DE962393C - Verfahren zum Schutz gegen den oxydativen Zerfall von molybdaendisilizidhaltigen Werkstuecken - Google Patents

Verfahren zum Schutz gegen den oxydativen Zerfall von molybdaendisilizidhaltigen Werkstuecken

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DE962393C
DE962393C DES43344A DES0043344A DE962393C DE 962393 C DE962393 C DE 962393C DE S43344 A DES43344 A DE S43344A DE S0043344 A DES0043344 A DE S0043344A DE 962393 C DE962393 C DE 962393C
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DE
Germany
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molybdic acid
workpiece
atmosphere
endangered
molybdenum
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Expired
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DES43344A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Dr Techn Erich Fitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Plania Werke AG
Original Assignee
Siemens Plania Werke AG
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/02Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in air or gases by adding vapour phase inhibitors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

  • Verfahren zum Schutz gegen den oxydativen Zerfall von molybdändisilizidhaltigen Werkstücken Bekanntlich zeichnen sich die Siliz.iumverbindungen der Übergangsmetalle der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems durch Oxydlationsbeständ:igkeit bei hohen Temperaturen aus und eignen sich daher als Werkstoffe für Bauteile, die hohen Temperaturen in oxydierender Atmosphäre ausgesetzt sind, wie Heizstäbe im elektri= sehen Widiersta,ndsöfen. Besonders geeignet für Heizleiter ist Molybd'än@cdi,si@lizid, da der auf pulvermetallurgischem Wege unter Zusatz weiterer Hartstoffe oder Metalloxyde hergestellte Heizleiter einen für diesen Zweck günstigen spezifischen Widerstand besitzt und Temperaturen bis, etwa 170o° in oxydierender Atmosphäre ausgesetzt werden kann. Die hervorr?gende Oxydationsbeständigkeit der molybd'ändisilizidhaltige:n Formkörper wind: auf die Ausbiildung einer'glasartiken siliziumdioxydhaltigen Deckschicht zurückgeführt, die beim Glühen des Formkörpers an Luft bei dien hohen Temperaturen entsteht. Um auch hochwarmfeste Molybdänteile vor oxydativem Angriff zu schützen, ist es auch bekannt, auf dier Oberfläche der Molybdänteile eine Molybdändi,siliz.iidschirht zu bilden, bei der dann in Gegenwart von Sauerstoff bei der Glühbehandlung die glasartige Deckschicht entsteht.
  • Es hat sich nun gezeigt, daB eine zu:nderfeste Deckschicht nur daran sich bildet, wenn die Oxydation des Mo Sie oberhalb 700° stattfnde@t. Zwischen 30o und 700p, insbesondere zwischen 45o und 63o°, tritt in Gegenwart von Sauerstoff ein schmeIller Zerfall des Molybdändisilizdes ein. In diesem kritischen Temperaturbereich entstehen an dem auf pulvermetallurgischem Wege hergestellten Körpern Ausblühungen eines voluminösen Pulvers von gräulicher bzw. gelblichgrüner Farbe. Anscheinend liegt ein interkristalPiiner Angriff unter Oxydation der Korngrenzen zu noch nicht indentifizierten Oxyden vor. Die Untersuchung hat ergeben, daß es sich vermutlich um ein Mdlybdänsilikat handelt. Im Röntgenbeugu@ngs;d'iagramm erschien jedoch nur die Beugungslinie des Mo Sie, das Oxydationsprodukt hat sich bisher als röntgenamoTph erwiesen.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, den oxydativen Zerfall von Werkstücken, die aus Molybdänsiliziumlegierungen bestehen bzw. Molybdändisilizi'd, als zunderfes:te Komponente zumi:ndestens an ihrer Oberfläche enthalten und :dem kritischen Temperaturbereich zwischen 300 und 700° ausgesetzt sind, dadurch zu verhindern, daß diejenigen Werkstückteile, die dieser Temperatur ausgesetzt sind', kein mit Sauerstoffgas in Berührung kommendes Mdlybdändi-silizi,d enthalten. Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen, die Molybdänd'isilizidoberflächen mit einer gasundurchlässigen, mindestens zum Teil aus Oxyden bestehenden Schutzschicht abzudecken. Eine derartige Schutzschicht kann durch Glühen des molybdänd;i:sili'zi(d;-haltigen Werkstückes in sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei Temperaturen oberhalb 130o° ausgebildet werden.
  • Es ist jedoch nicht in allen Fällen möglich, das mol'ybdänidisil.izid,haltige uTerkstück mit einer den oxydativen Zerfall :hindernden Schutzschicht an den Stellen zu versehen, die betriebsmäßig dem kritischen Temperaturbereich bis 70o° ausgesetzt sind, wie es z. B. bei Heizleitern in elektrischen Widerstandsöfen der Fall ist, da diie Anschlußenden des Heizleiters wegen der schlechten elektrischen Leitfähigkeit .der Schutzschicht nicht auf diese Weise geschützt werden können und gerade an den Anschlußenden betriebsmäßig die kritischen Temperaturen auftreten. Die Versuche mit molybdändisilizidhaltigen Heizstäben haben gezeigt, daß an der übergangsstelle zwischen Glühzone und Anschlußteil vorzeitig eine Zerstörung des Heizstabes eintritt.
  • Die Erfindung zeigt nun ein Vierfahren, wie dieser oxydative Zerfall des Molybdändisi:lizides; im kriitis.chen Temperaturbereich verhindhrt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Sauerstoffgas die geschiilderten Zerstörungserscheinungen @in dem Temperaturbiereich zwischen 30o und 700° nicht hervorruft, wenn die sauerstoffhaltige, den Heizstab umhüllende Atmosphäre MolybdänsäuT-edampf enthält, der dem Sättigungswert an Mo 03 über fester Molybdänsäure bei der entsprechenden Temperatur angenähert ist.
  • Vermutlich kann sich das i:ntermedi,är gebildete Molybdänsilikat niederer Wertigkeitsstufe nicht zum sechswertigen Molybdän oxydieren, wenn in der sauerstofialtigen Atmosphäre Molyb(Yänsäuredampf vorhanden ist. Die Aktivität des Sauerstoffes wind durch Zugabe eines höherwertigen Oxydationsproduktes erniedrigt, als welches Molybdä.nsäureanhydrit anzusehen ist.
  • Die Erfindung ermöglicht nun auf Grund dieser Beobachtung ein sehr einfaches Verfahren zum Schutz des oxydativen Zerfalls von Molybdändisilizid t in dem kritischen Temperaturbereich zwischen 3oo und 7a0°. Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß in der die gefährdeten Werkstückteile umgebenden Atmosphäre ein Gehalt an dampfförmigem Molyb:dänsäureanhydrit erzeugt wird', der dem Sättigungsgehalt an Mo0" über fester Molybdänsäure bei der entsprechenden Temperatur angenähert isst. Molybdiänsäure ist bekanntlich ein festes Oxyd mit einen für Metalloxyde bereits bei niedrigen Temperaturen (6oo°) ungewöhnlich hohem Dampfdruck. Die Einstellung de-r Gleichgewichtsdampfdrücke über Molybdänsäu-re erfolgt auch bei ,niederen Temperaturen sehr rasch, und man kann daher diie Zugabe von Mo 03 auf sehr einfache Weise dadurch verwirklichen. daß man das zu schützende Werkstück mit fester Molybdänsäure.umgibt, wodurch bei der Betriebstemperatur die umgebende Atmosphäre weitgehend an Molybdänsäure, gesättigt wird, so daß das Molybdändisifivid von dem Luftsauerstoff nicht mehr angegriffen wird. Zweckmäßig wird das Werkstück mit einer Asbestumwicklung an den gefährdeten Stellen versehen und in die Asbestumwickf"ung feste Molybdän.säure eingebettet. Im Bedarfsfalle kann die feste Molybdän@säu.:re für die Bildung der Schutz.atmo,sphäre ergänzt werden.
  • Beim ersten Aufheizen von Heizleitern, die Molybdärndisilizid zwmin:destens in ihrer Oberfläche enthalten, entsteht die schützende Deckschicht unter Abrauchen von Mdlybddnsäure, die sich als Sublimat an dein kalten Enden des Heizleiters bei Temperaturen unter 65o° als '.niederschlägt. Skelett nadelförmiger Kristalle nicderschlägt. Wenn man diese Molybdänsäure nicht entfernt, kann sie bereits für die Erzeugung der Schutzatmosphäre beim späteren Betrieb des Heizleiters ausgenutzt werden.
  • Bei der Verwendung von MolybdÜnsäure als Schutz gegen: -den oxydativen Angriff des Molybd@än,di@si@liz,id@es :durch Luftsauerstoff bei Temperaturen zwischen 300 und 700° ist zu bedenken, d@aß Molybdänsäure feuerbeständige Materiialiien, wie Silikate, Schamotte usw., angreift und. zerstört. Bei. Verwendung des Verfahrens für Molybd'ändisilizid heizelemente werden daher nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Durch.füh-rungen durch ein in die Ofenummauerungen eingeschobenes Metallrohr ,geschützt, das d'as Anschlußende dies Heizelemenites in einem gewissen Abstand umgibt. An diesem kühlen Mantel schlägt sich dann die Molybdänsäure nieder und wird bei steigender Temperatur von neuem verdampft, so daß in der das Anschlußende umgebenden Atmosphäre immer der der jeweiligen Temperatur entsprechende Dampfdruck an Molybdänsäuire gehalten wird. Wichtig ist hierbei, daß die Schutzatmosphäre strömungsfrei bleibt, Ja ja hiermit der Verlust an Molybdänsäure verbunden ist und andiere Ofenbauteile durch die abgegebene Molybdänsäure gefährdet würden. Eine Strömung in der Schutzatmosphäre läßt sich ,dann besonders leicht vermeiden, wenn die Heizelemente nur von einer Seite frei tragend in den Ofenraum hineinragen, d. h., daß die Stromzu- und -abileiturng nur an einer Seite des Heizelements erfolgt, wie es beispielsweise bei einem U-förmig gestalteten Heizelement der Fall ist. Die beiden Ansch.lußenden dieses U-förmigen Heizelements können in einem solchen Fall durch . einen. Schutzbehälter abgedeckt werden, in dem .die molybdänsäurehaltige Schutzatmosphäre aufrechterhalten wird.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schutz gegen dien oxydativen Zerfall von molybdändisilizidhaltigen Werkstücken, die Arbeitstemperaturen zwi>-schen 300 und 700° in oxydierender, Atmosphäreausgesetzt sind; dadurch gekennzeichnet, daß in der umgebenden Atmosphäre ein Gehalt an gasförmiigem Mo 03 erzeugt wund, der dem Sättigungswert an Mo 03 über fester Molybdänsäure bei der entsprechenden Temperatur angenähert ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß man die gefährdeten Werkstückteile mit fester Molybd,änsäure umgibt und eine Strömung der dieses Werkstückteil umgebenden Atmosphäre verhindert.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man d.ie gefährdeten Werkstückteile mit einer porösen Masse aus Molybdänsäure und. oxydischen Inertstoffen umgibt. q.. Verfahren nach Anspruch i und 2 bei Werkstücken mit unterschiedlicher Arbeitstemperatur, wie z. B. Heizl!eiltern, dadurch gekennzeichnet, daß man d'ie aus dem. Wer'kstückteilen mixt 'öheren als dien angegebenen Temperaturen beim ersten Erhitzen abd ampfende und in der kühleren Temperaturzone sieh abscheidende Molybdänsäure bei der nachfol= genden betriebsmäßigen Verwentdung des Werkstücks für die Erzeugung der molybdänsäurehaltigen Schutzatmosphäre benutzt. 5. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß man die gefährdeten We:rkstückteile mit einem sich außen abkühlenden, j,ed'och von der Werkstückoberfläche räumlich getrennten Metallmantel umgiht, an dem sich die abgedampfte Molybdänsäure niederschlägt.
DES43344A 1955-04-01 1955-04-01 Verfahren zum Schutz gegen den oxydativen Zerfall von molybdaendisilizidhaltigen Werkstuecken Expired DE962393C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1233764B (de) * 1961-10-11 1967-02-02 Samuel Ruben Verfahren zur Herstellung von hochschmelzenden, elektrisch leitenden Sinterkoerpern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1233764B (de) * 1961-10-11 1967-02-02 Samuel Ruben Verfahren zur Herstellung von hochschmelzenden, elektrisch leitenden Sinterkoerpern

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