DEP0034477DA

DEP0034477DA - Manufacture of iron-silicon alloy objects that are resistant to chemical attack

Info

Publication number: DEP0034477DA
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. habil Schrader
Original assignee: Fried. Krupp Widia-Fabrik, Essen
Publication date: 1951-01-04

Description

Es ist bekannt, Gegenstände, die gegen chemische Agenzien, insbesondere gegen Säureangriffe, widerstandsfähig sein sollen, aus Silizium-Eisenguß herzustellen, der im wesentlichen aus Eisen mit etwa 10 - 25% Silizium, besteht. Die Herstellung der Gegenstände erfolgt ausschließlich auf dem Wege des Formgusses, das der Werkstoff unverformbar und nur durch Schleifen bearbeitbar, dagegen mit spanabhebenden Werkzeugen praktisch unbearbeitbar ist. Die Herstellung und Verwendung der Gegenstände aus Silizium-Eisenguß wird auch erschwert durch ihre außerordentlich große Sprödigkeit und Empfindlichkeit gegen Stöße und Gieß- und Wärmespannungen.It is known to produce objects which are to be resistant to chemical agents, in particular to acid attacks, from cast silicon-iron, which consists essentially of iron with about 10-25% silicon. The objects are produced exclusively by means of molding, which means that the material is non-deformable and can only be machined by grinding, but practically unworkable with cutting tools. The manufacture and use of the objects made of cast silicon iron is also made more difficult by their extraordinarily great brittleness and sensitivity to impacts and casting and thermal stresses.

Den Gegenstand der Erfindung bilden Gegenstände, die gegen chemische Angriffe widerstandsfähig sein sollen und die aus einer gesinterten korrosionsbeständigen Silizium-Eisen-Legierung bestehen.The subject of the invention is formed by objects which are supposed to be resistant to chemical attack and which consist of a sintered, corrosion-resistant silicon-iron alloy.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß die gesinterten Legierungen der angegebenen Zusammensetzung von den Nachteilen der gegossenen Legierungen weitgehend frei sind. Insbesondere ist eine spanabhebende Bearbeitung der vorgesinterten Gegenstände möglich, außerdem sind die gesinterten Gegenstände den gegossenen hinsichtlich ihrer Zähigkeitseigenschaften erheblich überlegen. Die Silizium-Eisen-Legierungen sind wegen ihrer hohen Sprödigkeit leicht zu zerkleinern und zu pulverisieren. Es sind aber bisher keine siliziumhaltigen Sinterlegierungen bekannt geworden, weil Silizium wegen seiner starken Oxydierbarkeit schwer zu sintern ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß es möglich ist, die pulverisierten Silizium-Eisen-Legierungen einwandfrei zu sintern, wenn man für Fernhaltung des Sauerstoffes beim Sintern sorgt. Als zweckmäßige Arbeitsweise hat sich die folgen erwiesen.It has been shown that the sintered alloys of the specified composition are largely free of the disadvantages of the cast alloys. In particular, machining of the presintered objects is possible; in addition, the sintered objects are considerably superior to the cast ones with regard to their toughness properties. The silicon-iron alloys are easy to crush and pulverize because of their high brittleness. So far, however, no silicon-containing sintered alloys have become known because silicon is difficult to sinter because of its high oxidizability. The invention is based on the knowledge that it is possible to sinter the powdered silicon-iron alloys properly if one ensures that the oxygen is kept away during sintering. The following has proven to be an appropriate way of working.

Aus pulverisiertem Silizium-Eisenguß werden Formkörper gepreßt und bei einer Temperatur unterhalb ihrer Schmelztemperatur gesintert. Wendet man eine zweimalige Sinterung an, so kann man nach dem Vorsintern, das in der Regel bei niedrigerer Temperatur als das Fertigsintern erfolgt, die Körper spanabhebend bearbeiten. Das Sintern der Formkörper erfolgt in geschlossenen, zweckmäßig in abgedichteten Kästen. Die Formkörper werden in den Kästen mit einer Abdeckmasse umgeben, die Sauerstoff bindet. Zweckmäßig besteht die Abdeckmasse aus einem möglichst wenig backenden, indifferenten Bestandteil, z.B. aus geglühtem Tonerdepulver, mit einem Zusatz von Ferrosiliziumpulver. Das Ferrosilizium bindet den im Sinterkasten vorhandenen Sauerstoff bei der Erhitzung ab, so daß eine sauerstoffarme Atmosphäre entsteht, in der eine die Sinterung verhindernde Oxydation des Metallpulvers nicht eintritt. Außer der Abbindung des Sauerstoffs bewirkt die angegebene Abdeckmasse auch eine Silizierung, die die Korrosionsbeständigkeit der Formkörper günstig beeinflußt. Das Ferrosilizium in der Abdeckmasse kann aber auch ganz oder teilweise durch andere sauerstoffbindende Bestandteile, z.B. Ferromangan, Ferroaluminium, Ferrotitan, Siliziumkarbid u.a. ersetzt werden. Neben oder anstelle von Pulver aus Silizium-Eisenguß kann man auch ein Gemisch von Eisenpulver und Ferrosiliziumpulver als Ausgangsstoff für die Formkörper verwenden. Es ist aber hierzu sehr reines und sehr sauerstoffarmes Eisenpulver, vorzugsweise Carbonyleisenpulver, erforderlich. Beim Sintern muß außerdem eine ausreichende Diffusion der Legierungsbestandteile erfolgen.Moldings are pressed from powdered silicon iron casting and sintered at a temperature below their melting point. If a double sintering is used, the bodies can be machined after the pre-sintering, which usually takes place at a lower temperature than the final sintering. The molded bodies are sintered in closed, expediently in sealed boxes. The moldings are surrounded in the boxes with a covering compound that binds oxygen. The covering compound expediently consists of an indifferent component that bakes as little as possible, e.g. of annealed alumina powder with the addition of ferrosilicon powder. The ferrosilicon binds the oxygen present in the sintering box when it is heated, so that a low-oxygen atmosphere is created in which oxidation of the metal powder, which prevents sintering, does not occur. In addition to binding the oxygen, the specified cover compound also causes siliconization, which has a favorable effect on the corrosion resistance of the molded body. The ferrosilicon in the covering compound can also be completely or partially replaced by other oxygen-binding components, e.g. ferromanganese, ferroaluminum, ferrotitanium, silicon carbide, etc. In addition to or instead of powder made from cast silicon iron, a mixture of iron powder and ferrosilicon powder can also be used as the starting material for the molded bodies. However, this requires very pure and very low-oxygen iron powder, preferably carbonyl iron powder. In addition, sufficient diffusion of the alloy constituents must take place during sintering.

Nach dem beschriebenen Verfahren können selbst Gegenstände mit komplizierten Formen blasenfrei und mit großer Maßgenauigkeit hergestellt werden. Die chemische Beständigkeit der gesinterten Gegenstände ist zum Teil infolge der Oberflächensilizierung besser als die der gegossenen Gegenstände gleicher Zusammensetzung.With the method described, even objects with complex shapes can be produced without bubbles and with great dimensional accuracy. The chemical resistance of the sintered objects is, partly due to the surface siliconization, better than that of the cast objects of the same composition.

Die Legierungen können außer Eisen und Silizium, dessen Gehalt zweckmäßig zwischen 10 und 25% liegt, noch weitere Elemente einzeln oder zu mehreren enthalten, ohne daß der Charakter der Legierung sich ändert. Insbesondere können zuge- setzt werden bis zu 20% Nickel, bis 20% Chrom, bis 20% Mangan, bis 10% Kupfer oder bis 6% Molybdän.In addition to iron and silicon, the content of which is expediently between 10 and 25%, the alloys can also contain further elements individually or in groups without changing the character of the alloy. In particular, Up to 20% nickel, up to 20% chromium, up to 20% manganese, up to 10% copper or up to 6% molybdenum are used.

Als Gegenstände nach der Erfindung kommen insbesondere Gefäße, Apparate- und Maschinenteile für die chemische Industrie in Frage, ferner auch Filter, die aus den porös gesinterten Legierungen hergestellt werden.In particular, vessels, apparatus and machine parts for the chemical industry come into consideration as objects according to the invention, as well as filters which are produced from the porous sintered alloys.

Claims

1. A method for the production of objects resistant to chemical attack from iron-silicon alloys, preferably with 10-25% silicon, characterized in that they are produced by sintering with the proviso that oxygen is kept away from the alloy during sintering.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sintering takes place in closed containers.

3. The method according to claim 1-2, characterized in that the bodies to be sintered are embedded in an oxygen-binding cover compound.

4. The method according to claim 3, characterized in that the covering compound consists of an indifferent component, e.g. alumina, and an oxygen-binding component, e.g. ferrosilicon, ferromanganese, ferroaluminum, ferrotitanium, silicon carbide.

5. Objects made of iron-silicon alloys with 10-25% silicon, which should be resistant to chemical attack and are produced by sintering according to the method according to claims 1-4, characterized in that the iron-silicon alloys are still up to Contains 20% nickel, up to 20% chromium, up to 20% manganese, up to 10% copper, up to 6% molybdenum, individually or in groups.