PL96169B1 - Stop miedzi zawierajacy glin,zelazo i krzem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest stop miedzi zawie¬ rajacy glin, zelazo i krzem, o duzej odpornosci na korozje i dzialanie kwasów.Wiadomo, ze podzespoly takie jak haki lub wie¬ szaki do trawienia oraz czesci pomp i armatury narazone sa na silne dzialanie chemiczne. W wy¬ niku korozji powoduje to duze straty w stoso¬ wanych *do trawienia przyrzadach. Istnieje zatem pilna potrzeba opracowania materialów dla przy¬ rzadów i urzadzen do trawienia, które z jednej strony mialyby niezbedna wytrzymalosc mecha¬ niczna, a z drugiej wystarczajaca trwalosc w ko¬ rozyjnym srodowisku kwasów.Istnieja stopy spelniajace te wymagania, sa to jednak stopy, oparte na niklu, których cena jest bardzo wysoka.Znane sa równiez brazy glinowe zawierajace krzem, okreslane jako kwasoodporne, jednak za¬ wartosc krzemu obniza ich odpornosc na utlenia¬ nie w stosunku do zwyklych brazów glinowych.Dla zmniejszenia tych wad dodawano do stopu ni¬ klu i/lub chromu, jednak bez zadawalajacych re¬ zultatów. Dotychczas nie osiagnieto takiego skladu stopu miedzi, który móglby byc uzytkowany, a to ze wzgledu na wysokie koszty, zamiast stopów na? bazie niklu sluzacych do wytwarzania przyrzadów przeznaczonych do trawienia i wykazujacych znacz¬ ne podwyzszenie odpornosci na dzialanie kwasów.Celem wynalazku jest unikniecie wymienionych niedogodnosci, a zadaniem technicznym jest opra- 2 cowanie stopu miedzi o podwyzszonych wlasciwos¬ ciach, bez uzycia zbyt duzych ilosci drogich sklad¬ ników, który móglby byc wytwarzany sposobami stosowanymi przy otrzymywaniu stopów miedzi, majacego znacznie podwyzszona odpornosc na ko¬ rozje w stosunku do znanych stopów oraz wystar¬ czajaco dobre wlasnosci mechaniczne, tak, aby z jednej strony posiadac w wystarczajacym stopniu odpornosc na dzialanie kwasu, taka, jaka wyste- io puje w urzadzeniach do trawienia, a z drugiej strony wytrzymywac obciazenie mechaniczne na¬ wet w warunkach trwalych drgan.Zadanie to wedlug wynalazku rozwiazano w ten sposób, ze stop miedzi zawiera 3—12% wagowych glinu, 4—7% wagowych niklu, 3—6% wagowych zelaza, 0,3—5% wagowych krzemu, ewentualnie do 1% wagowego manganu, a reszte stanowi miedz i zanieczyszczenia, przy czym zawartosci krzemu i glinu w iloczynie °/o'Si,X°/o Al wynosza co naj- mniej 4, a co najwyzej 15 (pole A na fig. 1), a korzystnie co najmniej 6 i co najwyzej 12 (pole B na fig. 1).Korzystnie zawartosc zelaza w stopach wynosi 4—6°/o wagowych, a niklu 5—7% wagowych. W jednym z korzystnych skladów stopu zawartosc glinu wynosi 8—12% wagowych.Dalszy dobór skladu stopu wedlug wynalazku polega na tym, ze zawartosc krzemu wynosi 0,3— —2,5% wagowych, a szczególnie 0,3—1,5% wago- wych. 9616996109 Stopy o tym skladzie, które mozna okreslic ja¬ ko brazy wieloskladnikowe, maja w stosunku do znanych brazów glinowych znacznie lepsze wlas¬ nosci antykorozyjne, w szczególnosci w kwasach do trawienia, a do tego korzystne wlasnosci mecha¬ niczne. Stopy miedzi wedlug wynalazku nadaja sie szczególnie dobrze do wytwarzania podzespo¬ lów narazonych na korozje chemiczna, jak na przyklad haki do trawienia, oraz moga znalezc zastosowanie do" wytwarzania czesci pomp, arma¬ tur, srub, wykladzin i podobnych.Wynalazek zostanie wyjasniony blizej w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres zawartosci krzemu i glinu w stopach wedlug wynalazku, z naniesionymi gra¬ nicznymi wielkosciami dla krzemu z glinu, a fig. 2. i fig. 3 — mikrostruktury tych stopów. Jak uwidoczniono na fig. 1 przy zastapieniu glinu przez krzem dodaje sie stosunkowo mniej krzemu niz wynosila zawartosc .glinu dla osiagniecia tego sa¬ mego skutku, czyli odpornosci na dzialanie kwasu.Wraz z obnizajaca sie zawartoscia glinu nalezy stosowac wzrastajaca zawartosc krzemu. Stopy, których sklad odpowiada polu b na fig. 1 wykazuja opisane wlasciwosci w szczególnym rozmiarze, przy czym przy tej samej zawartosci glinu stopy lezace na pozycji wyzszego iloczynu % Si IX % Al wykazuja wyzsze odpornosci na dzialanie kwasu i korozje. Równoczesnie zwiazane jest to, ze znacz¬ nym podwyzszeniem wytrzymalosci na rozciaga¬ nie i podwyzszeniem granicy plastycznosci, która dla okreslonych zastosowan nie pozwala na pelne wykorzystanie podwyzszonych wlasnosci kwasood- pornosci i odpornosci na korozje, gdyz ciagliwosc tych stopów bylaby zbyt mala. W takich stopach nalezy stosowac nizszy iloczyn % Si ;X % Al.Korzystny zakres obejmuje stopy znajdujace sie w polu B, które odpowiadaja warunkom wytrzy¬ malosciowym najczesciej wystepujacym w prakty¬ ce. Obok stopniowania wytrzymalosci mechanicz¬ nej, okreslonej iloczynem % Si X % Al, w stopach wedlug wynalazku wystepuje wplyw zawartosci glinu podobny 'jak w dotychczasowych brazach glinowych. Oznacza to, ze wyzszym zawartosciom glinu jest przyporzadkowana wieksza wytrzyma¬ losc i odwrotnie nizszym zawartosciom nizsza.Stopy znajdujace sie w polach A i B moga byc z okresleniem skladu stopu dobierane wedlug za¬ danej wytrzymalosci i plastycznosci dfa osiagnie¬ cia najwyzszej odpornosci na korozje. Wyjasniono to w ponizszych przykladach.Przyklad I. Stop lezacy w polu B ma sklad: Al — 10% wagowych, Si — 0,7% wagowego; Fe 5% wagowych Ni — 6% wagowych, reszte stanowi miedz i zwykle zanieczyszczenia. Stop ten ma wlasnosci mechaniczne równe lub lepsze niz ja¬ kikolwiek znany braz miedziowoglinowy, Kwasood- pornosc stopu wedlug wynalazku jest znacznie wyzsza niz dotychczasowych stopów. Badania ko¬ rozji w kwasie trawiacym dla stopu 0 wymienio¬ nym skladzie wykazaly po wielu setkach godzin znacznie nizsza utrate wagi. Mikrostruktura tego stopu jest uwidoczniona na fig. 2 .w 500-krotnym powiekszeniu.Zglad ten wykazuje, ze wzgledu na wysoka za- 40 45 55 60 wartosc glinu i obecnosc krzemu, wysoki stopien wydzielen eutektoidalnych plytkowych skladników strukturalnych oraz wysoka zawartosc fazy beta.W strukturze wystepuja wydzielenia miedzyme¬ taliczne.Przyklad II. Inny stop miedzi wedlug wy¬ nalazku, o jeszcze lepszych wlasnosciach antyko¬ rozyjnych i kwasoodpornych, którego wlasnosci mechaniczne sa nieco gorsze, niz stopu wedlug przykladu I ma nastepujacy sklad: Al — 5% wa¬ gowych, Si — 1,8% wagowych, Fe — 4,7% wa¬ gowych, Ni — . 5,6% wagowych.: Reszte sta¬ nowi miedz ze zwyklymi zanieczyszczeniami. Mi¬ krostrukture tego stopu w 500-krotnym powiek¬ szeniu uwidoczniono na fig. 3. Wystepuje tu w przyblizeniu jednorodny stop bez fazy beta i bez wydzielen eutektoidalnych z pierwotnie i wtórnie wydzielonymi zwiazkami miedzymetalicznymi. Ta¬ blica 1 daje przeglad wyników porównawczych ba¬ dan korozji, które wykonano dla stopów o przyto¬ czonych wyzej skladach w kwasie trawiacym, któ¬ ry stanowi 18%-towy wagowo kwas solny o jonach Fe III w stezeniu 2 g/l, w warunkach przymuso¬ wego przewietrzania w temperaturze 35°C.Tablica 1 Skladniki stopu w % wagowych G-NiSiBz F 60 wg. DIN 1714 | (10 Al, 5 Ni, 5 Fe) 1 Stop: 10,8 Al; 0,63 Si*) 1 Stop: 8,1 Al; 0,50 Si*) 1 Stop: 4,7 Al; 1,51 Si*) | Stop: 9,45 Al; 0,45 Si*) | Stop: 5,3 Al; 2,48 Si*) | Stop: 3,25 Al; 3,36 Si*) | Stop: 10,3 Al; 1,03 Si*) Wspólczynnik straty wagi v 1,00 (wspólczyn¬ nik odniesienia) 0,67 1 0,69 0,68 | 0,71 0,65 | 0,67 1 0,62 '* , 1 *) Zawartosc Ni 3—7% wagowych a Fe 2—6% wa¬ gowych Jak wynika z tablicy 1 stopy wedlug wynalazku wykazuja znacznie mniejsza strate wagi niz zna¬ ne brazy glinowe, na przyklad G-Ni AlBz F 70 wedlug DIN 1714.Korzystnie stopy miedzi, ewentualnie przyrzady z nich wykonane poddaje sie obróbce cieplnej, aby wyrównac naprezenia powstale przy szybkim skurczu w czasie odlewania i uzyskac jednorod¬ nosc materialu. Ta obróbka cieplna powoduje, szczególnie w stopach 6 zawartosci do 2% wago¬ wych krzemu, dalsze podwyzszenie odpornosci na dzialanie kwasu i dalsza poprawe wlasnosci me¬ chanicznych. Stwierdzono, ze korzystny zakres tem¬ peratur wyzarzania wynosi 600—800°C a czas wy¬ zarzania — do 10 godzin. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Stop miedzi zawierajacy glin, zelazo i krzem o duzej odpornosci na korozje i dzialanie kwasów,96169 znamienny tym, ze zawiera 3-12% wagowych gli¬ nu, 4—7% wagowych niklu, 3—6% wagowych ze¬ laza, 0,3—5% wagowych krzemu, ewentualnie do 1% wagowego manganu, a reszte stanowi miedz i zanieczyszczenia, przy czym w stopie tym ilo¬ czyn % Si X % Al wynosi co najmniej 4 i nie wiecej niz 15, a korzystnie stosunek ten wynosi co najmniej 6 i nie wiecej niz 12.
2. 2. Stop miedzi wedlug zastrz. 1, znamienny tym, 6 ze zawartosc zelaza korzystnie wynosi 4—6% wa¬ gowych a niklu 5—7% wagowych.
3. 3. Stop miedzi wedlug zastrz. 1 albo 2, znamien¬ ny tym, ze zawartosc glinu korzystnie wynosi 8—12% wagowych.
4. 4. Stop miedzi wedlug zastrz. 1 albo 2, znamien¬ ny tym, ze zawartosc krzemu korzystnie wynosi 0,3—2,5% wagowych, a najkorzystniej 0,3—1,5% wagowych. « . ,1 I TOLE R mroiF-* Fig. 196169 Fig. 2 Fig. 3 W.Z.Graf. Z-d Nr 2, zam. 1009/78/G, A4, 115 Cena 45 zl PL