PL22726B1 - Sposób wytwarzania wyrobów o strukturze grubokrystalicznej z metali wysokotopliwych. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwa¬ rzania wyrobów o strukturze grubokrysta¬ licznej z metali wysokotopliwych, np. z renu, wolframu lub molibdenu albo ze sto¬ pów tych metali.Wyroby moga posiadac ksztalt bloków metalowych, pretów, drutów, blachy, tasm, jedno- lub kilkakrotnie srubowo skreco¬ nych drucików zarowych i t. d.Do wytwarzania wyrobów metalowych o strukturze grubokrystalicznej, np. dru¬ tów wolframowych, stosowano dotychczas rózne sposoby.Wedlug jednego z tych spo¬ sobów do wolframu podczas jego wytwa¬ rzania dodaje sie domieszki, która z (któ- remikolwiek) tlenkami metalowemi lub z innemi zwiazkami wzglednie zanieczy¬ szczeniami, zawartemi w wolframie, two¬ rzy krzemian, dajacy sie odparowac. Istota tego sposobu jest to, ze domieszki, wcielo¬ ne do wolframu metalicznego, musza byc tego rodzaju, aby wraz z krzemianami, po- wstalemi z tych domieszek i z tlenków me¬ talowych oraz z innych zanieczyszczen, ulatnialy sie, zanim wyrób metalowy, wy¬ twarzany z proszku wolframowego, osia¬ gnie podczas obróbki cieplnej temperature szybkiego wzrostu ziam, to znaczy tempe¬ rature spiekania. Glownem znamieniem te¬ go sposobu jest to, ze wszystkie domieszkiwzglednie wytworzone z nich krzemiany ulatniaja sie, zanim osiagnie sie tempera¬ ture spiekania wyrobu metalowego, lub najpózniej w chwili, w której osiagnieta zostaje ta temperatura. Jako domieszki znane sa: dwutlenek krzemu wzglednie dwutlenek krzemu i tlenek torowy ze zwiazkiem metalu alkalicznego.Znany jest równiez sposób, w którym materjal wyjsciowy stanowi np. tlenek wolframowy, zupelnie wolny od materja- lów takich, jak tlenek torowy lub dwutle¬ nek krzemil, które hamuja lub zwalniaja wzrost krysztalów; materjal wyjsciowy miesza sie w pewnym stosunku ze zwiaz¬ kami chlorowemi metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych, poczem miesza¬ nine te spieka sie w znany sposób przy równoczesnem ulatnianiu sie domieszek. Z tego wynika, ze w sposobie tym domieszki ulatniaja sie przed osiagnieciem tempera¬ tury spiekania. Niedogodnoscia tego spo¬ sobu jest miedzy innemi to, ze wspomniany materjal wyjsciowy daje sie tylko z trud¬ noscia wytwarzac, oraz ze niepewne jest osiagniecie jednolitej struktury krystalicz¬ nej.Sposób wedlug wynalazku, rózniacy sie zupelnie od sposobów dotychczas zna¬ nych, daje moznosc wytwarzania grubo- krystalicznych a nawet jednokrystalicz- nych wyrobów metalowych w postaci wló¬ kien, pretów, bloków i t. d. np. z wolfra¬ mu. Sposób ten polega na doswiadczeniu, ze na ostateczna wielkosc krysztalów po¬ szczególnych, zarówno podczas krystali¬ zacji nieodksztalconego wyrobu metalo¬ wego, jako tez podczas rekrystalizacji juz odksztalconego wyrobu metalowego, od¬ dzialywaja, ogólnie biorac, bardzo do¬ datnio domieszki (do metalu), które w toku krystalizacji lub rekrystalizacji nie u- latniaja sie z wyrobu metalowego i które wskutek odpowiedniego cisnienia pary, wywolywanego przez jedna z domieszek w temperaturze, wymaganej podczas krysta¬ lizacji wzglednie rekrystalizacji i wyzszej od temperatury spiekania, wytwarzaja we¬ wnetrzne naprezenia, oddzialywajace do¬ datnio na wzrost krysztalów. Przytem jest rzecza obojetna, czy odpowiednie cisnienie pary wywolane zostaje samemi domie^ szkami, czy tez produktami rozkladu wzglednie produktami reakcji tych domie¬ szek lub wspólnem dzialaniem tych sub- stancyj.Okazalo sie, ze do wytwarzania struk¬ tury grubokrystalicznej nadaja sie takie domieszki, które wskutek cisnienia pary w temperaturze, wyzszej od temperatury krystalizacji wzglednie rekrystalizacji, zmniejszaja co najmniej o 10% skurcz, wywolywany w temperaturze, nizszej od temperatury krystalizacji wzglednie rekry¬ stalizacji.Badanie licznych zwiazków wykazalo, ze jako domieszki do metali wysokotopli- wych, np. do wolframu, nadaja sie najle¬ piej niektóre proste i zlozone krzemiany, borany, fosforany, tytaniany, fluorki, tle- nofluorki i inne podobnie dzialajace sub¬ stancje, np. fosforan cyrkonu, fosforan to¬ ru, krzemian zelaza, krzemian glinu, krze¬ mian toru, krzemian magnezu, krzemian cyrkonu, tytanian wapnia, boran glinu, fluorek wapnia, fluorek baru, utleniony fluorek cyrkonu i inne podobnie dzialajace materjaly, jako tez zlozone lub zespolone zwiazki tych materjalów, jak np. krzemian zelazo-glinowy, krzemian magnezo-glino- wy, krzemian wapniowe-tytanowy, boran zelazawo-magnezowy, fosforan fluoro-wap- niowy, i podobne zwiazki oraz mieszaniny kilku tych materjalów, gdyz materjaly te podczas spiekania nie ulatniaja sie z wyro¬ bu metalowego wcale, albo ulatniaja sie tylko czesciowo.Jest oczywiscie rzecza obojetna, czy wspomniane domieszki, po wyzej opisa- nem dodatniem oddzialywaniu, przyspie- szajacem wzrost krysztalów podczas osta¬ tecznej krystalizacji lub rekrystalizacji — 2 —wyrobu metalowego, pozostaja nadal w wyrobie metalowym, czy tez ulatniaja sie pózniej czesciowo lub calkowicie, Jest równiez rzecza obojetna, czy wyj¬ sciowe wyroby metalowe, w danym przy¬ padku nawet w temperaturze nizszej od temperatury spiekania, zawieraja lotne substancje jako zanieczyszczenia, np. tle¬ nek zelaza, zasady i podobne materjaly, ulatniajace sie z wyrobów metalowych pod¬ czas obróbki cieplnej przed krystalizacja wzglednie rekrystalizacja.Oprócz tego stwierdzono, ze mozna spotegowac wyzej opisane dzialanie, przy¬ spieszajace wzrost krysztalów w odksztal¬ conych wyrobach metalowych, np. w dru¬ cie nieskreconym, albo jednokrotnie lub kilkakrotnie skreconym srubowo, jezeli blo¬ ki metalowe nie spieka sie ostatecznie, lecz jesli uskutecznia sie dodatkowe wzglednie ostateczne spiekanie bloków juz w postaci drutów, zwojów lub podobnie odksztalco¬ nych przedmiotów metalowych, wykona¬ nych w znany sposób z niecalkowicie spie¬ czonych wyrobów metalowych, pózniej, równoczesnie z rekrystalizacja tych przed¬ miotów, az do osiagniecia stanu koncowego (ostatecznego) wyrobów. Naprezenia we¬ wnetrzne, spowodowane cisnieniem pary materjalów dodatkowych, oddzialywaja w tych warunkach, jak to wykazuje doswiad¬ czenie, korzystnie na wzrost krysztalów.Domieszki, stosowane w mysl wynalaz¬ ku niniejszego, mozna wprowadzic do me¬ talu w sposób rozmaity. Dzialaja one rów¬ nie dobrze, jezeli podczas wytwarzania metalu miesza sie je z materjalami wyj- sciowemi, z których ma byc wykonany wyrób, lub tez jesli domieszki te w trakcie dowolnej obróbki cieplnej, zwiazanej z wy¬ twarzaniem metalu, wytwarza sie w meta¬ lu z czesci skladowych lub ze zwiazków czesci skladowych tych domieszek. Przy wytwarzaniu wyrobów z wolframu okaza¬ lo sie celowem np. równomierne dodawa¬ nie domieszek lub czesci skladowych tych domieszek albp do kwasu wolframowego, albo do zredukowanego proszku metalu wolframowego w ten sposób, ze kwas wol¬ framowy lub proszek metalu przesyca sie zwyklemi lub koloidalnemi roztworami tych domieszek lub ich czesci sklado¬ wych.Wykonywanie sposobu wedlug wyna¬ lazku w praktyce opisano ponizej.Przyklad la. Okolo 10,8 kg wodzia- nu kwasu wolframowego, oczyszczonego w znany sposób, któremu odpowiada 10,0 kg bezwodnika kwasu wolframowego, miesza sie na cienka papke z 8,0 1 wody. b. Do papki dodaje sie 1,0 1 roztworu chlorku barowego, zawierajacego1 w jed¬ nym litrze 13,8 g krystalicznego chlorku barowego o skladzie BaCl? . 2ff20, oraz 1,0 1 roztworu fluorku sodowego, zawiera¬ jacego w jednym litrze 5,6 g krystaliczne¬ go fluorku sodowego (NaF). c. Otrzymana rzadka papke miesza sie równomiernie, odwadnia i suszy w 300°C. d. Mieszanine te redukuje sie w stru¬ mieniu wodoru w okolo 820^C. e. Kazde 70 g tego metalowego pro¬ szku stlacza sie w odpowiednich formach tlocznych na prety, które nastepnie ogrze¬ wa sie w strumieniu wodoru przez okolo V2 godziny w temperaturze 1100°C, w celu nadania im pozadanej wytrzymalosci. f. Prety, wzmocnione w ten sposób, ogrzewa sie nastepnie do temperatury, wyzszej od temperatury spiekania w atmo^ sferze wodoru, przepuszczajac przez prety prad zmienny o malem napieciu lecz o du- zem natezeniu, w celu wytworzenia struk¬ tury grubokrystaliicznej.Zamiast wyzej wspomnianego roztworu fluorku sodowego mozna zastosowac 1,0 ! roztworu fluorku amonowego, zawieraja¬ cego w jednym litrze 4,94 g krystaliczne¬ go fluorku amonowego (NH4F).Przyklad II a. To samo, co w przykla¬ dzie L b. Do papki dodaje sie 1,18 1 0,5%- — 3 —kwasu solnego (o ciezarze gatunkowym 1,19) i 47,4 g krystalicznego chlorku glino¬ wego o wzorze AIC13 ow^ge koloidalnego roztworu kwasu krze- mow^o i 1,0 1 roztworu chlorku glinowe¬ go, zawierajacego w jednym litrze 100 cm3 wego o wzorze A1C13. 6H20. c. Jak w przykladzie L d. ,, „ „ , przyczem temperatura wynosi 850°C e. ,, „ ,, , stosujac po 150 g proszku metalowego. f. n „ fi , lecz prety po spiekaniu wyciaga sie droga mechaniczna na druty, ogrzewajac je przez kilka minut do zaru bialego, w celu wy¬ tworzenia grubokrystalicznej struktury ostatecznej.Przyklad III a. Do 10,0 kg dobrze roz¬ dzielonego proszku wolframowego, zredu¬ kowanego w znany sposób z kwasu wol¬ framowego, dodaje sie 1,0 1 roztworu azo¬ tanu cyrkonowego w kwasie azotowym, za¬ wierajacego w jedrnym litrze taka ilosc zasadowego azotanu cyrkonowego, jaka od¬ powiada 25 g dwutlenku cyrkonu, oraz 50 cm3 kwasu azotowego {o ciezarze ga¬ tunkowym 1,41). b. Nastepnie dodaje sie 2,48 1 0,5%- owego koloidalnego roztworu kwasu krze¬ mowego, c. Cala mase miesza sie równomiernie, odwadnia i suszy w strumieniu azotu w 300°C w celu unikniecia ewentualnego U- tleniania sie masy. d i e. Jak w przykladzie I, lecz po 150 g proszku metalowego. !• 41 tl U Wynalazek posiada wybitne zalety, gdyz grubokrystaliczna strukture wyrobów mozna osiagnac niezaleznie od wielkosci ziarn materjalu wyjsciowego, a wyrobów metalowych, wytwarzanych opisanym spo¬ sobem, w celu osiagniecia struktury gru- bokrystaUcznej nie trzeba poddawac osob¬ nej obróbce cieplnej; ostateczna struktura grubokrystaliczna powstaje niezaleznie od rodzaju i sposobu cieplnej obróbki pod¬ czas krystalizacji lub rekrystalizacji wyro¬ bu, a to dzieki wewnetrznym naprezeniom, wystepujacym przy zastosowaniu sposobu niniejszego. Stalosc postaci i wytrzyma¬ losc wyrobów metalowych, wytwarzanych sposobem wedlug wynalazku, jak np. dru¬ tu lub drucików zarowych, np. skreconych srubowo drutów lub tasiemek wolframo¬ wych, zwlaszcza w wysokich temperatu¬ rach, jest znacznie wieksza, niz stalosc i wytrzymalosc wyrobów metalowych* wy¬ tworzonych sposobami dotychczas stosowa- nemi. Sposób wedlug wynalazku nadaje sie zwlaszcza do wyrobu kilkakrotnie skró¬ conych srubowo wlókien do drucików za¬ rowych lamp elektrycznych.Wyroby metalowe o strukturze grubo¬ krystalicznej, wytwarzane sposobem we¬ dlug wynalazku, odznaczaja sie równiez nadzwyczajna jednolitoscia struktury kry¬ stalicznej. PL PL

Claims (3)

1.Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania wyrobów o strukturze grubokrystalicznej z metali wy- sokotopliwych, np. z renu, wolframu lub molibdenu albo ze stopów tych metali, przez ogrzewanie do temperatury rekry¬ stalizacji metalu w postaci bloku spraso¬ wanego, wykonanego z tych metali oraz z domieszkii przyspieszajacej tworzenie sie duzych krysztalów, znamienny tern, ze jako materjalów dodatkowych uzywa sie co — 4 —najmniej czesciowo takich materjalów, jakie dopiero podczas ogrzewania do tem¬ peratury rekrystalizacji wytwarzaja pare, której cisnienie wywoluje naprezenia we¬ wnetrzne w tych wyrobach.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze jako materjalów dodatkowych uzywa sie fosforanów, np. cyrkonu lub to¬ ru, krzemianów, np, glinu, toru, magnezu, cyrkonu lub wapnia, boranów, np. boranu glinowego, fluorków, np. wapnia lub baru, albo tlenofluorków, np. tlenofluorku cyr¬ konu.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tern, ze jako materjalów dodatko¬ wych uzywa sie dwukrzemianów lub krze¬ mianów zespolonych, up. krzemianu glino- wo-zelazowego, krzemianu glinowo-magne- zowego, krzemianu tytanowo-wapniowego, dwuboranów lub boranów zespolonych, np. boranu magnezowo-zelazowego, lub dwufosforanów albo fosforanów zespolo¬ nych, np. fosforanu fluoro-wapniowego. Vereinigte Gluhlampen ujnd El ectricitat s Actiengesellschaft. Zastepca: Dr. techn. A. Bolland, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa, PL PL