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DE1284811B - Process for reducing or preventing the hydrogen brittleness of objects made of non-ferrous metals - Google Patents

Process for reducing or preventing the hydrogen brittleness of objects made of non-ferrous metals

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Publication number
DE1284811B
DE1284811B DE1960U0006916 DEU0006916A DE1284811B DE 1284811 B DE1284811 B DE 1284811B DE 1960U0006916 DE1960U0006916 DE 1960U0006916 DE U0006916 A DEU0006916 A DE U0006916A DE 1284811 B DE1284811 B DE 1284811B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
platinum
tantalum
hydrogen
metal
metals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1960U0006916
Other languages
German (de)
Inventor
Stern Milton
Bishop Claude Rothwell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DE1284811B publication Critical patent/DE1284811B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/04Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in markedly acid liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermin- Es ist bekannt, Metalle gegen den oxydierenden Änderung oder Verhinderung der in wäßrigen Medien griff der elektrochemischen Korrosion dadurch zu elektrochemisch induzierten Wasserstoffbrüchigkeit. schützen, daß man ihre Oberfläche vollständig mit einer Es ist bekannt, daß Metalle durch chemische und Schicht eines edleren Metalls überzieht. Diese Maßelektrochemische Einflüsse der Korrosion unterliegen, 5 nähme schützt aber nicht unbedingt das Metall gegen wobei eine Oxydation des freien Metalls und damit die die Wasserstoffversprödung, sondern kann in gewissen Zerstörung des Metalls eintritt. Im Gegensatz zu Fällen sogar den Angriff beschleunigen, diesen Formen des Korrosionsangriffs auf ein Metall Aus »The Industrial Chemist«, 1958, S. 285, ist esThe invention relates to a method for vermin- It is known to use metals against the oxidative change or prevention of electrochemical corrosion in aqueous media electrochemically induced hydrogen brittleness. protect their surface completely with a It is known that metals are coated by chemical and coating of a more noble metal. This measure of electrochemical influences is subject to corrosion, but does not necessarily protect the metal against it being an oxidation of the free metal and thus the hydrogen embrittlement, but can in certain Destruction of the metal occurs. In contrast to cases, even accelerate the attack, It is these forms of corrosive attack on a metal From "The Industrial Chemist", 1958, p. 285

führt die Wasserstoffversprödung nicht zur Zerstörung bekannt, zur anodischen Auflösung des Metalls Titan des Metalls durch chemische Reaktion, sondern das io Anoden aus Titan mit geringen Mengen Platin oder Metall erleidet eine Abnahme seiner Geschmeidigkeit, eines Metalls der Platingruppe zu bedecken. Weiterhin d. h. eine Versprödung, die häufig zum Versagen führt. bekannt ist aus der österreichischen Patentschrift Die Arten des Versagens durch Wasserstoffbrüchigkeit 187 896 und der deutschen Patentschrift 386 514 die reichen von äußerster Sprödigkeit und Rißbildung bis Verwendung von mit oxydierenden Anolytflüssigkeiten zur Blasenbildung an der Oberfläche. Es wird ange- 15 in Berührung stehenden Tantalanoden, die eine als nommen, daß diese Versprödung durch Diffusion von wirksame Anodenfläche dienende Platinauflage bzw. atomarem Wasserstoff in das Metall hervorgerufen einen die Oberfläche zum Teil bedeckenden Platinwird. Die Einflüsse, die eine Versprödung bewirken, Überzug tragen.If the hydrogen embrittlement does not lead to destruction, it leads to anodic dissolution of the metal titanium of the metal by chemical reaction, but the io anodes made of titanium with small amounts of platinum or Metal suffers a decrease in its pliability to cover a platinum group metal. Farther d. H. an embrittlement that often leads to failure. is known from the Austrian patent specification The types of failure by hydrogen brittleness 187 896 and the German patent 386 514 die range from extreme brittleness and cracking to the use of oxidizing anolyte liquids to the formation of bubbles on the surface. It is used 15 tantalum anodes in contact, which are used as assume that this embrittlement by diffusion of effective anode surface serving platinum layer or atomic hydrogen in the metal causes platinum to partially cover the surface. The influences that cause embrittlement wear a coating.

hängen vom Metall und von der Bildung von atomarem Die schweizerische Patentschrift 101 816 beschreibtdepend on the metal and on the formation of atomic The Swiss patent specification 101 816 describes

Wasserstoff in der Umgebung des Metalls ab. Die an 20 eine Elektrode, die aus einem Platinüberzug auf einem der Oberfläche eines Metalls sich abspielenden elektro- chemisch inerten Trägermaterial, wie Glas, Magnesia, chemischen Vorgänge können die Bildung von ato- Porzellan, Quarz, Karborundum, Ton, besteht, marem Wasserstoff hervorrufen. Dies ist besonders Nach dem bisherigen Stand der Technik war es zwarHydrogen in the vicinity of the metal. The at 20 an electrode, which consists of a platinum coating on a the surface of a metal is electrochemically inert carrier material such as glass, magnesia, chemical processes can result in the formation of ato- porcelain, quartz, carborundum, clay, produce marem hydrogen. This is particularly true according to the previous state of the art

in saueren Elektrolyten der Fall. bekannt, Formkörper aus Tantal bzw. Titan, die alsthe case in acidic electrolytes. known, molded body made of tantalum or titanium, which as

Auch Metalle, die während der Elektrolyse katho- 25 Anode in eine oxydierende Anolytflüssigkeiteintauchen, disch belastet sind und daher keinem oxydativen An- mit Platin zu überziehen, um deren oxydative Aufgriff ausgesetzt sind, können der Einwirkung von lösung zu verhindern.Metals that are immersed in an oxidizing anolyte liquid during electrolysis are loaded and therefore not to be coated with platinum in an oxidative manner in order to assimilate them in an oxidative manner exposed to can prevent exposure to the solution.

atomarem Wasserstoff ausgesetzt sein. Der Erfindung liegt die völlig unterschiedlichebe exposed to atomic hydrogen. The invention is completely different

Die Geschwindigkeit des Eindringens von Wasser- Aufgabe zugrunde, die Wasserstoffbrüchigkeit, die stoff hängt allgemein von der Konzentration des 30 durch Absorption von atomarem Wasserstoff in Wasserstoffs an der Metalloberfläche ab. Die An- reduzierenden Medien ohne Auflösen des betreffenden Wesenheit von Restspannungen im Metall, die bei- Metalls bewirkt wird, zu verhindern. Auf Grund spielsweise bei der Kaltverformung entstehen, scheint der andersartigen Aufgabenstellung konnten die die Absorptionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Schwefel- bekannten Maßnahmen zum Schutz von Anoden Wasserstofflösungen erhöhen ebenfalls die Eindring- 35 keinen Hinweis auf das erfindungsgemäße Verfahren geschwindigkeit von Wasserstoff in Stahl. geben.The speed of penetration of water- based on the hydrogen brittleness, the task substance generally depends on the concentration of 30 due to the absorption of atomic hydrogen in it Hydrogen on the metal surface. The reducing media without dissolving the relevant To prevent the existence of residual stresses in the metal, which is caused by the metal. Because of for example during cold forming, it seems that the task could be different to increase the rate of absorption. Sulfur-known measures to protect anodes Hydrogen solutions also increase the penetration, no indication of the method according to the invention speed of hydrogen in steel. give.

Der Wasserstoffversprödung unterliegen viele Me- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zurThe hydrogen embrittlement are subject to many Me- The subject of the invention is a method for

talle. Diese Erscheinung wurde bei Tantal, Niob, Verminderung oder Verhinderung der in wäßrigen gewissen Titanlegierungen, Vanadium und einigen Medien elektrochemisch induzierten Wasserstoff-Legierungen dieser Metalle sowie bei den korrosions- 40 brüchigkeit von Gegenständen aus Nichteisenmetallen, beständigen reinen Chromstählen und bei einigen wie Tantal, Niob, Vanadium, Tantal-Titan-Legierungen Typen von Kohlenstoffstählen, besonders Randstahl, oder Tantal-Mangan-Legierungen, welches dadurch beobachtet. gekennzeichnet ist, daß lediglich ein kleiner Teiltalle. This phenomenon was found in tantalum and niobium, reducing or preventing them in aqueous certain titanium alloys, vanadium and some media electrochemically induced hydrogen alloys these metals as well as the corrosive fragility of objects made of non-ferrous metals, resistant pure chrome steels and for some such as tantalum, niobium, vanadium, tantalum-titanium alloys Types of carbon steels, especially edge steel, or tantalum-manganese alloys, which thereby observed. is characterized in that only a small part

Viele Versuche wurden gemacht, um diesen stören- der Oberfläche dieser Gegenstände in bekannter Weise den Einfluß zu überwinden, beispielsweise durch Über- 45 mit Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, wachung der Reinheit des Metalls und Anwendung Iridium, Platin, Gold, Rhenium oder deren Legierungen spezieller Wärmebehandlungen. Es wurde jedoch bedeckt wird.Many attempts have been made to avoid this disruptive surface of these objects in a known manner to overcome the influence, for example by over- 45 with ruthenium, rhodium, palladium, osmium, monitoring of the purity of the metal and application of iridium, platinum, gold, rhenium or their alloys special heat treatments. However, it was being covered.

keine einwandfreie Lösung des Problems gefunden. Dieses teilweise Bedecken der Oberfläche kann inno perfect solution to the problem found. This partial covering of the surface can be done in

Es ist zwar weiterhin bekannt, die Korrosion von bekannter Weise durch Plattierung mit dem edlen nichtoxydierbaren Stählen, wie beispielsweise Chrom- 50 Metall, durch Anschweißen, durch Einreiben der Metalloder Chromnickelstählen, durch den Einbau von oberfläche, beispielsweise mit einem Pulver oder dem Elektroden aus Edelmetallen verhindern zu können. Ende eines Stabes aus dem edlen Metall, durch bloße Bekanntlich bestehen diese Stähle im wesentlichen aus mechanische Berührung oder durch Zusatz eines Eisen und sind somit den Eisenmetallen zuzurechnen. löslichen Salzes zu der wäßrigen Lösung, die das zu Daraus, daß die Korrosion, die bei Eisen und über- 55 schützende Metall benetzt, erfolgen, wiegend aus Eisen bestehenden Legierungen meist Die Edelmetalle Ruthenium, Rhodium, Palladium,While it is still known the corrosion of a known manner due to plating with the noble non-oxidizable steels, such as chromium-50 metal, by welding, by rubbing the metal or Chrome-nickel steels, through the installation of surface, for example with a powder or the Prevent electrodes made of precious metals. End of a rod made of the noble metal, through bare As is known, these steels consist essentially of mechanical contact or the addition of a Iron and are therefore classified as ferrous metals. soluble salt to the aqueous solution, which is to From the fact that the corrosion that wets iron and protective metal takes place, predominantly made of iron alloys mostly the precious metals ruthenium, rhodium, palladium,

durch chemische Umsetzung des Eisens in Eisenver- Osmium, Iridium, Platin, Gold und Rhenium können bindungen bewirkt wird, durch die galvanische Ab- als Metalle mit niedriger Wasserstoffüberspannung Scheidung von geringen Mengen an Palladium, Platin angesehen werden. Es wird angenommen, daß dem oder Kupfer oder durch den Einbau von Elektroden 60 Mechanismus, nach dem die Metalle mit niedriger aus Edelmetallen bzw. aus Kohle verhindert werden Wasserstoffüberspannung eine Versprödung verhinkann, war aber nicht zu schließen, daß die völlig dem, diese Eigenschaft zugrunde liegt. Der atomare andersartige, durch absorbierten Wasserstoff an Nicht- Wasserstoff reichert sich auf dem Metall mit niedriger eisenmetallen hervorgerufene Korrosion — bei der Wasserstoffüberspannung und nicht auf der Oberdas Metall in seinem elementaren Zustand erhalten 65 fläche des Grundmetalls bzw. der Grundlegierung bleibt — insbesondere bei Tantel, Niob, Vanadium, an. Während die Anwesenheit von atomarem Wasser-Tantal-Titan-Legierungen und Tantal-Mangan-Legie- stoff auf der Oberfläche des Grundmetalls zur Diffusion rangen vermindert werden kann. des Wasserstoffs in das Grundmetall führen würde,by chemical conversion of iron into iron osmium, iridium, platinum, gold and rhenium Bonding is effected by the galvanic Ab- than metals with low hydrogen overvoltage Divorce from small amounts of palladium, be considered platinum. It is believed that the or copper or through the installation of electrodes 60 mechanism according to which the metals with lower Precious metals or coal prevent hydrogen overvoltage from embrittling, but it was not to be concluded that it is completely based on this property. The atomic one other types of non-hydrogen due to absorbed hydrogen accumulates on the metal with lower levels Corrosion caused by ferrous metals - at the hydrogen overvoltage and not on the upper part Metal in its elementary state retains the area of the base metal or base alloy stays on - especially with tantel, niobium, vanadium. While the presence of atomic water-tantalum-titanium alloys and tantalum-manganese alloy on the surface of the base metal for diffusion wrestling can be reduced. of the hydrogen would lead to the base metal,

hat die Anreicherung von atomarem Wasserstoff auf dem Metall mit niedriger Wasserstoffüberspannung lediglich die Bindung des atomaren Wasserstoffs zur Folge, wobei molekularer Wasserstoff frei wird. Wasserstoff im molekularen Zustand dringt nicht leicht in das Grundmetall oder die Grundlegierung ein, so daß die Versprödung durch Wasserstoffabsorption verhindert wird.has the accumulation of atomic hydrogen on the metal with low hydrogen overvoltage only results in the binding of atomic hydrogen, whereby molecular hydrogen is released. hydrogen in the molecular state does not penetrate easily into the base metal or alloy, so that the Embrittlement by hydrogen absorption is prevented.

Die zum wirksamen Schutz erforderliche Menge des Metalls mit niedriger Wasserstoffüberspannung ist verschieden. Sie ist abhängig von dem zu schützenden Metall, den Einflüssen auf dieses Metall und den vorliegenden elektrochemischen Bedingungen, d. h., ob es sich um Korrosionsangriff oder kathodische Belastung handelt, sowie von dem verwendeten Edelmetall. In vielen Fällen wird ein wirksamer Schutz bereits durch winzige Mengen der genannten Edelmetalle erzielt.The amount of low hydrogen overvoltage metal required for effective protection is different. It depends on the metal to be protected, the influences on this metal and the the electrochemical conditions present, d. i.e. whether it is corrosive or cathodic Load, as well as the precious metal used. In many cases it will be an effective protection already achieved through tiny amounts of the precious metals mentioned.

Beispielsweise wurde die Wasserstoffbrüchigkeit von Tantal verhindert, indem ein Stück einer Platinfolie durch Punktschweißen an der Tantaloberfläche befestigt wurde. Es wurde festgestellt, daß bei einem Verhältnis der wirksamen Platinfläche zur Tantalfläche von nur 1: 5000 das Tantal immer noch wirksam geschützt war.For example, the hydrogen brittleness of tantalum was prevented by using a piece of platinum foil attached to the tantalum surface by spot welding. It was found that one Ratio of the effective platinum area to the tantalum area of only 1: 5000 the tantalum is still effective was protected.

In einem anderen Versuch wurde Schutz von Tantal gegen Versprödung durch Wasserstoffionen in Salzsäure erzielt, indem Platinpulver auf die Oberfläche der Tantalprobe gerieben oder mit dem Ende eines Platindrahts über die Tantaloberfläche gestrichen wurde.In another experiment, tantalum was protected against embrittlement by hydrogen ions in hydrochloric acid achieved by rubbing platinum powder onto the surface of the tantalum sample or with the end of a Platinum wire was painted over the tantalum surface.

Eine geglühte Probe eines Tantalblechs wurde in elektrischem Kontakt mit einem Platindraht in konzentrierter Salzsäure bei 190° C gehalten. Nach 90 Stunden war die Probe noch geschmeidig und zeigte keine Risse, wenn sie um 180° C so gebogen wurde, daß ihre Enden flach übereinanderlagen. Eine nicht mit Platin geschützte Vergleichsprobe war spröde und brach beimAn annealed sample of a tantalum sheet was in electrical contact with a platinum wire in concentrated Hydrochloric acid kept at 190 ° C. After 90 hours the sample was still pliable and showed none Cracks when bent 180 ° C so that the ends lay flat on top of each other. One not with platinum Protected comparison sample was brittle and broke when

ίο Biegen. Es wurde eine Reihe weiterer Versuche durchgeführt, in denen die Verbindung zwischen den zu schützenden Metallen und Platin sowie anderen Edelmetallen auf verschiedene Weise hergestellt war. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 1 aufgeführt. Verwendet wurden 3,67 cm2 große Streifen von handelsüblichem, geglühtem Tantalblech. In einigen Fällen wurde das Edelmetall durch Punktschweißen am Tantalblech befestigt. In anderen Fällen wurden Stücke einer Edelmetallfolie an den Tantal-ίο bending. A number of other experiments were carried out in which the connection between the metals to be protected and platinum and other precious metals was established in various ways. The results of these tests are shown in Table 1. 3.67 cm 2 strips of commercially available, annealed tantalum sheet were used. In some cases, the precious metal was attached to the tantalum sheet by spot welding. In other cases, pieces of precious metal foil were attached to the tantalum

ao proben angebracht. Ferner wurden Adern einer Litze des Edelmetalls um die Tantalprobe gewickelt. In den Fällen, in denen das Tantalblech mit einem Edelmetall plattiert wurde, war der Überzug überaus dünn und unterbrochen. Seine Dicke betrug nur 1,02 μπι. Derao samples attached. Furthermore, cores of a strand of the noble metal were wound around the tantalum sample. In the In cases where the tantalum sheet was clad with a noble metal, the coating was extremely thin and interrupted. Its thickness was only 1.02 μm. Of the

Überzug war nicht immer durchgehend, vielmehr genügte es in den meisten Fällen, wenn nur ein Teil der Oberfläche der Proben überzogen wurde. In einigen Versuchen wurden Salze der Edelmetalle den einwirkenden Medien zugesetzt.The coating was not always continuous, but in most cases it was sufficient if only a part the surface of the samples was coated. In some experiments, salts of the precious metals were the most active Media added.

TabelleTabel

Einfluß von Edelmetallen auf die Wasserstoffbrüchigkeit von Tantal in konzentrierter SalzsäureInfluence of precious metals on the hydrogen brittleness of tantalum in concentrated hydrochloric acid

bei 19O0Cat 19O 0 C

Punkt-
schweißungen
von 0,25 mm
Point-
welds
of 0.25 mm
00 je Probeper sample 22 33 66th Art der VerbindungType of connection 00 StückePieces 44th VV Litzen
adern,
Strands
veins,
GG 66th V<b)V < b ) desof Edelmetalls mit der TantalprobePrecious metal with the tantalum sample Anteilproportion of 1/1/ 1/1/ ganz vercompletely ver Pulverpowder EdelmetallsalzPrecious metal salt
Durchmesser;Diameter; VV 11 GG GG GG Folien
stücke von
2,54 cm
Foils
pieces of
2.54 cm
VV 11 GG 0,635 mm0.635 mm GG Probenoberfläche plattiert;Sample surface plated; der plattierten Flächethe plated area /2/ 2 /1/1 schrammtscratches in Oberflächein surface der Säurethe acid
EdelmetallPrecious metal Zahl der Punkt-Number of point VV GG GG GG Kanten-Edge- VV GG GG dick,thick, GG GG GG GG eingeriebenrubbed in zugesetzt;added; schweißungenwelds VV VV GG GG 15,875 mm15.875 mm G»)G") 1/1/ GG GG 0,005 g Chlorid0.005 g chloride VV GG GG GG länae.länae. VV GG G GWG GW langlong G G<°)G G <°) /4/ 4 GG in Lösungin solution VV GG ZahfderZahfder VV G GG G 0 j 10 j 1 GG GG VV GG VV VV jj UU GG GG Platin platinum VV VV T
V
T
V
VV GG GG GG
Palladium ...Palladium ... VV VV VV VV GG GG Gold gold VV VV VV VV GG GG Iridium iridium VV GG GG GG Rhodium ....Rhodium .... GG Osmium osmium GG GG Ruthenium ..Ruthenium .. GG Rhenium ....Rhenium .... VV Silber silver VV

V = Versprödet, beim Biegen gerissen.V = embrittled, cracked when bent.

G = Geschmeidig, keine Anzeichen von Brüchigkeit, kein Reißen beim Biegen um 1800C.G = pliable, no signs of brittleness, no tearing when bent by 180 ° C.

(a) = Nur zwei Folienstücke wurden in diesem Fall verwendet.(a) = Only two pieces of foil were used in this case.

(b) = Ein Drittel der Probenoberfläche mit der Folie bedeckt.(b) = One third of the sample surface covered with the film.

(c) = Drei Stücke Iridiumdraht wurden an jede Seite der Probe punktgeschweißt.(c) = Three pieces of iridium wire were spot welded to each side of the sample.

Die Ergebnisse in Tabelle 1 lassen erkennen, daß die Anwesenheit der Edelmetalle in Form eines Überzuges, Drahts, Pulvers, einer Folie, von Punktschweißungen und als Chlorid in dem sauren Medium die Versprödung verhindert. Interessant sind die überaus geringen Platinmengen, die wirksam sind. Ferner ist ersichtlich, daß Silber nicht zu dieser Gruppe von Metallen mit niedriger Wasserstoffüberspannung gehört.The results in Table 1 show that the presence of the noble metals in the form of a coating, Wire, powder, foil, spot welds and as chloride in the acidic medium cause embrittlement prevented. The extremely small amounts of platinum that are effective are interesting. It can also be seen that silver does not belong to this group of metals with low hydrogen overvoltage.

Es wurde festgestellt, daß Tantal, insbesondere das Metall in kaltgewalzter Form, sehr brüchig wird, wennIt has been found that tantalum, especially the metal in cold rolled form, becomes very brittle when

es als Kathode in der Elektrolyse verwendet wird. Es wurden daher Versuche durchgeführt, um zu ermitteln, ob durch die Anwesenheit von Platin oder Gold ebenfalls die Wasserstoffbrüchigkeit unter diesen Bedingungen verhindert würde. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 2 genannt. :it is used as a cathode in electrolysis. Tests were therefore carried out to determine whether through the presence of platinum or gold also the hydrogen brittleness under these conditions would be prevented. The results of these tests are given in Table 2. :

TabelleTabel

Einfluß von Edelmetallen auf die Wasserstoffbrüchigkeit von Tantal unter kathodischer Belastung in 1 n-Schwefel-Influence of precious metals on the hydrogen brittleness of tantalum under cathodic loading in 1 n-sulfur

säure bei Raumtemperaturacid at room temperature

Form des EdelmetallsShape of the precious metal

Zustand der ProbeCondition of the sample

StromdichteCurrent density Stundenhours mA/cm2 mA / cm 2 3030th 16,516.5 3030th 16,516.5 1010 2020th 1010 2020th 2020th 1,251.25 2020th 1,251.25 1010 1,51.5 1010 1,51.5

Ergebnis von BiegeprüfungenResult of bending tests

Ohne Edelmetall Without precious metal

Vollständig platinplattiert Fully platinum plated

Ohne Edelmetall Without precious metal

Vollständig platinplattiert Fully platinum plated

Ohne Edelmetall Without precious metal

Platinplattiert und verschrammtPlatinum-plated and scarred

Ohne Edelmetall Without precious metal

Vollständig goldplattiert Completely gold plated

kaltgewalztcold rolled

kaltgewalztcold rolled

kaltgewalztcold rolled

kaltgewalztcold rolled

kaltgewalzt aus kurzem Block kaltgewalzt aus kurzem Block kaltgewalzt aus kurzem Block kaltgewalzt aus kruzem Block gerissen keine Risse gerissen keine Risse gerissen keine Risse gerissen keine Rissecold rolled from a short billet cold rolled from a short billet cold rolled from a short billet cold rolled from a cruciform block torn no cracks cracked no cracks cracked no cracks cracked no cracks

Aus den Werten in Tabelle 2 ist erkennbar, daß die Anwesenheit von Platin die Wasserstoffbrüchigkeit von Tantal unter kathodischer Belastung verhindert, daß jedoch das erforderliche Verhältnis von Platin zu Tantal höher zu sein scheint, als es zur Verhinderung der Brüchigkeit unter dem Einfluß von konzentrierter Salzsäure bei 190° C notwendig ist. Dies ist zweifellos darauf zurückzuführen, daß unter den Bedingungen der Elektrolyse in stärkerem Maße Wasserstoffatome auf der Oberfläche des Tantals vorhanden sind als bei den Versuchen mit Salzsäure. Es ist mehr als wahrscheinlich, daß das niedrige Verhältnis von Platin zu Tantal auch für die Elektrolysenversuche anwendbar wäre, wenn die Stromdichte so eingestellt würde, daß die Wasserstoffentwicklung die gleiche wäre wie bei den Versuchen mit Salzsäure. Infolge der Beständigkeit der platinplattierten Tantalproben gegen Wasserstoffbrüchigkeit beim Einsatz als Kathoden eignen sie sich besonders als Elektroden.From the values in Table 2 it can be seen that the presence of platinum reduces the hydrogen brittleness of Tantalum under cathodic loading prevents, however, the required ratio of platinum to Tantalum seems to be higher than it is to prevent fragility under the influence of more concentrated Hydrochloric acid at 190 ° C is necessary. This is undoubtedly due to the fact that under the conditions During electrolysis, hydrogen atoms are present on the surface of the tantalum to a greater extent than in the experiments with hydrochloric acid. It is more than likely the low ratio of platinum to tantalum would also be applicable for the electrolysis experiments if the current density were adjusted so that the Hydrogen evolution would be the same as in the experiments with hydrochloric acid. As a result of persistence of the platinum-plated tantalum samples against hydrogen brittleness when used as cathodes they are particularly useful as electrodes.

Legierungen von Tantal und Titan, die 10 bis 50% Titan enthalten, sind in bezug auf Korrosionsbeständigkeit in mancher Hinsicht mit Tantal vergleichbar, jedoch gegenüber einigen stark korrodierenden Einflüssen nicht so beständig wie Tantal. Da diese Legierungen in gewissen Medien ebenfalls zu Versprödung neigen, wurden Versuche durchgeführt, diese Art von Schäden durch Verwendung von Edelmetallen zu verhindern. Untersucht wurde eine geglühte Legierung aus 60% Tantal und 40 % Titan in 15 %iger Salzsäure bei 190° C. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Alloys of tantalum and titanium containing 10 to 50% titanium are in terms of corrosion resistance in some respects comparable to tantalum, but with regard to some highly corrosive influences not as stable as tantalum. Since these alloys also tend to become brittle in certain media, Attempts have been made to prevent this type of damage by using precious metals. An annealed alloy of 60% tantalum and 40% titanium in 15% hydrochloric acid at 190 ° C. was examined. The results of these tests are summarized in Table 3.

Tabelle 3
Einfluß von Edelmetallen auf die Wasserstoffbrüchigkeit einer Legierung aus 60% Tantal und 40% Titan
Table 3
Influence of precious metals on the hydrogen brittleness of an alloy made from 60% tantalum and 40% titanium

Edelmetall anwesend alsPrecious metal present as Zustand der ProbeCondition of the sample Einwirkendes MediumActing medium Ergebnisse von
Biegeprüfungen
Results of
Bending tests
- kaltgewalzt und in
konzentriertem HF
geätzt
cold rolled and in
concentrated HF
etched
15%igeHCl
190° C, 67 Stunden
15% HCl
190 ° C, 67 hours
brüchigbrittle
- geglüht^annealed ^ 15%igeHCl,
1900C, 66 Stunden
15% HCl,
190 0 C, 66 hours
brüchigbrittle
Ringsum platinplattiertPlatinum-plated all around geglüht<a>annealed <a> 15%igeHCl,
19O0C, 66 Stunden
15% HCl,
19O 0 C, 66 hours
keine Risseno cracks
Kathodisch belastet in 1 n-H2SO4
als Elektrolyt
Cathodically loaded in 1 nH 2 SO 4
as an electrolyte
- geglüht<a>annealed <a> Stromdichte 83 mA/cm2,
16 Stunden
Current density 83 mA / cm 2 ,
16 hours
brüchigbrittle
Ringsum platinplattiertPlatinum-plated all around geglüht^annealed ^ Stromdichte 83 mA/cm2,
16 Stunden
Current density 83 mA / cm 2 ,
16 hours
keine Risseno cracks
geglüht^annealed ^ Stromdichte 100 mA/cm2,
28 Stunden
Current density 100 mA / cm 2 ,
28 hours
brüchigbrittle

(a) 30 Minuten bei 12300C geglüht.(a) Annealed at 1230 ° C. for 30 minutes.

(b) 1 Stunde bei 12500C unter einem Vakuum von 0,1 · ΙΟ-3 mm Hg geglüht.(b) annealed for 1 hour at 1250 0 C under a vacuum of 0.1 x ΙΟ- 3 mm Hg.

Aus den Ergebnissen in Tabelle 3 ist ersichtlich, 6g wurden, ergab sich, daß eine nichtplattierte LegierungFrom the results in Table 3, it can be seen that 6g was found to be an unclad alloy

daß ein sehr dünner Platinüberzug auf der Oberfläche aus 60% Tantal und 40% Titan brüchig wurde,that a very thin platinum coating on the surface of 60% tantalum and 40% titanium became brittle,

der Legierung die Versprödung verhinderte. In Ver- während ein dünner Platinüberzug auf der Oberflächethe alloy prevented embrittlement. In the meantime a thin platinum coating on the surface

suchen, die mit kathodischer Belastung durchgeführt die Legierung gegen Versprödung schützte.look for a cathodic load that protected the alloy against embrittlement.

Niob hat im allgemeinen nicht die Korrosionsbeständigkeit von Tantal, gehört jedoch zu den Metallen, die in dieser Hinsicht als gut zu bezeichnen sind. Niob neigt ebenfalls zu Wasserstoffbrüchigkeit, und zwar in stärkerem Maße als Tantal, möglicherweise bedingt durch die etwas schlechtere Korrosionsbeständigkeit und die während der Korrosion entwickelte höhere Wasserstoffmenge.In general, niobium does not have the corrosion resistance of tantalum, but it is one of the metals which can be described as good in this regard. Niobium also tends to be hydrogen brittle, and to a greater extent than tantalum, possibly due to the somewhat poorer corrosion resistance and the higher amount of hydrogen evolved during corrosion.

Versprödungsversuche in 10°/0iger Salzsäure beiVersprödungsversuche in 10 ° / 0 hydrochloric acid at

190° C wurden mit Niobproben mit und ohne Platin an der Oberfläche durchgeführt. Hierbei wurden die nichtplattierten geglühten Proben brüchig, während Proben, die zur Hälfte mit Platin plattiert waren, geschmeidig blieben. Bei Versuchen mit kathodischer Belastung ergab sich, daß Niob durch Plattieren mit Platin gegen Wasserstoffbrüchigkeit geschützt werden kann. Die Ergebnisse der Versuche sind in Tabelle 4 angegeben.190 ° C were carried out with niobium samples with and without platinum on the surface. Here were the unplated annealed samples brittle, while samples that were half-plated with platinum stayed lithe. In experiments with cathodic loading it was found that niobium by plating with Platinum can be protected against hydrogen brittleness can. The results of the tests are given in Table 4.

Tabelle 4 Einfluß von Edelmetallen auf die Wasserstoffbrüchigkeit von NiobTable 4 Influence of noble metals on the hydrogen brittleness of niobium

Edelmetall anwesend alsPrecious metal present as Zustand
der Probe
State
the sample
Einwirkendes MediumActing medium Ergebnisse von
Biegeversuchen
Results of
Bending tests
Platinplattiert, Oberfläche der Probe zur
Hälfte überzogen
Platinum-plated, surface of the sample for
Half coated
geglüht*
geglüht*
geglüht*
geglüht*
geglüht*
annealed *
annealed *
annealed *
annealed *
annealed *
10%igeHClvonl90°C
10%igeHClvonl90°C
10% HCl at 190 ° C
10% HCl at 190 ° C
brüchig
keine Risse
brittle
no cracks
Kathodisch belastet in 1 n-H2SO4 Cathodically loaded in 1 nH 2 SO 4 Ringsum platinplattiertPlatinum-plated all around Stromdichte 69 mA/cm2, 2 Stunden
Stromdichte 10 mA/cma, 24 Stunden
Stromdichte 10 mA/crn8
Current density 69 mA / cm 2 , 2 hours
Current density 10 mA / cm a , 24 hours
Current density 10 mA / crn 8
brüchig
brüchig
keine Risse
brittle
brittle
no cracks

* 30 Minuten bei 1175° C unter einem Vakuum von 0,1 · 10~3 mm Hg geglüht.* Annealed for 30 minutes at 1175 ° C under a vacuum of 0.1 x 10 -3 mm Hg.

Vanadiummetall ist äußerst empfänglich für naszierenden Wasserstoff und wird durch dessen Anwesenheit überaus brüchig. Es wurden Versuche durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Metalle mit niedriger Wasserstoffüberspannung die Versprödung von Vana-Vanadium metal is extremely susceptible to nascent hydrogen and is enhanced by its presence extremely brittle. Tests were carried out to determine whether the metals were lower with Hydrogen overvoltage the embrittlement of van

dium verhindern. Diese Versuche wurden sowohl in sauren Lösungen als auch unter kathodischer Belastung durchgeführt. Die Ergebnisse der Versuche sind in Tabelle 5 genannt.prevent dium. These tests were carried out both in acidic solutions and under cathodic loading carried out. The results of the tests are given in Table 5.

Tabelle 5 Einfluß von Edelmetallen auf die Wasserstoffbrüchigkeit von VanadiumTable 5 Influence of noble metals on the hydrogen brittleness of vanadium

Edelmetall anwesend alsPrecious metal present as Zustand
der Probe
State
the sample
Einwirkendes MediumActing medium Ergebnisse
von Biegeversuchen
Results
of bending tests
kaltgewalztcold rolled siedende 5%ige HClboiling 5% HCl sehr brüchig*very brittle * Platindraht, 4 Adern**Platinum wire, 4 cores ** kaltgewalztcold rolled siedende 5%ige HClboiling 5% HCl konnte zur Schleife
gebogen werden
could loop
be bent
Platinfolie, Quadrat von 2,54 cm
Kantenlänge
Platinum foil, 2.54 cm square
Edge length
kaltgewalztcold rolled siedende 5°/oige HClboiling 5 ° / o HCl konnte zur Schleife
gebogen werden
could loop
be bent
Hälfte der Oberfläche
platinplattiert
Half of the surface
platinum plated
kaltgewalztcold rolled siedende 5%ige HClboiling 5% HCl konnte zur Schleife
gebogen werden
could loop
be bent
Ringsum platinplattiertPlatinum-plated all around kaltgewalztcold rolled siedende 5%ige HClboiling 5% HCl konnte zur Schleife
gebogen werden
could loop
be bent
Kathodisch belastet in 1 n-H2SO4
als Elektrolyt
Cathodically loaded in 1 nH 2 SO 4
as an electrolyte
- kaltgewalztcold rolled 10 mA/cm2, 3 Stunden10 mA / cm 2 , 3 hours brüchigbrittle Ringsum platinplattiertPlatinum-plated all around kaltgewalztcold rolled 10 mA/cm2, 3 Stunden10 mA / cm 2 , 3 hours keine Risseno cracks - kaltgewalztcold rolled 67 mA/cma, 2 Stunden67 mA / cm a , 2 hours brüchigbrittle - kaltgewalztcold rolled 10 mA/cm2, 3 Stunden10 mA / cm 2 , 3 hours brüchigbrittle Ringsum platinplattiert und
verschrammt
Platinum-plated all around and
scarred
kaltgewalztcold rolled 10 mA/cm2, 3 Stunden10 mA / cm 2 , 3 hours besser als nicht-
plattierte Probe
better than nothing-
plated sample

* Ursprüngliche Probe im kaltgewalzten Zustand konnte um 180° gebogen werden. ** Fläche der untersuchten Proben 3,23 bis 4,52 cm2. Länge einer Ader der Pt-Litze etwa 15,875 mm.* Original sample in the cold-rolled condition could be bent 180 °. ** Area of the samples examined 3.23 to 4.52 cm 2 . Length of one wire of the Pt litz wire approx. 15.875 mm.

809640/1674809640/1674

Die Versuche mit siedender 5%iger Salzsäure ergaben, daß unlegiertes kaltgewalztes Vanadium äußerst brüchig wird. Durch Anwesenheit von Platin in Form von Draht oder als Überzug wird die Versprödung stark verringert. Unter kathodischer Belastung verhindert der Platinüberzug die Versprödung.The experiments with boiling 5% hydrochloric acid showed that unalloyed cold-rolled vanadium was extremely high becomes brittle. The presence of platinum in the form of wire or as a coating causes embrittlement greatly reduced. The platinum coating prevents embrittlement under cathodic loading.

Über Schäden an Titan oder Titanlegierungen durch Wasserstoffbrüchigkeit auf Grund von Korrosion wird nicht häufig berichtet. Trotzdem wurde diese Erscheinung in wenigen Fällen an gewissen Chargen einer 8 % Mangan enthaltenden Titanlegierung fest-About damage to titanium or titanium alloys due to hydrogen brittleness due to corrosion is not reported often. In spite of this, in a few cases this phenomenon occurred in certain batches a titanium alloy containing 8% manganese

1010

gestellt. Untersuchungen haben ergeben, daß durch Anwesenheit von Platin in Berührung mit dem beanspruchten Metall während der Prüfung in einer 10°/0igen Salzsäurelösung die Brüchigkeit verhindert wird, während das bloße Metall in wenigen Minuten riß. In weiteren Versuchen mit dieser Legierung wurde festgestellt, daß durch Platinplattierung eines Teils der Oberfläche sowie auch durch Palladiumdraht die Brüchigkeit verhindert wird. Die Versuchsergebnisse sind ίο in Tabelle 6 angegeben.posed. Studies have shown that the brittleness is prevented by the presence of platinum in contact with the claimed metal during the test in a 10 ° / 0 hydrochloric acid solution while the bare metal crack in a few minutes. In further tests with this alloy it was found that platinum plating of part of the surface as well as palladium wire prevented the brittleness. The test results are given in Table 6.

TabelleTabel

Einfluß von Edelmetallen auf die Verhinderung der Wasserstoffbrüchigkeit einer Titan-Sonderlegierung (8 % Mn) in 10°/oiger Salzsäure bei RaumtemperaturInfluence of precious metals on the prevention of hydrogen embrittlement of a titanium special alloy (8% Mn) in 10 ° / o hydrochloric acid at room temperature

Form des EdelmetallsShape of the precious metal Ergebnisse der Prüfungen
an gespannten Proben*
Results of the exams
on clamped samples *
Ohne Edelmetall
Platindraht, mehrere Adern
Halbe Oberfläche platinplattiert
Ganze Oberfläche platinplattiert
Mehrere Palladiumdrahtadern
Without precious metal
Platinum wire, multiple cores
Half surface platinum-plated
The entire surface is platinum-plated
Several palladium wire cores
brach in 30 Minuten
keine Versprödung nach 120 Stunden**
keine Versprödung nach 100 Stunden**
keine Versprödung nach 100 Stunden**
keine Versprödung nach 120 Stunden**
broke in 30 minutes
no embrittlement after 120 hours **
no embrittlement after 100 hours **
no embrittlement after 100 hours **
no embrittlement after 120 hours **

* Blechprobe 114,3 mm lang, 12,7 mm breit, durch Befestigung in einem Halter aus gleichem Material mit 101,6 mm langem Schlitz* Sheet metal sample 114.3 mm long, 12.7 mm wide, by fastening in a holder made of the same material with a 101.6 mm long slot

um 180° gebogen.bent by 180 °.

** Versuch nach dieser Zeit abgebrochen.
Anmerkung: Länge einer Platindrahtader etwa 25,4 mm.
** Attempt terminated after this time.
Note: length of a platinum wire core approx. 25.4 mm.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Verminderung oder Verhinderung der in wäßrigen Medien elektrochemisch induzierten Wasserstoffbrüchigkeit von Gegenständen aus Nichteisenmetallen, wie Tantal, Niob, Vanadium, Tantal-Titan-Legierungen oder Tantal-Mangan-Legierungen, die in Berührung mit atomarem Wasserstoff stehen, dadurch gekennzeichn e t, daß lediglich ein kleiner Teil der Oberfläche dieser Gegenstände in bekannter Weise mit Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Gold, Rhenium oder deren Legierungen bedeckt wird.Process for reducing or preventing those electrochemically induced in aqueous media Hydrogen brittleness of objects made of non-ferrous metals such as tantalum, niobium, vanadium, Tantalum-titanium alloys or tantalum-manganese alloys that are in contact with atomic Hydrogen, characterized in that only a small part of the surface these objects in a known manner with ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, Platinum, gold, rhenium or their alloys is covered.
DE1960U0006916 1959-02-18 1960-02-17 Process for reducing or preventing the hydrogen brittleness of objects made of non-ferrous metals Pending DE1284811B (en)

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FR1248339A (en) 1960-12-09
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