1. Molybdän
Werkstoffeigenschaften und Anwendungen
Molybdenum
Material Properties and Applications

2. Molybdän
Molybdenum
Molybdän zählt zu den 90 natürlich Molybdenum is one of the 90 naturally
vorkommenden Elementen. Es besitzt occurring elements. It has a body-
ein kubisch raumzentriertes Metallgitter centred cubic structure and is classed
und zählt mit seinem Schmelzpunkt as a refractory metal because of its
von 2617 °C (2890 K) zu den melting point of 2617 °C (2890 K).
Refraktärmetallen.
Molybdenum and molybdenum
Molybdän und Molybdänlegierugen alloys are produced using either
werden durch verschiedene powder metallurgy or by a molten
Herstellungsprozesse erzeugt, einer- route (electron-beam or vacuum
seits über die Pulvermetallurgie und arc melting). Powder metallurgical
andererseits auf schmelzmetallurgi- processing has decisive advantages
schem Weg (Elektronenstrahlschmelzen over the other methods and therefore
oder Vakuum-Lichtbogenschmelzen). is most widely used. The fine-grained
Die Pulvermetallurgie besitzt dabei microstructure resulting from powder
entscheidende Vorteile gegenüber den metallurgy production results in easier
anderen Herstellungsverfahren und further processing and improves the
kommt deshalb auch am häufigsten mechanical properties of the final
zur Anwendung. Die Feinkörnigkeit des product. Additionally, the powder route
pulvermetallurgisch hergestellten is the only production possibility for
Molybdäns erleichtert die Weiterverar- alloys such as molybdenum doped
beitung und verleiht dem Fertigprodukt with La2O3 or Y2O3.
bessere mechanische Eigenschaften.
Außerdem ist die Pulvermetallurgie die PLANSEE was founded in 1921 by
einzige Herstellungsmöglichkeit für Professor Paul Schwarzkopf and is
Legierungen wie z.B. mit La2O3 oder now one of the leading manufacturers
Y2O3 dotiertes Molybdän. of powder metallurgical materials and
components. We have been producing
PLANSEE, 1921 von Prof. Dr. Paul molybdenum and its alloys for more
Schwarzkopf gegründet, zählt zu den than 80 years. In addition the PLANSEE
führenden Herstellern pulvermetallurgi- product range includes the high-melting
scher Produkte und Komponenten. Wir metals tungsten, tantalum, niobium,
beschäftigen uns seit über 80 Jahren chromium and their alloys.
mit der Herstellung von Molybdän und
Molybdänlegierungen. Unser Produkti-
onsprogramm umfasst neben Molybdän
die hochschmelzenden Metalle Wolf-
ram, Tantal, Niob, Chrom und deren
Legierungen.

3. INHALT
Molybdän Seite
Herstellung von Halbzeug,
Produktionsprogramm und
garantierte Analyse 4
Hinweise zur Werkstoffauswahl 8
Eigenschaften von Molybdän
und seinen Legierungen 12
Chemisches Verhalten von
Molybdän und seinen Legierungen 18
Bearbeitung von Molybdän 22
Verbindungstechnik 26
Oberflächenbehandlung 28
PLANSEE-Lieferformen 30
CONTENTS
Molybdenum Page
Manufacture of Semi-finished Products,
Product Range and Guaranteed
Chemical Composition 4
Basis for Material Selection 8
Properties of Molybdenum
and its Alloys 12
Chemical Behaviour of Molybdenum
and its Alloys 18
Machining of Molybdenum 22
Joining Techniques 26
Surface Treatment 28
Available Products 30
Angaben über die Beschaffenheit bzw. Data concerning the condition of or
Empfehlungen zur Verwendbarkeit von recommendations for the use of materials and
Werkstoffen und Erzeugnissen dienen der products are given for information only. All data are
Beschreibung. Sie beruhen auf praktischen based on practical experience. Information referring
Erfahrungen. Angaben in Bezug auf das to the existence of specific properties is given to
Vorhandensein bestimmter Eigenschaften the best of our knowledge, but does not imply any
erfolgen nach bestem Wissen, jedoch ohne guarantee. Any assurances in this respect must
Gewähr. Diesbezügliche Zusagen bedürfen always be obtained specifically in writing.
stets gesonderter schriftlicher Vereinbarung.
All rights reserved, in particular for translation into
Alle Rechte, insbesondere das der Übertragung foreign languages. Reproduction of any part of
in fremde Sprachen, vorbehalten. Ohne this brochure is not permitted without the express
ausdrückliche Genehmigung von PLANSEE consent of PLANSEE.
ist es nicht gestattet, diese Broschüre oder
Teile daraus zu vervielfältigen.

4. Herstellung von Halbzeug
Manufacture of Semi-finished Products
Die wichtigsten Mineralien für die The most important minerals for
Herstellung von Molybdän sind the extraction of molybdenum are
Molybdänglanz (MoS2) und Gelbbleierz molybdenite, (MoS2) and yellow lead
oder Wulfenit (PbMoO4). Die größten ore or wulfenite (PbMoO4). The largest
Molybdänvorkommen befinden sich in molybdenum deposits are located in
Nord- und Südamerika sowie in China. North and South America and in China.
In den Kupferminen Chiles fällt Molybdenite occurs as a by-product
Molybdänglanz als Nebenprodukt of copper extraction in Chilean copper
der Kupfergewinnung an. mines.
Die Erze enthalten meist etwa The ores mostly contain around
0,5 % MoS2, sodass eine Trennung 0.5 % MoS2 and must be separated
von den Begleitmineralien unter from accompanying minerals by Glasschmelzelektroden aus Mo
gleichzeitiger Anreicherung durch enrichment through a flotation Glass melting electrodes made of Mo
Flotation notwendig ist. Das Konzentrat process. The concentrate is then
wird geröstet, wobei das Molybdänsulfid roasted, converting the molybdenum
in Molybdäntrioxid übergeführt wird. sulphide into molybdenum trioxide.
Das abgeröstete Konzentrat wird zur Impurities are removed from the
weiteren Abtrennung der Verunreini- roasted concentrate either by
gungen entweder sublimiert oder sublimation, or by chemical treatment.
chemisch behandelt. Ausgangsstoffe The raw materials for the production
zur Erzeugung von Molybdänpulver of molybdenum powder are ammonium
sind Ammoniummolybdat und molybdate and molybdenum trioxide.
Molybdäntrioxid.
Both materials are converted into
Diese Ausgangsstoffe werden mit molybdenum powder by a two-stage
Wasserstoff in zwei Stufen zu hydrogen reduction process, which
Molybdänpulver reduziert. Die Reduk- gives fine-grained metal powder of high
tion liefert feinkörniges Metallpulver purity (≥ 99.97 %).
von hoher Reinheit (≥ 99,97 %).
Nach Sieben und Homogenisierung wird After screening and homogenisation,
das Molybdänpulver zu Stäben molybdenum powder is pressed into
und Platten verschiedener Geometrien rods and plates of various geometries
und Dimensionen gepresst. Dies ge- and dimensions. This takes place using
schieht entweder mittels hydraulischer either hydraulic presses with steel
Pressen in Stahlmatrizen oder mittels dies, or by isostatic pressing, in which
isostatischer Pressen, wobei das Pulver a rubber bag is filled with powder for
in einen Schlauch gefüllt und durch consolidating into a compact by water
allseitig einwirkenden Wasserdruck zu pressure acting on all sides.
Formstücken gepresst wird.
Sintering then takes place, usually
Die Presslinge werden anschließend in hydrogen furnaces at temperatures
Mo-Spritzdraht meist in H2 gefluteten Öfen bei in the range 1800 - 2200 °C
Mo spray wire Temperaturen zwischen 1800 - 2200 °C (2073 - 2473 K). The mechanical
(2073 - 2473 K) gesintert. Während des strength and density of the pressed
Sintervorganges erhöhen sich Festigkeit compact increases during the sintering
und Dichte der Presslinge. Sinterlin- process to reach the properties
ge besitzen alle notwendigen Eigen- necessary for further processing to
schaften, um sie zu Halbzeug weiterver- semi-finished products.
arbeiten zu können.
4

5. Durch unterschiedliche Umformverfah- The sintered billets are then hot worked
ren, wie beispielsweise Strangpressen, at temperatures in the range
Schmieden oder Walzen, werden die 1200 - 1500 °C (1473 - 1773 K) using
Sinterblöcke bei Temperaturen zwischen processes such as extrusion, forging
1200 - 1500 °C (1473 - 1773 K) massiv or rolling. As the degree of deformation
umgeformt. Mit zunehmendem Umform- increases the working temperature can
grad kann die Verarbeitungstemperatur be reduced. In this way forged parts,
gesenkt werden. Auf diese Weise round bars, sheets, foils and ribbons are
werden Schmiedestücke, Rundstäbe, produced. Wires are manufactured from
Grobbleche, Feinbleche und Bänder round bars by drawing.
erzeugt. Drähte werden durch Ziehen
von Rundstäben hergestellt.
Schematischer Ablauf der Herstellung von Halbzeugen
Schematic flow of the production of semi-finished products
5

6. Produktionsprogramm und garantierte Analyse
Product Range and Guaranteed Chemical Composition
Neben Molybdän unterschiedlicher In addition to molybdenum of different
Reinheit werden nachstehend purity levels, the alloys listed below are
angeführten Legierungen gefertigt. in production.
Werkstoffbezeichnung / Chemische Zusammensetzung (Angaben in Gew.-%)
Material designation Chemical composition (information given in weight%)
Mo (rein / pure) ≥ 99.97 % Mo *)
Mo-UHP (hochrein / ultra high prity) ≥ 99.9995 % Mo
TZM Mo 0.5 % Ti 0.08 % Zr 0.01 - 0.04 % C
MHC Mo 1.2 % Hf 0.1 % C
ML Mo 0.3 % La2O3
MLR Mo 0.7 % La2O3 (R=Recrystallized)
Mo-Lanthanoxid (ML)
Lanthanated Mo (ML)
MLS Mo 0.7 % La2O3 (S=Stress relieved)
MoILQ Mo 0.03 % La2O3 (ILQ=Incandescent Lamp Quality)
Mo-Yttriumoxid (MY)
Mo 0.47 % Y2O3 0.08 % CeO2
Yttriated Mo (MY)
Mo5Re Mo 5.0 % Re
MoRe
Mo41Re Mo 41.0 % Re
MW70 Mo 30.0 % W
MoW
MW50 Mo 50.0 % W
R750 Mo 30.0 ± 3.0 % Cu
*) metallische Reinheit ohne W / metallic purity without W
Genauere Details über die Lieferformen For further details on the product range
entnehmen Sie bitte Seite 30. please refer to page 30.
6

7. Chemische Spezifikation festen metallischen Molybdäns
Chemical specification of solid metallic molybdenum
Element Garantierte Analyse max. [µg/g] Typische Analyse [µg/g]
Element Guaranteed analysis max. [µg/g] Typical analysis [µg/g]
Ag 10 <5
Al 10 <5
As 5 1
Ba 5 <1
Ca 20 5
Cd 5 <2
Co 10 <2
Cr 20 3
Cu 20 5
Fe 60 30
K 10 3
Mg 10 <5
Mn 2 <1
Na 10 <2
Nb 10 <5
Ni 10 5
Pb 10 3
Ta 20 < 10
Ti 10 2
Zn 10 <5
Zr 10 <2
W 250 100
Mo min. 99.97 % *) 99.99 % *)
*) metallische Reinheit ohne W / metallic purity without W
C 30 15
H 10 3
N 5 <2
O 40 15
P 20 < 10
S 10 <2
Si 30 5
7

8. Hinweise zur Werkstoffauswahl
Basis for Material Selection
Die richtige Werkstoffauswahl hängt Correct material selection requires
vom konkreten Anwendungsfall ab. a knowledge of the application.
Wichtige Kriterien können dabei sein: Important criteria can be:
• Physikalische Eigenschaften • Physical properties
(z.B. Schmelzpunkt, Dampfdruck, (e.g. melting point, vapour pressure,
Dichte, elektrische Leitfähigkeit, density, electrical conductivity,
Wärmeleitfähigkeit, Wärmeaus- thermal expansion coefficient,
dehnung, Wärmekapazität) heat capacity)
• Mechanische Eigenschaften • Mechanical properties
(z.B. Festigkeiten, Bruchverhalten, (e.g. strength, fracture toughness,
Kriechverhalten, Duktilität) creep behaviour, ductility)
• Chemische Eigenschaften • Chemical properties
(Korrosionsbeständigkeiten, (corrosion resistance, etching
Ätzverhalten) behaviour)
• Bearbeitbarkeit • Ease of working
(spanabhebende Bearbeitung, (machinability, formability,
Verformungsverhalten, weldability)
Schweißeignung) • Recrystallization behaviour
• Rekristallisationsverhalten (recrystallization temperature,
(Rekristallisationstemperatur, tendency to embrittlement,
Versprödungsneigung, aging effects)
Alterungseffekte)
Durch geeignete Legierungszusam- A wide range of properties can be
mensetzung und Herstellungsprozes- obtained from molybdenum using
se lassen sich die Eigenschaften der suitable alloy compositions and
Molybdänwerkstoffe in einem weiten manufacturing processes. PLANSEE
Bereich variieren. PLANSEE hat daher has developed several different
verschiedene Molybdänlegierungen mit molybdenum alloys with various
unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen property profiles. The most frequently
entwickelt. Die am häufigsten used materials are:
verwendeten Werkstoffe sind:
Molybdän (Mo) Molybdenum (Mo)
Molybdän zeigt folgende Eigenschaften: Molybdenum exhibits the following
• Hoher Schmelzpunkt (2620 °C) properties:
• Niedriger Dampfdruck • High melting point (2620 °C)
• Hohe Warmfestigkeit • Low vapour pressure
• Geringe thermische Dehnung • High strength at elevated temperatures
• Hohe Wärmeleitfähigkeit • Low thermal expansion
• Geringe Wärmekapazität • High thermal conductivity
• Hohes Elastizitätsmodul • Low heat capacity
• Hohe Korrosionsbeständigkeit • High elastic modulus
gegen Metall- und Glasschmelzen • High corrosion resistance to
• Rekristallisation zwischen molten glass and metals Mo-Metallpulver
800 und 1200 °C • Recrystallization temperature Mo metal powder
between 800 and 1200 °C
8

9. Die maximale Einsatztemperatur liegt The maximum operating temperature
bei etwa 1900 °C. Bei höheren Anwen- of molybdenum is around 1900 °C. At
dungstemperaturen muss auf Wolfram higher temperatures tungsten must be
ausgewichen werden. used in its place.
Reines Molybdän wird aufgrund seiner Pure molybdenum is used in many in-
vorteilhaften Eigenschaften in vielen In- dustries because of its advantageous
dustrien angewendet: Bänder und Drähte properties. Some examples are ribbons
für die Lichttechnik, Halbleiterbasisplatten and wires for lighting technology, semi-
für die Leistungselektronik, Elektroden conductor base plates for power electro-
zum Schmelzen von Glas, Hochtemp- nics, electrodes for glass melting, parts
eraturofenbauteile, Spritzdraht für die for high-temperature furnace construc-
Automobilindustrie, Sputtertargets und tion, spray wire for the automotive
Verdampferquellen für die Beschichtungs- industry and sputter targets and evapo-
technik sind nur einige Beispiele. ration sources for coating technology.
TZM (Titan-Zirkon-Molybdän) TZM (Titanium-Zirconium-Molybdenum)
Die im TZM vorhandenen geringen Men- In comparison to pure molybdenum
gen kleiner, feinst verteilter Karbide und TZM has higher strength, a higher
Oxide führen zur Festigkeitssteigerung, recrystallization temperature and
Anhebung der Rekristallisationstempe- improved creep strength. This is
ratur und erhöhten Kriechfestigkeit im brought about by the addition of small
Vergleich zu reinem Molybdän. Wichtige quantities of finely dispersed carbides and
Anwendungsgebiete sind bei hohen Tem- oxides. Important areas of application at
peraturen mechanisch hoch beanspruchte high temperatures are highly-stressed
Teile für HIP- und Hochtemperaturofenan- parts for HIP- and other high-temperature
lagen, Werkzeuge (Gesenke für isothermes furnaces, tools (dies for isothermal forging,
Schmieden, Heißpressen, Druckgusswerk- hot pressing and diecasting, hot-runner Röntgendrehanode mit integriertem Stiel
zeuge, Heißkanaldüsen) und Drehanoden nozzles) and rotating anodes for X-ray X-ray rotating anode with integrated shaft
für Röntgenröhren. Die empfohlenen Ein- tubes. Recommended application tempe-
satztemperaturen liegen bei 1000 - 1400 °C. ratures are between 1000 - 1400 °C.
MHC MHC
MHC ist eine teilchenverstärkte Mo- MHC is a particle strengthened Mo
Basislegierung, die 1,2 Gew.-% Hf und based alloy with 1.2 weight% Hf and
0,1 Gew.-% °C enthält. Durch die Einla- 0.1 weight% °C. The addition of finely
gerung feinst disperser Teilchen werden dispersed particles conveys the highest
höchste Warmfestigkeiten und eine level of hot strength and an increase
Erhöhung der Rekristallisationstemperatur in the recrystallization temperature. In
erzielt. Im Vergleich zu TZM erlaubt die comparison to TZM the greater thermal
höhere thermische Stabilität der Hafnium- stability of hafnium carbide increases
karbide um 150 °C höhere Einsatztempe- the application temperature by 150 °C to
raturen bis 1550 °C. Bevorzugte Einsatz- 1550 °C. Suitable areas of application are
Strangpressmatrizen gebiete sind in der Metallformgebung zu found in metal forming.
Extrusion dies finden.
ML/MLR/MLS ML/MLR/MLS
In diesen Werkstoffen führen Lanthanoxid- The lanthanum oxide particles (0.3 or 0.7
partikel (0,3 bzw. 0,7 Gew.-%) zur Ausbil- weight%) in these materials result in the
dung einer Stapelfaserstruktur. Diese bis formation of a layered, fibrous structure.
zu Temperaturen über 1500 °C stabile This structure, which is stable up to
Gefügestruktur bewirkt nach Hochtemp- temperatures in excess of 1500 °C,
imparts excellent creep properties and
eratureinsätzen eine bessere Raumtemp-
leads to higher ambient-temperature
eraturduktilität und eine ausgezeichnete ductility after use at elevated temperatu-
Kriechfestigkeit. Wichtige Anwendungs- res. Important areas of application are
gebiete sind Ofenbauteile, Heizseile und furnace parts, wire and stranded wire
-drähte, Sinter- und Glühschiffchen, Halte- heating elements, sintering and annealing
und Durchführungsdrähte sowie Stifte in boats, support wires, lead wires and pins ML-Draht
Lampen und Verdampferwendeln. for lamps as well as evaporation coils. ML wire
9

10. MoILQ MoILQ
Bei MoILQ handelt es sich um MoILQ is a micro-doped material
einen mikrodotierten Werkstoff mit with 0.03 weight% La2O3, which was
0,03 Gew.-% La2O3, der speziell für developed specifically for applications
den Einsatz in der Lichtindustrie ent- in the lighting industry. Because of the
wickelt wurde. Durch den niedrigeren lower doping content it has a higher
Dotierungsgehalt zeigt dieser eine recrystallization temperature than
höhere Rekristallisationstemperatur als pure Mo, but can be worked more
reines Mo bei einer besseren Umform- easily than ML. MoILQ is used both as
barkeit im Vergleich zu ML. MoILQ wird mandrel wire in filament manufacturing
als Kerndraht sowie als Stützdraht bei as well as filament-support wire within
der Herstellung des Filaments bei der the lamp. MoILQ-Vorziehdraht
Lampenproduktion eingesetzt. MoILQ wire
MY MY
MY ist eine teilchengehärtete Mo- MY is a particle strengthened Mo alloy,
Legierung, die etwa 0,47 Gew.-% Yttrium- with approximately 0.47 weight% yttrium
oxid und 0,08 Gew.-% Ceroxid enthält. oxide and 0.08 weight% cerium oxide.
Dieser Werkstoff wurde für den Einsatz This material was developed for use in
in der Lampenindustrie entwickelt und the lamp industry and in addition to good
besitzt neben einer guten Adhäsion zu adhesion to quartz glass exhibits good
Quarzglas gute Schweißeigenschaften welding properties and better oxidation
sowie eine verbesserte Oxidationsbe- resistance than pure molybdenum
ständigkeit bei Temperaturen < 400 °C at temperatures < 400 °C. Lamp
im Vergleich zu Molybdän. Wichtige An- components such as ESS ribbons for
MY-ESS-Band zur Stromdurchführung wendungsgebiete für MY sind Lampen- the current lead-in and evaporation
durch das Quarzglas komponenten wie das stromzuführende sources for thermal coating processes
MY-ESS ribbon for current lead-in through ESS-Band sowie Verdampferquellen für are important areas of application for MY.
the quartz glass
thermische Aufdampfprozesse.
MoW MoW
Durch Zulegieren von Wolfram wird By alloying with tungsten, the
neben der Hochtemperaturfestigkeit high-temperature strength, the
und der Rekristallisationstemperatur vor recrystallization temperature and
allem die Korrosionsbeständigkeit von above all the corrosion resistance of
Molybdän erhöht. Dieser Werkstoff wird molybdenum is increased. With
mit unterschiedlicher Zusammensetzung different compositions (e.g. MW70
(z.B. MW70 mit 70 Gew.-% Mo und with 70 weight% Mo and 30 weight%
30 Gew.-% W; MW50 mit 50 Gew.-% W and MW50 with 50 weight% Mo
Mo und 50 Gew.-% W) vorzugsweise in and 50 weight% W) this material is
der Zinkindustrie und für Rührwerkzeu- used for handling molten zinc and for
ge bei der Glasherstellung eingesetzt. stirrers in glass manufacturing. Schmelztiegel in nahtloser Ausführung inkl.
Dorn und Dornstange aus Mo
Seamless melting crucible and mandrels from Mo
MoRe MoRe
Durch das Zulegieren von Rhenium wird After alloying with rhenium,
eine Duktilisierung des Molybdäns bis molybdenum becomes ductile at
zu Temperaturen deutlich unter temperatures significantly below
Raumtemperatur erreicht. ambient. MoRe is used as a
Eingesetzt wird MoRe als Thermoele- thermocouple wire in standard
mentdraht in den Standardzusammen- compositions Mo5Re and Mo41Re.
setzungen Mo5Re und Mo41Re, in It also has applications in aerospace,
der Luft- und Raumfahrt, bei Schweiß- in welded constructions as well as in
konstruktionen sowie bei der Fertigung the production of cathode ray tubes.
von Kathodenstrahlröhren.
10

11. MoCu MoCu
MoCu ist ein Verbundwerkstoff mit MoCu is a composite material
30 Gew.-% Kupfer. Dadurch entsteht ein with 30 weight% copper. This
Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit results in a material with high
und geringer thermischer Dehnung, der thermal conductivity and low
sich sehr gut für die Herstellung von thermal expansion, ideally suited
passiven Kühlelementen (Wärmesen- for manufacturing heat sinks in
ken) in elektronischen Bauteilen eignet. electronic components.
Wärmesenken aus MoCu
Heat sinks made of MoCu
Die folgende Tabelle gibt einen The following table gives an
Überblick über die Eigenschaften overview of the properties of various
verschiedener Molybdän-Legierungen molybdenum alloys compared
im Vergleich zu reinem Molybdän. with pure molybdenum.
Eigenschaft ML/MLR
Mo TZM MHC MoILQ MY MoW MoRe MoCu
Property MLS
Legierungsbestandteile 5 Re
0.5 Ti;
(in Gew.-%) 1.2 Hf; 0.3 La2O3 0.03 0.47 Y2O3; 30 - 50 (Mo5Re); 30 - 50
99.97 0.08 Zr;
Alloy components 0.1 C 0.7 La2O3 La2O3 0.08 Ce2O3 W 41 Re Cu
0.01 - 0.04 C
(in weight%) (Mo41Re)
Wärmeleitfähigkeit
Thermal conductivity
Raumtemperatur-Festigkeit
Room temperature strength
Hochtemperatur-Festigkeit
Kriechfestigkeit < 1400 °C < 1500 °C < 1400 °C
-
High temperature strength > 1400 °C > 1500 °C > 1400 °C
Creep resistance
Rekristallisations-
temperatur
-
Recrystallization
temperature
Duktilität nach HT-Einsatz
-
Ductility after HT use
Schweißbarkeit
-
Weldability
= vergleichbar zu reinem Mo / comparable with pure Mo, = größer als bei reinem Mo / more than with pure Mo
= viel größer als bei reinem Mo / far more than with pure Mo, = geringer als bei reinem Mo / less than with pure Mo,
= viel kleiner als bei reinem Mo / far less than with pure Mo, - = keine Angaben / no details
11

12. Eigenschaften von Molybdän und seinen Legierungen
Properties of Molybdenum and its Alloys
Physikalische Eigenschaften des reinen Molybdäns
Physical properties of pure molybdenum
Eigenschaften / Properties
Ordnungszahl / Atomic number 42
Atommasse / Atomic mass 95.94 [g/mol]
2620 [°C]
Schmelzpunkt / Melting point
2893 [K]
5560 [°C]
Siedepunkt / Boiling point
5833 [K]
Atomvolumen / Atomic volume 1.53 • 10-29 [m³]
Dichte bei 20 °C / Density at 20 °C 10.28 [g/cm³]
kubisch raumzentriert
Kristallstruktur / Crystal structure
body-centred cubic
Gitterkonstante / Lattice constant 0.3147 [nm]
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient bei 20 °C
5.2 • 10-6 [m/(m K)]
Linear coefficient of thermal expansion at 20 °C
Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C / Thermal conductivity at 20 °C 140 [W/(m K)]
Spezifische Wärme bei 20 °C / Specific heat at 20 °C 0.254 [J/(g K)]
Elektrische Leitfähigkeit bei 20 °C / Electrical conductivity at 20 °C 17.9 • 106 [1/(Ωm)]
Spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C / Specific electrical resistivity at 20 °C 0.056 [(Ωmm2)/m]
Schallgeschwindigkeit bei 20 °C Longitudinalwelle / Longitudinal wave 6250 [m/s]
Acoustic velocity at 20 °C Transversalwelle / Transverse wave 3350 [m/s]
Elektronenaustrittspotential / Electron work function 4.39 [eV]
Einfangquerschnitt für thermische Neutronen / Capture cross section for thermal neutrons 2.7 • 10-28 [m²]
12

13. Gobbing-Rührer mit MoW-Schaft
Gobbing stirrer with MoW shaft
13

14. Mechanische Eigenschaften von Molybdän und Molybdän-Legierungen
Mechanical Properties of Molybdenum and its Alloys
Aufgrund des hohen Schmelzpunktes Because of its high melting point in
von 2620 °C behält Molybdän bis zu excess to 2620 °C, molybdenum retains
hohen Temperaturen seine Festigkeit its strength and creep resistance up
und Kriechbeständigkeit bei. Die mecha- to high temperatures. The mechanical
nischen Eigenschaften werden durch properties are influenced by the purity,
die Reinheit, die Art und Menge der the type and composition of any alloying
Legierungsbestandteile und durch die elements and by the microstructure.
Mikrostruktur beeinflußt.
As with all other metals an increase in
Mit zunehmendem Verformungsgrad strength is observed with increasing
ist, wie bei allen anderen Metallen, ein degree of deformation. However unlike
Anstieg der Festigkeit zu beobachten with most other metals, the ductility
- im Gegensatz zu den meisten anderen of molybdenum also increases at
Metallen steigt im Fall der Molybdän- greater levels of deformation. A further
werkstoffe mit zunehmendem Verfor- possibility of increasing ductility is to
mungsgrad auch die Duktilität an. reduce the ductile-to-brittle transition
Eine weitere Möglichkeit die Duktilität temperature by alloying with rhenium.
des Molybdäns zu steigern bzw. die
spröd-duktil-Übergangstemperatur zu Properties such as strength, ductility,
tieferen Temperaturen zu verschieben, creep resistance and machinability
ist das Zulegieren von Rhenium. can be improved considerably by
alloying with small amounts of, for
Generell kann durch Zulegieren geringer example, titanium, zirconium, hafnium,
Mengen von beispielsweise Titan, carbon, potassium or with oxides of
Zirkon, Hafnium, Kohlenstoff, Kalium lanthanum, yttrium and cerium. The
oder Lanthan-, Yttrium- bzw. Ceroxid choice of molybdenum alloy for a given
das Eigenschaftsprofil der Werkstoffe application can depend on the operating
(Duktilität, Festigkeit, Kriechfestigkeit temperature and the design of the
oder Ver- und Bearbeitbarkeit) deutlich product.
verbessert werden. Je nach Einsatz-
temperatur und Produktform kommen
unterschiedliche Molybdänlegierungen
zum Einsatz.
14

15. Da im Fall von Molybdänwerkstoffen die With molybdenum alloys the ductility
Duktilität und auch die Bruchzähigkeit as well as the fracture toughness
mit steigendem Rekristallisationsgrad decrease with increasing levels of
abnehmen, sind in folgender Tabelle recrystallization. Typical recrystallization
typische Rekristallisationstemperaturen temperatures of molybdenum-based
von Molybdän-Basiswerkstoffen zu- alloys are listed in the previous table.
sammengefaßt. Die teilchenverfestigten The particle strengthened materials, in
Werkstoffe, insbesondere ML, zeigen particular ML, show a strong increase
einen starken Anstieg der Rekristalli- in recrystallization temperature with
sationstemperatur mit zunehmendem increasing degree of deformation,
Umformgrad, der durch die zunehmen- caused by progressive particle refining.
de Teilchenfeinung bei der Umformung
verursacht wird.
Temperatur [°C] für 100 % Rekristallisation (Glühdauer 1 Stunde)
Werkstoff Temperature [°C] for 100 % recrystallization (annealing duration 1 hour)
Material
φ = 90 % φ = 99,99 %
Mo (rein / pure) 1100 -
TZM 1400 -
MHC 1550 -
ML 1300 2000
MoILQ 1200 1600
Mo-Yttriumoxid (MY)
1100 1350
Mo-yttrium-oxide (MY)
Mo41Re 1300 -
MW70 1200 -
φ = Umformgrad / degree of deformation
15

16. Beschreibung des Probenmaterials für die Kriechversuche
Description of the sample material for the creep tests
Prüftemperatur Blechstärke
Material Wärmebehandlung vor der Prüfung
Testing temperature Thickness of sheet material
Material Heat treatment before the test
[°C] [mm]
1100 1.5 1200 °C / 1 h
Mo 1450 2.0 1500 °C / 1 h
1800 6.0 1800 °C / 1 h
1100 1.5 1200 °C / 1 h
TZM 1450 1.5 1500 °C / 1 h
1800 3.5 1800 °C / 1 h
1100 1.5 1700 °C / 3 h
MLR 1450 1.0 1700 °C / 3 h
1800 1.0 1700 °C / 3 h
16

17. Lichtmikroskopische Aufnahme eines Mo-Bleches
(spannungsarm geglüht)
Optical micrograph of a Mo sheet metal
(stress relieved)
Lichtmikroskopische Aufnahme eines Mo-Bleches
(rekristallisiert)
Optical micrograph of a Mo sheet metal
(recrystallized)
Lichtmikroskopische Aufnahme eines MLR-Bleches
Optical micrograph of a MLR sheet metal
17

18. Chemisches Verhalten von Molybdän und seinen Legierungen
Chemical Behaviour of Molybdenum and its Alloys
Molybdän und seine Legierungen To a great extent molybdenum and its
zeigen ein sehr ähnliches Korrosions- alloys exhibit very similar corrosion
verhalten, sodass im folgenden groben behaviour, so they will not be treated
Überblick auf eine getrennte Darstellung separately in the following general
verzichtet werden kann. overview.
Bei Luftfeuchtigkeit unter 60 % Molyb- Under humidity less than 60 %,
dän korrisionsbeständig, in feuchterer molybdenum is resistant to atmospheric
Luft bilden sich Anlauffarben aus. Dabei corrosion. Above 60 % slight oxidation
sind rauhe Oberflächen anfälliger als discolouring may develop. Rough
glatte. Im Falle sonstiger wässriger surfaces are more susceptible to this
Medien ist bei Temperaturen über than smooth ones. Regarding other
100 °C eine Unbeständigkeit gegenüber aqueous media, an instability towards
alkalischen und oxidierenden Stoffen zu alkaline and oxidising substances
erwähnen. Auch gegenüber oxidieren- at temperatures above 100 °C is to
den Gasen und Elementen in anderen be mentioned. Reactions also occur
Aggregatzuständen treten bei Tempe- above 250 °C with oxidising gases and
raturen über 250 °C Reaktionen auf. elements in other states. Molten glass,
Glasschmelzen, Wasserstoff, Stickstoff, hydrogen, nitrogen, inert gases, molten
Edelgase, Metallschmelzen und Oxid- metals and ceramic oxides hardly attack
keramiken greifen auch bei sehr hohen molybdenum at all, even at very high
Temperaturen Molybdän wenig an, temperatures, provided they do not also
wenn sie nicht zusätzlich Oxidationsmit- contain oxidising agents.
tel enthalten.
Das chemische Verhalten von Molyb- The chemical behaviour of molybdenum
dän ist in der nachstehenden Tabelle is shown in the following table. If not
wiedergegeben. Die Korrosionsangaben noted otherwise the corrosion data
beziehen sich, wenn nicht gesondert refer to pure solutions not agitated
vermerkt, auf reine, nicht mit Luft oder with air or nitrogen. Gas contents
Stickstoff begaste Lösungen. Die and the presence of chemically
Anwesenheit fremder, chemisch aktiver active substances in the smallest
Substanzen in kleinsten Konzentratio- concentrations can strongly influence
nen können das Korrosionsverhalten the corrosion behaviour. With complex
stark beeinflussen. Bei komplexen corrosive environments we recommend
Korrosionsbedingungen empfehlen wir carrying out corrosion testing under
Korrosionsversuche mit möglichst be- simulated service conditions.
Molybdänoberfläche nach 168 h Korrosion an Luft triebsnahen Parametern durchzuführen.
mit 98 % relativer Feuchtigkeit bei 40 °C
Molybdenum surface after 168 h corrosion in air
with 98 % relative humidity at 40°C
18

19. Tabelle 1: Korrosionsverhalten von Molybdän gegenüber Wasser, wässrigen Lösungen, Nichtmetallen und Glasschmelzen
Table 1: Corrosion behaviour of molybdenum towards water, aqueous solutions, non-metals and molten glass
Wasser / Water:
Kalt- und Warmwasser < 80 °C (353 K) / Cold and warm water < 80 °C (353 K) +
Heißwasser > 80 °C (353 K) / Hot water > 80 °C (353 K) -
Heißwasser mit Stickstoffbegasung oder Inhibitor
+
Hot water with nitrogen gassing or inhibitor
Anorganische Säuren / Inorganic acids:
Flußsäure < 100 °C (373 K) / Hydrofluric acid < 100 °C (373 K) +
Königswasser kalt und warm / Aqua regia cold and warm -
Orthophosphorsäure bis 270 °C (543 K) / Ortho phosphoric acid up to 270 °C (543 K) +
Salpetersäure kalt und warm / Nitric acid cold and warm -
Salzsäure kalt und warm / Hydrochloric acid cold and warm +
Schwefelsäure < 70 % bis 190 °C (463 K) / Sulphuric acid < 70 % up to 190 °C (463 K) +
Chromschwefelsäure / Chromosulphuric acid -
Laugen / Alkaline Solutions:
Ammoniaklösung / Ammonia solution +
Kalilauge (KOH < 50 %) bis 100 °C (373 K) / Potassium hydroxide (KOH < 50 %) up to 100 °C (373 K) +
Kalilauge (KOH > 50 %) / Potassium hydroxide (KOH > 50 %) -
Natronlauge (NaOH < 50 %) bis 100 °C (373 K) / Sodium hydroxide (NaOH < 50 %) up to 100 °C (373 K) +
Natronlauge (NaOH > 50 %) / Sodium hydroxide (NaOH > 50 %) -
Natriumhypochloritlösung kalt und warm / Sodium hypochlorite solution cold and warm -
Organische Säuren / Organic acids:
Ameisensäure Raumtemperatur / Formic acid room temperature +
Essigsäure bis 100 °C (373 K) / Acetic acid up to 100 °C (373 K) +
Milchsäure konz. Raumtemperatur / Lactic acid conc. room temperature +
Oxalsäure Raumtemperatur / Oxalic acid room temperature +
Weinsäure Raumtemperatur / Tartaric acid room temperature (18.4 %) +
Nichtmetalle / Non-metals:
Bor bis 1600 °C (1873 K) / Boron up to 1600 °C (1873 K) +
Kohlenstoff bis 1100 °C (1373 K) / Carbon up to 1100 °C (1373 K) +
Phosphor bis 800 °C (1073 K) / Phosphorous up to 800 °C (1073 K) +
Schwefel bis 440 °C (713 K) / Sulphur up to 440 °C (713 K) +
Silizium bis 600 °C (873 K) / Silicon up to 600 °C (873 K) +
Fluor bei Raumtemperatur / Fluorine at room temperature -
Chlor bis 250 °C (523 K) / Chlorine up to 250 °C (523 K) +
Brom bis 450 °C (723 K) / Bromine up to 450 °C (723 K) +
Jod bis 450 °C (723 K) / Iodine at up to 450 °C (723 K) +
Glasschmelzen* / Molten Glass*:
bis 1700 °C (1973 K) / up to 1700 °C (1973 K) +
* ausgenommen Gläser mit Oxidationsmitteln (z.B. Bleiglas) / except glasses with oxidation agents (e.g. lead glass)
+ = beständig / resistant, - = unbeständig / non-resistant
19

20. Das Verhalten von Molybdän gegenüber The behaviour of molybdenum towards
verschiedenen Gasen ist aus Tabelle various gases can be seen in Table 2.
2 ersichtlich. Speziell bei sauerstoff- Notable is that in the presence of
haltigen Atmosphären muß beachtet oxygen-containing atmospheres, severe
werden, dass über 400 °C eine starke oxidation takes place above 400 °C.
Oxidation einsetzt. Ab 600 °C ist dann Sublimation will occur from 600 °C
in jedem Fall mit Sublimation von onwards. However it is possible to
Molybdäntrioxid zu rechnen. Durch prevent the oxidation of molybdenum
Beschichtungen kann die Oxidation by the use of coatings.
von Molybdän verhindert werden.
Tabelle 2: Verhalten von Molybdän gegenüber Gasen
Table 2: Behaviour of molybdenum towards gases
Ammoniakgas / Ammonia gas
bis 1000 °C (1273 K) keine Reaktion / up to 1000 °C (1273 K) no reaction
über 1000 °C (1273 K) mögliche Oberflächennitrierung / more than 1000 °C (1273 K) possible surface nitriding
Edelgase / Inert gases
bis zu höchsten Temperaturen keine Reaktion / up to the highest temperatures no reaction
Kohlendioxid / Carbon dioxide
über 1200 °C (1473 K) Oxidation / more than 1200 °C (1473 K) oxidation
Kohlenmonoxid / Carbon monoxide
über 1400 °C (1673 K) Oxidation / more than 1400 °C (1673 K) oxidation
Kohlenwasserstoffe / Hydrocarbons
über 1100 °C (1373 K) / more than 1100 °C (1373 K)
Karburierung / carburisation
Luft und Sauerstoff / Air and oxygen
über 400 °C (673 K) Oxidation / more than 400 °C (673 K) oxidation
über 600 °C (873 K) Sublimation / more than 600 °C (873 K) sublimation
Stickstoff / Nitrogen
bis zu höchsten Temperaturen keine Reaktion (gilt nur für reines Mo)
up to the highest temperatures no reaction (only applies for pure Mo)
Wasserstoff / Hydrogen
bis zu höchsten Temperaturen keine Reaktion (Taupunkt beachten)
up to the highest temperatures no reaction (observe dew point)
Wasserdampf / Water vapour
über 700 °C (973 K) Oxidation / more than 700 °C (973 K) oxidation
Molybdän besitzt eine gute Bestän- Molybdenum has good resistance
digkeit gegenüber keramischen Ofen- towards the ceramic materials used
bauwerkstoffen (Tabelle 3) und vielen in furnace construction (Table 3)
Metallschmelzen (Tabelle 4). Im Fall and towards many molten metals
von Zink kann die Korrosionsbeständig- (Table 4). The corrosion resistance of
keit des Molybdäns durch Zulegieren molybdenum towards molten zinc can
von bis zu 30 Gew.-% Wolfram be improved considerably by alloying
deutlich verbessert werden. with up to 30 weight% tungsten.
20

21. Tabelle 3: Verhalten von Molybdän gegenüber Ofenbauwerkstoffen
Table 3: Behaviour of molybdenum towards furnace construction materials
Aluminiumoxid / Aluminium oxide
bis 1900 °C (2173 K) keine Reaktion* / up to 1900 °C (2173 K) no reaction*
Berylliumoxid / Beryllium oxide
bis 1900 °C (2173 K) keine Reaktion* / up to 1900 °C (2173 K) no reaction*
Graphit / Graphite
über 1100 °C (1373 K) Karburierung / more than 1100 °C (1373 K) carburisation
Magnesitziegel / Magnesite brick
bis 1600 °C (1873 K) keine Reaktion* / up to 1600 °C (1873 K) no reaction*
Magnesiumoxid / Magnesium oxide
bis 1600 °C (1873 K) keine Reaktion* / up to 1600 °C (1873 K) no reaction*
Siliciumcarbid / Silicon carbide
über 1300 °C (1573 K) Karburierung/Silicidbildung / up to 1300 °C (1573 K) carburisation/silicide formation
Zirkonoxid / Zirconium oxide
bis 1900 °C (2173 K) keine Reaktion* / up to 1900 °C (2173 K) no reaction*
* In Vakuum; in Schutzgas sind die Temperaturen um 100 bis 200 °C niedriger / in vacuum; the temperatures are 100 to 200 °C lower in inert gas
Tabelle 4: Verhalten von Molybdän gegenüber Metallschmelzen
Table 4: Behaviour of molybdenum towards molten metals
Aluminium / Aluminium Natrium mit 0,5 % Sauerstoff
bis 700 °C (973 K) / up to 700 °C (973 K) + Sodium with 0.5 % oxygen
bis 400 °C (673 K) / up to 400 °C (673 K) +
Beryllium / Beryllium - über 400 °C (673 K) / more than 400 °C ( 673 K) -
Blei / Lead
bis 1100 °C (1373 K) / up to 1100 °C (1373 K) +
Nickel / Nickel -
Plutonium / Plutonium
Sauerstoffhältiges Blei / Lead containing oxygen
bis ca. 500 °C (773 K) / up to approx. 500 °C (773 K) + über 900 °C (1173 K) / more than 900 °C (1173 K) -
über 500 °C (773 K) / more than 500 °C - Quecksilber / Mercury
bis 600 °C (873 K) / up to 600 °C (873 K) +
Caesium / Caesium
bis 870 °C (1143 K) / up to 870 °C (1143 K) +
über 600 °C (873 K) / more than 600 °C (873 K) -
über 870 °C (1143 K) / more than 870 °C (1143 K) - Rubidium / Rubidium
bis 1000 °C (1273 K) / up to 1000 °C (1273 K) +
Eisen / Iron -
Scandium / Scandium -
Gallium / Gallium
bis 300 °C (573 K) / up to 300 °C (573 K) + Seltene Erden / Rare earths
bis 1100 °C (1373 K) / up to 1100 °C (1373 K) +
Gold / Gold +
Silber / Silver +
Kalium / Potassium
bis 1200 °C (1473 K) / up to 1200 °C (1473 K) + Uran / Uranium -
Kupfer / Copper Wismut / Bismuth
bis 1300 °C (1573 K) / up to 1300 °C (1573 K) + bis 1400 °C (1673 K) / up to 1400 °C (1673 K) +
Lithium / Lithium Zink / Zinc
bis 1400 °C (1673 K) / up to 1400 °C (1673 K) + bis 400 °C (673 K) / up to 400 °C (673 K) +
über 400 °C (673 K) / more than 400° C (673 K) -
Magnesium / Magnesium
bis 1000 °C (1273 K) / up to 1000 °C (1273 K) +
Zinn / Tin
Natrium / Sodium bis 550 °C (823 K) / up to 550 °C (823 K) +
bis 1030 °C (1303 K) / up to 1030 °C (1303 K) + über 550 °C (823 K) / more than 550 °C (823 K) -
+ = beständig / resistant
- = unbeständig / non-resistant
21

22. Bearbeitung von Molybdän
Machining of Molybdenum
Molybdän gilt als gut bearbeitbar. Das Molybdenum is considered easy to
spezifische Eigenschaftsprofil muß machine. However it is important to
jedoch bei der Bearbeitung besonders take its properties into account during
berücksichtigt werden. Die Kenntnis all machining steps. A knowledge
dieser Eigenschaften und die Beachtung of these properties and observation
der nachfolgenden Empfehlungen sind of the following recommendations
wichtige Voraussetzungen für eine er- are important requirements for the
folgreiche Bearbeitung des Molybdäns. successful machining of molybdenum.
Übergangstemperatur Transition Temperature
Wie alle Metalle mit kubisch-raumzen- In common with all metals having a
triertem Gitter weist auch Molybdän body-centred cubic lattice structure,
eine Temperaturschwelle auf, unterhalb molybdenum exhibits a temperature
welcher es infolge Sprödigkeit und Härte threshold below which it is too hard
kaum spanlos verformbar ist. Wird Mo- and brittle for mechanical forming.
lybdän über diese Temperatur erwärmt, Once heated above this temperature,
so verliert es seine Sprödigkeit und wird molybdenum loses its brittleness
duktil. Diese zum Übergang von Sprö- and becomes ductile. The so-called
digkeit zu Duktilität gerade notwendige brittle-ductile transition temperature
Temperatur wird „Übergangstemperatur“ depends on the chemical purity
genannt. Die Übergangstemperatur and the amount of prior working.
hängt von der chemischen Zusammen-
setzung und dem Verformungsgrad des
Metalles ab. Recrystallization Temperature
Whenever molybdenum is annealed,
Rekristallisationstemperatur stress relieved or heated in readiness
for hot working, as well as when it is
Beim Erhitzen vor Warmbearbeitung, used at high temperatures, another
beim Weichglühen, Entspannungsglü- temperature threshold needs to be taken
hen wie auch beim Einsatz von Molyb- into account. Heating molybdenum and
dän bei höheren Temperaturen ist eine its alloys above their recrystallization
weitere Temperaturschwelle zu beach- temperatures results in a new grain
ten: Werden Molybdänwerkstoffe über structure, which is associated with a
ihre Rekristallisationstemperatur erhitzt, reduction in strength and hardness.
so erfolgt eine Gefügeumwandlung. The susceptibility to cracking also
Diese Kornneubildung ist mit einer increases and can only be eliminated by
Verminderung von Festigkeit und Härte further mechanical working processes
verbunden, erhöht die Bruchneigung such as rolling, swaging and drawing.
und kann nur durch neuerliche Um- The recrystallization temperature of
formung wie Walzen, Hämmern und molybdenum is strongly dependent on
Ziehen rückgängig gemacht werden. the degree of deformation in the material
Die Rekristallisationstemperatur hängt and its chemical composition. Finely
stark vom Verformungsgrad des distributed dispersoids are effective
Molybdäns und dessen chemischer in increasing the recrystallization
Zusammensetzung ab. Durch Zusätze temperature, as in the case of doped
in feinstdisperser Form kann die molybdenum, which additionally retains
Rekristallisationstemperatur erhöht its ductility after recrystallization.
werden. Bei dotiertem Molybdän
wird die Rekristallisationstemperatur
deutlich erhöht. Außerdem bleibt
die Duktilität auch nach der
Rekristallisation erhalten.
22

23. Spanlose Formgebung Mechanical Working
Die spanlose Formgebung muß ober- Mechanical working must be carried
halb der Übergangstemperatur erfolgen. out above the ductile-brittle transition
Umformvorgänge, wie das Abkanten temperature. Forming processes
eines Bleches oder Biegen eines Rund- such as press brake folding of sheet
stabes, können durch kurze örtliche or bending of rod are possible after
Erwärmung an der Umformstelle er- short, localised heating. Gas flame and
möglicht werden. Eine Erwärmung kann induction heating are both suitable,
induktiv, sowie mit der Flamme erfolgen ideally to reach red heat for as short
(Gas und Sauerstoff). Die Erwärmung a time as possible and only while
sollte wenn möglich bis in den rotglü- deformation is taking place.
henden Bereich gehen und so kurz Sinterschiffe aus Molybdän (Ofenzubehör)
wie möglich sein (nur während der Texture is an important factor during Sintering boats made of molybdenum
Umformung). the deep drawing of sheet. Specially (furnace accessories)
produced, cross-rolled sheets (deep-
Beim Tiefziehen von Blechen ist die drawing quality) are ideal. The pre-
Textur sehr wichtig. Es gibt hierfür heating temperature before deep
speziell hergestellte Bleche, die drawing depends on the sheet thickness
kreuzgewalzt werden und somit „Tief- and the degree of deformation required.
ziehqualität” besitzen. Die Anwärmung
für das Tiefziehen hängt von der
Blechstärke und dem Umformgrad ab.
Nahtloser Tiegel aus Molybdän
Seamless crucible made of molybdenum
Schneiden und Stanzen Cutting and Stamping
Molybdän läßt sich gut schneiden und Molybdenum is readily suited to cut-
stanzen. Stumpfe Schneiden von ting and stamping. However cracks
Scheren und Stanzoberstempeln, zu can result from blunt cutting edges
niedrige Temperatur beim Schneiden in shears and upper punches or in-
oder Stanzen können jedoch zu Spalt- sufficient pre-heating of the material.
stellen im Molybdänblech führen. Molybdenum sheets below 0.25 mm
Molybänbleche mit einer Stärke von thickness can be cut without heating.
0,25 mm oder kleiner können ohne Above this thickness pre-heating to
Anwärmen geschnitten werden. Molyb- the temperature range shown is
dänbleche mit Stärken über 0,25 mm recommended.
sollten vor dem Schneiden und Stanzen
auf eine Temperatur im empfohlenen
Temperaturbereich erwärmt werden.
23

24. Spanabhebende Formgebung Machining
Molybdänwerkstoffe lassen sich gut Molybdenum-based alloys are all
spanabhebend bearbeiten. Die Werk- suitable for machining. Machine
zeugmaschinen sollen stabil sein, die tools should be robust and both the
Werkstücke und die Werkzeuge sollen workpieces and the tools should be
kurz und fest eingespannt werden. short and firmly clamped.
Aufgrund langjähriger Erfahrungen Many years of experience have
hat unser Unternehmensbereich enabled our CERATIZIT division to
CERATIZIT Hartmetallsorten develop grades of hardmetal
entwickelt, welche zur mechanischen particularly suited to the machining
Bearbeitung von Molybdän und seinen of molybdenum and its alloys. For
Legierungen besonders geeignet sind. turning and milling we recommend
Wir empfehlen daher zum Drehen und tools fitted with CERATIZIT
Fräsen Schneidwerkzeuge H 216 T or H 210 T hardmetal tips.
einzusetzen, welche mit CERATIZIT- At low cutting speeds high-speed
Hartmetallen der Qualität H 216 T steel tools can be used. Cooling
bzw. H 210 T bestückt sind. with emulsion is essential with both
Schneidwerkzeuge aus Schnellarbeit- hardmetal and HSS.
stählen können nur für niedrige Schnitt-
geschwindigkeiten verwendet werden.
Die Verwendungen von Emulsion als
Kühlschmiermittel ist sowohl für den
Einsatz von Hartmetall wie auch HSS
unerlässlich.
Schleifen Grinding
Schleifscheiben aus Siliziumkarbid mit Grinding discs made from silicon
offener Struktur, einer Härte der Berei- carbide with an open structure,
che H, I, J und K sowie einer Körnung hardness in the range H, I, J and K,
von 60 - 120 sind gut geeignet. Die and a grain size of 60 - 120 are
Schleifgeschwindigkeit soll 1800 m/min particularly suitable, with a grinding
betragen, die Zustellung pro Durchgang speed of 1800 m/min and a feed
0,02 mm nicht überschreiten. rate not exceeding 0.02 mm.
Hinsichtlich Kühlung gilt die gleiche Recommended cooling agents are
Empfehlung wie für das Spanen mit the same as for machining with
Hartmetall sowie HSS. hardmetal and HSS tools.
24

25. Empfehlenswerte Bedingungen zur spanabhebenden Bearbeitung von Molybdän und Molybdänlegierungen
Recommended conditions for the machining of molybdenum and its alloys
Drehen / Turning
Werkzeuge / Tools CERATIZIT Maxilock-S
Mit Code-27 u. -25 verwenden, HM-Sorten H 216 T / H 210 T
Wendeplatten / Indexable carbide inserts
Use with Code-27 and -25, HM grade H 216 T / H 210 T
Schnittgeschwindigkeit / Cutting speed [m/min] vc = 100 - 140
Vorschub [mm/U] / Feed [mm/rev] f = 0.05 - 0.35 (je nach Eckenradius / acc. to corner radius)
Spantiefe / Depth of cut [mm] ap = 0.3 - 6 (je nach Plattentype / acc. to type of insert)
Kühlung / Coolant Emulsion
Fräsen / Milling
Verwenden Sie CERATIZIT-Fräswerkzeuge mit Hartmetall-Wendeschneidplatten folgender Schneidengeometrie
Use CERATIZIT milling cutters with hardmetal indexable inserts of the following cutting geometry
Spanwinkel γ / Rake angle γ ≥ + 10°
Neigungswinkel / Inclination angle 0 - 10°
HM-Sorte / HM grade H 216 T / H 210 T
Schnittgeschwindigkeit / Cutting speed [m/min] vc = 100 - 150
Vorschub [mm/Zahn] / Feed [mm/tooth] f = 0.03 - 0.10
Kühlung / Coolant Emulsion
HSS-Werkzeuge / HSS tools
Schnittgeschwindigkeit / Cutting speed [m/min] vc = 20 - 25 m
Spanwinkel γ / Rake angle γ ≥ + 10°
Kühlung / Coolant Emulsion
Bohren / Drilling
Bohrdurchmesser bis 18 mm
Drill diameter up to 18 mm
HSS (möglichst mit innerem Kühlmittelkanal)
Bohrer / Drill
HSS (if possible with internal cooling channel)
Schnittgeschwindigkeit / Cutting speed [m/min] vc = 10 - 15
Vorschub [mm/U] / Feed [mm/rev] f = 0.05 - 0.1
Kühlung / Coolant Emulsion
25

26. Verbindungstechnik
Joining Techniques
Zur Herstellung komplexerer Bauteil- More complex molybdenum components
komponenten aus Molybdän stehen can be made using a variety of joining
verschiedene Verbindungstechnologien techniques. Joining can be achieved
zur Verfügung. Das Verbinden mittels by brazing using inert gas or vacuum
Löten in Schutzgas- oder Vakuumöfen furnaces, provided suitable equipment
setzt geeignete Einrichtungen voraus. is available. Whenever the joined
Mechanisch höher belastete Verbindun- areas are to be subjected to higher
gen sollten durch Nieten, Verschrauben mechanical stresses, methods such as
oder Falzen hergestellt werden, da die folding, riveting and bolting should be
Schweißeignung der Molybdänwerkstof- used, because molybdenum has limited
fe eingeschränkt ist. suitability for welding.
Schweißen Welding
Molybdän und seine Legierungen lassen Molybdenum and its alloys can be
sich mittels Wolfram-Elektroden unter welded using tungsten electrodes
Ar- oder He-Schutzgas (WIG-Schwei- under a protective atmosphere of
ßen) oder durch Elektronenstrahl im Ar or He (TIG welding), or by the
Vakuum mit und ohne Zusatzwerkstoff electron beam process in vacuum,
verschweißen. Da die Duktilität der both with and without filler materials.
Schweißnähte durch kleinste Mengen Because the ductility of the weld
Sauerstoff und Stickstoff stark herab- seam is sharply reduced by the
gesetzt wird, empfiehlt es sich, alle presence of even the smallest
Schutzgasschweißungen in Schweiß- quantities of oxygen and nitrogen, Photo: Alstom Power Generation AG
kammern durchzuführen. Kleinteile inert gas welding should be carried
können unter Umständen auch durch out in a welding chamber. Small
Punktschweißen verbunden werden. parts can sometimes be joined by
Alle atmosphärischen Schweißverfahren spot welding. No welding processes
sind ungeeignet. Infolge der Versprö- allowing contact with air are suitable.
dungsgefahr und der eingeschränkten Welding is not recommended for
Festigkeit der Verbindungsstelle ist das highly stressed components because
Schweißen für mechanisch höher bean- of reduced strength and danger of
spruchte Bauteile nicht zu empfehlen. embrittlement in the welded area.
Die zu verbindenden Teile sind vor dem Before welding all parts must be
Schweißen sorgfältig zu säubern. Beim meticulously cleaned. As large
Schweißen können große innere Span- internal stresses can develop in the
nungen im Bereich der Schweißnähte welding zone, pre-heating before, and
entstehen. Daher ist ein Vorwärmen der stress-relief annealing after welding
Bauteile vor dem Verschweißen und are recommended, particularly for
eine Entspannungsglühung nach dem thick-walled components. Designs
Verschweißen anzuraten, vor allem für involving blunt, circumferential
dickwandige Bauteile. Konstruktionen or closed-ended welding seams
mit stumpfgestoßenen Rundschweiß- should be avoided, as should large
nähten, geschlossenen Schweißnahtzü- differences in section of the parts to
gen oder mit großen Dickenunterschie- be welded.
den der zu verschweißenden Teile sind
zu vermeiden.
26

27. Löten Brazing
Das Löten ist eine weit verbreitete Brazing is a widely used method of
Verbindungsart für Molybdänbauteile. joining molybdenum parts. Where
Bei lötgerechter Konstruktion lassen design permits both similar and
sich artgleiche und nichtartgleiche dissimilar materials can be brazed
Verbindungen (z.B. mit Refraktärmetal- together (e.g. refractory metals,
len, Stählen, Buntmetallen, Aluminium- steels, non-ferrous metals, aluminium
Legierungen, Graphit, Keramiken etc.) alloys, graphite, ceramics) to achieve
mit guten Festigkeitseigenschaften good tensile properties. Furnace
herstellen. Das Standardlötverfahren brazing with inert gas or vacuum
stellt das Ofenlöten in Schutzgas as well as HF induction brazing are
oder Hochvakuum sowie das standard processes. Small brazed
HF-Induktionslöten dar. Kleine Lötstellen joints are relatively simple to produce
lassen sich auch relativ einfach mittels with brazing discs under inert gas
eines Lötplättchens unter Zufuhr von cover using resistance-heated
Schutzgas auf einer Widerstandspunkt- spot-welding equipment. Brazing
schweißanlage herstellen. Atmosphä- processes involving exposure to the
rische Lötverfahren wie autogenes atmosphere are unsuitable because
Flammlöten sind aufgrund der Ober- they result in surface oxidation of
flächenoxidation der Molybdänbauteile molybdenum.
ungeeignet.
Abhängig von den Löttemperaturen und Depending on the brazing
den zu verbindenden Werkstoffkom- temperature and the materials to
binationen werden folgende Lotarten be joined the following brazing
verwendet: materials are used:
• Ag-Cu-Basis-Lote für Temperaturen • Au-Cu based brazing alloys for
bis 1000 °C temperatures up to 1000 °C
• Ni- und Edelmetallhaltige Lote für • Ni and precious metal brazing alloys
Temperaturen bis 1400 °C for temperatures up to 1400 °C
• Ti-, Zr-, Ru- und Pt-Basis-Lote • Ti, Zr, Ru and Pt based alloys for
für das Hochtemperaturlöten high temperatures up to 2000 °C
bis 2000 °C
Nieten, Verschrauben und Falzen Riveting, Fastening and Folding
Die einfachste Verbindungsart ist das The simplest method of joining is
Verschrauben, für das verschiedene fastening using bolts or screws, for
Gewindearten und -abmessungen zur which various dimensions and thread
Verfügung stehen. Schraubverbindun- forms are available. Screwed joints
gen eignen sich auch gut für Repara- are also highly suitable for repair
turzwecke. Nach einer Rekristallisation work. However after molybdenum has
von Molybdän ist ein zerstörungsfreies recrystallized, there is always a risk of
Lösen der Schraubverbindung nicht breakage when carrying out repairs in
mehr gewährleistet. this manner.
Zum Nieten stehen Halbrund- und For riveting both button-head and
Senkniete unterschiedlicher Abmessun- countersunk rivets are available.
gen zur Verfügung. Nach dem Bohren Following drilling the rivet holes must
muss das Nietloch sauber entgratet be deburred cleanly. Both the rivets
werden. Zur Optimierung der Verbin- and the riveting tool should be
dungsfestigkeit sollten die Niete und pre-heated to optimise the joint
das Werkzeug vor dem Umformen strength.
erwärmt werden. Before folding molybdenum sheet
Zum Falzen empfiehlt sich ein should be heated above its transition
Anwärmen über die Übergangs- temperature, which depends on the
temperatur des Bleches, deren Höhe amount of prior working and the material
von vorhergehenden Umformschritten thickness.
und der Blechdicke abhängt.
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28. Oberflächenbehandlung von Molybdän und seinen Legierungen
Surface Treatment of Molybdenum and its Alloys
Molybdän und seine Legierungen There are no significant differences in
verhalten sich sehr ähnlich und werden the behaviour of molybdenum and its
daher in diesem Kapitel nicht getrennt alloys and therefore they are not treated
behandelt. separately in this section.
Reinigen Cleaning
Geeignet ist Ultraschallreinigung in stark Ultrasonic cleaning in strongly alkaline,
alkalischen, wässrigen Tensidlösungen; aqueous solutions containing detergents
eine fleckenfreie Oberfläche erhält man is highly suitable. Subsequent rinsing
durch anschließende Reinstwasserspü- in high-purity water (σ ≤ 10 µS/cm)
lung (σ ≤ 10 µS/cm) und Warmlufttrock- followed by warm air drying results in a
nung. clean, blemish-free surface.
Lagern Storage
Bei hoher Luftfeuchtigkeit und stärkeren Humid conditions and large
Temperaturschwankungen kann Molyb- fluctuations in temperature can
dän anlaufen (oberflächlich oxidieren). cause surface oxidation of
Es soll daher stets in trockenen (Luft- molybdenum. It should therefore
feuchtigkeit unter 60 %), gleichmäßig always be stored in a dry area
temperierten Räumen aufbewahrt (humidity less than 60 %) at an
werden. Durch eine Lagerung mit even temperature. Surface
Schutzgas gefluteten, dichten Behäl- oxidation can be prevented by
tern, wird eine oxidation der Oberfläche storing in sealed containers
unterbunden. filled with inert gas.
Beizen Pickling
Stark oxidiertes Molybdän läßt sich in Heavily oxidised molybdenum can
geschmolzenem Natriumhydroxid mit be cleaned in molten sodium
einigen Prozent Oxidationsmittel hydroxide containing a small
(z.B. Natriumnitrat) reinigen percentage of oxidising agent
(= Schmelzbeize). Die Temperatur (e.g. sodium nitrate) in the
der Beize beträgt 400 - 450 °C. temperature range 400 - 450 °C.
Die zu beizenden Teile müssen trocken The material must first be dry to avoid
sein, da die Schmelze sonst gefährlich the danger of the melt splashing.
spritzt! Die gebeizten Teile werden ab- After cooling any remaining pickling
gekühlt, anhaftende Reste der Schmel- residues are removed by immersing in
ze werden durch warm water. Pickled or lightly oxidised Oberfläche eines MY-ESS-Bandes
Tauchen in Warmwasser entfernt. molybdenum parts can be etched in Surface of a MY-ESS ribbon
Schmelzgebeizte oder leicht oxidierte acid to achieve a bright finish. 1 part
Produkte aus Molybdän können zur Er- by volume of nitric acid (53 weight%) to
zielung einer blanken Oberfläche sauer 4 parts by volume sulphuric acid
gebeizt werden: 1 Volumenteil Salpeter- (87 weight%) is suitable. Thorough
säure (53 Gew.-%) und 4 Volumenteile rinsing in cold water removes acid
Schwefelsäure (87 Gew.-%). Eine residues and final rinsing with high-
gründliche Kaltwasserspülung beseitigt purity water followed by warm air drying
die Beizrückstände, Reinstwasserspü- leads to a bright, metallic finish.
lung und Warmlufttrocknung führen zu Lightly oxidised molybdenum can also
metallisch glänzenden Oberflächen. be cleaned and bright annealed in
Leicht oxidiertes Molybdän kann auch hydrogen at approximately 700 °C.
durch eine Reinigungsglühung in
Wasserstoff bei ca. 700 °C blankgeglüht
werden.
SIBOR®-beschichtete Mo Durchflussverkleidung
mit Frontplatte
SIBOR®-coated Mo throat with front plate
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29. Aufrauhen Surface Roughening
Ein Aufrauhen der Oberfläche läßt sich Surface roughening can be
durch Beizen (Rz ≈ 5 µm) oder Sand- achieved by pickling (Rz ≈ 5 µm),
strahlen mit Korund oder ähnlichem or shot blasting with e.g. alumina
(Rz ≈ 20 µm) erreichen. (Rz ≈ 20 µm).
Elektropolieren Electropolishing
Molybdän kann anodisch in 80 %iger Molybdenum can be anodically
Schwefelsäure elektropoliert werden. electropolished in 80 % sulphuric acid
Die Temperatur des Elektrolyten sollte solution. The electrolyte temperature
etwa 50 °C betragen, die Stromdichte should be around 50 °C and the current
zwischen 10 und 15 A/dm2. density between 10 and 15 A/dm2.
Beschichten Coating
Molybdän kann bei Vorliegen einer sau- Provided the surface is clean
beren Oberfläche vielfältig beschichtet molybdenum can be coated by various
werden bzw. auf Wunsch von PLANSEE methods. On request PLANSEE can
in Form eines beschichteten Halbzeu- supply coated semi-finished products or
ges oder Bauteiles bezogen werden: components:
• Zum Schutz gegen atmosphärische • For protection against atmospheric
Korrosion und als Kontakt- bzw. corrosion and as a surface layer to
Löthilfe: Schichten auf Basis von assist brazing operations: nickel,
Nickel, Chrom und Edelmetallen chromium and noble metals
• Zum Schutz gegen Luftoxidation based coatings
bis max. 1650 °C: • For protection against oxidation
Silizidschichten (z.B. SIBOR®) in air up to 1650 °C maximum:
• Als Verschleißschutz: silicide coatings (e.g. SIBOR®)
Oberflächennitrierung • For wear protection:
oder Oberflächenkarburierung surface nitriding or carburising
• Als Diffusionssperre: • As a diffusion barrier:
Oxidschichten oxide coatings
Die Schichtstärken liegen je nach Typical coating thickness is in the range
Einsatzbedingungen typischerweise 0.1 - 200 µm, depending on conditions
zwischen 0,1 und 200 µm. Als Verfahren of use. Flame spraying, atmospheric
kommen bei PLANSEE Flammspritzen, plasma spraying (APS) vacuum plasma
Atmosphärisches Plasmaspritzen spraying (VPS), physical vapour
(APS), Vakuumplasmaspritzen (VPS), deposition (PVD). slurry coating, gas
Physikalische Dampfabscheidung hardening and embedding in cement
(PVD), Slurrybeschichten, Gashärten mixtures are all processes used by
und Packzementieren zum Einsatz. PLANSEE
Al2O3 beschichtete Mo-Rührer
AI2O3 coated Mo stirrer
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30. Lieferformen
Available Products
Übersicht der PLANSEE-Halbzeuge aus Mo und Mo-Legierungen
Overview of the PLANSEE semi-finished products made of Mo and Mo alloys
Bleche / Sheets Bänder / Coiled Sheets
Verfügbarkeit Stäbe / Rods Drähte / Wires
and Plates and Ribbons
Availability [Durchmesser / Diameter] [Durchmesser / Diameter]
[Stärke / Thickness] [Stärke / Thickness]
Mo 0.025 - 50 mm 0.015 - 0.760 mm 0.50 - 165 mm 0.30 - 10 mm
TZM 0.10 - 50 mm - 0.50 - 165 mm auf Anfrage / on request
MHC - - 3 - 120 mm -
0.20 - 1 mm
MLS/MLR 0.3 - 0.76 mm - -
1 - 50 mm
ML - - auf Anfrage / on request 0.30 - 6.35 mm
MLS - - -
Mo-ILQ - - - 0.30 - 3.50 mm
MY - auf Anfrage / on request - -
MoW auf Anfrage / on request - 10 - 93 mm -
MoRe auf Anfrage / on request - auf Anfrage / on request auf Anfrage / on request
MoCu auf Anfrage / on request - - -
Umrechnung von Einheiten / Conversion of Units
Weitere Informationen über
PLANSEE-Halbzeuge und Formteile
von zu multiplizieren aus Mo und Mo-Legierungen finden Sie
mit in unter www.plansee.com, oder Sie kon-
from
multiply by to taktieren Ihren PLANSEE-Partner.
mm 0.03937 25.40 inch
N/mm2 0.10194 9.81 kp/mm2 For further information on PLANSEE
semi-finished products and formed parts
N/mm2 145.0024 0.00689 psi made of Mo and Mo alloys please visit
kN/mm2 101.94 0.00981 kp/mm2 our website www.plansee.com or contact
kN/mm2 145.0024 0.00689 ksi your PLANSEE partner.
J/(g K) 0.2388 4.1868 cal/(g °C)
J/(g K) 0.2388 4.1868 BTU/(lb °F)
Pa=N/m2 0.0075 133.3 Torr
2
Pa=N/m 0.000145 6895 psi
Pa=N/m2 10-5 105 bar
Torr 0.019337 51.71433 psi
W/(m K) 0.002388 418.68 cal/(cm s °C)
W/(m K) 0.5778 1.7307 BTU/(h ft °F)
cal/(cm s °C) 241.95 0.004133 BTU/(h ft °F)
°C (1.8 x °C) + 32 (°F - 32) x 0.56 °F
°C + 273.15 - 273.15 K
in zu multiplizieren von
to mit from
multiply by
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31. Kollimatoren aus DENSIMET® MYTOS Band für die Lichtindustrie
Collimators made of DENSIMET ® MYTOS ribbon for lighting industry
PLANSEE liefert Komponenten aus
hochschmelzenden Metallen für
verschiedene industrielle
Anwendungen:
• Lichttechnik
• Elektronik
• Medizintechnik
• Energieumwandlung und -verteilung
• Anlagen- und Ofenbau
• Beschichtungstechnik
Bauteile für Brennstoffzellen CuCr Kontaktteile für Mittelspannung • Werkstoff- und Produktionstechnik
Parts for fuel cells CuCr contact parts for medium voltage
PLANSEE supplies components
made of refractory metals for various
industrial applications:
• Lighting Industry
• Electronics
• Medical Technology
• Energy Conversion and Distribution
• Engineered Components
and Furnaces
• Coating Technology
• Material and Processing Technology
Chargiergestelle aus PM 2000 Sputtertarget aus Mo
Charge carrier made of PM 2000 Sputtering target made of Mo
Plasmaspritzdüsen und -elektroden aus W/Cu W-Schweißelektroden für das Orbitalschweißen
Plasma spraying nozzles and electrodes W welding electrodes for orbital welding
made of W/Cu
Ta-Töpfchen Goldbeschichtete Halbleiterbasisplatten aus Mo
Ta cups Gold-coated semi-conductor base plates
made of Mo
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