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EP0878556B1 - Verfahren zur Herstellung von Rhenium enthaltenden Legierungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Rhenium enthaltenden Legierungen Download PDF

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Publication number
EP0878556B1
EP0878556B1 EP98108055A EP98108055A EP0878556B1 EP 0878556 B1 EP0878556 B1 EP 0878556B1 EP 98108055 A EP98108055 A EP 98108055A EP 98108055 A EP98108055 A EP 98108055A EP 0878556 B1 EP0878556 B1 EP 0878556B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rhenium
weight
nickel
alloy
cobalt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98108055A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0878556A1 (de
Inventor
Michael Koch
Wulf Dr. Kock
David Dr. Lupton
Friedhold Schölz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WC Heraus GmbH and Co KG
Original Assignee
WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19811765A external-priority patent/DE19811765A1/de
Application filed by WC Heraus GmbH and Co KG filed Critical WC Heraus GmbH and Co KG
Publication of EP0878556A1 publication Critical patent/EP0878556A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0878556B1 publication Critical patent/EP0878556B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F2009/0804—Dispersion in or on liquid, other than with sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a method for producing rhenium-containing alloys with melting of the constituents forming the alloys, casting and solidification and the rhenium-containing alloys produced by the process.
  • the invention particularly relates to a process for the preparation of rhenium-containing Alloys based on iron, cobalt, nickel or a mixture of at least two of these metals and those containing rhenium produced by the process Alloys based on iron, cobalt, nickel or a mixture of at least two of these metals.
  • US 4,119,458 discloses a method of making a particular nickel or cobalt based Super alloy with 2-9% by weight rhenium and less than about 0.8% by weight Titanium and optionally an element from the group chrome, aluminum, tantalum, carbon, Nickel, cobalt, tungsten, vanadium, molybdenum, niobium, hafnium, zirconium and boron, with the following steps:
  • rhenium-containing alloys based on iron, cobalt, nickel or one Mixtures of at least two of these metals are understood as alloys in the sense of the invention, the amount of iron, cobalt and / or nickel greater than that of rhenium and each which may also still be present in the alloys.
  • This type of alloy includes the so-called super alloys.
  • The are according to Römpp Chemie Lexikon, 9th edition, Stuttgart; New York: Georg Thieme Verlag 1989 until 1992, 4393, extremely complex alloys for one application at very high temperatures.
  • the alloy is based on iron, nickel or cobalt with additions of Metals (cobalt, nickel, iron, chrome, molybdenum, tungsten, tantalum, niobium, aluminum, titanium, Manganese, zirconium) and non-metals (carbon and boron).
  • Superalloy components are produced by forming, casting or sintering and acquire their special properties depending on the excretion or reaction kinetics of the elements involved of manufacturing process and application temperature.
  • Super alloys are used in Engine and engine construction, used in energy technology and in aerospace.
  • DE 25 30 245 C2 describes a high-temperature, Corrosion and oxidation resistant superalloy proposed that at least Contains 50% by volume ⁇ '-phase and from 14.3% by weight chromium, 13.5% by weight cobalt, 2.1% by weight titanium, 1.8% by weight aluminum, 9.2% by weight platinum, the rest nickel can.
  • Super alloys for turbine engines may contain rhenium (Römpp Chemie Lexikon, 9th edition, Stuttgart; New York: Georg Thieme Verlag 1989 - 1992, 3867).
  • Super alloys of this type consist for example of 10% cobalt, 8.7% tantalum, 5.9% tungsten, 5.7% aluminum, 5% chromium, 3% rhenium, 1.9% molybdenum, 0.1% hafnium, Balance nickel (EP 0 554 198 A1) or from 2% chromium, 3.7% cobalt, 32% molybdenum, 8.2% Tantalum, 6.2% aluminum, 6.3% rhenium, 4% vanadium, 0.24% carbon, balance nickel (Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry, 5th edition, Weinheim: VCH publishing company mbH 1985 to 1995, volume A13, 61).
  • rhenium and alloys containing iron, cobalt and / or nickel by melting together the constituent parts and then pouring them and solidification are usually first performed in a vacuum induction melting furnace Melting (premelting) generated from the main components and then the additives Melt added, the rhenium being in the form of rhenium powder by pressing and Sintering (vacuum or reducing atmosphere, mostly hydrogen) produced tablets used becomes.
  • Melting premelting
  • Sintering vacuum or reducing atmosphere, mostly hydrogen
  • rhenium heptoxide Since rhenium is easily oxidized to rhenium heptoxide, Re 2 O 7 , by atmospheric oxygen, rhenium heptoxide can still be formed in the melt, for example, despite thorough degassing or in the furnace atmosphere, which sublimes from 250 ° C, so that the melt undesirably depleted in rhenium and the alloys no longer meet the specifications.
  • the invention is therefore based on the object of a method for producing rhenium containing alloys based on iron, cobalt, nickel or a mixture of at least two of these metals by melting together the constituents forming the alloys, Pouring and solidification to find the disadvantages of the known method avoids.
  • the process should be easier to perform and good and to alloys consistent quality and constant composition. According to the procedure superalloys containing rhenium in particular, especially those based on nickel, have it made.
  • the method representing the solution to the problem is characterized in that that when the rhenium component melts together in the form of a melt metallurgy Rhenium alloy obtained with a rhenium content of 30 - 70% by weight and 30-70% by weight of iron, cobalt and / or nickel is used.
  • the rhenium alloy used for the method according to the invention is a so-called Master alloys are "master alloys" according to Römpp Chemie Lexikon, 9th edition, Stuttgart; New York: Georg Thieme Verlag 1989 - 1992, 2478, such alloys used in metallurgy Find use.
  • a rhenium-iron alloy of 30-70% by weight is particularly suitable for the process.
  • Rhenium and 30-70% by weight iron preferably 50% by weight rhenium and 50 %
  • iron, or a rhenium-cobalt alloy of 30-70% by weight rhenium and 30-70% by weight cobalt preferably made from 50% by weight rhenium and 50% by weight Cobalt.
  • the method according to the invention has proven to be particularly favorable if one Rhenium-nickel alloy obtained from 30 - 70% by weight rhenium by melt metallurgy and 30-70% by weight of nickel, preferably of 50% by weight of rhenium and 50% by weight Nickel, is used.
  • melt-metallurgical extraction of the rhenium master alloy is done to avoid this oxidation in a vacuum or under protective gas.
  • Suitable materials for the crucibles are graphite, aluminum oxide, silicon dioxide and zirconium dioxide.
  • the rhenium-iron, rhenium-cobalt and rhenium-nickel master alloy is advantageously used in the form of granules, which are obtained by pouring the melted master alloy into water Can be generated and are easy to handle and dose, used, As particularly suitable granules of around 1 to 3 millimeters have been found.
  • the method according to the invention is distinguished - compared to the known method - due to its easier feasibility.
  • the rhenium produced by the process Alloys containing are of very good quality and high purity.
  • the process is preferred for the production of rhenium-based alloys used by nickel.
  • the rhenium alloy used as the master alloy in the process according to the invention melts in a temperature interval (solidus temperature in the range from approximately 1550 ° C. to 1750 ° C.) which is below the melting point of the rhenium. So it melts in the premelt, which has a temperature of about 1500 to 1600 ° C and a density of about 8 g / cm 3 , much more easily than the sintered rhenium used in the known method.
  • a temperature interval solidus temperature in the range from approximately 1550 ° C. to 1750 ° C.
  • the lower density of the rhenium master alloy favors its homogeneous distribution in the Melt; there is no fear of settling on the bottom of the crucible. Also owns the rhenium master alloy to oxygen does not make the sintered one more reactive Rhenium tablets, so that there is no risk of the formation of rhenium heptoxide and as a result of which there is a depletion of rhenium in the melt.
  • the rhenium-nickel alloy with a solidus temperature of 1620 ° C. which is preferably used as the master alloy for the process, can be melted by melting nickel and rhenium, which is obtained in a known manner from ammonium perrhenate by reduction in a stream of hydrogen, in vacuo or under Produce argon, carbon monoxide or hydrogen as protective gas.
  • Graphite, aluminum oxide, silicon dioxide and zirconium dioxide are suitable materials for the crucible.
  • aluminum oxide or silicon dioxide have proven particularly useful as crucible material and argon or carbon monoxide as protective gas.
  • Rhenium can be obtained in a purity of more than 99.99% from ammonium perrhenate become. Nickel is generally of commercial quality with a purity of 99.97% used. If super-alloys are to be produced on the basis of nickel for the aerospace industry, Production of the rhenium-nickel master alloy nickel of high purity, as for example by the carbonyl process, that is, by thermal decomposition of nickel tetracarbonyl can be chosen.
  • a rhenium alloy can also be used for the process according to the invention can be used as a master alloy, in addition to rhenium and iron, cobalt or nickel still contains a proportion of elements provided in the alloys to be produced.
  • 500 g of rhenium powder and 500 nickel powder are placed in a silicon dioxide crucible and heated in an induction melting furnace (4000 Hz) under carbon monoxide. If that Nickel begins to melt (1455 ° C), the temperature is steadily increased until the whole Crucible content has melted. For the purpose of homogenization, the melt becomes two more Maintained at this temperature for minutes and then slowly into a large bath of cold water poured, forming granules with a grain size of about 1.5 mm. The through Melt extraction certain oxygen content of the granules is 370 ppm.
  • rhenium powder and 600 g of nickel powder are placed in an aluminum oxide crucible and in an induction melting furnace (4000 Hz) under argon / hydrogen (95% by volume Argon and 5% by volume of hydrogen) melted according to Example 1 and granules shed.
  • the granules have an oxygen content of 230 ppm.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rhenium enthaltenden Legierungen unter Zusammenschmelzen der die Legierungen bildenden Bestandteile, Gießen und Erstarrenlassen und die nach dem Verfahren hergestellten Rhenium enthaltenden Legierungen.
Die Erfindung bezieht sich besonders auf ein Verfahren zur Herstellung von Rhenium enthaltenden Legierungen auf der Basis von Eisen, Kobalt, Nickel oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Metalle und auf die nach dem Verfahren hergestellten Rhenium enthaltenden Legierungen auf der Basis von Eisen, Kobalt, Nickel oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Metalle.
US 4,119,458 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer bestimmten nickel- oder kobaltbasierenden Superlegierung mit 2 - 9 Gewichts-% Rhenium und weniger als ungefähr 0,8 Gewichts-% Titan und optional einem Element aus der Gruppe Chrom, Aluminium, Tantal, Kohlenstoff, Nickel, Kobalt, Wolfram, Vanadium, Molybdän, Niob, Hafnium, Zirkonium und Bor, mit folgenden Schritten:
Zusammenfügen bei einer Temperatur oberhalb des eutektischen Schmelzpunktes der Superlegierung
  • 1. von primär eutektischem Nickel basierendem oder Kobalt basierendem Superlegierungschrott, enthaltend 2 - 9 Gewichts-% Rhenium, weniger als ungefähr 0,8 Gewichts-% Titan und optional diese Elemente;
  • 2. einer ersten Hauptiegierung, enthaltend die Elemente Nickel, Aluminium, Vanadium und Kohlenstoff;
  • 3. einer zweiten Hauptlegierung, enthaltend die Elemente Nickel und Kohlenstoff, und
  • 4. Elemente aus der Gruppe Rhenium, Titan, Chrom, Aluminium, Tantal, Nickel, Kobalt, Wolfram, Molybdän, Niob, Hafnium, Zirkonium und Bor einschließlich deren Kombinationen in Legierungsform.
    • In SU 1804141 A1 werden u. a. Legierungen auf der Grundlage von Rhenium offenbart, die zu deren Einbringung in hitzebeständige Gusslegierungen als Zusatzmetall verwendet werden. Diese Legierungen enthalten zusätzlich 13 - 17 Gewichts-% Molybdän, 9 - 12 Gewichts-% Nickel und 0,4 - 5 Gewichts-% Aluminium.
    Unter Rhenium enthaltenden Legierungen auf der Basis von Eisen, Kobalt, Nickel oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Metalle werden im Sinne der Erfindung Legierungen verstanden, deren Menge an Eisen, Kobalt und/oder Nickel größer als die an Rhenium und jedem der möglicherweise in den Legierungen außerdem noch vorhandenen Bestandteile ist.
    Zu dieser Art von Legierungen gehören unter anderem die sogenannten Superlegierungen. Das sind nach Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Stuttgart; New York: Georg Thieme Verlag 1989 bis 1992, 4393, außerordentlich komplex zusammengesetzte Legierungen für eine Anwendung bei sehr hohen Temperaturen. Legierungsbasis ist Eisen, Nickel oder Kobalt mit Zusätzen von Metallen (Kobalt, Nickel, Eisen, Chrom, Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Aluminium, Titan, Mangan, Zirkonium) und Nichtmetallen (Kohlenstoff und Bor). Bauteile aus Superlegierungen werden durch Umformen, Gießen oder Sintern hergestellt und beziehen ihre besonderen Eigenschaften aus der Ausscheidungs- oder Reaktionskinetik der beteiligten Elemente in Abhängigkeit von Herstellungsverfahren und Anwendungstemperatur. Superlegierungen werden im Motoren- und Triebwerksbau, in der Energietechnik und in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.
    Die Auswahl der Zusätze richtet sich nach den Beanspruchungen, denen die Superlegierungen im Betrieb ausgesetzt sind. So wird zum Beispiel in DE 25 30 245 C2 eine hochtemperaturfeste, korrosions- und oxidationsbeständige Superlegierung vorgeschlagen, die mindestens 50 Volumen-% γ'-Phase enthält und aus 14,3 Gewichts-% Chrom, 13,5 Gewichts-% Kobalt, 2,1 Gewichts-% Titan, 1,8 Gewichts-% Aluminium, 9,2 Gewichts-% Platin, Rest Nickel bestehen kann.
    In Superlegierungen für Turbinentriebwerke kann ein Zusatz von Rhenium enthalten sein (Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Stuttgart; New York: Georg Thieme Verlag 1989 - 1992, 3867). Superlegierungen dieser Art bestehen beispielsweise aus 10 % Kobalt, 8,7 % Tantal, 5,9 % Wolfram, 5,7 % Aluminium, 5 % Chrom, 3 % Rhenium, 1,9 % Molybdän, 0,1 % Hafnium, Rest Nickel (EP 0 554 198 A1) oder aus 2 % Chrom, 3,7 % Kobalt, 32 % Molybdän, 8,2 % Tantal, 6,2 % Aluminium, 6,3 % Rhenium, 4 % Vanadin, 0,24 % Kohlenstoff, Rest Nickel (Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry, 5. Auflage, Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft mbH 1985 bis 1995, Band A13, 61).
    Zur Herstellung von Rhenium und als Basis Eisen, Kobalt und/oder Nickel enthaltenden Legierungen durch Zusammenschmelzen der sie bildenden Bestandteile und anschließendes Gießen und Erstarrenlassen werden üblicherweise in einem Vakuuminduktionsschmelzofen zunächst Schmelzen (Vorschmelzen) aus den Hauptbestandteilen erzeugt und dann die Zusätze den Schmelzen beigefügt, wobei das Rhenium in Form von aus Rhenium-Pulver durch Pressen und Sintern (Vakuum oder reduzierende Atmosphäre, meist Wasserstoff) erzeugten Tabletten eingesetzt wird.
    Dieses Herstellungsverfahren ist aufgrund einiger typischer Eigenschaften des Rheniums aufwendig und mit Schwierigkeiten verbunden, die die Qualität der Legierungen beeinträchtigen können.
    Der um etwa 1700°C über dem der Schmelze liegende hohe Schmelzpunkt des Rheniums (3180 °C) und seine hohe Dichte (21,0 g/cm3; Schmelze: etwa 8 g/cm3) erschweren das Schmelzen und die homogene Verteilung des Rheniums in der Schmelze.
    Da Rhenium durch Luftsauerstoff leicht zu Rheniumheptoxid, Re2O7, oxidiert wird, kann sich durch zum Beispiel in der Schmelze trotz gründlichen Entgasens oder in der Schmelzofen-Atmosphäre noch vorhandenen Sauerstoff Rheniumheptoxid bilden, das ab 250°C sublimiert, so dass die Schmelze in unerwünschter Weise an Rhenium verarmt und die Legierungen die Spezifikationen nicht mehr erfüllen.
    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Rhenium enthaltenden Legierungen auf der Basis von Eisen, Kobalt, Nickel oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Metalle unter Zusammenschmelzen der die Legierungen bildenden Bestandteile, Gießen und Erstarrenlassen zu finden, das die Nachteile des bekannten Verfahrens vermeidet. Das Verfahren soll einfacher durchzuführen sein und zu Legierungen guter und gleichbleibender Qualität und konstanter Zusammensetzung führen. Nach dem Verfahren sollen sich besonders Rhenium enthaltende Superlegierungen, speziell solche auf der Basis von Nickel, herstellen lassen.
    Das die Lösung der Aufgabe darstellende Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichet, dass beim Zusammenschmelzen der Bestandteil Rhenium in Form einer schmelzmetallurgisch gewonnenen Rhenium-Legierung mit einem Rhenium-Gehalt von 30 - 70 Gewichts-% und 30 - 70 Gewichts-% Eisen, Kobalt und/oder Nickel eingesetzt wird.
    Die für das erfindungsgemäße Verfahren benutzte Rhenium-Legierung stellt eine sogenannte Vorlegierung dar "Vorlegierungen" sind nach Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Stuttgart; New York: Georg Thieme Verlag 1989 - 1992, 2478, solche Legierungen, die in der Metallurgie Verwendung finden.
    Für das Verfahren eignet sich besonders eine Rhenium-Eisen-Legierung aus 30 - 70 Gewichts-% Rhenium und 30 - 70 Gewichts-% Eisen, vorzugsweise aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Eisen, oder eine Rhenium-Kobalt-Legierung aus 30 - 70 Gewichts-% Rhenium und 30 - 70 Gewichts-% Kobalt, vorzugsweise aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Kobalt.
    Als ganz besonders günstig hat sich das erfindungsgemäße Verfahren erwiesen, wenn eine schmelzmetallurgisch gewonnene Rhenium-Nickel-Legierung aus 30 - 70 Gewichts-% Rhenium und 30 - 70 Gewichts-% Nickel, vorzugsweise aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Nickel, eingesetzt wird.
    Die schmelzmetallurgische Gewinnung der Rhenium-Vorlegierung geschieht zur Vermeidung einer Oxidation im Vakuum oder unter Schutzgas. Geeignete Materialien für die Schmelztiegel sind Graphit, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Zirkoniumdioxid.
    Die Rhenium-Eisen-, Rhenium-Kobalt- und Rhenium-Nickel-Vorlegierung wird vorteilhafterweise in Form von Granalien, die sich durch Eingießen der erschmolzenen Vorlegierung in Wasser erzeugen lassen und gut zu handhaben und zu dosieren sind, eingesetzt, Als besonders geeignet haben sich dabei etwa 1 - 3 Millimeter große Granalien erwiesen.
    Legierungen des Rheniums mit Eisen, Kobalt bzw. Nickel sind an sich bekannt. So wird in der deutschen Patentschrift 729 862 ein Werkstoff zur Herstellung von korrosionsfesten, naturharten und abriebfesten Gegenständen aus Rhenium oder einer hochrheniumhaltigen Legierung, die Zusätze an Platinmetallen, Wolfram, Chrom, Molybdän, Eisen, Kobalt, Nickel, einzeln oder zu mehreren, in einer Menge von 0,1 - 50 % enthält, und in JP 52-52106 A (Derwent-Abstract) eine galvanisch abgeschiedene Legierung aus Rhenium und Kobalt oder Nickel für elektrische Kontakte beschrieben.
    Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich - verglichen mit dem bekannten Verfahren - durch seine einfachere Durchführbarkeit aus. Die nach dem Verfahren hergestellten Rhenium enthaltenden Legierungen weisen eine sehr gute Qualität und eine hohe Reinheit auf. Das Verfahren wird bevorzugt zur Herstellung von Rhenium enthaltenden Legierungen auf der Basis von Nickel eingesetzt.
    Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Vorlegierung eingesetzte Rhenium-Legierung schmilzt in einem Temperaturintervall (Solidustemperatur im Bereich von etwa 1550 °C bis 1750 °C), das unterhalb des Schmelzpunktes des Rheniums liegt. So schmilzt sie in der Vorschmelze, die eine Temperatur von etwa 1500 bis 1600 °C und eine Dichte von etwa 8 g/cm3 besitzt, sehr viel leichter als das in dem bekannten Verfahren benutzte gesinterte Rhenium.
    Die geringere Dichte der Rhenium-Vorlegierung begünstigt ihre homogene Verteilung in der Schmelze; ein Absetzen am Boden des Schmelztiegels ist nicht zu befürchten. Außerdem besitzt die Rhenium-Vorlegierung gegenüber Sauerstoff nicht die Reaktionsfreudigkeit der gesinterten Rhenium-Tabletten, so dass keine Gefahr der Bildung von Rheniumheptoxid und als Folge davon einer Verarmung der Schmelze an Rhenium besteht.
    Die für das Verfahren bevorzugt als Vorlegierung eingesetzte Rhenium-Nickel-Legierung mit einer Solidustemperatur von 1620 °C läßt sich durch Erschmelzen von Nickel und Rhenium, das in bekannter Weise aus Ammoniumperrhenat durch Reduktion im Wasserstoff-Strom gewon- nen wird, im Vakuum oder unter Argon, Kohlenmonoxid oder Wasserstoff als Schutzgas herstellen. Als Material für den Schmelztiegel eignen sich Graphit, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Zirkoniumdioxid. Zum Erschmelzen der Legierung aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Nickel, die eine Dichte von etwa 15 g/cm3 aufweist, haben sich Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid als Tiegelmaterial und Argon oder Kohlenmonoxid als Schutzgas besonders bewährt.
    Durch Eingießen der erschmolzenen Rhenium-Nickel-Legierung in Wasser lassen sich Granalien erzeugen, deren mechanische Festigkeit und gute Dosier- und Handhabbarkeit von Vorteil sind.
    Aus Ammoniumperrhenat kann Rhenium in einer Reinheit von mehr als 99,99 % gewonnen werden. Nickel wird im allgemeinen in handelsüblicher Qualität mit einer Reinheit von 99,97 % benutzt. Sollen Superlegierungen auf Nickel-Basis für die Luftfahrt hergestellt werden, wird zur Erzeugung der Rhenium-Nickel-Vorlegierung Nickel hoher Reinheit, wie es zum Beispiel durch den Carbonyl-Prozeß, das heißt durch thermische Zersetzung von Nickeltetracarbonyl, erhalten werden kann, gewählt.
    Gegebenenfalls kann für das erfindungsgemäße Verfahren auch eine solche Rhenium-Legierung als Vorlegierung eingesetzt werden, die außer Rhenium und Eisen, Kobalt bzw. Nickel noch einen Anteil an in den herzustellenden Legierungen vorgesehenen Elementen enthält.
    Zur näheren Erläuterung wird in den folgenden Beispielen 1 und 2 die Herstellung von Rhenium-Vorlegierungen für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben. In den Beispielen wird aus Ammoniumperrhenat durch Reduktion in einem Wasserstoff-Strom bei 950 °C gewonnenes und eine Reinheit von annähernd 99,995 % aufweisendes Rhenium-Pulver und nach dem Carbonyl-Verfahren gewonnenes Nickel-Pulver mit für die Herstellung von Legierungen auf Nickel-Basis für Turbinentriebwerke üblicher Reinheit benutzt.
    Beispiel 1 Herstellung einer Vorlegierung aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Nickel
    500 g Rhenium-Pulver und 500 Nickel-Pulver werden in einen Tiegel aus Siliciumdioxid gegeben und in einem Induktionsschmelzofen (4000 Hz) unter Kohlenmonoxid erhitzt. Wenn das Nickel zu schmelzen beginnt (1455 °C), wird die Temperatur stetig erhöht, bis der gesamte Tiegelinhalt geschmolzen ist. Zum Zwecke des Homogenisierens wird die Schmelze noch zwei Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten und dann langsam in ein großes Bad kalten Wassers gegossen, wobei sich Granalien mit einer Korngröße von etwa 1,5 mm bilden. Der durch Schmelzextraktion bestimmte Sauerstoff-Gehalt der Granalien beträgt 370 ppm.
    Beispiel 2 Herstellung einer Vorlegierung aus 40 Gewichts-% Rhenium und 60 Gewichts-% Nickel
    400 g Rhenium-Pulver und 600 g Nickel-Pulver werden in einen Tiegel aus Aluminiumoxid gegeben und in einem Induktionsschmelzofen (4000 Hz) unter Argon/Wasserstoff (95 Volumen-% Argon und 5 Volumen-% Wasserstoff) entsprechend Beispiel 1 geschmolzen und zu Granalien vergossen. Die Granalien weisen einen Sauerstoff-Gehalt von 230 ppm auf.

    Claims (12)

    1. Verfahren zur Herstellung von Rhenium enthaltenden Legierungen unter Zusammenschmelzen der die Legierungen bildenden Bestandteile, Gießen und Erstarrenlassen, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zusammenschmelzen der Bestandteil Rhenium in Form einer schmelzmetallurgisch gewonnenen Rhenium-Legierung aus 30 - 70 Gewichts-% Rhenium mit Rest Eisen, Kobalt und/oder Nickel eingesetzt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rhenium-Eisen-Legierung aus 30 - 70 Gewichts-% Rhenium und 30 - 70 Gewichts-% Eisen eingesetzt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rhenium-Eisen-Legierung aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Eisen eingesetzt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rhenium-Kobalt-Legierung aus 30 - 70 Gewichts-% Rhenium und 30 70 Gewichts-% Kobalt eingesetzt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rhenium-Kobalt-Legierung aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Kobalt eingesetzt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rhenium-Nickel-Legierung aus 30 - 70 Gewichts-% Rhenium und 30 - 70 Gewichts-% Nickel eingesetzt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rhenium-Nickel-Legierung aus 50 Gewichts-% Rhenium und 50 Gewichts-% Nickel eingesetzt wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rhenium-Legierung in Form von Granalien eingesetzt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rhenium-Legierung in Form von 1 - 3 Millimeter großen Granalien eingesetzt wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, dass eine durch Erschmelzen im Vakuum erzeugte Rhenium-Legierung eingesetzt wird.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch Erschmelzen unter Schutzgas erzeugte Rhenium-Legierung eingesetzt wird.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einem Tiegel aus Graphit, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder Zirkoniumdioxid erschmolzene Rhenium-Legierung eingesetzt wird.
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