DE887417C

DE887417C - Process for the production of workpieces from tantalum or tantalum alloys, in particular spinnerets

Info

Publication number: DE887417C
Application number: DEH5009D
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Winkler
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1939-10-25
Filing date: 1939-10-25
Publication date: 1953-08-24

Description

Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus Tautal oder Tantallegierungen, insbesondere von Spinndüsen Spinndüsen zur Herstellung von Kunstseide und Zellwolle hat man bereits aus Tautal hergestellt, da dieses Metall sich durch eine hervorragende chemische Beständigkeit auszeichnet. In reinem Zustand ist Tautal ein duktiles und leicht verarbeitba.re@s Metall, besitzt jedoch nur eine geringe Härte. Man hat deshalb. die Spinndüse aus Tautal einem Härtungsprozeß unterworfen, damit sie den beim Spinnvorgang auftretenden Beanspruchungen gewachsen sind; sie werden bei Temperaturen etwa zwischen 3oo und 6oo° einer Behandlung mit Luft unterzogen. Hierbei bildet sich an !der Oberfläche der Spinndüse eine Verbindung zwischen Tautal und Sauerstoff; es entsteht also eine dünne Schicht von Tantaloxyd, die: eine oberflächliche Härtung des Tautals bewirkt. Die Veränderung des Werkstoffes bleibt auf die Oberfläche beschränkt, eine Härtesteigerung durch den ganzen Querschnitt der Spinndüse erfolgt nicht. Da also die Festigkeit der Spinndüse als Ganzes nicht erhöht wird, ist es nicht möglich, die gleiche Boden- und Wandstärke anzuwenden, wie sie beispielsweise bei Spinndüsen für Zellwolle aus vergüteten Edelmetallegierungen üblich ist. Es- ist. nun schwierig, bei dieser groß-en Wandstärke die Spinnkanäle in das Tautal zu bohren. Infolgedessen ist die Güte der Spinnkanäle geringer als bei den bekannten Spinndüsen aus Edelmetallegierungen. Dieser Nachteil wird als reicht störend empfunden, da erfahrungsgemäß gerade die Güte der Spinnkanäle für den guten und störungsfreien Verlauf des Spinnvorganges von besonderer Bedeutung ist. Es kommt noch hinzu, daß die im Tantal vorhandenen Einschlüsse :die Werkzeuge für die, Herstellung der Bohrkanäle stärker beanspruchen, ein Nachteil, der sich um so mehr bemerkbar macht, je größer die Bodenstärke der Düse ist.Process for the production of workpieces from tautal or tantalum alloys, especially of spinnerets Spinnerets for the production of rayon and rayon has already been made from Tautal, as this metal is characterized by an excellent chemical resistance. In its pure state, Tautal is ductile and easy to processba.re@s metal, but has only a low level of hardness. That's why you have. the spinneret from Tautal is subjected to a hardening process so that it can break down during the spinning process are able to withstand the stresses that occur; they are at temperatures roughly between 3oo and 6oo ° subjected to a treatment with air. This forms on the surface the spinneret a connection between Tautal and oxygen; so there is a thin layer of tantalum oxide, which: causes a superficial hardening of the dew valley. The change in the material remains limited to the surface, an increase in hardness does not occur through the entire cross section of the spinneret. So there the strength the spinneret as a whole is not increased, it is not possible to use the same soil and wall thickness to be used, as is the case, for example, with spinnerets for rayon tempered precious metal alloys is common. It is. now difficult with this big one Wall thickness to drill the spinning canals in the dew valley. As a result, the goodness is the Spinning channels smaller than in the known spinning nozzles made of precious metal alloys. This disadvantage is called enough to be annoying, as experience has shown just the quality of the spinning channels for the good and trouble-free progress of the spinning process is of particular importance. In addition, there are those in tantalum Inclusions: the tools used to create the drill tunnels are more demanding, a disadvantage that becomes more noticeable the greater the soil thickness of the Nozzle is.

Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Spinndüse aus Tantal oder Tantallegierungen zu schaffen, die den Edelmetalldüsen möglichst gleichkommt, die also die besprochenen Nachteile der bisher verwandten Tantaldüsen nicht zeigt. Die neue Düse sollte adle im Gebrauch wünschenswerten Eigenschaften vereinigen. Vor allem sollte die neue Tantalspinndüse hochwertige Spinnkanäle von guter Politur besitzen.Aie sich insbesondere! durch hohe Verschleißfestigkeit gegenüber der Spinnlösung auszeichnen. Die Düse sollte eine hohe Festigkeit gegenüber den Spinndrucken aufweisen, auch gegenüber erhöhten Drucken, wie- sie bei Verstopfung von Löchern gelegentlich auftreten. Dabei sollte der Vorteil des Tantals, einen geringeren Materialwert als die Edelmetalle .darzustellen und so, die einheimische Wirtschaft von Ausgaben für ausländische Rohstoffe zu befreien, möglichst noch dadurch besonders zur Geltung kommen., da:ß die, Düsen auch mit einer geringeren Materialmenge als die bisher bekannten Tantaldüsen herzustellen sind.The present invention has now set itself the task of a To create spinnerets made of tantalum or tantalum alloys that match the noble metal nozzles as equals as possible, which means the disadvantages discussed of the previously related ones Tantalum nozzles not showing. The new nozzle should adle desirable properties in use unite. Above all, the new tantalum spinning nozzle should have high-quality spinning channels from have a good polish, especially! due to high wear resistance of the spinning solution. The nozzle should have high strength to the Have spinning pressures, also compared to increased pressures, such as in the case of clogging of holes occasionally occur. The advantage of tantalum should be one lower material value than the precious metals and so on, the local ones To free the economy from spending on foreign raw materials, if possible thereby especially come into their own, because: ß the, nozzles with a smaller amount of material than the previously known tantalum nozzles are to be produced.

Es wunde gefunden:, daß sich das Ziel erreichen läßt, wenn die -Tantalspinndüsen aus zähhartem Metall bestehen und durch ihren. ganzen Querschnitt so gehärtet werden, daß: eine Härte von über 200° Brinell erreicht wird. Die Forderung ist besonders bemerkenswert, da man, wie unten eingehend gezeigt wird, aus den bisherigen Erfahrungen über die Härtung des Tantads schließen: mußte, daß eine Härtesteigerung des Tantals nur mit einem Sprödew erden des Materials zu erkaufen ist. Nunmehr wurde jedoch gefunden, daß sich das Tantal in einen zähharten Zustand überführen läßt und da:ß gerade Spinndüsen aus diesem zähharten, Tantal in ihrem Verhalten den Edelmetallspinndüsen sehr nahekommen.. Besonders bewährt haben sich Spinndüsen aus einem Tantal, das bei einer Härte oberhalb, von 25o° Brinell noch plastisch verformbar ist.It was found that the goal can be achieved if the tantalum spinneret consist of tough, hard metal and their. the entire cross-section are hardened in such a way that that: a hardness of over 200 ° Brinell is achieved. The demand is special noteworthy because, as will be shown in detail below, one has learned from previous experience Conclude about the hardening of the tantalum: had to mean an increase in the hardness of the tantalum can only be bought with a brittle earth of the material. But now it was found that the tantalum can be converted into a tough, hard state and there: ß spinning nozzles made from this tough, tough, tantalum in their behavior the noble metal spinning nozzles very close .. Spinnerets made of a tantalum, which with a hardness above 25o ° Brinell is still plastically deformable.

Die neuen Spinndüsen aus zähhartem Tantal vereinigen alle wünschenswerten Eigenschaften. Wenn durch eine Verstopfung der Spinnkanäle ein Überdruck auftritt, platzt die Spinndüse nicht, wie es hei Edelmetalldüsen vom zu hoher Härte beobachtet werden konnte; an: den Rändern treten. keine-Sprünge oder Risse auf. Die Spinnkanäle und vor allem die Austrittsöffnungen behalten bei dem Düsen aus zähhartem Tautal oder zähharten Tantallegierungen ihre Form weit besser als bei den. bisher bekannten Tantaldüsen. Die Düse nutzt sich nicht ab:, auch wenn: der Spinnlösung schleifend wirkende Zusätze gegeben. sind. Der Spinnkanal zeigt während des Gebrauchs nicht die geringste Veränderung. Weiterhin können die neuen: Spinn, düsen dünner hergestellt werden. als die bisher bekannten Tantaldüsen, .da sie auch bei geringerer Stärke noch die notwendige Festigkeit aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine erwünschte Materialersparnis; fernen wird die Herstellung der Bohrkanäle erheblich erleichtert. Es lassen sich Spinndüsen mit einer Wandstärke unterhalb 0,3 mm herstellen. Für den Gebrauch ist es weiterhin, recht wertvoll, daß> die neuen Spinndüsen. auch bei unsachgemäßer Behandlung durch Werkzeuge nicht beschädigt werden. Verunreinigungen lassen sich aus den Spinnkanälen entfernen, ohne daß diese durch Kratzstellen, beschädigt werden. Schließlich werden die neuen .Spinndüsen. bei der Herstellung ohne weiteres in metallisch blankem Zustand erhalten, so daß es überflüssig ist, durch zusätzliche Maßnahmen eine Färbung vorzunehmen, zu der man sich bei .dem oberflächengehärteten Tantal gezwungen sah, indem man die hell zu färbenden Teile der Spinndüse mit Borsäure behandelte oder mit einer dünnen, Schicht von Edelmetallen überzog.The new spinnerets made of tough and hard tantalum combine all desirable properties. If an overpressure occurs due to a blockage of the spinning channels, the spinneret does not burst, as could be observed with noble metal nozzles that are too hard; to: step on the edges. no cracks or cracks. The spinning channels and especially the outlet openings keep their shape far better in the case of the nozzles made of tough-hard tantalum or tough-hard tantalum alloys than with the. previously known tantalum nozzles. The nozzle does not wear out: even if: abrasive additives are added to the spinning solution. are. The spinning channel does not show the slightest change during use. Furthermore, the new: spinning, nozzles can be made thinner. than the previously known tantalum nozzles, because they still have the necessary strength even with lower strength. This results in a desired saving in material; furthermore, the production of the drill channels is made considerably easier. Spinnerets with a wall thickness of less than 0.3 mm can be produced. In terms of use, it is still very valuable that> the new spinnerets. are not damaged by tools even if handled improperly. Impurities can be removed from the spinning channels without them being damaged by scratches. Finally, the new spinnerets. easily obtained in the production in a bright metallic state, so that it is superfluous to undertake a coloring by additional measures, to which one was forced to .dem surface-hardened tantalum by treating the brightly colored parts of the spinneret with boric acid or with coated with a thin layer of precious metals.

Die wertvollen zähharten Spinndüsen. aus. Tantal werden,, durch ein neues Herstellungsverfahren erhalten. Es wurde gefunden, daßi es möglich ist, durch eine Glühbehandlung zähes und sogar plastisch verformbares Tantal vom höher Härte zu gewinnen, wenn man ein Tantal verwendet, das einer Kaltbearbeitung, beispielsweise einem Walz-oder Hämmervorgang unterworfen war. Dabei ist nicht notwendig, @daß die Bearbeitungshärte noch voll vorhanden ist. Es kann sogar eine leichte Wärmebehandlung nach der Bearbeitung vorgenommen sein. Es soll lediglich eine Textur, beispielsweise eine Walztextur oder eine Faserstruktur noch zu erkennen sein; es genügt also, wenn die) Struktur des Metalls an der Ausbildung einer bevorzugten Richtung auf der Metalloberfläche noch die Durchführung einer Bearbeitung erkennen läßt. Die Spinndüsen, die aus einem so vorbehandelten Tantalblech hergestellt sind, werden nun mit mit Tantal reaktionsfähigen Gasen bei Temperaturen zwischen 6oo und i3ooQ behandelt. Dabei wird vorteilhaft bei sauerstofffreien Gasen, beispielsweise bei gereinigtem Stickstoff oder Wasserstoff, mit einem Druck unter i Atm. und bei sauerstoffhalti.gem Gasen mit einem Druck von unterhalb ioo mm Hg :gearbeitet. Die Behandlung wird während :der Dauer vom, etwa 1/z Stunde bis i Stunde durchgeführt und ruft eine sehr starke Steigerung der Härte zunächst an der Oberfläche des Werkstücks hervor; dabei bleibt dieses auffallenderweise vollkommen dehnbar und biegsam.The valuable tough-hard spinnerets. the end. Be tantalum, by a received new manufacturing process. It has been found that it is possible through an annealing treatment of tough and even plastically deformable tantalum of higher hardness to win if one uses a tantalum that is cold working, for example was subjected to a rolling or hammering process. It is not necessary @ that the Machining hardness is still fully present. It can even be a light heat treatment after editing. It should just have a texture, for example a rolled texture or a fiber structure can still be recognized; so it is sufficient if die) structure of the metal at the formation of a preferred direction on the metal surface still shows the execution of a processing. The spinnerets that come from a Tantalum sheets pretreated in this way are now made with reactive tantalum Treated gases at temperatures between 600 and 30000. Doing so will be beneficial with oxygen-free gases, for example with purified nitrogen or hydrogen, with a pressure below i Atm. and in the case of oxygen-containing gases with a pressure of below 100 mm Hg: worked. The treatment is carried out for: the duration of, approximately Performed 1 / z hour to 1 hour and causes a very strong increase in hardness first on the surface of the workpiece; it is noticeable that this remains completely elastic and flexible.

Die Glühdauer richtet sich nach den zur Anwendung kommenden Temperaturen, und Drucken.. Beispielsweise sind bei Temperaturen und Drucken, die an -der oberen Grenze der angegebenen. Werte liegen, nur Glühungen von einigen Minuten bis zu einer 3/4 Stunde erforderlich. Andererseits lassen sich bei niederen, Drucken, beispielsweise bei sauerstofffreien Gasen unter ioo mmbtHg, Glühzeiten bis über i Stunde anwenden. Spinndüsen aus Tautal, die in dieser Weise einer Glühung unterworfen waren, zeigen, eine sehr hohe Härte, die sich zu einem gewissen Grad auch in das Innere des Werkstoffes erstreckt. Die Härte hat ihren höchsten Wert allerdings an: der, Oberfläche und fällt nach dem Inneren des Werkstücks stark ab. Bereits in diesem Zustand sind jedoch die neuen Spin.udüsen aus Tautal den bisher beka,nnten-Tantaldüsen weit überlegen und zeigen die oben besprochenen Fortschritte.The annealing time depends on the temperatures used, and pressure .. For example, temperatures and pressures are at -the above Limit of specified. Values are, only annealing from a few minutes to one 3/4 hour required. On the other hand, in the case of low, pressure, for example For oxygen-free gases below 100 mmbtHg, use glow times of over 1 hour. Spinnerets from Tautal, which were subjected to annealing in this way, show a very high hardness, which to a certain extent also extends into the interior of the material. The hardness, however, has its highest value: the, surface and falls behind the inside of the workpiece. However, the new ones are already in this state Spin nozzles from Tautal are far superior to the previously known tantalum nozzles and show them the advances discussed above.

Es wurde weiterhin, gefunden, daß sich Spinndüsen: aus zählzartem Tantal herstellen lassen, bei denen auch das Innere eine erhebliche Härtesteigerung aufweist, wenn man an die beschriebene Wärmebehandlung noch eine zweite anschließt. Die so erhaltenen durch den, ganzen Querschnitt gehärteten zähharten Tantalspinn.düsen: stehen in ihrem Gebrauchswert Spinndüsen aus Edelmetallen kaum nach.It has also been found that spinnerets are made from countable Tantalum can be produced, in which the interior also has a considerable increase in hardness if the heat treatment described is followed by a second one. The tough and hard tantalum spinning nozzles thus obtained, hardened through the entire cross-section: In terms of their practical value, spinnerets made of precious metals are hardly inferior.

Bei dieser zweiten Wärmebehandlung werden ungefähr dieselben Temperaturen gewählt wie bei der ersten, auch die Glühdauer bewegt sich in denselben Grenzen wie bei der ersten, jedoch ist es notwendig, die anwesenden Gasmengen geringer zu halten als bei der ersten Wärmebehandlung. Die zweite Glühung wird also zweckmäßig bei wesentlich niederen Drucken vorgenommen als die erste. Während beispielsweise die erste Glühung in Stickstoff bei einem Druck vorn 30o bis 50o mm/B.-durchgeführt wird, schließt sich hieran eine zweite Glühung bei einem Druck unterhalb 1o mm/Hg.This second heat treatment will give approximately the same temperatures chosen as with the first, the glow duration is also within the same limits as with the first one, but it is necessary to reduce the amount of gas present hold than with the first heat treatment. The second annealing is therefore useful made at significantly lower pressures than the first. While for example the first annealing in nitrogen at a pressure of 30o to 50o mm / B.-carried out is followed by a second annealing at a pressure below 10 mm / Hg.

Bei Stickstoff hat sich. bewährt, eine erste Glühung bei 1o mm/Hg bis zu i Atm. und Temperaturen zwischen 60o und 1300°, vorzugsweise bei 300 mm/,Hg und rooo°, vorzunehmen. und hieran eine zweite Glühung bei ungefähr gleicher Temperatur in einem Vakuum unterhalb 1o mmAHg, vorzugsweise unterhalb o,o,i mm/Hg, anzuschließen. Werden bei Stickstoff in dieser Weise zwei Glühungen kombiniert, dann kann hier sogar auf die Forderung verzichtet werden, daß das Tautal einer Kaltbearbeitung unterworfen war oder daß die Textur im Fall einer Kaltbearbeitung und anschließenden Weiterbehandlung noch nicht völlig zerstört ist. Eine Behandlung mit Stickstoff ist also wegen der einfachen Handhabung besonders zu empfehlen.In the case of nitrogen, it has. proven, a first glow at 10 mm / Hg up to 1 atm. and temperatures between 60o and 1300 °, preferably at 300 mm /, Hg and rooo °. and to this with a second annealing at approximately the same temperature in a vacuum below 10 mmAHg, preferably below 0.1 mm / Hg. If two annealing processes are combined in this way with nitrogen, the requirement that the taut valley has been subjected to cold working or that the texture is not yet completely destroyed in the case of cold working and subsequent further treatment can even be dispensed with. Treatment with nitrogen is therefore particularly recommended because of its ease of use.

Bei Verwendung sauerstoffhaltiger Gase wird schon durch eine Glühung, wenn der Druck genügend niedrig gehalten wird, eine Härtung erzielt, die sich von der Oberfläche aus erheblich in das Innere erstreckt. Jedoch ist es auch hier vorteilhaft, eine Glühung bei vermindertem Druck, d.. h. unterhalb i mm/Hg, zweckmäßig sogar unterhalb von o,i mm/H.g, anzuschließen, da hierdurch eine praktisch vollkommen gleichmäßige Durchhä.rtung des Werkstücks erreicht wird.When using oxygen-containing gases, an annealing if the pressure is kept low enough, a hardening is achieved which differs from the surface extends out considerably into the interior. However, here too it is advantageous an annealing at reduced pressure, i.e. below i mm / Hg, expediently even below o, i mm / H.g, to be connected, as this makes a practically perfect uniform hardening of the workpiece is achieved.

Bei dem beschriebenen Verfahren kann der Druck unabhängig vom: der Menge der zu härtenden Werkstücke gewählt und während der Glühdauer unverändert auf demselben Wert gehalten werden.In the method described, the pressure can be independent of: the Amount of workpieces to be hardened selected and unchanged during the annealing period be kept at the same value.

Das neue Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich in seiner Durchführung und im Ergebnis von den Härtungsverfahren, die man bereits an, die Stelle der altbekannten Oberflächenhärtung des Tautals zu setzen suchte. So, hat man schon vorgeschlagen, bei i2oo bis 1q.00° die in dem Tantal enthaltenen Gasreste restlos auszutreiben und dann genau dosierte Luftmengen auf die Spinndüse einwirken zu lassen :. Man erhält so Düsen:, deren Metall zwar an der Oberfläche, gehärtet ist, aber im Innern noch seine Ausgangshärte besitzt. Durch anschließendes längeres Eihitzen. kann zwar erreicht werden, d.a:ß die in dosierter Menge zugegebene Luft zum Teil auch in -das Innere des Werkstücks eindringt und dort ebenfalls eine gewisse Härtesteigerung herbeiführt. Wird diese Härtung aber nur einigermaßen weit getrieben, so, daß sie technisch von Bedeutung ist, dann wird das Metall spröde; es ist dann nicht mehr möglich, die Werkstücke auch nur um einen geringen Winkel zu biegen, ohne daß sie reißen; bei einer Härte von etwa 25o° Brinell besitzt das Material praktisch keine Biegsamkeit mehr. Man hat also bei diesem Verfahren die Wahl, entweder nur eine geringe Luftmenge auf das Tautal einwirken: zu lassen: und so- nur eine geringe Härtesteigerung herbeizuführen oder aber genügend Luft zur Erzielung einer größeren Härte zuzugeben, um dann aber spröde Werkstücke in Kauf nehmen zu müssen.The new procedure differs fundamentally in its implementation and as a result of the hardening processes that have already been used, the place of the well-known Tried to set surface hardening of the Tau valley. So, it has already been suggested at i2oo to 1q.00 ° to completely drive out the gas residues contained in the tantalum and then let precisely dosed amounts of air act on the spinneret:. Man thus receives nozzles: whose metal is hardened on the surface, but inside still has its original hardness. By subsequent prolonged heating. can can be achieved, i.a: ß the air added in dosed amount partly also in -das Inside of the workpiece penetrates and there also a certain increase in hardness brings about. If this hardening is only carried to a certain extent, so that it is technically important, then the metal becomes brittle; it is then no more possible to bend the workpieces even by a small angle without them tear; with a hardness of around 25o ° Brinell, the material has practically none Flexibility more. So with this method you have a choice, either just one a small amount of air to act on the dew valley: to let: and so- only a small amount To bring about an increase in hardness or enough air to achieve a greater one Admit hardness, but then have to accept brittle workpieces.

Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, Tautal zur Verwendung für Spinndüsen derart herzustellen, da.ß man, entgastes Tantal bei einer Temperatur von höchstens 50o° der-Luft aussetzt und dann bei erhöhter Temperatur unter vermindertem-Druck eine- gleichmäßige Verteilung der absorbierten Luft bewirkt. An Stelle von Luft können hierbei auch andere Gase, beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff, treten, jedoch ist bei der Verwendung von Stickstoff eine Höchsttemperatur von 60o' vorgeschrieben. Mit diesem Verfahren läßt sich indessen nur bis zu Härten. von. 20o° Brinell ein Tautal von guter Verarbeitbarkeit und unverän-derter Oberfläche erhalten. Diese Härte reicht aber nicht aus, um Spinndüsen zu schaffen, die, allen Anforderungen der Praxis gerecht werden.It has also been proposed to use Tautal for spinning nozzles in such a way as to produce degassed tantalum at one temperature exposed to a maximum of 50o ° of the air and then at elevated temperature under reduced pressure causes an even distribution of the absorbed air. Instead of air other gases, for example oxygen or nitrogen, can also enter here, however, a maximum temperature of 60o 'is required when using nitrogen. With this method, however, can only be hardened. from. 20o ° Brinell a Tautal of good workability and unchanged surface. These But hardness is not enough to create spinnerets that meet all requirements do justice to practice.

Aus den bisherigen Erfahrungen mußte man also schließen, daß sich die Eigenschaft der plastischen Verformba.rkeit (Zähigkeit) bei den Vorgängen, denen das Tautal zur Erzielung einer höheren Härte als 20o° Brinell unterworfen, werden muß, nicht erhalten läßt. Die, Härtung des Tautals beruht gerade auf der Bildung von nichtmetallischen, außergewöhnlich harten Tantalverbindungen., und derartige Verbindungen, wie Nitride und Oxyde oder auch intermetallische Verbindungen, die sich in ihrem mechanischen: Verhalten den Nichtmetallen nähern, erweisen sich praktisch immer als vollkommen spröde und nicht mehr dehnbar.So from previous experience one had to conclude that the property of plastic deformability (toughness) in the processes that the Tautal to achieve a higher hardness than 20o ° Brinell are subjected must not get. The hardening of the Tau valley is due to its formation of non-metallic, exceptionally hard tantalum compounds., and such Compounds such as nitrides and oxides or even intermetallic compounds, the approach the non-metals in their mechanical behavior, turn out to be practical always as completely brittle and no longer stretchable.

Demgegenüber 'beruht die Erfindung auf der überraschenden. Beobachtung, da.ß sich aus Tautal Werkstücke herstellen lassen, die durch den ganzen Ouerschnitt aus zähhartem Metall bestehen. Es lassen sich beispielsweise Werkstücke aus Tautal erzeugen, die selbst bei einer Härte bis über 40o° Brinell noch eine gute Biegsamkeit aufweisen. Die ungewöhnlichen Eigenschaften dieses zähharten Tantals machen, es außer bei der Herstellung von Spinndüsen zu einem wertvollem Werkstoff auch für andere Verwendungszwecke, bei denen hinsichtlich der mechanischen. Haltbarkeit oder .der chemischenWiderstandsfähigkeit ähnliche Anforderungen auftreten wie bei denn: Spinndüsen. Das Tantal kann. auf diese Weise neuen Verwendungszwecken zugeführt werden, vor allem auf Gebieten, auf denen man bisher Edelmetalle verwenden zu müssen glaubte. Tantal oder Tantallegierungen, .die durch ihren ganzen Querschnitt aus. zähhartem Metall mit einer Härte von. über 2oo° Brinell, vorzugsweise noch plastisch verformbarem Metall mit einer Härte oberhalb 25o° Brinell, bestehen, werden beispielsweise zur Herstellung von KOmpaßlagerungen, Schreibfedern, Zahnersatzteilen und medizinischen Instrumenten, wie Injektionskanülen, verwandt.In contrast, the invention is based on the surprising. Observation, that workpieces can be made from Tautal that run through the entire cross-section consist of tough, hard metal. For example, workpieces from Tautal can be used produce that even with a hardness of over 40o ° Brinell still a good flexibility exhibit. The unusual properties of this tough, tough tantalum make it a valuable material except in the manufacture of spinnerets also for other uses where mechanical. durability or. the chemical resistance is subject to similar requirements as for because: spinnerets. The tantalum can. in this way put to new uses especially in areas where precious metals had to be used up to now believed. Tantalum or tantalum alloys, .which are characterized by their entire cross-section. tough metal with a hardness of. over 2oo ° Brinell, preferably still plastic deformable metal with a hardness above 25o ° Brinell, are for example for the production of matching bearings, nibs, dental prostheses and medical Instruments such as injection cannulas, related.

An Stelle des. Tantals läßt sich in. ähnlicher Weise, auch das verwandte Metall Niob, verwenden. Die Verfahren, die zu dem neuen wertvollen Material führen, seien nun noch an Hand einiger Beispiele erläutert: i. Ein 0,4 mm starkes ;gewalztes Tantalblech mit einem Walzgrad: von 5o % wird während 60 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre bei einem Druck von- 350 mm/Hg auf iooo° erhitzt. Die Härte steigt hierbei von i20 kg/mm2 auf 26o kg/mm2 an der Oberfläche und auf i 5o Icg/mm2 im Innern-. Das Blech läßt sich um einen Winkel von 9o° biegen, ohne zu brechen.In a similar way, the related metal niobium can also be used in place of tantalum. The processes that lead to the new valuable material will now be explained using a few examples: i. A 0.4 mm thick rolled tantalum sheet with a rolling degree of 50% is heated to 100 ° for 60 minutes in a nitrogen atmosphere at a pressure of 350 mm / Hg. The hardness increases from 20 kg / mm2 to 26o kg / mm2 on the surface and to 15o Icg / mm2 inside. The sheet metal can be bent through an angle of 90 ° without breaking.

2. Ein Tantalblech mit einem Walzgrad von 50% wird während 4o Minuten in einer Stickstoffatmosphäre unter einem Druck von 350 mm/Hg auf iooo° erhitzt und anschließend in einem Vakuum von o,oi mm/Hg bei der gleichen Temperatur während i Stunde ,geglüht. Die Härte steigt bei dieser Behandlung vom i20 kg/mm2 auf 42o, kg/mm2 an der Oberfläche und auf 29o, kg/mm2 in der Mitte des Bleches; ein niedrigerer Härtewert als der von 29o kg/mm2 war im ganzen Querschnitt des Bleches nicht festzustellen. Trotz dieser hohen Härtewerte ist das Blech noch so verformbar, daß es sich um einen Winkel von 9o° biegen läßt, ohne zu brechen.2. A tantalum sheet with a rolling degree of 50% is heated to 100 ° for 40 minutes in a nitrogen atmosphere under a pressure of 350 mm / Hg and then annealed in a vacuum of 0.07 mm / Hg at the same temperature for 1 hour . The hardness increases with this treatment from i20 kg / mm2 to 42o, kg / mm2 on the surface and to 29o, kg / mm2 in the middle of the sheet; a lower hardness value than that of 29o kg / mm2 could not be determined in the entire cross-section of the sheet. Despite these high hardness values, the sheet metal is still so deformable that it can be bent through an angle of 90 ° without breaking.

3. Ein Tanta,lblech mit einem Walzgrad von 50% wird während i Stunde bei iooo° in Luft unter einem Druck von 5 mm/Hg erhitzt. Es wird eine Oberflächenhärte, von 33o kg/mm2 und in der Mitte .des Bleches als niedrigster Wert eine Härte von 28.5 kg/mm2 erzielt. Auch hier zeigt das Blech die gleiche plastische Verformbarkeit wie in den beiden vorhergehenden Beispielen. Zu ähnlichen Ergebnissen gelangt mang, wenn man von einem Blech ausgeht, das nach dem Walzen so weichgeglüht worden ist, da,ß seine Walztextur nicht völlig verschwunden ist. Ein Tantalblech mit einem Walzgrad. von 50% wird wie im Beispiel 3 während i Stunde bei iooo° in Luft unter Druck von 5 mm/Hg geglüht, hieran anschließend jedoch noch i Stunde im Vakuum bei iooo° weitergeglüht. Obwohl das Blech dann durch seinen ganzem. Querschnitt eine Härte von 33o kg/mm2 besitzt, zeigt es. doch eine vorzügliche Biegsamkeit und Dehnbarkeit. Die Glühungen lassen sich auch bei höheren Temperaturen, beispielsweise i2oo°', durchführen, ebenso auch bei niederen Temperaturen, beispielsweise bei 80o°. Mit entsprechend veränderten Glühzeiten, z. B. bei einem Erhitzen. auf 80o° in der doppelten Zeit, erzielt man dann. .ganz ähnliche Ergebnisse.3. A Tanta, oil sheet with a degree of rolling of 50% is for 1 hour heated at 100 ° in air under a pressure of 5 mm / Hg. There will be a surface hardness of 33o kg / mm2 and in the middle of the sheet the lowest value a hardness of 28.5 kg / mm2 achieved. Here, too, the sheet metal shows the same plastic deformability as in the two previous examples. Similar results are obtained assuming sheet metal that has been so soft annealed after rolling, because its rolling texture has not completely disappeared. A tantalum sheet with one degree of rolling. of 50% is as in Example 3 for 1 hour at 100 ° in air under pressure of Annealed at 5 mm / Hg, but then annealed for another hour in a vacuum at 100 °. Although the sheet metal then through its whole. Cross-section a hardness of 33o kg / mm2 owns, it shows. but excellent flexibility and elasticity. The annealing can also be carried out at higher temperatures, for example i2oo ° ', as well even at low temperatures, for example at 80o °. With changed accordingly Glow times, e.g. B. when heated. to 80o ° in twice the time, one achieves then. very similar results.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of workpieces that through the entire cross-section made of tough, hard metal with a hardness of over 200 ° Brinell, preferably above 215o ° Brinell, consist of tantalum or tantalum alloys, in particular of spinnerets, characterized in that the workpieces: from. one Metal that has been subjected to cold working and its texture, for example Rolled texture or fiber structure, not yet completely destroyed by further treatment is, manufactured and a treatment with oxygen-free, reactive with tantalum Gassing at a pressure below 1 atm. or treatment with oxygenated Gases at a pressure below 100 mm / Hg at a temperature of 60o to 1300 ° are exposed, after which a second annealing under lower pressure if necessary connected than the one carried out first in the same temperature interval: will.

2. Process for the production of work pieces, in particular spinnerets. Tantalum or tantalum alloys according to claim 1, characterized in that the workpieces are annealed in nitrogen at a pressure of 10 mm / Hg up to z atm. at temperatures between 60 ° and 130 ° ', preferably at a pressure of 300 mm / Hg and a temperature of 100 °, and then a second annealing at approximately the same temperature in a vacuum below. io, mm / Hg, preferably below o, oi mm / Hg, referenced publications: USA.-Patent-en-Nr. Raub, "Precious Metals and Their Alloys," 194o, p. 1i6.