CH504926A

CH504926A - Verfahren zur Herstellung hochwarmfester, korrosionsbeständiger Aufpanzerungen

Info

Publication number: CH504926A
Application number: CH1250566A
Authority: CH
Inventors: Baeumel Anton Dr Rer Dipl Nat
Original assignee: Boehler & Co Ag Geb
Priority date: 1965-09-03
Filing date: 1966-08-26
Publication date: 1971-03-31
Also published as: GB1157020A; SE344696B; DE1508314A1; DE1508314B2; US3421890A; AT265804B

Description

Verfahren zur Herstellung hochwarmfester, korrosionsbeständiger Aufpanzerungen
Für die Herstellung von verschleissfesten Aufpanzerungen kommen Zusatzwerkstoffe aus Hartlegierungen bzw. gesinterten Hartstoffen zur Verwendung. Die genannten Zusatzwerkstoffe enthalten zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit Karbide der Elemente Cr, W, Nb, Ta, V und B. Normalerweise sind die Verschleisskarbide bereits in den Schweisszus atzwerkstoffen vorhanden. Eine solche Legierung hat z. B. eine Zusammensetzung von 2,2% C, 30% Cr, 13% W, Rest Co und unvermeidbare Verunreinigungen. Trotz der guten Verformbarkeit der Kobalt-Chrom-Grundmasse ist diese Legierung wegen ihres hohen Anteils an Wolfram Chrom-Mischkarbiden sehr spröde. Der Schweisszusatzwerkstoff für diese Hartlegierungen kann daher nur in Form gegossener Stäbe hergestellt werden.

Die Herstellung von gegossenen Schweissstäben ist aber ein unrationelles und kostspieliges Verfahren.

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, als Zusatzdraht eine wolframfreie Legierung mit stark vermindertem Kohlenstoffgehalt zu verwenden, so dass trotz des hohen Chromgehaltes die Bildung von Karbiden unterdrückt wird. Solche Drähte lassen sich leicht durch Warmwalzen bzw. Kaltziehen herstellen und sind auch im Schweissbetrieb durch ihre gute Biegsamkeit leicht zu handhaben. Zur Erzielung der erwünschten Verschleissfestigkeit wird beim Aufschweissen ein Schweisspulver verwendet, welches WC enthält und eine aufkohlende Wirkung besitzt. Die auf diese Weise erhaltenen Aufpanzerungen besitzen gute Verschleissfestigkeit wie die mit gegossenen Schweissstäben aus der entsprechenden Hartlegierung hergestellten Aufpanzerungen.

Es konnte nun festgestellt werden, dass derartige Auftragsschweissen nicht nur eine hohe Verschleiss- und Warmfestigkeit, sondern auch eine ausserordentliche hohe Korrosionsbeständigkeit erhalten, wenn man den Schweissdrähten Kupfer, gegebenenfalls in Kombination mit Nickel und/oder Molybdän, zusetzt. Solche Aufpanzerungen besitzen insbesondere in reduzierenden Medien eine um ein Vielfaches bessere Korrosionsbeständigkeit als Aufpanzerungen aus den entsprechenden Hartlegierungen ohne Kupfer, Molybdän und Nickel, wie das folgende Beispiel zeigt:

:
Tafel 1
Chemische Zusammensetzung von Aufpanzerungen aus Kobalt-Chrom-Wolfram-Legierungen mit und ohne Kupfer, Nickel und/oder Molybdän Co Aufpanzerung C Si Mn Cr W (alsRest) Mo Cu Fe Ni
1 2,2 0,15 0,22 30,3 20,3 38,4 - - 8,8
2 2,2 0,17 0,17 30,3 19,0 40,9 3,0 2,01 2,3
3 2,3 0,42 0,32 28,4 14,7 37,66 3,4 1,3 0,2 10,7
Tafel 2
Gewichtsverluste in g/m2h
Gewichtsverluste in g/m2h
10%ige HCL 20%ige H2SO4 Aufpanzerung Raumtemperatur Siedetemperatur Raumtemperatur Siedetemperatur
1 6 1120 5,2 430
2 0,9 250 1,0 4,3
3 0,4 90 0,09 1,7
Die Zusammensetzung der Drähte, welche nach dem Verschweissen unter einem verschleisskarbidhaltigen, aufkohlenden Pulver eine verschleissfeste, hochwarmfeste und in reduzierenden Medien hochkorrosionsbeständige Aufpanzerung ergeben,

liegt beispielsweise innerhalb folgender Grenzen: bis 0,3 % C, bis 3,5 % Si, bis 0,2,o' Mn, 15-40% Cr, 0,2-15% Mo, 0,2-6% Cu, 1,0-25 % Ni, bis 10 S Fe, Rest Co, insbesondere 0,1 % C, 1.2 Si, # 0,3% Mn, 30% Cr, 3,5% Mo, 1,5% Cu, 8% Ni, 2S Fe, Rest Co.

Diese Legierungen sollen im folgenden kurz Ausgangslegierungen genannt werden.

Als Verschleisskarbide, welche im Laufe des Verschweissens in die Aufpanzerung eingebracht werden, kommen Wolfram-, Niob-, Tantal- und Vanadin-Monooder Mischkarbide in Frage.

Wird dem Zusatzdraht anstelle von Wolfram nur Niob, Tantal oder Vanadin zulegiert, erhält man, auch bei Verwendung von Schweissdrähten ohne Kupfer-, Molybdän- und Nickelzusatz, Aufpanzerungen, welche eine starke Resistenz gegen Korrosionsangriffe in oxydierenden Medien besitzen, wie das folgende Beispiel zeigt:
Tafel 3
Chemische Zusammensetzung von Aufpanzerungen aus Kobalt-Chrom-Wolfram- bzw.

Kobalt-Chrom-Niob-Legierungen
Gew.-Verl. in g/m2h
30% siedende Aufpanzerung C Si Mn Cr W Nb Co Fe HNO3
1 2,18 0,15 0,22 30,0 20,3 - 38,4 Rest 100,4
2 2,15 0,22 0,15 29,6 - 18,0 45,2 Rest 1,5
Wird aber diesen Schweissdrähten überdies Kupfer, Nickel und Molybdän zulegiert, so erhält man bei Verwendung von wolframfreien Schweisspulvern aus Niob-, Tantal- und Vanadinkarbiden oder einem Gemisch hiervon verschleissfeste Aufpanzerungen mit einem hohen Korrosionswiderstand gegenüber oxydierendem und reduzierendem Angriff (siehe Tafel 4).

Tafel 4 Aufpanzerung 1: 1,84% C, 1,24% Si, 0,2% Mn, 28,6% Cr, 5,0% Nb, 6,2% Ni, 3,55% Mo, 1,5% Cu, 2,6% Fe, Rest Co.

Aufpanzerung 2: 1,87 2 C, 1,10% Si, 0,32% Mn, 29,5% Cr, 4,72% Ta, 7,5% Ni, 3,74% Mo, 1,48% Cu, 3,5% Fe, Rest Co.

Aufpanzerung 3: 1,98%. C, 1,17% Si, 0,17% Mn, 28,4% Cr, 5,24% V, 7,8% Ni, 3,46% Mo, 1,65% Cm, 3,12% Fe, Rest Co.

Gewichtsverlust in g/m2h
Schwefelsäure Salpetersäure
Versuchstemperatur 10% 20% 10% 20% 30% 40%
Raumtemperatur 1 0,008 0,011 0,003 0,003 0,003 0,003 2 2 0,012 0,014 0,007 0,008 0,005 0,003 3 3 0,009 0,013 0,007 0,008 0,008 0,006
Siedetemperatur 1 0,72 1,13 0,09 0,2 0,6 1,1 2 2 0,84 1,14 0,11 0,27 0,8 1,25 3 3 0,94 1,25 0,13 0,24 0,65 1,35
Weiters ist es möglich, die Verschleisskarbide nicht mittels des erwähnten Pulvers, sondern über die Hülle oder als Füllung einer Röhrenelektrode einzubringen.

Die Ausgangslegierung kann auch als Sinterwerkstoff durch Strangpressen mit organischen oder anorganischen Bindemitteln, z. B. Kunstharz oder Wasserglas, in Form von Drähten oder Bändern hergestellt oder zum Auftragen von dünnen, korrosionsbeständigen Schichten als Plasmaarcpulver verwendet werden, wobei man die Verschleisskarbide dem Plasmaarcpulver beimischt. Als weitere Variante wird vorgeschlagen, die Verschleisskarbide samt der pulverisierten Ausgangslegierung im Strangpressverfahren zu Drähten bzw. Bändern unter Verwendung von organischen oder anorganischen Bindemitteln zu verpressen, wobei für Flächenpanzerungen das Band gegenüber dem Draht einen gewissen Vorteil bringt.

Schliesslich kann das Plasmaarcpulver sowie das Pulver zur Herstellung der gesinterten Drähte bzw. der Bänder durch Pulverisieren von Barren aus mit Kupfer, Nickel und/oder Molybdän legierten Hartlegierungen, welche bereits die für die Aufpanzerung gewünschte Zusammensetzung aufweisen, gewonnen werden.

Derartige Legierungen bestehen nach einem vorbekannten, doch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag für den Einsatz in reduzierenden Medien aus: 2,2-2,5% C, 30-32% Cr, 13-20% W, 39-47% Co, bis zu je 1% Mn und Si, 0,2-6 % Cu, bis 6% Mo, bis 10% Ni, Rest Eisen, für den Einsatz in oxydierenden Medien aus:
0,3 bis 0,4% C, 15 bis 40% Cr, bis 3,5% Si, bis 2% Mn, 38 bis 80% Co, 2,5 bis 18% Nb, Ta, V, einzeln oder als Gemisch, Rest Eisen und für den Einsatz in reduzierenden und oxydierenden Medien aus:

:
0,3 bis 4% C, 15 bis 40% Cr, 0 bis 3,5% Si, bis 2,0% Mn, 38 bis 80% Co, 2,5 bis 18% Nb, Ta, V, einzeln oder als Gemisch, Rest Eisen, wobei ein Teil des Kobalts durch 0,2 bis 6 % Cu, 0,3 bis 6 % Mo und 0,5 bis 10S Ni ersetzt ist. Da diese Zusätze insgesamt maximal 22 % ausmachen und ein Teil des Kobaltgehaltes durch sie ersetzt werden kann, beträgt also der Mindestgehalt an Kobalt 16 %.

Die erfindungsgemässen Schweissdrähte ergeben hochwarmfeste, in oxydierenden sowie reduzierenden sowie in oxydierenden und reduzierenden Medien beständige Auftragsschweissungen für die verschiedensten Zwecke der chemischen Industrie.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung hochwarmfester, korrosionsbeständiger Aufpanzerungen, und die Erfindung besteht in der Verwendung von Zusatzdrähten bzw. Schweisspulvern, welche 0,2 bis 6% Kupfer, 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40 % Chrom, bis 4% Kohlenstoff und bis zu insgesamt 20 % von mindestens einem der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin enthalten, wobei Cr, W, Nb, Ta und V ganz oder teilweise an den Kohlenstoff gebunden sind.

PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung hochwarmfester, korrosionsbeständiger Aufpanzerungen, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schweissdrähten bzw. Schweisspulvern, welche 0,2 bis 6% Kupfer, 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40% Chrom, bis 4% Kohlenstoff und insgesamt bis zu 20 % von mindestens einem der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin enthalten, wobei Cr, W, Nb, Ta und V ganz oder teilweise an den Kohlenstoff gebunden sind.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung von Zusatzdrähten, welche aus 2,2% C, 30 bis 32% Cr, 13 bis 20% W, 39 bis 47% Co, bis zu 1% Mn und Si, 0,2 bis 6% Cu, bis 6% Mo, bis 10% Ni, Rest Eisen, bestehen.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung von Zusatzdrähten, welche aus 0,3 bis 0,4 % C, 15 bis 40 % Cr, bis 3,5 % Si, bis 2% Mn, 38 bis 80% Co, 2,5 bis 18% Nb, Ta, V, einzeln oder als Gemisch, 0,2 bis 6% Cu, bis 6% Mo, bis 10% Ni, Rest Eisen, bestehen.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hohldrahtes bzw. Kerndrahtes mit 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40% Chrom, bis 0,3 % Kohlenstoff und 0,2 bis 6 % Kupfer und insgesamt bis zu 20 % von mindestens einem der Elemente W, Nb, Ta und V, wobei die Karbide mindestens eines der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin in dem im Hohldraht befindlichen Kern bzw. in der auf den Kerndraht aufgebrachten Umhüllung vorhanden sind.

PATENTANSPRUCH II
Korrosionsbeständige, hochwarmfeste Aufpanzerungen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, mit 0,2 bis 6% Kupfer, 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40% Chrom, 0,3 bis 4% Kohlenstoff und insgesamt bis zu 20 % mindestens eines der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin, wobei Cr, W, Nb, Ta und V ganz oder teilweise an den Kohlenstoff gebunden sind.

UNTERANSPRÜCHE
4. Korrosionsbeständige, hochwarmfeste Aufpanzerungen nach Patentanspruch II mit 0,2 bis 6 % Kupfer, bis 6% Molybdän, 30 bis 32% Chrom, 39 bis 47% Kobalt, bis 10% Nickel, bis 1 % Silizium, bis 1 % Mangan, 2,2 bis 2,5% Kohlenstoff, 13 bis 20% Wolfram, Rest Eisen.

5. Korrosionsbeständige, hochwarmfeste Aufpanze- rungen nach Patentanspruch II mit 0,2 bis 6 % Kupfer, 0,3 bis 6% Molybdän, 15 bis 40% Chrom, 38 bis 80% Kobalt, 0,5 bis 10 % Nickel, bis 3,5 % Silizium, bis 2% Mangan, 0,3 bis 4% Kohlenstoff, insgesamt 2,5 bis 18 % von mindestens einem der Elemente Niob, Tantal und Vanadin, Rest Eisen.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Weiters ist es möglich, die Verschleisskarbide nicht mittels des erwähnten Pulvers, sondern über die Hülle oder als Füllung einer Röhrenelektrode einzubringen.

Die Ausgangslegierung kann auch als Sinterwerkstoff durch Strangpressen mit organischen oder anorganischen Bindemitteln, z. B. Kunstharz oder Wasserglas, in Form von Drähten oder Bändern hergestellt oder zum Auftragen von dünnen, korrosionsbeständigen Schichten als Plasmaarcpulver verwendet werden, wobei man die Verschleisskarbide dem Plasmaarcpulver beimischt. Als weitere Variante wird vorgeschlagen, die Verschleisskarbide samt der pulverisierten Ausgangslegierung im Strangpressverfahren zu Drähten bzw. Bändern unter Verwendung von organischen oder anorganischen Bindemitteln zu verpressen, wobei für Flächenpanzerungen das Band gegenüber dem Draht einen gewissen Vorteil bringt.

Schliesslich kann das Plasmaarcpulver sowie das Pulver zur Herstellung der gesinterten Drähte bzw. der Bänder durch Pulverisieren von Barren aus mit Kupfer, Nickel und/oder Molybdän legierten Hartlegierungen, welche bereits die für die Aufpanzerung gewünschte Zusammensetzung aufweisen, gewonnen werden.

Derartige Legierungen bestehen nach einem vorbekannten, doch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag für den Einsatz in reduzierenden Medien aus: 2,2-2,5% C, 30-32% Cr, 13-20% W, 39-47% Co, bis zu je 1% Mn und Si, 0,2-6 % Cu, bis 6% Mo, bis 10% Ni, Rest Eisen, für den Einsatz in oxydierenden Medien aus: 0,3 bis 0,4% C, 15 bis 40% Cr, bis 3,5% Si, bis 2% Mn, 38 bis 80% Co, 2,5 bis 18% Nb, Ta, V, einzeln oder als Gemisch, Rest Eisen und für den Einsatz in reduzierenden und oxydierenden Medien aus:

: 0,3 bis 4% C, 15 bis 40% Cr, 0 bis 3,5% Si, bis 2,0% Mn, 38 bis 80% Co, 2,5 bis 18% Nb, Ta, V, einzeln oder als Gemisch, Rest Eisen, wobei ein Teil des Kobalts durch 0,2 bis 6 % Cu, 0,3 bis 6 % Mo und 0,5 bis 10S Ni ersetzt ist. Da diese Zusätze insgesamt maximal 22 % ausmachen und ein Teil des Kobaltgehaltes durch sie ersetzt werden kann, beträgt also der Mindestgehalt an Kobalt 16 %.

Die erfindungsgemässen Schweissdrähte ergeben hochwarmfeste, in oxydierenden sowie reduzierenden sowie in oxydierenden und reduzierenden Medien beständige Auftragsschweissungen für die verschiedensten Zwecke der chemischen Industrie.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung hochwarmfester, korrosionsbeständiger Aufpanzerungen, und die Erfindung besteht in der Verwendung von Zusatzdrähten bzw. Schweisspulvern, welche 0,2 bis 6% Kupfer, 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40 % Chrom, bis 4% Kohlenstoff und bis zu insgesamt 20 % von mindestens einem der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin enthalten, wobei Cr, W, Nb, Ta und V ganz oder teilweise an den Kohlenstoff gebunden sind.

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung hochwarmfester, korrosionsbeständiger Aufpanzerungen, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schweissdrähten bzw. Schweisspulvern, welche 0,2 bis 6% Kupfer, 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40% Chrom, bis 4% Kohlenstoff und insgesamt bis zu 20 % von mindestens einem der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin enthalten, wobei Cr, W, Nb, Ta und V ganz oder teilweise an den Kohlenstoff gebunden sind.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung von Zusatzdrähten, welche aus 2,2% C, 30 bis 32% Cr, 13 bis 20% W, 39 bis 47% Co, bis zu 1% Mn und Si, 0,2 bis 6% Cu, bis 6% Mo, bis 10% Ni, Rest Eisen, bestehen.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung von Zusatzdrähten, welche aus 0,3 bis 0,4 % C, 15 bis 40 % Cr, bis 3,5 % Si, bis 2% Mn, 38 bis 80% Co, 2,5 bis 18% Nb, Ta, V, einzeln oder als Gemisch, 0,2 bis 6% Cu, bis 6% Mo, bis 10% Ni, Rest Eisen, bestehen.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hohldrahtes bzw. Kerndrahtes mit 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40% Chrom, bis 0,3 % Kohlenstoff und 0,2 bis 6 % Kupfer und insgesamt bis zu 20 % von mindestens einem der Elemente W, Nb, Ta und V, wobei die Karbide mindestens eines der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin in dem im Hohldraht befindlichen Kern bzw. in der auf den Kerndraht aufgebrachten Umhüllung vorhanden sind.

PATENTANSPRUCH II Korrosionsbeständige, hochwarmfeste Aufpanzerungen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, mit 0,2 bis 6% Kupfer, 16 bis 80% Kobalt, 15 bis 40% Chrom, 0,3 bis 4% Kohlenstoff und insgesamt bis zu 20 % mindestens eines der Elemente Wolfram, Niob, Tantal und Vanadin, wobei Cr, W, Nb, Ta und V ganz oder teilweise an den Kohlenstoff gebunden sind.

UNTERANSPRÜCHE 4. Korrosionsbeständige, hochwarmfeste Aufpanzerungen nach Patentanspruch II mit 0,2 bis 6 % Kupfer, bis 6% Molybdän, 30 bis 32% Chrom, 39 bis 47% Kobalt, bis 10% Nickel, bis 1 % Silizium, bis 1 % Mangan, 2,2 bis 2,5% Kohlenstoff, 13 bis 20% Wolfram, Rest Eisen.

5. Korrosionsbeständige, hochwarmfeste Aufpanze- rungen nach Patentanspruch II mit 0,2 bis 6 % Kupfer, 0,3 bis 6% Molybdän, 15 bis 40% Chrom, 38 bis 80% Kobalt, 0,5 bis 10 % Nickel, bis 3,5 % Silizium, bis 2% Mangan, 0,3 bis 4% Kohlenstoff, insgesamt 2,5 bis 18 % von mindestens einem der Elemente Niob, Tantal und Vanadin, Rest Eisen.