DE1533307A1 - Titanium alloy with a content of tantalum - Google Patents

Description

Priorität: Japan v. 8. Mai 1965, Nr. 27 045/65Priority: Japan v. May 8, 1965, No. 27 045/65

Die Erfindung betrifft eine Titanlegierung mit einem Gehalt an Tantal.The invention relates to a titanium alloy containing tantalum.

Titan hat in letzter Zeit in der Industrie wegen seiner hohen Korrosionsfestigkeit eine große Bedeutung als Antikorrosionsmaterial erlangt. Es ist unter oxydativen, korrodierenden Bedingungen wie unter Einwirkung von Salpetersäure, Chromsäure, Ohlorwasser, Chlordioxid oder Chlorat und unter korrodierenden Bedingungen wie z. B. * in Gegenwart von Meerwasser oder biiebigen anderen Chloriden von außerordentlich hoher Korrosionsbeständigkeit.Titanium has recently gained great importance as an anti-corrosion material in industry because of its high corrosion resistance. It is under oxidative, corrosive conditions such as under the action of nitric acid, chromic acid, carbon dioxide, chlorine dioxide or chlorate and under corrosive conditions such. B. * in the presence of sea water or any other chlorides of extremely high corrosion resistance.

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Andererseits ist bekannt, daß Titan allein in einer nichtoxydativen Lösung wie z. B. eins* Salzsäure- oder Schwefelsäurelösung recht leicht korrodiert wird, daß aber bei Legierung mit Molybdän oder einer kleinen Menge eines Edelmetalls wie Fiatin oder Palladium die Korrosionsbeständigkeit in einer nichtoxydativen, sauren Lösung verbessert wird. Ferner ist bekannt, daß eine Tantallegierung, die bis zu 4-5 % Titan enthält, eine b hohe Korrosionsfestigkeit besitzt und daß insbesondere eine Legierung mit mehr als 70 % Tantal praktisch die gleiche Korrosionsfestigkeit aufweist wie reines Tantal. (Japanische Patentschrift 1031/1959). Diese Verhältnisse gelten aber nur für die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit unter Bedingungen, wo eine Einwirkung von nichtoxydierenden Säuren wie Salzsäure oder Schwefelsäure erfolgt.On the other hand, it is known that titanium alone in a non-oxidative solution such as. B. one * hydrochloric acid or sulfuric acid solution is quite easily corroded, but that when alloying with molybdenum or a small amount of a noble metal such as fiatin or palladium, the corrosion resistance is improved in a non-oxidative, acidic solution. It is also known that a tantalum alloy which contains up to 4-5 % titanium has a high corrosion resistance and that in particular an alloy with more than 70 % tantalum has practically the same corrosion resistance as pure tantalum. (Japanese Patent Publication 1031/1959). However, these ratios only apply to the improvement of the corrosion resistance under conditions where the action of non-oxidizing acids such as hydrochloric acid or sulfuric acid takes place.

Wie oben beschrieben wird Titan unter oxydativen Bedingungen passiviert und zeigt daher gewöhnlich eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit, aber bei hohen Temperaturen oder ähnlichen strengen Bedingungen ist Titan zwar passiviert, zeigt aber eine beträchtliche Korrosionsgescnwinddigkeit. In Gegenwart von Salpetersäure beispielsweise,, also einer typischen oxydativen, korrodierenden Säure, beträgt die Korrosionsgeschwindigkeit von Titan in einer üblichen siedenden Lösung von 68%iger Salpetersäure bis zu 1 bis 2 mm/Jahr. Wenn aber wie üblich im Laboratorium 909851/0841 As described above, titanium is passivated under oxidative conditions and therefore usually exhibits very high corrosion resistance, but at high temperatures or similar severe conditions, titanium is passivated but exhibits considerable corrosion speed. In the presence of nitric acid, for example, a typical oxidative, corrosive acid, the rate of corrosion of titanium in a conventional boiling solution of 68% nitric acid is up to 1 to 2 mm / year. But if as usual in the laboratory 909851/0841

ein Korrosionstest nach, einem Meßverfahren mittels Bestimmung des Gewichtsverlustes durchgeführt wird, hemmen die herausgelösten Titanionen in der lestlösung die Korrosion des Titanmetalls und daher wird im Laufe der Zeit die Korrosionsgeschwindigkeit herabgesetzt.a corrosion test according to a measuring method by means of determination the weight loss is carried out, the leached titanium ions in the reading solution inhibit the Corrosion of the titanium metal and therefore the rate of corrosion is reduced over time.

Bei einer Versuchsdauer von 96 Stunden ist beispielsweise die scheinbare Korrosionsgeschwindigke^t geringer als 0,1 mm/Jahr. Daher wird in einer chemischen Apparatur, in der sich eine salpetersaure Lösung befindet und in der sich die durch die anfängliche Korrosion gebildeten Titanionen ansammeln, !Titan tatsächlich* nur wenig korrodiert.For example, with a test duration of 96 hours the apparent rate of corrosion less than 0.1 mm / year. Therefore, in a chemical apparatus, in which there is a nitric acid solution and in which accumulates the titanium ions formed by the initial corrosion! Titanium actually * only corrodes slightly.

Wenn aber Salpetersäure, die keine Titanionen enthält, bei hoher Temperatur in eine Apparatur eingebracht wird, in der vorher keine Salpetersäure gestanden hat, oder wem,konzentrierte Salpetersäuredämpfe unter Bildung einer Salpetersäuren Lösung darin kondensiert werden, findet eine beträchtliche Korrosion statt und die Korrosionsge- ( schwindigkeit beträgt in nicht wenigen Fällen 1 bis 2 mm/Jahr. An sich ist Titan elektrochemisch passiv und der passive Film wird ständig gäbst und wieder gebildet.If, however, nitric acid, which does not contain any titanium ions, is introduced into an apparatus at a high temperature, in which previously there was no nitric acid, or whom, concentrated nitric acid vapors with the formation of a Nitric acid solution are condensed in it, considerable corrosion takes place and the corrosion ( speed is in quite a few cases 1 to 2 mm / year. In itself, titanium is electrochemically passive and the passive film is constantly being created and recreated.

Wenn aber sehr stark korrodierende Bedingungen vorliegen, wird die Auflösungsgeschwindigkeit des Films sehr hoch.However, if the conditions are very corrosive, the dissolving speed of the film becomes very high.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß Titan und Titanlegierungen, die unter korrodierenden Bedingungen in Abwesenheit einer oxydierenden Säure korrosionsbeständig 909851/0841 In summary, titanium and titanium alloys which are corrosion-resistant under corrosive conditions in the absence of an oxidizing acid are 909851/0841

sind, entwickelt worden sind, daß aber bisher keine -. Legierung mit ausreichender Korrosionsfestigkeit unter bxydativen, korrodierenden Bedingungen oder insbesondere unter strengen Bedingungen bekannt ist. Man benötigt daher heute als Material für chemische Apparaturen oder Anlagen ein Netall mit hoher Korrosionsbeständigkeit.have been developed, but so far none -. Alloy with sufficient corrosion resistance under Oxidative, corrosive conditions or in particular known under severe conditions. It is therefore needed today as a material for chemical apparatus or A netall with high corrosion resistance.

Ss wurde gefundken, daß der unter oxydativen, korrodierenden Bedingungen gebildete passive Film verstärkt und die Korrosionsgeschwindigkeit des Titans dadurch erheblich herabgesetzt werden kann, daß Titan mit 0,1 bis 10 #, vorzugsweise 1 bis 8 % Tantal legiert wird. Die erfindungsgemäße Legierung unterscheidet sich daher von den Tantal-Titan-Legierungen, bei denen Korrosionsfestigkeit nur in Abwesenheit von oxydierenden Säuren zu erwarten ist, wie sie in der oben erwähnten japanischen Patentschrift 1031/1959 beschrieben werden.It has been found that the passive film formed under oxidative, corrosive conditions can be strengthened and the rate of corrosion of titanium can be reduced considerably by alloying titanium with 0.1 to 10 #, preferably 1 to 8 % tantalum. The alloy according to the invention therefore differs from the tantalum-titanium alloys, in which corrosion resistance can only be expected in the absence of oxidizing acids, as described in the above-mentioned Japanese patent publication 1031/1959.

Die Effekte der Erfindung sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich;The effects of the invention can be seen from the following table;

No,No, 11 Art der geprüftenType of audited KorrosionsgeschwindigkeitCorrosion rate AA. BB. •• 22 Materialienmaterials mm/Jahrmm / year 0,070.07 1,41.4 33 0,090.09 0,80.8 reines Tipure Ti 0,100.10 0,5.0.5. 55 Ti - 1 % TaTi - 1 % Ta 0,070.07 0,20.2 Ti - 2 % TaTi - 2 % Ta 0,010.01 0,070.07 Ti - 4· % TaTi - 4 % Ta Ti - 8 % TaTi - 8 % Ta

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A: Die Versuchsdauer betrug 96 Stunden B: Hier wurde die Lösung alle vier Stunden erneuert und der Versuch dauerte 24 Stunden.A: The duration of the experiment was 96 hours. B: Here the solution was renewed every four hours and the experiment lasted 24 hours.

In der obigen Tabelle wurde bei Versuch. 1 handelsübliches Titan von industrieller Reinheit verwendet und bei den Versuchen 2 bis 5 wurden Titanlegierungen benutzt, die 1 bis 8 % Tantal enthielten. Diese Legierungen waren nach dem Vakuum-Schmelzverfahren genau wie reines Titan geschmolzen und durch Schmieden und Walzen zu 2 mm starken Platten verarbeitet worden. Die Korrosionsgeschwindigkeit wurde aus der Verminderung des Gewichtes bei Eintauchen der Versuchsplatte in eine siedende Lösung von 65#iger Salpetersäure während einer vorher festgesetzten Zeit bestimmt.In the table above, an attempt was made. 1 commercial titanium of industrial grade was used and in tests 2 to 5 titanium alloys were used which contained 1 to 8 % tantalum. These alloys had been melted using the vacuum melting process just like pure titanium and processed into 2 mm thick plates by forging and rolling. The rate of corrosion was determined from the reduction in weight when the test plate was immersed in a boiling solution of 65 # strength nitric acid for a predetermined time.

Bei einer Versuchsdauer von 96 Sturden war die Korrosionsgeschwindigkeit aller Legierungen sehr gering und unterschied sich nicht wesentlich von der reinen Titans, da, wie oben beschrieben, nach einiger Zeit infolge der korrosionshemmenden Wirkung der bei der Anfangskorrosion herausgelösten Titanionen die Korrosion gebremst wird. In der Versuchsreihe B wurde der Eintauchversuch 2Pr Stunden fortgesetzt, wobei die Versuchslösung alle vier Stunden erneuert wurde, so daß sich die herausgelösten Titanionen nicht in der Lösung ansammeln konnten. Die Korrosionsgeschwindigkeit von reinem Titan (No. 1) betrug hier 1/f mm/Jahr, aber die der erfindungsgemäßen LegierungenWith a test duration of 96 hours, the corrosion rate of all alloys was very low and did not differ significantly from pure titanium, since, as described above, the corrosion is slowed down after some time due to the corrosion-inhibiting effect of the titanium ions released during the initial corrosion. In test series B, the immersion test was continued for 2Pr hours, the test solution being renewed every four hours so that the dissolved titanium ions could not collect in the solution. The corrosion rate of pure titanium (No. 1) was 1 / f mm / year here, but that of the alloys according to the invention

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• (No. 2-5) lag bei 0,07 Ms Ο,β mm/Jahr und die Korrosionsgeschwindigkeit war umso geringer, je größer die Menge des zugesetzten Tantals war. So "betrug also beispielsweise die Korrosionsgeschwindigkeit der Legierung No. 3» die 2 % Tantal enthält, etwa 1/3 der von reinem Titan, und die Nutzwirkung bei Verwendung dieser Legieraung für chemische Apparaturen ist sehr hoch. Daher eignet sich eine solche Legierung ausgezeichnet als Material für Apparaturen, die unter korrodierenden Bedingungen in Gegenwart einer stark oxydierenden Substanz wie Salpetersäure, Chromsäure, Chlorwasser, Chlordioxid oder Chlorat bei hoher Temperatur benutzt werden sollen.• (No. 2-5) was 0.07 Ms Ο, β mm / year and the corrosion rate was lower, the greater the amount of added tantalum. For example, the corrosion rate of alloy No. 3, which contains 2 % tantalum, was about 1/3 that of pure titanium, and the usefulness of using this alloy for chemical equipment is very high Material for equipment that is to be used under corrosive conditions in the presence of a strongly oxidizing substance such as nitric acid, chromic acid, chlorinated water, chlorine dioxide or chlorate at high temperatures.

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Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Titanlegierung Mit einem Gehalt an Tantal, dadurch . gekennzeichnet, daß die Legierung 0,1 bis 10 % Tantal enthält.1. Titanium alloy Containing tantalum, thereby. characterized in that the alloy contains 0.1 to 10 % tantalum. 2. Titanlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 8 % Tantal enthält. '2. Titanium alloy according to claim 1, characterized in that it contains 1 to 8 % tantalum. ' 909851/08A909851 / 08A