DE3634242C1

DE3634242C1 - Process for manufacturing a metallic semi-finished product

Info

Publication number: DE3634242C1
Application number: DE19863634242
Authority: DE
Inventors: Manfred Thom; Heinrich Wolf; Wolfgang Dr Kohl
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1986-10-08
Filing date: 1986-10-08
Publication date: 1988-02-18

Abstract

The invention relates to a process for manufacturing a metallic semi-finished product, in which a bar-shaped (ingot-shaped) starting material is first cold-worked, subsequently subjected to a temperature treatment of long duration and then shaped to the final dimensions.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines metal lischen Halbzeugs, wie Blech, Draht, Band oder Rohr aus einem durch einen Schmelz prozeß hergestellten barrenförmigen Ausgangsmaterial, das eine Schmelztempera tur oberhalb 800°C besitzt, durch Umformen, wie Schmieden, Walzen oder Ziehen und unter einer Zwischenbehandlung bei erhöhter Temperatur.The invention relates to a method for producing a metal of semi-finished products, such as sheet metal, wire, strip or pipe, from a single melt process produced ingot-shaped starting material, which has a melting temperature tur above 800 ° C, by forming, such as forging, rolling or drawing and with an intermediate treatment at elevated temperature.

Es ist bekannt, einen Draht aus metallisch reinem Platin, das nur übliche Ver unreinigungen enthält, in der Weise herzustellen, daß man einen gegossenen Barren durch Rundhämmern, d. h. Schmieden, anschließendes Walzen im Rauten kaliber und Ziehen zum Draht umformt. Meist wird eine Kombination der ver schiedenen Verfahrensschritte angewandt. Mit zunehmendem Umformgrad verfestigt sich das Platin sehr stark, d. h. die zur weiteren Umformung benötigte Fließ spannung sowie die Zugfestigkeit steigen an. Damit verbunden ist nicht nur ein erhöhter Energiebedarf für den Umformprozeß, sondern auch der Aufbau von Eigenspannungen, die zur Rißbildung und damit zum Ausfall des Platins führen können. Um das Platin wieder in einen plastischen Zustand zu versetzen, bevor es durch Rißbildung ausfällt, werden Zwischenglühungen in Form von Rekristal lisationsglühungen bei Temperaturen von etwa 700°C während etwa 2 Stunden in das Fertigungsverfahren eingeschaltet, wodurch sich eine leichtere Umformbarkeit ergibt und sich größere Querschnittsabnahmen erzielen lassen. Da Oberflächenverunreinigungen beim Walzen und Ziehen stets auftreten, besteht bei jeder Rekristallisationsglühung die Gefahr des Eindiffundierens von unerwünschten metallischen Verunreinigungen, wie z. B. Eisen, Nickel oder Chrom. Daher wird vor jeder Zwischenglühung der Platinstrang abgebeizt.It is known to use a wire made of pure metallic platinum, the only common Ver contains impurities in such a way that one casts a Ingots by round hammers, d. H. Forging, then rolling in a diamond Caliber and drawing formed into wire. Usually a combination of ver different process steps applied. Solidified with increasing degree of deformation the platinum is very strong, d. H. the flow required for further forming tension and tensile strength increase. Not only is associated with it increased energy requirements for the forming process, but also the construction of Residual stresses that lead to crack formation and thus to the failure of the platinum can. To restore the platinum to a plastic state before if it fails due to cracking, intermediate annealing takes the form of recrystals annealing annealing at temperatures of about 700 ° C for about 2 hours turned on the manufacturing process, resulting in a easier formability results and larger cross-sectional reductions are achieved to let. Since surface contamination always occurs during rolling and drawing, with every recrystallization annealing there is a risk of diffusion of unwanted metallic contaminants, such as. B. iron, nickel or Chrome. Therefore, the platinum strand is stripped before each intermediate annealing.

Ähnliche Verhältnisse, wie sie vorstehend am Beispiel der Herstellung eines Platin-Drahtes aus einem gegossenen Platin-Barren aufgezeigt wurden, treten auch bei Nickel, Tantal, Niob, Kupfer, Gold, Silber, Palladium bzw. Legierungen dieser Metalle - ausgenommen die aushärtbaren -, insbesondere bei Niob 99%-Zirkonium 1%, Silber 97%-Kupfer 3%, Silber 90%-Kupfer 10%, Gold 92%-Silber 8%, Gold 90%-Silber 10%, Gold 95%-Nickel 5%, Palladium 70%-Silber 30%, Palladium 50%-Silber 50%, Platin 99 bis 80%-Rhodium 1 bis 20%, auf.Similar conditions as the example of the production of a Platinum wire from a cast platinum ingot were kicked out also for nickel, tantalum, niobium, copper, gold, silver, palladium or Alloys of these metals - except the hardenable ones - especially with niobium 99% zirconium 1%, silver 97% copper 3%, silver 90% copper 10%, Gold 92% silver 8%, gold 90% silver 10%, gold 95% nickel 5%, Palladium 70% silver 30%, palladium 50% silver 50%, platinum 99 to 80% rhodium 1 to 20%.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines metallischen Halbzeugs mit gleichmäßig feinkörnigem Metall gefüge ohne kornfeinende Zusatzstoffe aus einem gegossenen Metallbarren be reitzustellen.The object of the present invention is to provide an inexpensive method for Production of a metallic semi-finished product with uniformly fine-grained metal structure without grain-fine additives from a cast metal bar to sit down.

Gelöst wird diese Aufgabe für das im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 charak terisierte Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß das Ausgangsmaterial um min destens 80%, bezogen auf seine Ausgangsmaße, kaltverformt, anschließend min destens einer Temperaturbehandlung im Bereich von 150 bis 350°C während einer Dauer von mindestens 10 Stunden unterworfen und danach dieses so erhaltene Zwischenprodukt in mehreren Schritten ohne Zwischenglühung auf Endmaß kalt verformt wird.This problem is solved for the charak in the preamble of claim 1 terized processes according to the invention in that the starting material by min at least 80%, based on its initial dimensions, cold worked, then min least a temperature treatment in the range of 150 to 350 ° C during one Subjected to duration of at least 10 hours and then obtained Intermediate product cold in several steps without intermediate annealing is deformed.

Bevorzugt wird die Langzeit-Temperaturbehandlung während einer Dauer von etwa 14 Stunden durchgeführt.The long-term temperature treatment is preferred for a period of approximately 14 hours.

Während bei einer Zwischenglühung in Form einer Rekristallisationsglühung Ge fügeänderungen auftreten durch Bildung von Rekristallisationskeimen und deren Wachstum, tritt bei der Temperaturbehandlung gemäß der Erfindung nur ein Aus heilen und Umordnen von Gitterfehlern, wie Punktdefekten und Versetzungen, auf und es ist ferner mit dieser Temperaturbehandlung ein Abbau von Spannungen verbunden. While an intermediate annealing in the form of a recrystallization annealing Ge Joining changes occur due to the formation of recrystallization nuclei and their Growth occurs only in the heat treatment according to the invention heal and rearrange lattice defects such as point defects and dislocations and it is also with this temperature treatment a relieving of stress connected.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich bewährt, daß das nach der Tem peraturbehandlung vorliegende Zwischenprodukt um mehr als 90%, bezogen auf seine Ausgangsmaße, kaltverformt wird. Diese Kaltverformung bis auf Endmaß erfolgt zweckmäßigerweise in mehreren Einzelschritten, wobei keine Zwischen glühung zwischen den Einzelschritten eingeschaltet ist.In the method according to the invention, it has been found that the tem temperature treatment available intermediate by more than 90%, based on its initial dimensions, is cold worked. This cold deformation down to the final dimension expediently takes place in several individual steps, with no intermediate annealing is switched on between the individual steps.

Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Halbzeug mit sehr feinem Korn, das beispielsweise beim Herstellen eines Drahtes als Halbzeug in Zieh richtung teilweise eine Streckung aufweist. Es ist kostengünstiger, weil Re kristallisationsglühungen erspart werden und auch die Gefahr des Ein diffundierens von Verunreinigungen, wie sie beim Rekristallisationsglühen auf treten können, vermieden werden. Das Gefüge eines erfindungsgemäß hergestell ten Halbzeugs aus Platin ist stabil bis zu einer Glühtemperatur von etwa 1200°C. Die Festigkeit von erfindungsgemäß hergestelltem Halbzeug ist höher nach der Umformung auf Endmaß als die Festigkeit von Halbzeug, das unter Ein schaltung von Rekristallisationsglühungen in das Fertigungsverfahren herge stellt ist. Wenn erfindungsgemäß hergestelltes Halbzeug schließlich nach Ver formung auf Endmaß noch einer Schlußglühung unterworfen wird, so ist seine Festigkeit vergleichbar mit herkömmlich hergestelltem Halbzeug, jedoch besitzt das erfindungsgemäß hergestellte Halbzeug infolge seiner Feinkörnigkeit eine höhere Dehnung, die beispielsweise bei einem Platin-Draht bis zu 35% beträgt bei einem Drahtdurchmesser von 0,3 mm.The result of the method according to the invention is a semi-finished product with a very fine one Grain that is used, for example, in the manufacture of wire as a semi-finished product in drawing partially has an extension. It is cheaper because Re Crystallization anneals are saved and also the risk of on diffusion of impurities, as they occur during recrystallization annealing can be avoided. The structure of a manufactured according to the invention The platinum semi-finished product is stable up to an annealing temperature of approx 1200 ° C. The strength of semifinished products produced according to the invention is higher after reshaping to final dimensions as the strength of semi-finished products, which under a circuit of recrystallization annealing in the manufacturing process represents is. If the semifinished product produced according to the invention finally according to Ver is subjected to a final annealing to its final dimension, that is his Strength comparable to conventionally produced semi-finished products, but possesses the semi-finished product according to the invention due to its fine grain a higher elongation, which is up to 35% for example with a platinum wire with a wire diameter of 0.3 mm.

Nachfolgend wird die Erfindung an fünf Ausführungsbeispielen beschrieben:The invention is described below using five exemplary embodiments:

Zur Herstellung eines Platin-Drahtes wurde ein gegossener Platin-Barren ver wendet, dessen Reinheit 99,999% betrugt. Die Abmessungen des Barrens waren 30 mm × 30 mm × 200 mm. Er wurde in Rautenkalibern auf den Querschnitt 3,4 mm × 3,4 mm kaltgewalzt. Dies Produkt wurde während einer Zeitdauer von 14 Stunden auf einer Temperatur von 300°C gehalten. Das so gewonnene Zwischenprodukt wurde dann durch Ziehen in mehreren Schritten auf einen End durchmesser von 0,5 mm kaltverformt. Der so hergestellte Platin-Draht hat eine Festigkeit von etwa 650 N/mm². Zur Sichtbarmachung des feinkörnigen Gefüges wurde der Draht bei 700°C etwa 2 Stunden geglüht. Abb. 1 zeigt ein Quer schnitts-Schliffbild durch den Draht nach dieser Glühung. Die Festigkeit des Drahtes betrug dann etwa 150 N/mm². Ein Vergleich der Thermospannung des Ausgangsmaterials mit der des erfindungsgemäß behandelten Materials hat keine meßbare Abweichung ergeben, woraus ersichtlich wird, daß keine Verunreinigungen während des er findungsgemäßen Herstellverfahrens in den Platin-Draht gelangt sind.A cast platinum ingot, the purity of which was 99.999%, was used to produce a platinum wire. The dimensions of the billet were 30 mm × 30 mm × 200 mm. It was cold rolled in diamond calibers to a cross section of 3.4 mm × 3.4 mm. This product was kept at a temperature of 300 ° C for 14 hours. The intermediate product thus obtained was then cold worked by drawing in several steps to a final diameter of 0.5 mm. The platinum wire produced in this way has a strength of approximately 650 N / mm ² . To visualize the fine-grain structure, the wire was annealed at 700 ° C for about 2 hours. Fig. 1 shows a cross-sectional micrograph through the wire after this annealing. The strength of the wire was then about 150 N / mm ² . A comparison of the thermal voltage of the starting material with that of the material treated according to the invention has revealed no measurable deviation, from which it can be seen that no impurities have got into the platinum wire during the manufacturing process according to the invention.

Zur Herstellung eines Tantal-Drahtes wurde ein elektronenstrahl-erschmolzener Tantal-Barren verwendet, dessen Reinheit 99,99% betrugt. Die Abmessungen des Barrens waren: Durchmesser 68 mm, Länge 100 mm. Er wurde in Rautenkalibern auf den Querschnitt 10 mm × 10 mm kaltgewalzt. Dieses Produkt wurde mit einem Man tel aus einer Kupfer-Zinn-Legierung versehen und danach während einer Zeit dauer von 14 Stunden auf einer Temperatur von 300°C gehalten. Das so gewon nene Zwischenprodukt wurde dann durch Ziehen in mehreren Schritten auf einen Enddurchmesser vom Tantal-Draht von 0,1 mm kaltverformt; dabei wurde einmal zwischen zwei Verformungsschritten die vorstehend beschriebene Temperatur behandlung wiederholt, um die Brüchigkeit des Mantelwerkstoffs aufzuheben. Schließlich wurde der Mantel aus der Kupfer-Zinn-Legierung durch Beizen ent fernt, wodurch der blanke Tantal-Draht vorlag. Der so gewonnene Tantal-Draht mit dem Durchmesser von 0,1 mm hatte eine Festigkeit von etwa 2100 N/mm². Zur Sichtbarmachung des feinkörnigen Gefüges wurde dieser Draht unter Vakuum von 10^-4 bar bei einer Temperatur von 950°C während 1 Stunde geglüht. Abb. 2 zeigt ein Schliffbild durch den Draht in Längsrichtung nach dieser Glühung. Die Festigkeit des Drahtes betrug dann etwa 370 N/mm².An electron beam-melted tantalum ingot was used to produce a tantalum wire, the purity of which was 99.99%. The dimensions of the ingot were: diameter 68 mm, length 100 mm. It was cold rolled in diamond calibers to a cross section of 10 mm × 10 mm. This product was coated with a copper-tin alloy and then held at a temperature of 300 ° C for 14 hours. The intermediate thus obtained was then cold worked by drawing in several steps to a final diameter of 0.1 mm tantalum wire; the temperature treatment described above was repeated once between two deformation steps in order to eliminate the brittleness of the jacket material. Finally, the copper-tin alloy sheath was removed by pickling, resulting in the bare tantalum wire. The tantalum wire obtained in this way with a diameter of 0.1 mm had a strength of approximately 2100 N / mm ² . To visualize the fine-grained structure, this wire was annealed under a vacuum of 10 ^-4 bar at a temperature of 950 ° C. for 1 hour. Fig. 2 shows a micrograph through the wire in the longitudinal direction after this annealing. The strength of the wire was then about 370 N / mm ² .

Zur Herstellung eine Drahtes aus einer Palladium-Silber-Legierung mit einem Silbergehalt von 30 Gew.-% wurde von einem im Strang gegossenen Barren aus gegangen, der einen Durchmesser von 7 mm und eine Länge von 100 mm aufwies. Dieser Barren wurde in mehreren Ziehschritten auf einen Durchmesser von 3 mm kaltverformt und anschließend während einer Zeitdauer von 14 Stunden auf einer Temperatur von 250°C gehalten. Das erhaltene Zwischenprodukt wurde dann in mehreren Schritten auf einen Enddurchmesser von 0,95 mm gezogen. Die Festig keit des auf Enddurchmesser gezogenen Drahtes betrug 670 N/mm². Zur Sicht barmachung des feinkörnigen Gefüges wurde eine Schlußglühung bei 600°C unter Wasserstoff-Atmosphäre während einer Dauer von 45 Minuten durchgeführt. Die Festigkeit des Drahtes betrug dann 310 N/mm². Abb. 3 zeigt ein Quer schnitts-Schliffbild des Drahtes nach der Schlußglühung. To produce a wire made of a palladium-silver alloy with a silver content of 30% by weight, the starting point was an ingot cast in the strand, which had a diameter of 7 mm and a length of 100 mm. This ingot was cold worked to a diameter of 3 mm in several drawing steps and then kept at a temperature of 250 ° C. for a period of 14 hours. The intermediate product obtained was then drawn to a final diameter of 0.95 mm in several steps. The strength of the wire drawn to the final diameter was 670 N / mm². To visualize the fine-grained structure, a final annealing was carried out at 600 ° C. under a hydrogen atmosphere for 45 minutes. The strength of the wire was then 310 N / mm ² . Fig. 3 shows a cross-sectional micrograph of the wire after the final annealing.

Zur Herstellung eines Drahtes aus einer Gold-Nickel-Legierung mit einem Nickel-Gehalt von 5 Gew.-% wurde von einem im Strang gegossenen Barren ausge gangen, der einen Durchmesser von 7 mm und eine Länge von 100 mm aufwies. Dieser Barren wurde in mehreren Ziehschritten auf einen Durchmesser von 3 mm kaltverformt und anschließend während einer Zeitdauer von 14 Stunden auf einer Temperatur von 250°C gehalten. Das erhaltene Zwischenprodukt wurde dann in mehreren Schritten auf einen Enddurchmesser von 0,95 mm gezogen. Die Festig keit des auf Enddurchmesser gezogenen Drahtes betrug 690 N/mm². Zur Sicht barmachung des feinkörnigen Gefüges wurde eine Schlußglühung bei 550°C unter Wasserstoff-Atmosphäre während einer Dauer von 45 Minuten durchgeführt. Die Festigkeit des Drahtes betrug dann 400 N/mm². Abb. 4 zeigt ein Quer schnitts-Schliffbild des Drahtes nach der Schlußglühung.To produce a wire made of a gold-nickel alloy with a nickel content of 5% by weight, the starting point was an ingot cast in the strand, which had a diameter of 7 mm and a length of 100 mm. This ingot was cold worked to a diameter of 3 mm in several drawing steps and then kept at a temperature of 250 ° C. for a period of 14 hours. The intermediate product obtained was then drawn to a final diameter of 0.95 mm in several steps. The strength of the wire drawn to the final diameter was 690 N / mm ² . To visualize the fine-grained structure, a final annealing was carried out at 550 ° C. under a hydrogen atmosphere for 45 minutes. The strength of the wire was then 400 N / mm ² . Fig. 4 shows a cross-sectional micrograph of the wire after the final annealing.

Aus einem gegossenen Barren einer Platin-Rhodium-Legierung mit einem Rhodium gehalt von 10 Gew.-%, der die Abmessungen 40 mm × 40 mm × 200 mm besaß, wurde ein Draht hergestellt. Dabei wurde der Barren zunächst in Rautenkalibern auf den Querschnitt 3,8 × 3,8 mm kaltgewalzt. Hieran schloß sich eine Temperaturbehandlung bei 700°C für eine Zeitdauer von 2 Stunden an. Danach wurde das so erhaltene Zwischenprodukt in mehreren Schritten auf einen Durch messer von 1 mm gezogen, bei einer Temperatur von 350°C während 14 Stunden gehalten und anschließend auf einen Durchmesser von 0,12 mm gezogen. Die Festigkeit im harten Zustand beim Durchmesser von 0,12 mm betrug 1450 N/mm², die Festigkeit nach einer anschließenden Glühung bei 900°C während einer Stunde betrug 320 N/mm². Abb. 5 zeigt ein Querschnitts-Schliffbild nach der Schlußglühung.A wire was produced from a cast ingot of a platinum-rhodium alloy with a rhodium content of 10% by weight and having the dimensions 40 mm × 40 mm × 200 mm. The ingot was first cold rolled in diamond calibers to a cross section of 3.8 × 3.8 mm. This was followed by a temperature treatment at 700 ° C for a period of 2 hours. Thereafter, the intermediate product thus obtained was drawn in several steps to a diameter of 1 mm, held at a temperature of 350 ° C for 14 hours and then drawn to a diameter of 0.12 mm. The hardness in the hard state with a diameter of 0.12 mm was 1450 N / mm ² , the strength after subsequent annealing at 900 ° C. for one hour was 320 N / mm ² . Fig. 5 shows a cross-sectional micrograph after the final annealing.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Halbzeugs, wie Blech, Draht, Band oder Rohr, aus einem durch einen Schmelzprozeß hergestellten barrenförmigen Ausgangsmaterial, das eine Schmelztemperatur oberhalb 800°C besitzt und aus der Gruppe Nickel, Tantal, Niob, Kupfer, Gold, Silber, Platin, Palladium und Legierungen dieser Metalle - ausgenommen die aushärtbaren -, insbeson dere Niob 99%-Zirkonium 1%, Silber 97%-Kupfer 3%, Silber 90%- Kupfer 10%, Gold 92%-Silber 8%, Gold 90%-Silber 10%, Gold 95%- Nickel 5%, Palladium 70%-Silber 30%, Palladium 50%-Silber 50%, Platin 99 bis 80%-Rhodium 1 bis 20%, ausgewählt wird und abgesehen von üblichen Verunreinigungen bzw. dem Legierungszusatz metallisch rein ist, durch Um formen, wie Schmieden, Walzen, oder Ziehen, und unter einer Zwischenbe handlung bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus gangsmaterial um mindestens 80%, bezogen auf seine Ausgangsmaße, in einem oder mehreren Schritten kaltver formt, anschließend mindestens einer Temperaturbehandlung im Bereich von 150 bis 350°C während einer Dauer von mindestens 10 Stunden unterworfen und danach dieses so erhaltene Zwischenprodukt in mehreren Schritten ohne Zwischenglühung auf Endmaß kaltverformt wird.1. A process for producing a metallic semi-finished product, such as sheet metal, wire, strip or tube, from a bar-shaped starting material produced by a melting process, which has a melting temperature above 800 ° C., and from the group nickel, tantalum, niobium, copper, gold, silver , Platinum, palladium and alloys of these metals - with the exception of the hardenable ones - in particular niobium 99% zirconium 1%, silver 97% copper 3%, silver 90% - copper 10%, gold 92% silver 8%, gold 90 % Silver 10%, gold 95% - nickel 5%, palladium 70% silver 30%, palladium 50% silver 50%, platinum 99 to 80% rhodium 1 to 20%, is selected and apart from usual impurities or . The alloy additive is metallically pure, by shaping, such as forging, rolling, or drawing, and under an intermediate treatment at elevated temperature, characterized in that the starting material by at least 80%, based on its initial dimensions, in one or more steps cold formed, then at least subjected to a temperature treatment in the range from 150 to 350 ° C. for a period of at least 10 hours and then this intermediate product thus obtained is cold-formed in several steps without intermediate annealing to final dimensions.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturbe handlung während einer Dauer von etwa 14 Stunden durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Temperaturbe is carried out for a period of about 14 hours.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt um mehr als 90%, bezogen auf seine Ausgangsmaße, kalt verformt wird.3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the Intermediate product by more than 90%, based on its initial dimensions, cold is deformed.