DE1521539A1 - Korrosionswiderstandsfaehige,ummantelte Metallstraenge und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

DR.-ΙΝβ. DIPL.-ΙΝΘ. M.SC. DIPL.-PHYS. DR. DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 34 781 h h ~ ta 22*3,66

Ü.S*Ser.!fo. 452,767
No.2754.13

Dr. Expl.

Texas Instruments Incorporated;, !»alias» ^fJ?exas₉ UoS«A.

Korrosionswiderstandsfähige₉ ummantelte Metallstränge und Verfahren au ihrer Herstellung.

Die Erfindung bezieht Bich auf korrosionswiderstandsfiihige oder korrosionsbeständige, ummantelte Metalldrahte, Metall« stangen oder dergleichen,- die im folgenden als Strände be~ zeichnet werden» Ferner bezieht sioh die Erfindung auf

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besondere Eigenaohaften dieser Stränge ϊα. Zusammenhang mit korrodierenden Medien. Der Ausdrueit "Strang¹¹ echliesat im folgenden Drähte, Stangen, Seile oder derglo ein, wie sie bei der Herstellung von Kabeln für Seeschiffe oder für das Ziehen von Unterseebooten verwendet werden.» Es sind jedoch auch andere Anwendungen möglich; beispielsweise können sie zum Heben von Gegenständen an Land dienen, ferner als Zugmittel allgemeiner Art, als Bruckenkabel und dergl· mehr benutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kräftigen Strang zu schaffen, der einen Kern aus Stahl ₉ insbesondere rostfreiem Stahl oder einem entsprechenden Metall hat, und der mit einem Kupfernickel oder einem ähnlichen Überzug metallurgisch in fester Phase verbunden ist· Ferner ist ein Verfahren geschaffen worden, um einen solchen Strang mit einem Minimum an Verschlechterung der metallurgisch zu verbindenden Flächen vor dem Verbinden zu erhalten» so dass eine hohe Verbundfestigkeit erreicht wird« Ferner kann das erfindungegemässe Verfahren in einfaoher und billiger Weise durchgeführt werden, um ein hochwertiges» im wesentlichen korrosionsfestes und kräftiges Erzeugnis zu erreichen, das in seinem Aufbau nur ein Minimum an Brüohigkeit erzeugenden Komponenten hat«

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22.5.M «**-

Weitere MerkuAle ixnfl Vorteile der Erfindung ergeben nioh aue der nachfolgenden Beachreibung im Zusammenhang init der Zeichnung, die Aueführuneßbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigent

3?ig.1 eine schematiBche Ansicht einer Einrichtung zur Durchführung dee ?erfahrene„

i'ig.2 einen Querschnitt nach Linie 2*2 der Fig.l in gröseereia Maßstab alt? diese, wobei eine Kupferplattie rung punktiert, angedeutet ißt^

J?ig.3 einen Schnitt nach Linie 5-5 der £lg.1 in gröeserem Maßstab als diese ₉

Fig, 4 einen Querschnitt naoh Linie 4-4 der 3?ig.1 in grösserem Masstab als diese zur Darstellung dee fertigen Eraeugniseee.

Seile oder Kabel sind üblicherweise aus Stahlsträngen unterschiedlicher Abmessungen hergestellt und werden nach geeigneter Streckung verseilt oder geflochten, um so die für dae Kabel erforderliche Zugfestigkeit zu erreichen,, Die Stränge oder Drähte eineB solchen Kabele Bind in der Atmosphäre, besondere bei eeemäseiger An*endung_v0 durch Seewaseer und die dort vorhandenen Organismen einer

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Korrosion atugtMtet·

Ss wurde vorgeschlagen, für jeden einzelnen Strang einen auateaitieohen Kern aus einem kräftigen rostfreien Stahl oder dergl· mit einer ummantelung auo Kupferniokel oder dergl· su verwenden, die metallux-giach, voraugsweiee in feeter Phase, verbunden wird, wie dies beispielsweise in dem US-Patent 2 753 623 beschrieben ist* Austenitisohe rostfreie Stähle und ähnliche Legierungen, wie beispieleweiße SAB 301, 3011., 304, 304L, 305, 316, 3161 und AI5 355 haben Ohromanteile zwischen 12 und 18Ji, Hierdurch werden Karbide ausgefällt, wenn eine langsame Erwärmung oder Abkühlung in dem Bereich zwischen 426-815⁰O durchgeführt wird. Karbide sind für das Enderzeugnis deswegen schädlich, weil sie eine Brüchigkeit verui'saohen und ohne Schutz die Korrosion beschleunigen* Gemäee der vorliegenden Erfindung wird nun diese Möglichkeit herabgesetzt oder gana vermieden. Zwar weisen alle öle"vorerwähnten chromenthaltenden Stähle oder dergl. eine hohe Festigkeit auf und sind gemäss der Erfindung verwendbar, doch werden nieäsrgekohlte, rostfreie Stähle bevoraugt, weil bei ihnen Karbide nicht ao leicht wie bei den anderen ausgefällt werden. Außserdem ergeben rostfreie Stähle eines

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ausreichende Zugfe«tlgfceit. Werner oind bestimmte rostfreie Stähle nioht magnetisch, waa in manchen Pallon günstig ist.

Geiaäee einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Verschlechterung durch Oberfläohenoxydation unter Entstehung von Chromoxyd vermieden< was durch einen Chromgehalt des rostfreien Stahles verursacht werden fcönnte, bevor der Verbund in fester Phase erreicht ist. Hierdurch ergeben sich günstigere Bedingungen für den Verbund. Rostfreie Stähle bilden bei Aussetzung an Luft sofort Chromoxyd-Uberziige, die, wie weiter unten erklärt, ein schwierig zu lösendes Problem darstellen.

In der Zeichnung ist mit 1 ein mit Kupfer ummantelter, aus rostfreiem Stahl bestehender Strang in J?orrn eines Drahtes oder einer Stange dargestellt, der beispielsweise einen Durohmesser von 7,9 mm haben kann. Dieser Strang wird duroh Glßhen vorbereitet und dann durch Eintauchen in eine Säure gereinigt, die ein Galvanisierungsbad bildet, wobei sich vor Entfernen des gereinigten Stranges in der Säure eine dünne·Kupfersohicht 5 bildet. Diese Plattierung

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, d«·· der durch die Säur« gereinigte Strang

„vor seinen Herausnehmen alt Kupfer in der gleichen Säure elektroplAttiert wird, 00 daas Tor der Plattterung die Luft sum-Stahl keinen Zugang mehr bat« die eine raeotae Qberflkohtnoxydation ta Ohroaoxyd hervorrufen würde. Die Stärke der Flattierung ist nicht kritisch, abgesehen davon, dasa ele eine eo'lohe Grosse haben sollte, dass Löcher, an denen sich Chromoxyd bilden könnte, auf ein Minimum herabgesetzt werden. Durch diesen Vorgang wird also das ganse Chromoxyd an der Oberfläche des Stranges bei Eindringen in das Bad entfernt und durch eine Kupfer· oberflächenschicht ersetzt, die ansohliessend einen Sohuts gegen Chromoxydbildung ergibt· Irgendeine Kupfer» Oxydation, die auf dem Kern eintreten könnte, ergäbe Kupferoxyd, das jedoch viel langsamer gebildet und viel leichter als Chromoxyd entfernt werden kann. Ferner bildet die Kupferoberflüohe dee aus rostfreiem Stahl bestehenden Kerne ein ideales Metall, wenn es für den nachfolgenden Verbund in fester Phase rein 1st, wobei eine günstige Diffusion in bestimmte Ku^ferniolcelummantelungen eintritt.

Mit 3 sind zwei entfettete, gereinigte Streifen aus einer

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Kopf«raiofcel-Legitrun* bteeiohntt, ait btUpitiewiiet el nt n lupftrnlokel-Gehalt «wioohtn 70 t 30* bi· 90 t 10* beben· DItM bsld«n find In geeigneter WtlM darota Caltiralsto oder dtrgl* auf einen balbbarttn Zustand, belapielewtite 1/4 hart, gebracht worden. Die einzelnen Streifen (?if.2) haben eine Stärke von der Gröaeenorduung ron 0,505 na und eint Breite von 15*8 nauKupfernlokel-Legieruneen tiad ▼erbKltnivmäuig niedrig In der galvaniaohen Reihe tob

Metall·? and Legierungen, öle eind daher verhältniemäaaig inaktiv in jtetmaaeer tknd anderen korrodierenden Uagtbungta· Zueätillob bealtEen βie kräftige» dem Verfaulen entgegenwirkende ligenechaften, da ale Kupferionen abgeben, dl· für lebende Organismen giftig sind; 40 dass die Bildung solcher Organismen an der Oberfläche der Stränge verhindert wird. Kabel, die gemäse der Erfindung hergestellt werden, können deshalb leichter manipuliert werden, und die Tendenz einer Rissbildung 1st reduziert. Zwar werden Kupferniokel-Leglerungen, wie oben erwähnt, bevorzugt verwendet* doch kann auch Titan benutzt werden.

Bei der Zuführung der Teile in der Einrichtung gemäse *ig.1 gleiten die Streifen 3 durch elektrische Kontakte 7 und der mit Kupier ummantelte Kerni durch einen eloktri-

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Mit» Iesttfct % btjrttttofe. Mp UiU *th<m Atm •ine Bttort« 11, in 4*r #tx»· r«4usltrtade von älMOilUrtta AdMnUIc uagtfflOat wlxa* Xn t«pt«yb«tohiolrtiuy, «It tei«pitli#el«p ton 5 tuf

Stahl, son«eta fin* eoloh* r#duztor«ö<5t Atmosphäre Huf fla«A auaeerord^Dtllob nle<Jrle«D laupuijirt (beie^ielawelse . 51⁰O) gehalten ferdtn, uig die ▼on fa»«·? mtsX tin Klnlaäa htrabeuattsen, 0«· 41t Eeduktios tob Cturoaoxyä ungünstig beeinflu8»t_; Bel wenduna einao Kupffnnaütele kann ein höherer Taupunkt benütat werden (beispielsweise +10 Me 15⁰O), um eo die Bildung too Waeeer herabEuaet?eri,öIe_? wie erväant, auf die Reduktion von ICupferoxyd ungünstig einwirken könnte· Ein eolch höherer Taupunkt ίεΐιηη wesentlich leichter aufrechterhalten werden-

Von der Retorte 11 bewegen sich der Strang 1 und die Streifen "3 äem Walzenspalt der Druckwalzen 1? elnee Walzenstuhl« 15 ««.· 2Me Querschnitte der Walzen sind am Eineug in Pig.3 dargestellt. Mit 17 ist eine elektrieoh» Steuervorrichtung hezeiohnet» die tTber Leitungen 19 mit den Kontakten 7 und 9 verbunden ist* Eine den Stromkreis

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ί*7*ίί· *

Ltitun* η Ut nit einer der laletn 13 KM0· tertouixU»· Duroh tine an olcb boiainni« Steuer·· •cbaltung der Steuervorrichtung IY wird erreicht, das· Strome durch die beiden Streiken 3 und den Strang 1 M.nduroliflieeoen_t wobei diese Stroce yorvjogawoiee oo eingeettlXt »«rdtn, dae· eine 7o«p«ratux von ungefähr 926° 0 in detj Kapferniokel-Stroifo» 3 und eine Temperatur von ungefähr 982⁰O im Strang 1 erreicht wird. Die eten Temperaturbertiob für die Xupfernickol-Stvc liege» awieohen 615-982⁰C, um ein Soinaclaen £u «ν,/· Ein günatiger Bereich für den Kerni liegt ewiacheri 843" 1010°0.

Eb ergibt eiob so, daae das dieeoziierto Atnmonlakgaa in der Retorte 11 in wirksamer Weise irgendein Kupferoxyd reduziert_f dae eich langsam auf dem Kupferniokelotrelfen vor dem Eintritt in die Retorte 11 gebildet beben könnte. Der Abstand zwischen dem Einzug der Druckwalzen 13 und dem Ausgang der Retorte 11 ist klein, eo dass eine Oxydation, die eioh langaam während der· Bewegung bis zu don Walzen vor dem Zueammenpressen bildet, ebenfalle kloia tar us4 rasch entfernt werden kann. Das Zusammenpressen wird mit einer reduktion im Boreich zwischen 10-15^ cJurabgefahrt

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lift ti·» trfQ*U*&* (Htfse» ftiwt«Ut, Dt» itt **i», t*«a ί 1» ftfcittf·« > w* «en Mm fet rue v«rforat if*.--'«D ana «ft dl tat« oatfS Osrudk mid bei einer kein Seiter ·1*β.β li^mrorrttftjwita. Wlyaw in i*a**v Phaie vorlsundtn tf - .jfn. Di« Strttftü wtrA·« tttsf«^*st is jCeeter Ptatet A.!ti;iae.jü4«r fntXmitg tos i>«^*tf\li?tt?'nksL verbundvp» die λ 11; 23 fe«soloteift*f #ljs4» DIt DrueirwfilftaQ 13 habtn «Ina fitsettbes'übX'u^i %» führjmgeriftgea 25 and öort einen kl«intη frti%a ^*?ohia»i oder ffl»tse%*tand von 0,25 a» od sr weniger, »o der f^?l»isad en Imx I^age teil et reifen 2J auftritt* 2Sä» ärgetmlt lit eis AhtlrUolwA voü Abfalla»taria), 271 il*e «us «ie angedeutet «Mallen kann. Wenn der t«X»en»fc0;ancl ieei» fallsitandi-««» Abtrennen ergibt, se i£ööQ9Ei die Seitenlamtcn au?-:L i'^;g^Mcis änderee geeignctea and bekanntes Mittel er, rf-,srßt werden· Die fertige form der ömmastelung ist bti 29 la Fig.4 dargeetellt.

iet bekannt, jtaee ein Verbund in feet«sy Pha.ee mit Hilfe Drttokwalsen nicht nur eine erhebliche Rsduktion während Druckes sur Bildung eine» eogeisannten grünen Verbünde·

souSern das® auoß eis« Wärisi?bs-heödlung (bei 9etAper&i;ur_t -onterhalb «er steh flUesige Phaee bildet)

Verbuuuea erforäeriioh iat. Bine eolohe

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far·«b*b«ndlung tana *ίώχ·#ι>3 4t· JDraokee M<u* auon rwehtot*

«erden. Ia torllofltiaden f«U tritt <Hi T»eper»%tsf de» üruoken unter tndero» de»r»egen *iu% »«11 di· 9-treJ.fen 5 uad <J*r Eaara t Äurch die beheleta ;; ^t or te 11 l4*ae'*rohgtgeng«is eind. Die EntäroHtngAttit lit Küre unft b«iepi9ltw»l«# nar 40 fitkundan'oder höchsten& eine . Der Vorteil dlesae Vorgangs ergibt iSlch ohne

Die !Ceiuperatur wird la» wee« nt liehe η bis zu dea

Bae die Waisen 13 verlautende» ummantelte Material ^ nun in eine eines WaaoerkUblmantel Aufweisende Ratorte 31 mit einer Stiokstoffatmoophäre ein, durch die dae Material während einer Zeitdauer von 50 Sekunden oder höchstens einer Minute hindurchgeht. Die Auetrittetemperatur des Materials beim Verlassen der Retorte 21 ist von der Grössenordnung von 121⁰C. Wie bei 33 angedeutet» kann eine WasserbeaprÜhung erfolgen, um eine endgültige rasche Abkühlung auf ungefähr 37°C zu erreichen, worauf dnnn dae Material in eine Rolle 35 aufgewickelt wird, die dann Raumtemperatur annimmt, Wenn irgendein uneryjUnsohtee Seitenrandetdok an dem fertigen Eriseugnie verbleibt, ao

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kaaa ta la bttepnii*·* Wtl«t, btlavltl·*·!·« ftureb Ab· , AbMtMiMtH₁ Ak««btrtn oftar 4*r#l entfernt vtrdan«

gro«#t BtdautUAf dtr fcurctB fitratsalt la d«r Betört· (40 8tkiiodtn) «bd 6«r kurttn KühletIt tob 50 Stkundeo la At IB&dvtovU 31 Ml|t «loh dariq, d&n« ein» Ubtr-

Atteftlluag ton lehl^Mtoff «t· Ata «usttaltl·» ettttl «ttt tin KlBiBSB btrabgtittBt «ivd« AoettBl· ^tXrtlt Stiel· fällte I»rbl4· ·ϋβ_# *·ηβ tit tat-1 anfttft in tlotm B«Ttith Ton4t6-^15°0 trwliret odtr wtrttn« Suren ft«· ratoh· linftnrobfahrtn dtxoh Aitt«a Btrtiob towohl ntBvtBft dt· Irti(iratne_v dta Druokr·*- bunett «aft dt· AbkUoltna wirft alt KarbloauaflULluBg auf •In HlBlBUB btrabfaattst uoft dl· Bilftuag dtr eoftnwaette M «äbrtnd dtt KCbItBe Ttrblndtrt· It ward« oben

eOBon darauf blogt«lt8tn₉ daae dlt vorzugsweise TtrwtadtttB rostfreien Stählt alt tint« niedrigen Kohlegehalt tob Vorttll tlBd. Iorblde tlnd für das Saderstugnla lnaoftra aoh&dliob« «la alt Brttohlgkeit Yerureüohen und Korroeioo beechltunlgen, dit an Irgendeiner Yehlatelle eintreten kann«

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Dtr voetfrti· Stahl d«j ferMt 1 1st 1· «la·*

ftflUbttn Io«t*a4< Dealt l»t tin Aoftoaa ·1β·

BfI ·ίη*χ tMp«»tur «wi»ob«n IQIO-IOJo⁰O «Urd·

8t«bl β·1η· fttt* iaroof vtrlaeaeu« Dtebalb •rrtloht dl·

T«»p«ratur la der Retort· 11 dl«*· V«rt· nlobt«

2»*r ist fttfflä·· d«n oblftn Ao«fUbraia4«n dl« Sohlotot 9 «I Kupfer, doch kftQQ *uoM irfta<3«in «ad«re· MrUIl wtrdtn, d«t rar Bi^doflf ·!»·· T«r%ux»d·« in gee tea« t itt> Aoob i»t dl···« frei. T«rw«ndtt werden fca&fi ·λ·ο Oold odt* irgendtin wdtr·· XdtXae

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Claims (1)

1. 4»

   1. M^oeiCÄrtiftt ■^/eteiid*r-».hi.g«r etrajig *it «inte Kern euf ,|^#Γοίί:ΐ*ΐβ MiBvOfJsi* beis^tiibwclße Stahl» und einen SehUtKABrtc'l eiBi?s Motorifllfii der Gruppe» die Legie* L'f IIek«l~ UiKt Kiipferaicfeelbüssis enthält, dadurch <nÄ956lehnt fcr, öeö swiaeh©a des» Etrß tu;d i!c»a iichutementel eine Lf.cht fua ifi/iiif" langaan c-Äy^ierenden Hnterlal, bei-

   der Gruppe a.ngeoydnot- ie ΐ» ^ ie Kuptv.t- und Silber Gold enthalt.

   κΰρηκίι J_t dadurch & β fc*mr«je lehnst* daß dao lang-

   t Möterisl keiu Ohroe

   3. t'ii-sfeug naofö l^wp; ϊ®& 1 ooer 2, dadurch {-efcennzeichnet, daß die i".·:/'-vifen «ϋβ ι?in*γ K'ißfsf-legi#yai^K sind und ungefähr 70 «· 90

   4« ßri&a&. Eiob 4je.s^:"^s^?s1i ⁱ öiSef t, ütum-üh ^akto.-mzeiohnet, AaS

   5. String fjßca «Ιίίθίΐΐ d«T ¥orhöi*,g#fe0j£)deö Ansprüche_v dadurch gefcenn Baioionet, öaS cle^ StefeX im weaffntli^h*-.^ fcpißen auageffillten KohXenetoff en

   6. Streng neeh eiLeja ce*.» vorhergehenden AireprUch6f dadurch gekenn , fl«y äe? Stahl in geglühtem 25uatanci iet.

   7» Stiaßg aeoa einea der vorhergehende« Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet., daß der Stahl ein aaetea-itioeher Stahl iat.

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   ^&AD

   b-24 24.3.19t«

   8. Streng iwoh eine« dtr vorhergehenden Aneprttohe, dadurch gekenn-■•lehnet, dsl der Stuhl «in rortfreier Stahl le».

   9. Streng nach Anepruoh 8« dadurch gekennzeichnet, daβ dar roatfroit Stahl niedorgekohlt lot.

   10« Streng nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenneelehnet, daS der Stahl der folgenden Gruppe von Stählen angehört: SAB 301* 301L, 304, 3041· 305, 316, 316L und AM 355.

   Vi. Verfahren %\xm Berstellen elnee korroalonewiderstandafähigen etraneea nach einem der vorhergehenden Ansprache» dadurch gekennzeichnet, daß der Kern alt dem Material der Zwischenschicht uamantelt wird« daß der Kern und Streifen eua den Material dee Schutsaantele geaeinaaa erwttrat werden und daß die Streifen auf den Eerrn gepresst und die Streifen an ihren Längekanten gegeneeitig but Bildung einea Verbundea in feater Pnaae unter Reduktion auaaanengepreBt werden.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern gereinigt und galvaniaoh mit einer Hetallachicht überzogen wird.

   13. Verfahren nach Anapruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Erwärmung dea Kerne und der Streifen Über 815° 0, Jedoch unter einer fenperatur erfolgt, die ein Sch »el«en der Teile verAachen kttnnte.

   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 ble 13, dadurch gekennselchnet, daβ der ummantelte Strang abgekühlt wird.

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   24.2.1966

   15· Terfehrtn naoh eine« der Ansprüche 11 bis 14· dadurch gekenn- «elehnet, daß die Dauer der Erwärmung und vorsugeweiae auoh der Abkühlung weniger ale eine Minute beträgt.

   16. Verfahren naoh eine« der Aneprtiche 11 bis 15t dadaroh gekennseichnet, deft der Kern auf eine Temperatur im Bereich iswlsohen 615 und 1010° C erwärmt wird.

   17. Verfahren naoh einem der Ansprüche 11 bia 16« dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen auf eine Temperatur im Bereich «wischen 815 und 982° C erwärmt werden.

   18* Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17* dadurch gekenn-Belohnet, daß die Reduktion ungefähr 10 bis 15 £ beträgt.

   19* Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bia 18. dadurch gekennseichnet, daß das Beinigen und Aufbringen der Zwiechenechicht durch Eintauchen in ein Blektrolyeeeäurebad geschieht*

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