Eine bemerkung zur Wasserstoffentgasung von Niob

Journal of the Less-Common Metals Elsevier Sequoia S.A., Lausanne - Printed in The Netherlands

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Eine Bemerkung zur Wasserstoffentgasung von Niob Entgast man Niob im Vakuum, so stellt man bei einer fortlaufenden Restgaskontrolle fest, dass die Wasserstoffabgabe des Materials relativ lange dauert. Andererseits erwartet man, dass der Wasserstoff beim Gltihen im allgemeinen rasch vom Material entweicht. Es wurde angenommen, dass der Sauerstoff die Wasserstoffentgasung beeinflusst wie die folgende Untersuchung zeigt, die in einzelnen Schritten erfolgte : (I) In einer ausgeheizten Ultrahochvakuum-Anlage mit einem Enddruck von etwa 5 x 10-10 Torr und einem Saugvermogen der Diffusionspumpen von etwa IOOO l/set wurde eine Niobprobe von 4 mm Durchmesser und 150 mm Lange durch direkten Stromdurchgang bei 2300°C gegliiht. Die Ausgangskonzentration desMaterials betrug ca. 150 ppm Kohlenstoff, 1500 ppm Sauerstoff sowie IOO ppm Stickstoff. Die Restgaszusammensetzung im Rezipienten konnte mit einem Quadrupol-Massenfilteri bestimmt werden. Urn mdglichst sauerstoffarmes Material zu erhalten, wurde darauf geachtet, dass der Wasserdampfdruck mijglichst gering war (< 5 x 10-10 Ton-). Urn einen Druck von I x 10-s Torr zu erreichen, war eine Gltihzeit von etwa 2,5 Stunden erforderlich. Beim Durchlaufen des Druckbereiches von I x IO-’ bis I x 10-s Torr gab die Probe im wesentlichen Wasserstoff und geringe Mengen Kohlenmonoxid ab. Gegen Ende der Entgasung bestand das Restgas zu 90% aus Wasserstoff und etwa 5% Kohlenmonoxid, der Rest war Wasserdampf und Kohlenwasserstoffe. (2) Anschliessend wurde die Probe bei rooo”C mit Wasserstoff von 7 x IO-~ Torr bei laufenden Pumpen tiber ein Dosierventil begast. Nun erfolgte wieder eine Gltihung bei 2300°C. Die Wasserstoffabgabe erfolgte wesentlich rascher als bei der ersten Entgasung. Dort enthielt die Probe noch Sauerstoff. Die Zeitdauer fur dasDurchlaufen des Druckbereiches von I x IO-’ bis I x 10-s Torr war etwa einen Faktor IO ktirzer als bei (I). (3) Nun wurde die Probe zum zweiten Mal mit Wasserstoff wie nach (2) begast und wieder bei 23oo’C ausgegliiht ; gleichzeitig erfolgte eine kurzzeitige Sauerstoff,

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4PQ-Begasung

Tow

I

I

1

OO Abb. I. iinderung 2300°C. j. Less-Common

7.10J

Zeit (min12

des Wasserstoffpartialdruckes

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I

4*

3

beim

Begasen

van Niob

mit Sauerstoff

bei

SHORT

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COMMUNICATIONS

begasung von 7 x 10-7 Torr etwa IO set lang. Der Wasserstoffdruck fiel dabei rapide ab (siehe Abb.1) und stieg anschliessend allmahlich wieder an. Die Entgasungsgeschwindigkeit wurde durch den Sauerstoff verlangsamt. Eine Getterwirkung des verdampfenden Niobs oder Nioboxids kann ausgeschlossen werden, da der gleiche Effekt bei 1700°C erhalten wurde. Bei dieser Temperatur ist mit keiner nennenswerten Verdampfung von Niob bzw. Nioboxid zu rechnen. Urn bei 17oo’C die gleiche Druckanderung zu erhalten, musste ein etwa 50 ma1 hijherer Sauerstoffdruck bei gleicher Begasungszeit verwendet werden. Die Wasserstoffentgasung Iasst sich also durch Sauerstoff leichter bei hoheren als bei tieferen Temperaturen unterdrticken. Aufgrund der extrapolierten Messungen iiber die Sauerstoffbegasungskinetik des Niobs von HBRz~ wird bei 23oo’C und 7 x 10-7 Torr Sauerstoff in IO set etwa I ppm Sauerstoff gel&t. Da sich bei 2300X keine Deckschicht aus Nioboxid bildet, ist die Besetzung der aktiven Oberflachenplatze durch Sauerstoff oder eine Wechselwirkung der gel&ten Gase innerhalb des Materials als miigliche Ursache zu betrachten. Gewohnlich wird die Entgasung von Niob in Hochvakuumrezipienten durchgefiihrt , deren Restgas zu einem erheblichen Teil aus Wasserdampf besteht. Das hat jedoch eine entsprechende, wenn such geringe Sauerstoffkonzentration im Material zur Folge. Unter diesen Umstanden wird die Wasserstoffentgasung des Niobs erheblich gebremst, was sowohl fur die Herstellung von extrem gasarmen Material, als such fiir die Wasserstoffanalyse von Bedeutung sein dtirfte. Dem Bundesministerium fur wissenschaftliche Forschung, das die Durchfiihrung der Arbeit ermiiglichte, sei an dieser Stelle gedankt. Max-Planck-Institut fiir Metallforschung, Institut ftir Sondermetalle, St&&art (Deutschland,

B.R.D.)

I W. PAUL UND STEINWEDEL,~. 2 G. H~Rz, Z. Metallk.,

G. MELCHIOR

59 (1968)

Naturforsch.,8a 283.

(1953)

448.

Eingegangen am 17. April rg6g J.

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Metals,

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