DE1205292B - Refractory metal susceptors for induction furnaces and processes for their manufacture - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

C22fC22f

Deutsche Kl.: 40 d -1/00 German class: 40 d - 1/00

Nummer: 1205 292Number: 1205 292

Aktenzeichen: M 49151VI a/40 dFile number: M 49151VI a / 40 d

Anmeldetag: 12. Mai 1961 Filing date: May 12, 1961

Auslegetag: 18. November 1965Opening day: November 18, 1965

In den letzten Jahren haben große Formteile (z. B. Bleche, Schmiedeteile, Düsen) aus hochschmelzenden Metallen, wie etwa Wolfram, Molybdän, Tantal, Niob und ihren Legierungen (mit Schmelzpunkten über 2000° C), steigende Bedeutung erlangt. Sie werden derzeit größtenteils nach pulvermetallurgischen Methoden verarbeitet, d. h., die hochschmelzenden Metalle in Pulverform werden zu Körpern verpreßt, die dann durch eine thermische Nachbehandlung, den Sinterprozeß, verfestigt werden.In recent years, large molded parts (e.g. sheet metal, forgings, nozzles) have been made from high-melting Metals such as tungsten, molybdenum, tantalum, niobium and their alloys (with melting points above 2000 ° C), gained increasing importance. They are currently mostly after powder metallurgy Methods processed, d. i.e., the refractory metals in powder form are pressed into bodies, which are then solidified by a thermal aftertreatment, the sintering process.

Bisher war es üblich, die hochschmelzenden Metallpulver zu Stäben zu verpressen, die dann in direktem Stromdurchgang auf die Sintertemperatur erhitzt wurden. Bei großen Sinterkörpern, oder z. B. bei kurzen Sinterkörpern mit großem Querschnitt, ist das Sinterverfahren mit direktem Stromdurchgang nicht durchführbar. Solche Preßkörper müssen indirekt, d. h. in Hochtemperaturöfen, gesintert werden. Für dieses Indirektsintern hat sich in großem Umfang die Verwendung von Induktionsöfen eingeführt unter Verwendung von Suszeptoren aus Graphit oder hochschmelzenden Metallen. Die Einsatzmöglichkeit von Graphit ist allerdings dadurch begrenzt, daß bei Graphit die Gefahr besteht, daß es zu einer unerwünschten Kohlenstoffaufnahme durch den Sinterkörper kommt.Up to now it was customary to press the high-melting metal powder into rods, which then in direct Current passage were heated to the sintering temperature. With large sintered bodies, or z. B. at short sintered bodies with a large cross-section, the sintering process is with direct current passage not feasible. Such compacts must be indirect, i.e. H. sintered in high temperature furnaces. The use of induction furnaces has become widely used for this indirect sintering using susceptors made of graphite or refractory metals. The possibility of use of graphite is limited by the fact that there is a risk of graphite becoming a unwanted carbon uptake by the sintered body.

Suszeptoren in Form von Hohlzylindern oder Tiegeln aus hochschmelzenden Metallen, z. B. Wolfram oder Molybdän, herzustellen, zeigt bei größeren Querschnittsformen hohe technische Schwierigkeiten. So sind vor allem große Pressen und Hochtemperaturöfen für das Sintern der Suszeptoren aus den hochschmelzenderi Metallen notwendig. Es wurde auch bereits der Vorschlag gemacht, einen Suszeptor in Form eines Hohlzylinders aus aufeinanderliegenden Ringen aus hochschmelzenden Metallen zusammenzusetzen. Aber auch die Herstellung großer Ringe aus hochschmelzenden Metallen ist sehr schwierig durchzuführen.Susceptors in the form of hollow cylinders or crucibles made of refractory metals, e.g. B. tungsten or molybdenum, presents great technical difficulties in the case of larger cross-sectional shapes. So are mainly large presses and high-temperature furnaces for sintering the susceptors from the refractory metals are necessary. A susceptor has also been suggested put together in the form of a hollow cylinder from superimposed rings made of refractory metals. But the production of large rings from refractory metals is very difficult to carry out.

Die Induktionsöfen mit Suszeptoren aus hochschmelzenden Metallen finden nicht nur Anwendung zum Sintern der hochschmelzenden Metalle, sondern z. B. auch zur Herstellung der Metalle auf dem Wege der chemischen Umsetzung Metallcarbid/Metalloxyd, wie bei der Herstellung von Tantal- und Niobpulver, dann zur Herstellung von Hartstoffen, wie Metallcarbiden und Metallboriden. Auch in diesen Fällen ist man gezwungen, aus Wirtschaftlichkeitsgründen mit größeren Induktionsöfen und damit größeren Suszeptoren zu arbeiten.The induction furnaces with susceptors made of refractory metals are not only used for sintering the refractory metals, but z. B. also for the production of the metals on the way the chemical conversion of metal carbide / metal oxide, as in the production of tantalum and niobium powder, then for the production of hard materials such as metal carbides and metal borides. Even in these cases one is forced, for reasons of economy, to use larger induction furnaces and thus larger ones Working susceptors.

Für die Herstellung derartiger Suszeptoren können die bekannten Verfahren der Sintertechnik nicht an-The known methods of sintering technology cannot be used for the production of such susceptors.

Suszeptor aus hochschmelzemden Metallen für
Induktionsöfen und Verfahren zu dessen
HerstellungRefractory metal susceptor for
Induction furnaces and processes for their
Manufacturing

Anmelder:Applicant:

Metallwerk Plansee Aktiengesellschaft,Metallwerk Plansee Aktiengesellschaft,

Reutte, Tirol (Österreich)Reutte, Tyrol (Austria)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. v. Schwarze, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. v. Blacks, patent attorney,

Krefeld, Westparkstr. 14Krefeld, Westparkstr. 14th

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Karl Sedlatschek,
Reutte, Tirol (Österreich)Named as inventor:
Dr.-Ing. Karl Sedlatschek,
Reutte, Tyrol (Austria)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Österreich vom 17. Mai 1960 (A 3751/60)Austria from May 17, 1960 (A 3751/60)

gewendet werden, gemäß welchen Einzelkörper durch Löten oder unter Druckanwendung in der Hitze miteinander verbunden werden. Im ersten Fall würde der Suszeptor der Gebrauchstemperatur nicht standhalten und im zweiten Fall wäre die Herstellung zu umständlich und aufwendig.are turned, according to which individual body by soldering or with the application of pressure in the Heat to be combined. In the first case, the susceptor would not reach the use temperature withstand and in the second case the production would be too cumbersome and expensive.

Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten und schlägt als Suszeptor aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere aus Wolfram, Molybdän, Tantal oder Niob und ihren Legierungen, für Induktionsöfen aus Pulvern der hochschmelzenden Metalle gepreßte und gegebenenfalls vorgesinterte Bauelemente, vorzugsweise in Form von Zylinderausschnitten, vor, die durch Sinterung fest miteinander verbunden sind. Um dieses ohne Anwendung niedrigschmelzender Hilfsmetalle vor sich gehende Zusammensintern der Einzelelemente zu erleichtern, können diese an den Berührungsflächen mit Profilen versehen werden. Die mechanische und elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elementen wird dadurch erreicht, daß sie überlappend und gut passend aufeinandergelegt und durch thermische Behandlung zusammengesintert werden. Das Zusammensintern an den Berüh-The invention avoids these difficulties and proposes as a susceptor made of refractory metals, in particular made of tungsten, molybdenum, tantalum or niobium and their alloys, for induction furnaces Components pressed from powders of the refractory metals and optionally pre-sintered, preferably in the form of cylinder sections, which are firmly connected to one another by sintering. Around this sintering together of the individual elements, which takes place without the use of low-melting auxiliary metals To facilitate this, these can be provided with profiles on the contact surfaces. the mechanical and electrically conductive connection between the elements is achieved in that they overlap and fit well together and sintered together by thermal treatment will. The sintering together at the

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rungsflächen der Kreisbogenabschnitte kann mit oder ohne Verwendung von metallischem Zusatzmaterial in Form von Metallfolien oder Metallpulvern erfolgen. Approximate surfaces of the circular arc sections can with or without the use of additional metallic material in the form of metal foils or metal powders.

Das Zusammensintern der Bauelemente des Sus- s zeptors kann entweder in eigenen Sinterofen erfolgen oder unmittelbar in dem Induktionsofen, in den der Suszeptor eingesetzt werden soll. Der Zusammenbau eines größeren Suszeptors aus kleinen Bauelementen hat folgende Vorteile:The components of the susceptor can either be sintered together in their own sintering furnace or directly in the induction furnace in which the susceptor is to be used. The assembly a larger susceptor made of small components has the following advantages:

1. leichte Herstellbarkeit der kleinen Bauelemente;1. Easy manufacture of the small components;

2. der Suszeptor kann je nach geometrischer Anordnung der Bauelemente mehr oder minder große Öffnungen im Mantel aufweisen, was sich besonders beim Vakuumsintern dadurch günstig auswirkt, daß sich die aus dem Einsatzmaterial zu entfernenden Verunreinigungen leichter abpumpen lassen;2. The susceptor can be more or less depending on the geometric arrangement of the components have large openings in the jacket, which is particularly beneficial for vacuum sintering affects the impurities to be removed from the feedstock easier to express;

3. beim Auftreten von Rissen in der Wand des Suszeptors können die Risse nicht weiterlaufen, das beschädigte Gebiet kann herausgeschnitten und durch neue Bauelemente ersetzt werden;3. if cracks appear in the wall of the susceptor, the cracks cannot continue, the damaged area can be cut out and replaced with new components;

4. die Kreisbogenabschnitte können an ihren Berührungsflächen mit einem Profil versehen werden, das eine besonders gute mechanische Verankerung ergibt.4. the circular arc sections can be provided with a profile on their contact surfaces, which results in a particularly good mechanical anchorage.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Suszeptor aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere aus Wolfram, Molybdän, Tantal oder Niob und ihren Legierungen für Induktionsöfen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus aus Pulvern der hochschmelzenden Metalle gepreßten und gegebenenfalls vorgesinterten Bauelementen, vorzugsweise in Form von Zylinderausschnitten, die durch Sinterung fest miteinander verbunden sind, besteht.1. Susceptor made of refractory metals, in particular made of tungsten, molybdenum, tantalum or niobium and its alloys for induction furnaces, characterized in that he is pressed from powders of the refractory metals and possibly pre-sintered Components, preferably in the form of cylinder sections, which are firmly together by sintering are connected. 2. Suszeptor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bauelemente an ihren Berührungsflächen mit Profilen versehen sind.2. Susceptor according to claim 1, characterized in that the individual components on their contact surfaces are provided with profiles. 3. Verfahren zur Herstellung von Suszeptoren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente durch Verwendung von die Sinterung erleichternden Materialien, vorzugsweise von Metallfolien oder Metallpulvern, gesintert werden.3. Process for the production of susceptors according to claims 1 and 2, characterized in that that the individual elements by using materials that facilitate sintering, preferably of metal foils or metal powders, are sintered. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 625 028, 749 345;
belgische Patentschrift Nr. 526 944;
USA.-Patentschrift Nr. 2401 483.Considered publications:
German Patent Nos. 625 028, 749 345;
Belgian Patent No. 526 944;
U.S. Patent No. 2401,483. 509 738/336 11.65 © Bundesdruckerei Berlin509 738/336 11.65 © Bundesdruckerei Berlin