NO158448B - Anordning for sideveis styring av en skistoevel paa en ski, og stoevel tilpasset anordningen. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for beskyttelse av berylliummetall mot oksydasjon.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte for beskyttelse av berylliummetall for å gjøre det korrosjons- og

oksydasjonsmotstandsdyktig i luft ved for-høyet temperatur.

Metallisk beryllium anvendes som det

viktigste konstruksjonsmaterial for nøy-tronreflektorer i kjernereaktorer og er også

av interesse for anvendelse i konstruksjo-ner som skal anvendes ved høye temperaturer. I disse innretninger utsettes beryllium for luft ved forhøyet temperatur

hvilket bevirker oksydasjon av beryllium -

overflaten og ødelegger således metallet.

Vanlig metallbelegging er ikke tilrådelig,

spesielt ikke for reaktorer for romfart, på

grunn av at metaller som tilfredsstiller

alle krav for tilfredsstillende operasjon,

nemlig lavt nøytronabsorpsjonstverrsnitt,

blandbarhet med beryllium ved forhøyet

temperatur, oksydas j onsmotstandsevne

ved forhøyet temperatur, og tilstrekkelig

høyt smeltepunkt, ikke kunne finnes.

Forskjellige metoder har vært under-søkt for å beskytte beryllium mot oksydasjon. Den mest tilfredsstillende metode

som hittil har vært anvendt er anodise-ing av berylliumgj enstandene i en vandig

oppløsning av kromsyre under anvendelse

av likestrøm og påfølgende «forsegling» av

det anodiserte beryllium ved neddykking

i kokende vann. Selv om denne metode ga

forbedret oksydasj onsmotstandsevne, var

den ikke særlig tilfredsstillende på grunn

av at beleggets levetid under bruk var be-grenset.

Det er således et formål for oppfinnelsen å fremskaffe et belegg på berylliummetall som er kjemisk og mekanisk stabilt og ikke reagerer skadelig med basismetal-let, som videre fester godt til dette, er oksydasjonsmotstandsdyktig og ugjennom-trengelig for oksygenvandring inn i be-rylliummetallet, og smelter ved en temperatur som er tilstrekkelig fjern fra smeltepunktet for beryllium og den temperatur ved hvilken det anvendes, slik at det lett kan påføres ved sammensmelting.

Det er videre et formål for oppfinnelsen å frembringe et belegg på berylliummetall som ikke danner noen skjøre inter-metalliske forbindelser med beryllium, videre som forblir termisk stabilt i lengre tidsrom, samt har et lavt nøytronabsorb-sjonstverrsnitt.

En tofaselegering av beryllium og silisium ble funnet å ha de ovenfor nevnte fordeler for belegging av berylliummetall. Silisium er i det vesentlige uoppløselig i fast beryllium og danner ikke noen inter-metallisk forbindelse med dette. Beryllium-silisium-systemet er fast ved ar-beidstemperaturen av en reaktor, som kan oppgå til omtrent 815°C.

Fasediagrammet for det binære beryllium-silisiumsystem viser at et eutek-tikum dannes ved et silisiuminnhold av 33 atomprosent, og denne eutektiske blanding smelter ved omtrent 1090°C. Beryllium smelter ved omtrent 1282°C. og silisium ved omtrent 1414°C. Da en belegglegering som smelter ved en temperatur høyere enn underlagsmetallet ikke er brukbar og også på grunn av at den må ha et visst minste silisiuminnhold for å oppnå den nødvendige oksydasjonsmotstandsevne, vil området mellom 33 og 70 atomprosent være passende for silisiuminnholdet i tofase-belegget. Fasediagrammet for beryllium-silisium er forøvrig offentliggjort i boken «Constitution of Binary Alloys» av M. Han-sen, McGraw-Hill, New York, 1958, se side 297.

Berylliumsilisiumbelegg inneholdende 35, 50 og 70 atomprosent silisium ble derfor undersøkt. De som inneholdt 50 atomprosent silisium ga en bedre beskyttelse mot oksydasjon enn dem som inneholdt bare 35 atomprosent. De belegg som inneholdt 70 atomprosent silisium ga imidlertid po-røse belegg. Av denne grunn ble silisiuminnholdet ansett som kritisk.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for beskyttelse av berylliummetall mot oksydasjon, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at en berylliumsilisiumblanding som inneholder 35—50 atomprosent silisium, sammenblandes, den oppnådde blanding lysbuesmeltes, avkjøles og knuses, hvoretter produktet suspenderes i en oppløsning av et lakkbindemiddel for å danne en tykk oppslemning, et metallisk berylliumunderlag som skal beskyttes, belegges med den tykke oppslemning slik at det oppnås et belegg med en maksimal tykkelse av 0,75 mm, og at det belagte underlag oppvarmes ved en temperatur mellom 950 og 1000°C under vakuum, hvorpå det innføres en inert atmosfære under overatmosfærisk trykk og det belagte underlag oppvarmes i den inerte atmosfære til omtrent liquiduspunktet for belegget i omtrent 2 min. hvoretter det belagte underlag avkjøles.

Beleggene kan påføres ved hvilke som helst kjente metoder innen denne gren av teknikken. Det er imidlertid oppnådd spesielt gode resultater ved den metode som skal beskrives i det følgende.

Beryjlliumioverflaten som skufle belegges ble først forbehandlet ved å fjerne et 0,125 mm tykt skikt ved etsing i en vandig oppløsning inneholdende svovelsyre, fosforsyre og kromsyre i konsentrasjoner av henhv. 32,5 g pr. liter, 900 g pr. liter og 117 g pr. liter. Beryllium og silisium ble så blandet i det ønskede forhold og legert ved lysbuesmelting. Den lysbuesmeltede masse ble deretter knust til en partikkelstørrelse av H-200 mesh (U.S. standard) og det der-ved erholdte pulver ble oppslemmet i et bindemiddel på lakkbasis. Kjente lakk-bindemidler kan anvendes for dette formål, men det er oppnådd spesielt gode resultater med nitrocelluloselakk og de beste resultater med en oppløsning av 1 volumprosent celluloseacetatburyrat i aceton.

Det berylliumunderlag som skal belegges, fortrinnsvis etter at kanter og hjør-ner er blitt rundet for å oppnå en kontinu-erlig film, ble så belagt med oppslemningen på vanlig måte, f. eks. ved påbørsting eller neddykking, idet den sistnevnte fremgangsmåte ble foretrukket. Det ble funnet at belegget ikke burde være tykkere enn 0,75 mm, på grunn av at ved større tykkelse hendte det at belegget skilte seg fra underlaget.

Berylliumgjenstanden som var belagt med oppslemningen ble så varmebehandlet, første ved oppvarming i vakuum, f. eks. ved et trykk av omtrent 3 x 10~<r>> mm Hg i en kvartsovn inntil en temperatur av 982 °C ble oppnådd. Ved omtrent 482°C fordampet bindemidlet. Etter at en temperatur av 982 °C var nådd, ble en inert atmosfære av argon eller heliumgass med et trykk av mellom 0,007 og 0,20 kg/cm<2> 'innført og gjenstanden ble oppvarmet for smelting av belegget. Temperaturen ble i dette trinn funnet å måtte overholdes nøyaktig, en temperatur som er vesentlig høyere enn liquiduspunktet for belegget er skadelig. Temperaturer lavere enn smelteområdet for belegget resulterte ikke i tilfredsstillende «fukting» av det metalliske berylliumunderlag med belegget, mens temperaturer godt over smelteområdet (liquidus) bevirket angrep på det metalliske berylliumunderlag av belegglegeringen, hvilket vil fremgå i eksempel 1. Disse er grunnene for begrensning av temperaturområdet. Temperaturen ble opprettholdt i 2 min. Temperaturen som ble anvendt for beryl-liumsilisiumbeleggene, ved det trykkområ-det som er angitt ovenfor, var 1150°C for det belegg som inneholdt omtrent 35 atomprosent silisium, mellom 1150 og 1165°C for det belegg som inneholdt 50 atomprosent silisium og for det belegg som inneholdt 70 atomprosent silisium var temperaturen 1177°C.

Det følgende eksempel 1 viser virknin-gen av glødetemperaturen for graden av oppnådd beskyttelse.

Eksempel 1.

En 2,5 mm tykk plate av berylliummetall ble anvendt som prøveplate i hver av tre prøver. Platene ble belagt, som beskre-vet ovenfor, med en blanding av 35 atomprosent silisium og 65 atomprosent beryllium. Det anvendte bindemiddel var opp-løsningen av 1 pst. celluloseacetatbutyrat i aceton, og belegget ble påført ved dykke-prosessen. De belagte plater ble oppvarmet i en kvartsovn til 982 °C, under et vakuum av 3 x 10^5 mm Hg. Når denne temperatur ble nådd, ble ovnsrøret satt under et trykk av 0,007 kg/cm2 argongass og ble så oppvarmet til den endelige glødetemperatur. Forskjellige glødetemperatur er ble anvendt for de tre plater, nemlig henhv. 1093°C, 1149°C og 1205°C. Belegget som ble glødet ved den laveste temperatur av 1093°C fuk-tet ikke underlagsmetallet tilstrekkelig, mens den som ble glødet ved 1149°C fløt godt og jevnt sammen med underlaget. Den prøve som ble glødet ved 1205°C viste et betraktelig angrep på berylliumunderlaget fra belegget. Disse tre prøver viste den kri-tiske karakter av glødetemperaturen. Det neste eksempel illustrerer forskjellen i oksydasjonsmotstandsevne med forskjellige silisiuminnhold i belegglegeringen.

Eksempel 2.

Ikke belagt beryllium ble utsatt for luft ved 843°C og duggpunktet 0°C og det ble vidtgående oksydert i løpet av mindre enn 24 timer. To andre berylliumprøver ble belagt, en med en legering inneholdende 50 atomprosent silisium og den annen med en legering inneholdende 70 atomprosent silisium. Begge belagte prøver ble utsatt for luft under betingelsene som anvendt for ikke belagt beryllium (843°C og duggpunkt 0°C). De legeringsbelagg som inneholdt 50 og 70 atomprosent silisium motsto luftens påvirkning i henhv. 296 og 144 timer før de sviktet. Andre prøver som var belagt med 50 pst. henhv. 70 pst. blandingen ble utsatt for luft ved 732 °C og et duggpunkt av 0°C. Mens begge prøver var beskyttet i over 1000 timer viste den prøve som var belagt med 50 pst. silisium-beryllium ikke noen feil etter 1204 timer, mens 70 pst.-prøven ble ødelagt under denne siste ut-settelse for luft. Dette viser at et belegg bestående av en 50 pst.-legering er over-legen det belegg som er fremstilt av en 70 pst.-legering. Overlegenheten av belegget med 50 pst. silisiumlegering på beryllium likeoverfor belegget bestående av en 35 pst. silisiumblanding ble vist ved et annet sett parallelle prøver i luft ved 843 °C. En berylliumprøve som var belagt med 35 pst. silisiumblandingen sviktet etter en prøvetid av 153 timer, mens den prøve som var belagt med 50 pst. silisiumlegering gjorde tjenesten i 234 timer før den var ødelagt.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for beskyttelse av berylliummetall mot oksydasjon, karakterisert ved at en beryllium-silisiumblanding, som inneholder 35—50 atomprosent silisium, sammenblandes, den oppnådde blanding lysbuesmeltes, avkjøles og knuses, hvoretter produktet suspenderes i en oppløsning av et lakkbindemiddel for å danne en tykk oppslemning, et metallisk berylliumunderlag som skal beskyttes, belegges med den tykke oppslemning slik at det oppnås et belegg med en maksimal tykkelse av 0,75 mm, og at det belagte underlag oppvarmes ved en temperatur mellom 950 og 1000°C under vakuum, hvorpå det innføres en inert atmosfære under overatmosfærisk trykk og det belagte underlag oppvarmes i den inerte atmosfære til omtrent liquiduspunktet for belegget i omtrent 2 min, hvoretter det belagte underlag avkjøles.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, hvor det anvendes en beryllium - silisiumblanding som inneholder 35 atomprosent silisium, karakterisert ved at oppvarmingen i den inerte atmosfære utføres ved 1150°C.

3. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, hvor det anvendes en beryllium - silisiumblanding inneholdende 50 atomprosent silisium, karakterisert ved at oppvarmingen i den inerte atmosfære utføres mellom 1150 og 1165°C.

4. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at det som lakkoppløsning anvendes en aceton-oppløsning inneholdende 1 volumprosent celluloseacetatbutyrat.