DE1608141C3 - Nickellegierung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nickellegierung, die insbesondere als selbstfließende Schweißlegierung verwendet werden soll. m

Die bisher zum Schweißen verwendeten Nickellegierungen dieser Art sind hauptsächlich mit Bor modifiziert und bestehen im wesentlichen aus Nickel-Bor-Silizium- und Nickel-Bor-Chrom-Silizium-Legierungen. Diese Legierungen haben eine verhältnismäßig hohe Schmelz- y, temperatur, was ihre Anwendbarkeit bei niedriger schmelzenden Materialien, wie Bronzen oder Kupfer-Nickel-Legierungen, beeinträchtigt. Bei den niedriger schmelzenden Nickel-Bor-Silizium- und Nickel-Bor-Chrom-Silizium-Legierungen, die hergestellt wurden, ergab sich, daß sie eine sehr viel größere Härte aufweisen und demzufolge nicht maschinell bearbeitbar sind. Obwohl diese letztgenannten Legierungen eine gewisse Korrosionsbeständigkeit in einem begrenzten Rahmen bei spezifischen Anwendungen aufweisen, hat es sich gezeigt, daß sie für den weiten Bereich von korrosionsempfindlichen Anwendungen nicht geeignet sind. Es besteht daher in der Technik ein Bedürfnis nach einer niedriger schmelzenden, selbstfließenden und maschinell bearbeitbaren Legierung, die für eine Abscheidung auf einer Vielzahl von Basismetallen mit einer außergewöhnlich guten Korrosionsfestigkeit geeignet sind.

Ziel der Erfindung ist daher, eine selbstfließende Schweißlegierung verfügbar zu machen, die durch Schweißen auch auf niedrig schmelzende Metalle auftragbar ist, hierbei eine Abscheidung liefert, die nur minimal mit dem Basismetall verschmolzen ist und im wesentlichen keine Lücken bzw. Löcher längs der Schweißnaht ergibt, die ferner eine hohe Korrosionsbe- bo ständigkeit und eine niedrige Schmelztemperatur bei einer gegebenen Härte sowie gute Bearbeitungs- und Benetzungseigenschaften aufweist.

Im Zuge der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde anhand von Reihenversuchen mit Nickel-Bor-Silizium-Legierungen festgestellt, daß durch Zusatz von Kupfer in bestimmten Grenzen Legierungen erhalten werden können, die stark erniedrigte Schmelztemperaturen aufweisen. Es ergab sich, daß die Schmelztemperaturen der Nickel-Bor-Silizium-Kupfer-Systeme gemäß der Erfindung im Vergleich zu den Schmelztemperaturen von Nickel-Bor-Silizium-Legierungen gleicher Härte um ungefähr 83° C niedrigerliegen.

Weitere Versuche mit Nickel-Bor-Silizium-Kupfer-Legierungen gemäß der Erfindung zeigten, daß der Bor-Gehalt der kupferfreien Nickel-Bor-Silizium-Legierungen stark erniedrigt werden kann und dennoch die Eigenschaften des Selbstfließens und des Oberflächenbenetzungsvermögens erhalten bleiben, die bei der Verwendung dieser Legierungen zum Schweißen erforderlich sind. Die erfindungsgemäßen Nickel-Bor-Silizium-Kupfer-Legierungen weisen durchweg ein sehr gutes Benetzungsvermögen und sehr gute Schweißeigenschaften selbst bei einem bis auf 0,5% herabgesetztem Bor-Gehalt auf. Zwar erscheint es dem Fachmann verständlich, daß der Bor-Gehalt in diesen borhaltigen Legierungen die Fähigkeit zur Oberflächenbenetzung verstärkt und die Abscheidung dieser Legierungen auf andere Basismetalle begünstigt. Jedoch werden durch die Bor-Zusätze unvermeidbar einige unerwünschte Eigenschaften hervorgerufen, wie die Herabsetzung ihrer Korrosionsfestigkeit und die Steigerung ihrer Sprödigkeit. Es ist daher verständlich, daß es äußerst erwünscht ist, den Bor-Gehalt dieser Legierungen so niedrig wie möglich zu halten, aber ihn andererseits doch so hoch zu wählen, daß die erwünschten Eigenschaften der Benetzungsfähigkeit beibehalten werden.

Weitere Versuche mit den erfindungsgemäßen Legierungen ergaben, daß diese sehr gut maschinell bearbeitbar sind und sie ferner wegen ihrer im allgemeinen verhältnismäßig niedrigeren Schmelztemperaturen einen weiten Anwendungsbereich haben. So können die Legierungen gemäß der Erfindung auf Materialien, wie Aluminiumbronzen, Kupfer-Nickel-Legierungen oder Magnesium-Aluminium-Bronzen aufgebracht werden, die alle wegen ihrer niedrigen Schmelztemperaturen nicht als Basismaterialien für die höher schmelzenden Schweißlegierungen geeignet sind. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Legierungen sehr schnell und leicht durch Schweißen auf andere höher schmelzende Basismetalle, wie Standard-Eisen-Legierungen, Gußeisen u.dgl., aufgebracht werden. Beiläufig ist mit dem niedrigen Schmelzbereich der erfindungsgemäßen Legierungen der Vorteil verbunden, daß bei ihrer Abscheidung auf Gußeisen im wesentlichen ein Schmelzen des Grundwerkstoffes, das in der Technik bisher als ein schwer lösbares Problem angesehen wurde, vermieden wird.

Nach weiteren Versuchen wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Legierungen eine sehr gute Korrosionsfestigkeit im Vergleich zu anderen selbstfließenden Legierungen aufweisen. Bei zahlreichen Versuchen zum Testen der Korrosionsfestigkeit dieser Legierungen wurde als äußerst signifikantes Ergebnis gefunden, daß die erfindungsgemäßen Legierungen einer hoch konzentrierten, fließenden Schwefelsäure in einer auf 93° C erwärmten Anschlämmung verhältnismäßig lange Zeit widerstanden haben. Die erfindungsgemäßen Legierungen mit den hier erwähnten technisch vorteilhaften Eigenschaften können i'ür jede bekannte Verschweißungsart in beliebigen Schweiß-Produktformen verwendet werden, jedoch hat sich gezeigt, daß besonders gute Resultate erhalten werden, wenn die Legierungen in Form eines gegossenen Schweißstabes oder eines homogenen Pulvers verwendet werden. Das Legie-

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rungspulver kann in irgendeiner der bekannten Weisen, z. B. durch Feinstzerstäubung bzw. Atomisierung, hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen Legierungen setzen sich aus folgenden Bestandteilen in den nachstehend angegebenen Gewichtsverhältnissen zusammen:

Breiter Bereich

Bevorzugter Bereich

Bor 0,5 bis 1,9% Bor

Silizium 1,0 bis 4,5% Silizium

Kupfer 23,0 bis 35,0% Kupfer

Nickel Rest Nickel

0,9 bis 1,5% 3,0 bis 4,25%

28 bis 32%

Rest

Selbstfließende Schweißlegierungen der bestimmten Zusammensetzung, wie sie oben angegeben ist, sind bisher nicht beschrieben worden. Zwar werden in der US-PS 29 36 229 Nickel-Legierungen mit Zusätzen an Bor, Silizium und anderen Elementen, darunter gegebenenfalls Kupfer, beschrieben, die als selbstfließende Schweißlegierungen verwendet werden sollen. Anders als die Legierungen der vorliegenden Erfindung enthalten diese bekannten Legierungen jedoch im Höchstfall nur 8% Kupfer. Um diesen bekannten Legierungen eine Korrosionsfestigkeit zu verleihen, müssen sie Zusätze an Chrom in einer Menge bis zu 20%, ja zum Teil bis zu 30%, enthalten, und zur Erhöhung ihrer Härte muß Kohlenstoff in einer Menge bis zu etwa 1% einlegiert werden. Die Zusammensetzung der genannten bekannten Legierungen unterscheidet sich also weitgehend und grundsätzlich von derjenigen der erfindungsgemäßen Legierungen, und die hervorragenden schweißtechnischen Eigenschaften der letzteren werden von den bekannten Legierungen nicht erreicht.

Im folgenden werden spezifische Beispiele — ohne damit den Umfang der Erfindung zu beschränken — für die erfindungsgemäßen Legierungen nach Zusammensetzung und Gewichtsverhältnissen gegeben:

Beispiel-Nr. Gewichts-% von

Bor Silizium

Kupfer Nickel

1	4	23	Rest
1	4	27	Rest
1	4	30	Rest
1	1	28	Rest
0,5	2	25	Rest
1	2	30	Rest

In weiteren Versuchen wurde gefunden, daß einer Reihe von Legierungen mit den oben beschriebenen erwünschten Eigenschaften durch Zusatz von Molybdän in Mengen bis zu 5%, vorzugsweise 3 bis 5%, die weitere Eigenschaft verliehen wird, in geschmolzenem Zustand zähflüssiger zu werden. Diese Legierungen sind besonders für solche Anwendungen geeignet, bei denen eine übermäßige Fließfähigkeit im Schmelzfluß zu Schwierigkeiten führt. Beispielsweise wird beim Metallspritzen mit nachfolgendem Wiederaufschmelzen des Auftrags eine Abtrennung der geschmolzenen Masse und eine unvollständige Bedeckung des metallischen Grundwerkstoffes vermieden. Ebenso wird bei Anwendung des Metallspritzens mit einer gleichzeitigen Schmelzflußbildung auf abgerundeten oder senkrechtstehenden Grundmetallsubstraten das Ablaufen des geschmolzenen Metalls und ein Außerformgeraten der Abscheidung vermieden und so ein gleichmäßiger Überzug von gleichbleibender Dicke erhalten.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine selbstfließende Schweißlegierung verfügbar gemacht, die hoch korrosionsfest ist, eine niedrigere Schmelztemperatur aufweist und auf viele metallische Grundwerkstoffe anwendbar ist. Die Schweißaufträge der erfindungsgemäßen Legierungen werden infolge ihrer guten Schweißbarkeit leicht erhalten, während gleichzeitig einwandfreie Abscheidungen und Schweißnähte ohne Lücken gebildet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. N ickellegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 0,5bisl,9°/oBor,
1 bis 4,5% Silizium,
23 bis 35% Kupfer,
Rest Nickel
besteht.

2. Nickellegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

0,9 bis 1,5% Bor,
3 bis 4,25% Silizium,

28 bis 32% Kupfer,

Rest Nickel
besteht.

3. Nickellegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Spuren bis 5%, vorzugsweise 3 bis 5%, Molybdän enthält.

4. Verwendung der Nickellegierung nach Anspruch 1,2 oder 3 als Schweißlegierung in Stab- oder Pulverform.