DE826361C - Alloys for nibs - Google Patents

Description

Legierungen für Federspitzen Zur Herstellung von Federspitzenlegierungen benutzte man ursprünglich Platinmetalle, und zwar vor allem Osmium und Iridium. Später wurde eine neue Grundlage in der Verwendung von Rheniumlegierungen gefunden. Neben diesen hochwertigen Legierungen wurde weiterhin in der Praxis Wolfram als Basis für Federspitzenlegierungen verwendet. Da aber Wolfr am keine genügende Tintenbeständigkeit besitzt, mußten diesen Legierungen in der Regel mehr oder weniger große Mengen von Platinmetallen oder Rhenium zugefügt w:rden.Alloys for pen nibs For the production of nib nib alloys one originally used platinum metals, especially osmium and iridium. Later a new basis was found in the use of rhenium alloys. In addition to these high-quality alloys, tungsten was still used in practice Base used for spring tip alloys. But since tungsten does not have sufficient ink resistance possessed, these alloys usually had more or less large amounts of Platinum metals or rhenium are added.

Es wurde nun auch schon vor einigen Jahrzehnten vorgcschlagen, Tantal wegen seiner hohen chemischen Beständigkeit als Werkstoff für Federspitzen zu verwenden. Dies scheiterte aus verschiedenen Gründen; so ist reines Tantal viel zu weich und außerdem wegen seiner leichtcn Oxydierbarkeit schwer aufzuschweißen. Allerdings läßt sich Tantal durch Legierungsbildung härten; aber die meisten Tantallegierungen sind für die Herstellung von Federspitzen zu spröde. Auf diesen Sachverhalt ist es wohl zurückzuführen, daß bis jetzt keine Federspitzen mit Tantal als Hauptbestandteil gefunden wurden.It was suggested a few decades ago, tantalum to be used as a material for nibs because of its high chemical resistance. This failed for various reasons; so pure tantalum is far too soft and also difficult to weld on because of its easy oxidizability. However tantalum can be hardened by alloying; but most tantalum alloys are too brittle for the production of nibs. On this fact is it is probably due to the fact that up to now there have been no nibs with tantalum as the main component were found.

Versuche haben nun gezeigt, daß Tantal tatsächlich zum Unterschied von Wolfram eine vollständige Tintenbeständigkeit besitzt. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, trotz der bisherigen Mißerfolge nach Legierungen auf Tantalbasis zu suchen, die sich in der Praxis als gute Federspitzenlegierungen verwenden lassen.Tests have now shown that tantalum actually makes the difference tungsten has complete ink resistance. The present invention is therefore the underlying task, despite the previous failures after alloys based on tantalum, which in practice prove to be good nib tip alloys let use.

Die Lösung dieser Aufgabe wurde in einer Dreistofflegierung aus Tantal, Nickel und Bor gefunden. Es zeigte sich, daß Tantal-Nickel-Bor-Legierungen mit io bis 6ö0/0, insbesondere 2o bis 52°/o Nickel, o,i bis 50/0, insbesondere 0,5 bis 30/0 Bor, Rest, und zwar 35 bis 9o0/0, insbesondere 45 bis 8o0/0 Tantal vorzüglieh zur Herstellung von Federspitzen geeignet sind. Wahrscheinlich handelt es sich hierbei um die Bildung von Boriden intermetallischer Tantal-Nickel-Verbindungen. Diese Legierungen genügen nun tatsächlich allen Anforderungen, die an einen hochwertigen Werkstoff für Federspitzen gestellt werden. Sie zeigen hohe Beständigkeit gegen mechanische Abnutzung, ohne spröde zu sein. Sie führen also weder zu einer raschen Abnutzung im Gebrauch, noch neigen sie im Herstellungsverfahren der Federn beim Schleifen und Spalten zu Brüchigkeit, weil sie neben hoher Härte die notwendige Zähigkeit besitzen. Da sie sich außerdem leicht schweißen lassen und vollkommen tintenbeständig sind, stellen sie somit einen Werkstoff dar, der den bisher besten Legierungen auf Edelmetallgrundlage gleichwertig ist. Federspitzenlegierungen der Erfindung haben beispielsweise folgende Zusammensetzung: r. 780/0 Ta, 2o0/, Ni, 2% B; 2. 67,5% Ta, 30% Ni, 2,5% B.The solution to this problem was found in a three-component alloy made of tantalum, nickel and boron. It was found that tantalum-nickel-boron alloys with 10 to 60/0, in particular 20 to 52% nickel, 0.1 to 50/0, in particular 0.5 to 30/0 boron, the remainder 35 to 9o0 / 0, in particular 45 to 8o0 / 0 tantalum are extremely suitable for the production of nibs. This is probably due to the formation of borides of intermetallic tantalum-nickel compounds. These alloys actually meet all the requirements that are placed on a high-quality material for spring tips. They show high resistance to mechanical wear without being brittle. They therefore neither lead to rapid wear and tear during use, nor do they tend to become brittle in the manufacturing process of the springs during grinding and splitting, because, in addition to being very hard, they have the necessary toughness. As they are also easy to weld and completely ink-resistant, they are a material that is equivalent to the best precious metal-based alloys to date. For example, pen tip alloys of the invention have the following composition: r. 780/0 Ta, 2o0 /, Ni, 2% B; 2. 67.5% Ta, 30% Ni, 2.5% B.

Es ist besonders überraschend, daß diese Tantal-Nickel-Bor-Legierungen noch verbessert werden, wenn man ihnen Kupfer, Silber und Gold einzeln oder zu mehreren in :Mengen insgesamt bis zu 15% zusetzt, wobei schon sehr gute E: gebnisse mit Mengen von 0,5 bis 3%, insbesondre bei einem Zusatz von Gold und sogar noch besser von Gold und Kupfer gleichzeitig, erzielt werden. Die Gehaltsgrenzen für Tontal, Nickel und Bor bleiben hierbei in dem oben abgesteckten Rahmen. Diese Legierungen lassen sich noch besser bearbeiten und insbesondere schleifen und spalten als die ternären Tantal-Nickel-Bor-Legierungen selbst; außerdem lassen sie sich auch besonders gut auf Gold aufschweißen. Derartige Legierungen haben beispielsweise folgende Zusammensetzung: 3. 52 0i6 Ta, 45°/o N1, 0,50!o Au, 2,5% B; 66,5% Ta, 30% N1, i % Au, 2,5°l9 B: 5- 495% Ta, 45% Ni, 3 % Au, 2,5°,1o B 6. 57,5% Ta, 30% Ni, 1o % Au, 25% B 7. 49,5% Ta, 45% Ni, 3 % Ag, 25% B: B. 66,5% Ta, 36% Ni, r 0,I0 Cu, 2,50,I, B.It is particularly surprising that these tantalum-nickel-boron alloys still be improved if one gives them copper, silver and gold individually or in groups in: amounts add up to 15% in total, with very good results with amounts from 0.5 to 3%, especially with an addition of gold and even better of Gold and copper at the same time. The salary limits for Tontal, Nickel and boron remain in the frame defined above. Let these alloys edit themselves even better and especially grind and split than the ternary ones Tantalum-nickel-boron alloys themselves; in addition, they are also particularly good weld on gold. Such alloys have the following composition, for example: 3. 52.06 Ta, 45% N1, 0.50% Au, 2.5% B; 66.5% Ta, 30% N1, i% Au, 2.5 ° l9 B: 5- 495% Ta, 45% Ni, 3% Au, 2.5 °, 1o B 6. 57.5% Ta, 30% Ni, 1o% Au, 25% B 7. 49.5% Ta, 45% Ni, 3% Ag, 25% B: B. 66.5% Ta, 36% Ni, r 0, I0 Cu, 2.50, I, B.

Platinmetalle in Mengen bis zu etwa 50j, verändern das Wesen der L,2gierungen nicht erheblich. Ein Zusatz von mehr als 5% ist unnötig; manche Legierungen werden durch diese Zusätze sogar schlechter, indem ihre Härte abnimmt oder aber Sprödigkeit auftritt.Platinum metals in amounts up to about 50% change the nature of the L, 2 alloys not significant. An addition of more than 5% is unnecessary; some alloys will these additives even make them worse, as their hardness decreases or they become brittle occurs.

Die Eigenart aller vorgenannten Legierungen bleibt im wCsentlichen auch erhalten, wenn noch insgesamt bis zu i30;, andere Schwermetalle, die über rooo° schmelzen, wie Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan, Zirkon oder Vanadin, einzeln oder zu mehreren zugesetzt worden. Sowohl beim Zusatz der Platinmetalle wie beim Zusatz der anderen Schwermetalle bleiben die Gehaltsgrenzen für Tontal, Nickel und Bor in dem oben abgesteckten Rahmen.The peculiarity of all the aforementioned alloys remains essentially also received, if still a total of up to i30 ;, other heavy metals that are above rooo ° melt, such as chromium, molybdenum, tungsten, titanium, zirconium or vanadium, individually or have been added to several. Both with the addition of the platinum metals as with the addition of the other heavy metals, the content limits for tonal, nickel and boron remain in the frame marked out above.

Es ist bei allen vorgenannten Federspitzenlegierungen möglich, einen Teil des Tontals, und zwar in 'Mengen bis zu etwa 250;0, durch das ihm chemisch sehr nahestehende Niob zu ersetzen. Fs sei auf folgendes Beispiel hingewiesen: 9. 57,50,/o Ta, io0lo Nb, 3o0;'0 Ni, 2,50,1o B. Nickel läßt sich bei den neuen Federspitzenlegicrungen nicht in vollem Umfange durch Kobalt oder Eisen ersetzen. Dagegen ist es möglich, ohne die Eigenschaften der Tantal-Nickel-Bor-Legierungen wesentlich zu beeinträchtigen, einen Teil des Nickels durch Eisen oder Kobalt zti ersetzen. Man kann das Nickel bis zu etwa 200;'o durch Eisen oder Kobalt oder beide Metalle gemeinsam ersetzen, jedoch soll hierbei der Nickelgehalt nicht unter io0"l, sinken.With all of the aforementioned spring tip alloys, it is possible to use a Part of the Tontal, in quantities up to about 250; 0, through which it chemically to replace very closely related niobium. Please refer to the following example: 9. 57.50, / o Ta, 10000 Nb, 3o0; '0 Ni, 2.50.1o B. Nickel can be found in the new nib tip alloys do not replace in full with cobalt or iron. On the other hand it is possible without significantly impairing the properties of the tantalum-nickel-boron alloys, replace part of the nickel with iron or cobalt zti. You can do the nickel up to about 200; 'o replace with iron or cobalt or both metals together, however, the nickel content should not fall below 10%.

Nickelfreie Tantal-Kobalt-Bor-L2gierungen sind zu einer Herstellung von Federspitzen ungeeignet. Auch beim Ersatz des Nickels durch Eisen sind die meisten nickelfreien Legierungen schlecht. Lediglich in dem engen Intervall von 25 bis 350;0 Essen, dem bei einem Börgehalt von o,i bis 50;'o ein Tantalgehalt von 6o bis 75% entspricht, sind noch brauchbare Legierungen zu erzielen.Nickel-free tantalum-cobalt-boron alloys are for one manufacture unsuitable for feather tips. Even when replacing nickel with iron, most of them are nickel-free alloys bad. Only in the narrow interval from 25 to 350; 0 Essen, which with a stock exchange salary of o, i to 50; 'o a tantalum content of 6o to 75% usable alloys can still be achieved.

'Hierfür wird folgendes Beispiel gegeben io. 67,5°,1o Ta, 3001o Fe, 2,5% B.'The following example is given for this io. 67.5 °, 1o Ta, 3001o Fe, 2.5% B.

Hierzu können gegebenenfalls die anderen oben beschriebenen Zusätze treten, wobei sich in diesem Falle die engen Intervallgrenzen entsprechend verschieben.The other additives described above can optionally be used for this purpose occur, in which case the narrow interval limits shift accordingly.

Claims (6)

PATENTAV SPR;@"CI-IE: i. Legierung für Federspitzen, gekennzeichnet durch nachstehende Zusammensetzung: io bis 6o0/0, vorzugsw.ise 20 bis 520,1o Nickel, o,i bis 5%, vorzugsweise o,5 bis 30;'o Bar, Rest, und zwar 35 bis g60/,, vorzugsweise 45 bis 8o0/, Tontal. PATENTAV SPR; @ "CI-IE: i. Alloy for spring tips, marked due to the following composition: io to 6o0 / 0, preferably 20 to 520.1o nickel, 0.1 to 5%, preferably 0.5 to 30%; o bar, remainder, namely 35 to 60%, preferably 45 to 8o0 /, Tontal. 2. Legierung nach Anspruch i, d=id#irch gekennzeichnet, daß das Tontal bis zu 250', durch Niob ersetzt ist. 2. Alloy according to claim i, d = id # irch characterized in that the Tontal up to 250 ', is replaced by niobium. 3. Legierungen nach Anspruch i und 2, dad-.irch gekennzeichnet, daß der i60;, iiberschreitend2 G,-halt an Nickel bis zu 200', durch E's^n o3,1 Kobalt oder durch beide ersetzt ist. 3. Alloys according to claim i and 2, dad-.irch marked that the i60 ;, exceeding 2 G, -contains of nickel up to to 200 ', is replaced by E's ^ n o3,1 cobalt or by both. 4. Legierungen nach Anspruch r bis 3, dad,irch gekennzeichnet, daß sie neben d---,n d,irt genannten Elementen noch bis zu 150'o, insbes indere o,5 bis 3°1o Kupfer, Silber od,r G )IM einzeln 0d@r zu mehreren enthalten. 4. Alloys according to Claims r to 3, dad, irch characterized in that they are mentioned in addition to d ---, n d, irt Elements still up to 150'o, especially in 0.5 to 3 ° 1o copper, silver or G) IM individually 0d @ r contained in several. 5. Legierungen nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben den d#i_t genannten Elementen noch bis züi 50;'o Platinmetalle und!od'2r bis zu i50/, andere Scliw,ermetalle enthalten, die über iooo° schmelzen, wie Chrom, M-ilybdän, Wolfram, Titan, Zirkon ocl-r Vanadin. 5. Alloys according to claim i to 4, characterized characterized in that, in addition to the elements mentioned above, they have up to 50; 'o platinum metals and! od'2r up to 150%, other metals, which melt over 100 °, such as chromium, M-ilybdenum, tungsten, titanium, zirconium ocl-r vanadium. 6. Legierungen nach Anspruch i bis 3, dad-t_; h gekennzeichnet, claß in der dort genannten Zusammensetzung Nickel d,irch Eisen derart ersetzt ist, daß sich eine Zus3mrriensctzizng aus 6o bis 75% Tontal, 23 bis 350f, Eisen und o,i bis 50!o, insbesondere o,5 bis 30 , B;)r ergibt, wozu gegebenenfalls noch die in Anspruch 4 und 5 genannten Zusätze treten können.6. Alloys according to Claims i to 3, dad-t_; h marked, claß in the composition mentioned there Nickel is replaced by iron in such a way that a combination of 60 up to 75% Tontal, 23 to 350f, iron and o, i to 50! o, especially o, 5 to 30, B;) r results, to which, if necessary, the additives mentioned in claims 4 and 5 occur can.