AT201297B

AT201297B - Hochschmelzende Sinterlegierung

Info

Publication number: AT201297B
Authority: AT
Inventors: Richard Dr Kieffer; Karl Dr Sedlatschek
Original assignee: Plansee Metallwerk
Priority date: 1957-10-11
Filing date: 1957-10-11
Publication date: 1958-12-27

Description

Hochsehmelzende Sinterlegierung
Die Erfindung betrifft eine hochschmelzende
Sinterlegierung für Hochtemperaturanwendung, für die Vakuumtechnik und für elektrische
Zwecke, insbesondere als Heizleiter.

Es ist bekannt, in der Glühlampen-, Radio- röhren-und Röntgenröhren-Industrie Struktur- elemente, insbesondere Heizleiter, Strahl- und
Abschirmbleche usw. aus Molybdän, Wolfram und auch neuerdings aus Tantal zu verwenden.

Den Heizleitern aus Molybdän und Wolfram haftet jedoch der Nachteil an, dass sie nach mehr- stündigem Glühen auf Temperaturen von etwa
1400 bis 2000" C durch Rekristallisation stark verspröden. Durch mechanische Beanspruchun- gen, z. B. durch Berührung der Heizleiter mit dem Glühgut und mechanische Erschütterungen kommt es daher sehr leicht zum Bruch solcher Heizleiter. Gegenüber den Molybdän- und Wolfram-Heizleitern haben Heizleiter aus Tantal den Vorteil, dass sie nach längerer Glühdauer auch bei Temperaturen über 2000 C duktil bleiben, doch haftet den Tantal-Heizleitern der Nachteil an, dass sie eine vergleichsweise geringere Kriechfestigkeit aufweisen. Es kommt daher bei Tantal-Heizleitern zu unliebsamen plastischen Verformungen, Durchhängen usw.

Gegenstand der Erfindung, welche die Nachteile der bekannten Molybdän-, Wolfram- und Tantal-Heizleiter behebt, ist eine Legierung, die aus Tantal in Mengen von 10 bis 90 Gew.-"/o, vorzugsweise 40 bis 70 Gew. -0f0 und Wolfram und bzw. oder Molybdän in Mengen von 90 bis 10 Gew. -0/0, vorzugsweise 20 bis 40 Gew. -o/0 und gegebenenfalls 10 bis 40 Gew, -o/0 eines oder mehrerer der Metalle Chrom, Vanadin, Niob, Titan, Zirkonium, Hafnium, besteht.

Es wird bemerkt, dass Legierungen, die Tantal, Wolfram und Molybdän enthalten, an sich bekannt sind. So ist eine Legierung bekannt, die aus 10-70 Gew. -0/0 Tantal, 0, 2-4 Gew.- /o Kohlenstoff, Rest Wolfram, besteht und als Werkstoff für Federspitzen verwendet wird.

Eine andere bekannte Legierung besteht aus 1-50 Gew.-"/o Tantal, 10-50 Gew.- < Vo Chrom und 20-55 Gew. -o/0 Wolfram und dient ebenfalls als Werkstoff für Federspitzen.

Ferner ist eine Molybdän-Wolfram-Legierung bekannt, die bis zu 10 Gew.-*'/o Tantal enthält.
Es ist aber bis jetzt nicht bekannt geworden, eine Legierung, die Tantal, Wolfram und bzw. oder Molybdän in den oben angegebenen Men- gen enthält, für Hochtemperaturanwendung,
Vakuumtechnik und elektrische Zwecke, insbe- sondere als Heizleiter, zu verwenden.

Die erfindungsgemässen Legierungen sind kalt und warm verformbar, besitzen hohen elektri- schen Widerstand und weisen bei guten Warm- festigkeitseigenschaften, insbesondere guter
Kriechfestigkeit, auch nach längeren Glühbehandlungen keine Rekristallisationsversprödung auf.

Bei Tantal-Heizleitern wird auch sehr oft als nachteilig empfunden, dass Tantal durch die
Aufnahme von Wasserstoff versprödet und ferner eine sehr hohe Affinität zu Kohlenstoff und Stickstoff unter Karbid- und Nitridbildung aufweist. Die erfindungsgemässen Legierungen des Tantals mit Wolfram und bzw. oder Molybdän weisen diese Erscheinungen in erheblich geringerem Masse auf. Eine Legierung aus Wolfram bzw. Molybdän mit zirka 10 bis 15'vu Tantal kann z. B. als Heizleitermaterial in Hochtemperaturöfen, die als Schutzgas Wasserstoff verwenden, eingesetzt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können den erfindungsgemässen Legierungen auch noch andere übergangsmetalle der 4. bis 6. Gruppe des Periodensystems, mit denen sie fast ausnahmslos vollkommen mischbar sind, zulegiert werden. Es ist beispielsweise möglich, auch noch 10-400/0 eines oder mehrere der Metalle Chrom, Vanadin, Niob, Titan, Zirkonium einzubringen. Der Widerstand der erfindunggemässen Legierungen kann durch diese Zusätze noch in günstiger Weise erhöht werden.

Als ein besonderer Vorteil der erfindunggemässen Legierungen hat sich herausgestellt, dass die Schweissverbindungen dieser Legierungen mit dem eigenen Werkstoff und mit Tantal- und Niobstäben und-blechen z. B. hervorragend duktil sind und keine Rekristallisationsversprödung aufweisen. Dieser Vorteil kann besonders bei Abschirmblechen, komplizierten Heizleitern und bei Kombinationen von Heizleitern mit den Stromanschlussklemmen ausgenutzt werden.

Im folgenden sind Beispiele für Legierungen gemäss der Erfindung angeführt.

Beispiel l : Durch Mischen von 70 Teilen Tantal mit 30 Teilen Wolfram, Pressen und Sintern dieser Legierung im Hochvakuum, wird ein kaltduktiles Material hergestellt, das sich leicht zu Drähten, Bändern und Blechen verformen lässt. Auch nach mehrhundertstündigem Glühen bei 2200 C tritt praktisch keine Ver-
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Beispiel 2 : Aus einem Pulvergemenge von 50 Teilen Tantal, 20 Teilen Niob, 15 Teilen Wolfram und 15 Teilen Molybdän wird ein Pressstab hergestellt, der in einem Vakuum von 10-5 bis lOS bei zirka 2400 C gesintert wird. Diese Legierung zeigt noch eine verhältnismässig gute Kaltbildsamkeit, lässt sich aber vorteilhaft bei Temperaturen von 300 bis 4000 zu Halbzeug verarbeiten. Dieses Material hat sich besonders als Heizleiter im Temperaturbereich von 1800 bis 2000 bewährt.

Beispiel 3 : Durch Hochvakuumsintern eines Pulvergemenges von 50 Teilen Tantal, 10 Teilen Niob, 10 Teilen Chrom, 30 Teilen Wolfram, wird ein Sinterstab erzeugt, der eine verhältnismässig schlechte Kaltduktilität aufweist.

Der Sinterstab wird unter Edelgas bei zirka 800 C warm nachgepresst und nochmals einer Sinterung im Hochvakuum bei 23000 C unterworfen. Nach der doppelten Sinterung lässt sich das Material verhältnismässig gut durch Schmieden und Walzen warmverformen und auf Heizleiter verarbeiten.

Claims

PATENTANSPRUCH : Hochschmelzende Sinterlegierung für Hochtemperaturanwendung, Vakuumtechnik und elektrische Zwecke, insbesondere als Heizleiter, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Tantal in Mengen von 10 bis 90 Gew.-, vorzugsweise 40 bis 70 Gewet und Wolfram und bzw. oder Molybdän in Mengen von 90 bis 10 Gew. -0f0, vorzugsweise 20 bis 40 Gew. -0f0 und gegebenenfalls 10 bis 40 Gew. -o/0 eines oder mehrerer der Metalle Chrom, Vanadin, Niob, Titan, Zirkonium, Hafnium, besteht.