DE967335C

DE967335C - Pyrophore Legierungen

Info

Publication number: DE967335C
Application number: DET9016A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Komarek; Dr Hans Nowotny; Dr Otto Smetana
Original assignee: Treibacher Chemische Werke AG
Current assignee: Treibacher Chemische Werke AG
Priority date: 1953-02-26
Filing date: 1954-02-10
Publication date: 1957-10-31

Description

Pyrophore Legierungen Es gibt Metalle und Legierungen, die schlag- und reibungspyrophor sind, d. h. beim Schlagen, Reiben, Feilen u. dgl. Funken geben. Damit 'eine solche Legierung technisch verwendbar ist, müssen diese Funken genügend heiß sein und hinreichend lange heiß bleiben, um auf geeignete Stoffe, namentlich brennbare Gase sowie flüssige oder auch feste brennbare Stoffe, zündend zu wirken. Die Pyrophorität muß leicht und jederzeit erregbar, der Verbrauch an pyrophorem Metall bei der Funkenbildung soll gering sein. Den bei normalem Gebrauch auftretenden korrodierenden Einflüssen -muß das pyrophore Metall hinreichend lange widerstehen.
Bisher kennt man nur wenige Metalle und Legierungen, die allen diesen Anforderungen entsprechen. Praktisch hat man bisher ausschließlich cerhaltige Legierungen als Zündmetalle benutzt.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß es eine besondere, aus Titan und Antimon bestehende Phase gibt, die, zu etwa gleichen Gewichtsteilen aus Ti und Sb- bestehend, zur Grundlage von technisch und gewerblich gut brauchbaren pyrophoren Legierangen gemacht werden kann. Solche Legierungen enthalten erfindungsgemäß mindestens 8o0/, einer Phase, bestehend aus etwa gleichen Teilen Ti und Sb, wobei das Sb bis zur Hälfte durch Sn oder Pb ersetzt sein kann und wobei diese Phase im Feld A 13 C D A des anliegenden Dreistoffdiagramms gelegen ist. Die genannte Ti-Sb-Phase, welche als Grundlage der vorliegenden Erfindung angesehen wird, ist sowohl strukturchemisch als auch durch Betrachtung mit dem Mikroskop und oft sogar mit bloßem Auge nachweisbar. In nicht allzu rasch abgekühlten größeren Reguli aus etwa gleichen Geijzchtsteilen Titan und Antimon kristallisiert diese Phase in groben, gut ausgebildeten stengeligen Kristallen, denen man die ungefähre Zusammensetzung Ti. Sb, zuschreiben kann.
Legierungen mit 3o bis 8o Gewichtsprozent Ti und einem Element der Gruppe Vb, vornehmlich Bi, sind bereits als Pyrophore vorgeschlagen worden. Dieser Vorschlag hat praktische Bedeutung nicht erlangt, wohl deshalb, weil im Bereich von 3o bis 8o °/, Ti weite Legierungsbereiche bestehen, `die unbrauchbar sind. - Bei weniger als 40 °/o Ti ist die Pyrophorität für praktische Bedürfnisse zu gering, wogegen Legierungen mit mehr als 6o °/o Ti ihrer Härte wegen praktisch ausscheiden. Die vorliegende Erfindung beruht demgegenüber auf den pyrophoren Eigenschaften einer aus etwa gleichen Gewichtsteilen bestehenden Ti-Sb-Phase, und es maß als überraschend angesehen werden, daß die vorliegende Legierung mit mindestens 8o Gewichtsprozent dieser Phase ihre hervorragenden Eigenschaften zeigt. Gegenüber der bekanntgewordenen Verwendung von Bi stellt die Verwendung von Sb auch einen wirtschaftlichen Vorteil vor, indem Sb bedeutend billiger ist als Bi.
Die vorliegenden Legierungen können außer der pyrophoren Phase noch einen Überschuß von Titan oder Antimon oder auch noch andere Elemente enthalten, von denen Blei und Zinn besonders hervorzuheben sind, weil sie das Antimon in der pyrophoren Phase zum Teil zu ersetzen vermögen. Für technische Zwecke sind die Systeme Ti-Sb und Ti-Sb-Pb besonders wichtig. Erfindungsgemäße Legierungen dieses Systems müssen mindestens 25 Gewichtsprozent Antimon enthalten. Besonders stark pyrophor sind Ti-Sb-Pb-Legierungen mit Titangehalten zwischen 43 und 55 Gewichtsprozent, die im Felde E F G E des Dreistoffdiagramms der Zeichnung liegen.
Bisher waren pyrophore Systeme des Titans mit mehr als zwei Komponenten überhaupt unbekannt. Die erfindungsgemäßen Legierungen, insbesondere solche der Systeme Ti-Sb und Ti-Sb-Pb, zeichnen sich durch eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aus, die sehr viel besser ist als die der handelsüblichen Cereisenlegierungen, sowie durch gute und leichte Zerspanbarkeit.
Außer den bisher genannten Elementen können die Legierungen noch andere, an sich zur Pyrophorität neigende Elemente, wie seltene Erdmetalle, Thorium oder Uran in einer Gesamtmenge bis zu 2o Gewichtsprozent, enthalten. Ferner können in einer Gesamtmenge bis zu io Gewichtsprozent anwesend sein: V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Ni, Co, Al, Si Cu, Ag. Diese Elemente sind als Legierungskomponenten in pyrophoren Massen an sich bekannt. Die Legierungen können auch Elemente enthalten, die als Verunreinigungen vorhanden sind. Es sind dies vornehmlich die Elemente O, H, C, S, P, N. Diese Aufzählung ist nicht erschöpfend.

Das folgende Beispiel erläutert die Herstellung der Legierung, ohne indessen den Bereich der Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken iooo g Titanpulver mit 99,o0,/, Ti werden mit 86o g Antimonpulver (99,50/,) und i5o g Bleipulver (9995°/o Pb) gemischt und in einer hydraulischen Presse ohne Zugabe eines Bindemittels zu Pastillen von 30 mm Durchmesser und 30 mm Höhe verpreßt. 5oo g dieser Pastillen werden in einem zylindrischen Tiegel aus dichtem Grapbit mit den Abmessungen 48 mm Innendurchmesser, 6o mm Außendurchmesser, 3oo mm Länge in einen kippbaren, allseits geschlossenen Kohlerohr-Kurzschlußofen eingesetzt. Der Ofenraum wird auf o,o5 mm Hg evakuiert, reines Argon bis zu einem Druck von 7oo mm Hg eingelassen und der Strom eingeschaltet. Die Stromstärke beträgt anfänglich Zoo A und wird im Laufe von io Minuten allmählich auf den Endwert von 6oo A erhöht. Die Endspannung beträgt 33 V. Nach 8 Minuten ist die Masse geschmolzen; dies kann durch ein Schauglas beobachtet werden. Der Druck im Ofen steigt auf 2000 mm Hg an. Nun werden allmählich die restlichen Pastillen aus einer oberhalb des Tiegels angebrachten Schurre mit Haltevorrichtung eingebracht. Nach weiteren 2o Minuten ist alles geschmolzen. Nun wird der Tiegel gekippt, worauf das Metall in die Kokille fließt, die im Deckel des Ofens angebracht ist.

Ausführungsbeispiele
Gewichtsprozent
Ti Sb Pb 1 Sn 1 Mn 1 Fe 1 Al Ce Si
45 55 - - - - - - -
53 47
3. 50 40 10 - - - - - -
4. 50 40 - 10 - - -
5- 48 35 14 - - 2 2 - --
6. 50 4o 8 - 2
7. 55 44 -_ - _.-
B. 45 45 - - - -- - 10 -
9. I 50 48 - - - - . - -

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Pyrophore Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 8o0/, einer Phase, bestehend aus etwa gleichen Teilen Ti und Sb, wobei das Sb bis zur Hälfte durch Sn oder Pb ersetzt sein kann, enthalten, die im Felde A B CDA des Diagramms der Zeichnung liegt.
2. Legierungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Felde E F G E des Diagramms der Zeichnung liegen.
3. Legierungen nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Hauptsache nur Titan und Antimon enthalten.
4. Legierungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB sie im wesentlichen aus Ti, Sb und Pb bestehen.
5. Legierungen nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daB sie eines oder mehrere der folgenden Elemente in einer Gesamtmenge von höchstens 2011j, enthalten: Seltene Erdmetalle, Thorium, Uran.
6. Legierungen nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere, 'als Legierungskomponenten für pyrophore Massen bekannte Elemente in einer io Gewichtsprozent nicht übersteigenden Gesamtmenge enthalten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche. Patentschriften Nr. 215 695, 224 231; französishe Patentschrift Nr. 12 818 (Zusatz zu 414 057) ; britische Patentschriften Nr. i9 829/igo9, 27 3411; igo8; USA.-Patentschrift Nr. i 023 2o8; kanadische Patentschriften Nr. q:75 172, 475 I73-