe Säurebeständigkeit nur bei hohen Gehalten an Gold oder anderen wertvollen und teuren Edelmetallen gewährleistet war. Eine bekannte derartige Legierung besteht beispielsweise aus 70% Gold und 30% Silber. Wenn diese Metalle oder Legierungen auch den hinsichtlich der Korrosion durch Säuren zu stellenden Ansprüchen genügen, so weisen sie andererseits verschiedene nachteilige Eigenschaften auf, die ihre Verwendbarkeit für viele Zwecke der chemischen Technik einschränken oder in manchen Fällen sogar unmöglich machen.
• Tantal ist schwierig zu verarbeiten, insbesondere können alle mit einer Wärmebehandlung verbundenen Vorgänge wegen seiner Oxydationsempfindlichkeit nur im Hochvakuum vorgenommen werden. Schweiß- und Lötarbeiten lassen sich daher unter den normalerweise im Apparatebau vorliegenden Bedingungen an Gegenständen aus Tantal überhaupt nicht ausführen.
• Reine Edelmetalle oder deren Legierungen der oben erwähnten Art bieten zwar auf Grund ihrer außerordentlich guten Duktilität und ihrer geringen Härte für eine spanlose Verformung keinerlei, für eine spanabhebende wenig Schwierigkeiten. Sie sind jedoch gerade wegen der geringen Härte und Festigkeit für Geräte, die stärkeren mechanischen Beanspruchungen durch Zug- oder Druckkräfte oder durch Abrieb unterliegen, weniger geeignet.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß sich auch aus Gold-Silber-Palladiurn-Legierungen trotz des wenig edlen Charakters des Palladiums wider Erwarten Gegenstände herstellen lassen, die nicht nur nach den üblichen Begriffen korrosionsfest, sondern auch hochsäurebeständig sind. Gemäß der Erfindung bestehen solche Gegent; iide aus Legierungen mit einem Gehalt von io s ä bis 65%, vorzugsweise io bis 5o% Palladium, 15 bis 500/0, vorzugsweise 25 bis 45% Silber, Rest, und zwar 2o bis 65%, vorzugsweise 2o bis 55% Gold. Der erfindungsgemäßen Zusammensetzung liegt die neue Erkenntnis zugrunde, daß die Säurel eständigkeit der Legierungen im System Gold-Silber-Palladium sich nicht, wie bisher angenommen, im Verhältnis der einzelnen Bestandteile ändert, sondern daß diese Größe in einem begrenzten Konzentrationsbereich einen sprunghaften Anstieg erfährt. So wurde beispielsweise durch Korrosionsversuche an Gold-Silber-Palladium-Legierungen mit verschiedenen Goldgehalten in 20%iger Salzsäure von 35° bzw. i io° C ermittelt, daß sich der als Bezugsgröße gewählte Wert der Dickeabnahme pro Jahr auf ein Zehntel vermindert, wenn in einer Legierung von 15 % Gold, 30% Palladium, Rest Silber der Goldanteil von 15 auf 30% erhöht wird.
• Die im Bereich höchster Säurebeständigkeit gefundenen Legierungen der oben angegebenen Zusammensetzung haben sich als praktisch völlig beständig gegen heiße und kalte Mineralsäuren, wie Salzsäure und Schwefelsäure, und in weitem Umfange sogar gegen stark oxydierend wirkende Säuren oder Säuregemische erwiesen. Sie gleichen in bezug auf diese Eigenschaften durchaus den bekannten Gold-Silber-Legierungeil mit höherem Goldgehalt und übertreffen Legierungen mit gleichem Goldanteil.
• Gold-Silber-Palladium-Legierungen sind zwar bekannt. Es war jedoch nicht vorauszusehen, daß sie innerhalb eines bestimmten Bereiches mit einem sehr wesentlichen Anteil der bedeutend weniger edlen Metalle Silber und Palladium eine so ausgezeichnete Säurebeständigkeit aufweisen würden.
• Die für die erfindungsgemäßen Gegenstände verwendeten Legierungen stehen hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit durch spanlose Formung auf Grund ihrer ausgezeichneten Dehnungseigenschaften den reinen Edelmetallen und den palladiumfreien Gold-Silber-Legierungen nicht nach. Sie lassen sich wie diese allen gebräuchlichen Bearbeitungsvorgängen, wie Schweißen, Löten, Nieten u. a. ohne Schwierigkeiten unterziehen. Dagegen unterscheiden sie sich in vorteilhafter Weise durch eine erheblich höhere Festigkeit und Härte. Beispielsweise beträgt die Zugfestigkeit einer Legierung mit nur 30% Gold, 30% Palladium und 4o% Silber im kaltgezogenen Zustand 65,5 kg/mm2, die Brinellhärte nach dem Walzen 13o kg/mm2, während die entsprechenden Werte einer Gold-Silber-Legierung mit 70% Gold bei 40,5 bzW. 79 kg/min= liegen. Daraus ergibt sich, daß die Gegenstände gemäß Erfindung wesentlich stärkeren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden können als die bisher aus Edelmetallen und deren Legierungen hergestellten Geräte. Eine Legierung rnit 0% Gold, 20% Palladium und 4o% Silber hat sich z. 13. besonders für die Herstellung von mechanisch stark beanspruchten Autoklavenaus'kleidungen bewährt.
• Als weiteren wesentlichen Fortschritt zeigt die vorliegende Erfindung einen Weg zur Einsparung von Gold, da die beschriebenen Geräte nicht nur bei bereits an sich geringerem Goldgehalt der verwendeten Legierungen die verlangte hervorragende Siiurebeständigkeit aufweisen, sondern sich auch ilifolge des durch die Einführung von Palladium erniedrigten spezifischen Ge,N'1Clites aus der gleichen Goldmenge mehr oder größere Geräte herstellen lassen. Es ist also möglich, Gegenstaude gemäß Ertindting wesentlich preiswerter zu erzeugen, als es früher bei Verwendung von palladiumfreien Goldlegierungen der Fall war.
• Eine zweckmäßige und fortschrittliche Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in die zur Herstellung der Gegenstände verwendeten Gold-Palladium-Silber-Legierungen der oben beschriebenen Zusammensetzung noch andere Äletalle, wie Zink, Kadmium, Magliesiuin, Zinn, Kupfer, Germanium, Indium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, in Mengen von o,5 bis 5% einzeln oder zu mehreren im allgemeinen unter entsprechender Herabsetzung des Silberanteils eingebracht werden. Man gelangt so zu Gegenständen, die einer Aushärtung unter Steigerung der Festigkeit und Härte unterzogen werden können mit der Maligabe, daß die Verformung und Bearbeitung der Gegenstände zunächst in weichem Zustande erfolgt und anschließend die Härtesteigerung durch die Aushärtung herbeigeführt wird.
• Es ist zwar bekannt, 1?delinetallegierungen, auch Gold-Palladium-Silber-Legierungen, durch Zusätze der oben beschriebenen Art vergütbar zu machen; es war aber nicht vorauszusehen und daher überraschend, daß gerade bei Legierungen für Geräte gemäß der vorliegenden Erfindung durch Zusatz unedler Metalle in Mengen, die zur Ilerbeiführung des Aushärtungseffe:ktes noch ausreichen, die Beständigkeit auch gegen starke und/oder konzentrierte Säuren nicht nennenswert vermindert wird. Aus diesem Grunde wird die Erfindung in der durch den Zusatz von unedlen Metallen gekennzeichneten Form besonders dort mit Vorteil angewendet werden, wo höchste Säurebeständigkeit neben optimalen mechanischen Eigenschaften verlangt wird. Das ist z. B. der Fall bei in Säuren arbeitenden Rührwerksteilen, bei Schiebern, Ventilarmaturen oder Förderelementen, die, wie in Säurepumpen, strömenden Säuren ausgesetzt sind, oder bei Düsen, insbesondere bei Spinndüsen, mit denen chemisch aggresive Flüssigkeiten unter hohem Druck durch enge Bohrungen versponnen werden. Abgesehen davon, daß die Bohrungen sich im Laufe des Gebrauchs durch den Druck und die Abrasion der Spinnflüssigkeit nicht aufweiten dürfen, werden die Düsen zur Offenhaltung der Bohrungen und zu Reinigungszwecken häufig der Einwirkung starker Säuren unter Erwärmung ausgesetzt.
• In @\iiwendung der Erfindung werden Spinndüsen z. B. aus einer Legierung mit 30% Gold, 30"/o Palladium, 37"/o Silber, 1,5%Zink und 1,5% Zinn hergestellt. Eitle solche Legierung läßt sich in weichem Zustande gut verarbeiten und leicht bohren.
• Wird die fertige Düse nach einstündiger Homogenisierung bei looo° C '/= Stunde bei 5oo° C ausgehärtet, so erhöht sich die Brinellhärte auf i (,) 1<g/n1111'2 und sinkt auch bei längerer Wärmebehandlung nicht mehr nennens-,vert ab. Hinsichtlich der Best:itidigl:eit gegen Säuren verhalten sich diese Spinndüsen, abgesehen von einem kurzzeitigen stärkeren Angriff bei Beginn der Säureeinwirkung, ebenso giinstig wie solche aus einer unedelmetallfreien Legierung, die jedoch nicht aushärtbar ist, so daß entsprechende \\'erte von Härte und Festigkeit nicht erreicht werden können.
• Die Gegenstände oder Geräte der Erfindung können ganz oder teilweise aus den Legierungen der oben angeführten 7usainmensetzung bestehen. Gegebenenfalls kann jedoch ein anderer geeigneter Werkstofft verwendet werden, der nur an den dem Säureangriff ausgesetzten Stellen oder Teilen eine Auflage aus der hochsäurefesten Legierung erhält. Sölche Auflagen können als Auskleidungen in Form von Blechen in zweckentsprechender Stärke lose auf den Grundwerkstoff aufgelegt -oder durch Schweißen, Löten, Plattieren oder Nieten mit ihm verbunden «-erden. In manchen Fällen, etwa wenn die Auflage an schwer zugänglichen Stellen anzudringen ist, kann inan finit Vorteil so verfahren, daß gegebenenfalls Silber als Grundwerkstoff verwendet wird, auf den die beiden anderen Bestandteile Gold und Palladium elektrolytisch niedergeschlagen werden. Dabei muß der Elektrolyt diese Metalle in einem solchen Konzentrationsverhältnis enthalten, daß mit Hilfe einer anschließenden Wärmebehandlung durch Diffusion eine hochsäurefeste Gold-Palladium-Silber-Legierung der gewünschten Zusammensetzung auf dem Grundwerkstoff entsteht. Auch bei anderen Grundwerkstoffen läßt sich diese Methode anwenden, wenn zunächst in geeigneter Weise eine Silberschicht auf die Grundlage aufgebracht wird.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Hochsäurebeständige Gegenstände, insbesondere Geräte für die chemische Technik, dadurch gekennzeichnet, daß sie ganz oder zum Teil aus Legierungen aus 1o bis 65% Palladium, 15 bis 5o% Silber, Rest, und zwar 2o bis 65% Gold bestehen.
2. 2. Gegenstände nach Anspruch i, bestehend aus Legierungen aus 1o bis 5o% Palladium, 25 bis 45% Silber, Rest 2o bis 55% Gold.
3. 3. Gegenstände nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen einen zusätzlichen Gehalt von 0,5 bis 5% eines oder mehrerer der Metalle Zink, Kadmium, Magnesium, Zinn, Kupfer, Germanium, Indium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel aufweisen.
4. 4. Gegenstände nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die einem Säureangriff ausgesetzten Teile mit einer Auflage aus den in Anspruch 1 bis 3 genannten Legierungen versehen sind.