191356. lajstromszámú szabadalom • Nikkelötvözetek, elsősorban üvegrost előállító berendezésekhez
1 191 356 2 A találmány olyan nikkelötvözetekre vonatkozik, amelyek 23—27 t%-os mennyiségben tartalmaznak krómot és amelyek egészen 1100 °C-ig terjedő hőmérsékletekig, különösképpen az 1000 és 1100 °C közötti hőmérséklet-tartományon belül igen jól egyesítik magukban az üveg okozta korrózióval szembeni ellenállást a jó mechanikai tulajdonságokkal. Az ilyen ötvözetek iránt főképpen abban az iparágban van kereslet, amelyek a megolvasztott üveg kezelésére szolgáló berendezéseket, például üvegrost előállításához alkalmazott centrifugál fonógépeket gyártanak. A nikkel-szuperötvözetek igen jó korrózióállóságot mutatnak és mechanikai tulajdonságaik is igen jók a magas hőmérsékleteken, ahogy ez a német 2 530 345, az angol 2 033 925 számú szabadalmi leírásokból, valamint W. C, Corti „Platinum-enriched superalloys” (platinában gazdag szuperötvözetek) c. cikkéből („Platinium Metals Review” Vol. 24. No. 1. 1980. január, 2-11. old., Johnson, Matthcy and Co. London, kiadás) kitűnik. Az említett három kiadvány tartalma jelen leírásunkba referenciaképpen van beépítve. Az ezekben leírt szuperötvözetek krómot tar ..:maznak és még egy vagy több, a platinacsoportból választott fémet, ami rendszerint maga a platina. A szuperörvözetek főképpen két kristályos fázist tartalmaznak, mégpedig a y-matrixot és a y'-kiválást (azaz a gamma elsődleges precipitátumot). A króm- és a platinacsoporthoz tartozó fémek fokozott korrózióállóságot kölcsönöznek az ötvözetnek. A króm ezt oly módon biztosítja, hogy védőhatású felületi oxidokat alkot, de azt a mechanizmust, amivel a platinacsoporthoz tartozó fémek létrehozzák a jobb korrózióálló képességet, nem ismerjük. Úgy tűnik, hogy a platinacsoporthoz tartozó fémek (különösképpen a platina) stabilizálják az ötvözetben jelenlévő y'-precipitátumot. Az erős szuperörvözetek 50 térfogatszázalék feletti mennyiségben tartalmaznak y'-precipitátumot, mely igen nagy mértékben segíti elő a szuperötvözetek jobb mechanikai tulajdonságait a magas hőmérsékleteken. Habár a 2 530 245 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás csak.30 í% krómtartalmat említ, a 6-matrixban jelenlévő nagy mennyiségű króm elősegíti az acikuláris precipitátum kilakulását, amely 8-fázís néven ismeretes, és amely károsan befolyásolja a mechanikai tulajdonságokat. Azok a kísérletek, melyek arra irányultak, hogy növeljék a korrózióállóságot a nagyobb szilárdságú, platinatartaimú nikkel-szuperötvözeteknéf a krómtartalom növelésével, a mechanikai tulajdonságok jelentős romlását mutatták. Ezek a precipitátumra voltak visszavezethetők. így tehát az ilyen nikkelötvözetek általában 23,5 t% vagy még ennél kevesebb krómot tartalmaznak, a gyakorlatban 8—12 t% közötti mennyiség a szokásos arány. A platinacsoporthoz tartozó fémeket tartalmazó nikkel-szuperötvözeteknél a nagy mennyiségű króm jelenléte által okozott problémákat még három további hatás is súlyosbítja. Először is megállapították, hogy a króm könnyen átmegy a y-malrixba a y'-prccipitátumból, úgy, hogy amennyiben növekszik a krómtartalom a szuperötvözetben mint egészben, ez aránytalanul káros hatással van a y-matrixra. Másodszor: azáitaí, hogy a króm y'-precipitátumból átmegy a y-matrixba, azt jelenti, hogy a prccipitátum krómban szegényebb lesz, ami által korrózióállósága csökken (ámbár ezt részben kiegyenlíti a platinacsoporthoz tartozó fémek jelenléte). Harmadszor: magas hőmérsékleten (azaz 800 °C felett) a y'-precipitátum egy része, az amely krómban szegényebb, az ötvözet felületi tartományaiban visszaalakul, tehát ez a rész is szegényebb lesz krómban (a matrix belső tartományaihoz képest), tehát kisebb mértékben lesz korrózióálló. Ez különösképpen azért hátrányos, mert éppen a felületi részek azok, amelyek legjobban ki vannak téve az olvadt üvegben lévő diffúzióképes korrozív hatású anyagoknak. Röviden összefoglalva, a platina jelenléte súlyosbítja a nagy mennyiségű króm hozzáadásával járó problémákat a nikkel-szuperötvözetekbcn, mivel a platina növeli és stabilizálja a y'-precipitátum arányát az ötvözetben. A 4 203 747 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás egy centrifugál fonógépet ismertet, amely üvegrostokat állít elő 1000 "C feletti hőmérsékleten, erősen korrodáló környezetben; a leírás szerint a fonógép olyan ötvözetből készül, amely nem tartalmaz a platinacsoporthoz tartozó fémeket. Célunk tehát a találmánnyal olyan, nagy mennyiségű krómot tartalmazó nikkelöntvény létrehozatala, amely egyesíti magában az ellenálló képességet az üveg okozta korrózióval szemben a jó mechanikai tulajdonságokkal egészen 1100 °C hőmérsékletig, főképpen az 1000 és 1100 "C közötti hőmérséklet-tartományon belül, és ennek megfelelően alkalmas arra, hogy érintkezésbe kerüljön az olvadt üveggel és megolvasztott üvegből történő üvegrostgyártásnál való felhasználásra. A kitűzött feladatot olyan nikkelötvözettel oldottuk meg, amely szobahőmérsékleten 25 tcrfogatszáznlckná! kevesebb y-precipitátumot tartalmaz és tartalmaz legfeljebb 1,7 t% karbont, 0,3-5 t% platinát, 0,3-8 t% ruténiumot, legfeljebb 1,5 t% alumíniumot és a maradék mennyiségben nikkelt, tartalmaz továbbá adott cselben egyet vagy többet az alábbi ötvözök közül: vol Iráni 2-8 t% előnyösen 2-5 t% tantál 2-6 t% molibdén legfeljebb 6 t% niobium legfeljebb 3 t% vas 0,05-15 t% előnyösen 0,5-2 t% vanadium 0,05-2 t% kobalt legfeljebb 0,1 t% mangán legfeljebb 2 t% előnyösen 0,6 t% szilícium legfeljebb 1 t% magnézium legfeljebb 0,5 t% kalcium legfeljebb 0,5 t% hafnium és/vagy oxidjai legfeljebb 0,5 t% előnyösen 0,15 t% ittrium és/vagy oxidjai legfeljebb 0,5 t% scandium és/vagy oxidjai legfeljebb 0,5 t% ritkaföldfémek vagy ritkföldlémfajták keverékei és/vagy oxidjai legfeljebb 0,5 t% bőr legfeljebb 0,3 t% előnyösen 0,001 t% cirkónium legfeljebb 0,6 t% előnyösen 0,4 t% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
