Molybdän

Mit seinen einzigartigen mechanischen und chemischen Eigenschaften ist Molybdän ein hervorragender Werkstoff für höchste Anforderungen. Molybdän verfügt über einen sehr hohen Schmelzpunkt, eine geringe Wärmeausdehnung und eine hohe Wärmeleitfähigkeit und wird aufgrund dieser Eigenschaften in zahlreichen Industrien eingesetzt. Molybdän ist ein richtiger Allrounder. Wir machen aus dem Werkstoff unter anderem Bänder und Drähte für die Lichtindustrie, Halbleiterbasisplatten für die Leistungselektronik, Glasschmelzelektroden, Heizeinsätze für Hochtemperaturöfen und Sputtertargets für die Beschichtung von Solarzellen und Flachbildschirmen.

Molybdän Feindraht
Molybdän Feindraht
Molybdän Heizeinsatz
Heizeinsatz
Molybdän Glasschmelzelektrode
Glasschmelzelektroden
Molybdän Basisplatte
Molybdän Basisplatte
Eigenschaften von Molybdän
Ordnungszahl42
CAS-Nummer7439-98-7
Atommasse95,94
Schmelzpunkt2620°C
Siedepunkt5560°C
Atomvolumen0,0153 [nm3]
Dichte bei 20 °C10,2 [g/cm3]
Kristallstrukturkubisch-raumzentriert
Gitterkonstante0,3147 [nm]
Häufigkeit in der Erdrinde1,2 [g/t]
Einsatzgebiete
Einsatzgebiete
Molybdän-Legierungen
Legierungen
Molybdän Eigenschaften
Eigenschaften
Vorkommen und Aufbereitung
Vorkommen
Pulvermetallurgie
Pulver-
metallurgie

Garantiert rein

Auf unsere Qualität können Sie sich verlassen. Wir produzieren unsere Molybdänprodukte vom Metalloxid bis zum fertigen Produkt selbst. Als Ausgangsmaterial verwenden wir nur reinstes Molybdänoxid. So garantieren wir Ihnen für unser Molybdän eine Reinheit von 99,97 % (metallische Reinheit ohne W). Der restliche Anteil setzt sich aus folgenden Elementen zusammen:

ElementTypischer max. Wert [μg/g]Garantierter max. Wert [μg/g]
Al110
Cr320
Cu220
Fe520
K620
Ni110
Si220
W169300
C1330
H010
N510
O640
Cd15
Hg*01
Pb05


*Erstwert

Die Anwesenheit von Cr (VI) und organischen Verunreinigungen kann durch den Produktionsprozess ausgeschlossen werden (mehrfache Wärmebehandlung bei Temperaturen über 1000°C in H.)

Einsatzgebiete

So vielfältig wie seine Eigenschaften sind die industriellen Anwendungen unseres Molybdäns. Drei davon möchten wir Ihnen kurz vorstellen:

Hohe Reinheit und hohe Kriechbeständigkeit

Unser Molybdän ist besonders rein, hält höchsten Temperaturen stand und lässt sich dennoch gut verarbeiten. Zum Beispiel zu Tiegeln für alle gängigen Prozesse in der Saphirzucht. Mit ihrer hohen Reinheit beweisen diese ihre Stärke als optimales Schmelz- und Erstarrungsgefäß.

Gute Formbeständigkeit und exzellente Korrosionsbeständigkeit

Unsere Rührer homogenisieren Glasschmelzen jeglicher Art. Sie müssen extremen Temperaturen und aggressiven Glasschmelzen trotzen. Molybdän macht's möglich. Mit ausgezeichneten Formbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber Metall- und Glasschmelzen sorgt unser Werkstoff für eine optimale Rührwirkung und lange Standzeiten.

Gute Wärmeleitfähigkeit und niedrige Wärmeausdehnung

Bei hohen Leistungsdichten und Strömen in Leistungsdioden und Transistoren entsteht Wärme. Die gute Wärmeleitfähigkeit und eine auf die Halbleitermaterialien angepasste thermische Ausdehnung machen Molybdän und seine Legierungen zum perfekten Trägermaterial für Leistungselektronik. Als Basisplatte führt Molybdän Wärme zuverlässig ab.

Reines Molybdän oder lieber eine Legierung?

Wir bereiten unser Molybdän auf jeden Einsatz optimal vor. Folgende Eigenschaften definieren wir durch verschiedene Legierungszusätze:

  • Physikalische Eigenschaften (z. B. Schmelzpunkt, Dampfdruck, Dichte, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung, Wärmekapazität)
  • Mechanische Eigenschaften (z. B. Festigkeit, Bruchverhalten, Kriechverhalten, Duktilität)
  • Chemische Eigenschaften (Korrosionsbeständigkeit, Ätzverhalten)
  • Bearbeitbarkeit (spanabhebende Bearbeitung, Verformungsverhalten, Schweißeignung)
  • Rekristallisationsverhalten (Rekristallisationstemperatur, Versprödungsneigung, Alterungseffekte)

Doch damit nicht genug: Auch durch maßgeschneiderte Herstellprozesse können wir die Eigenschaften von Molybdän in weiten Bereichen variieren. Das Ergebnis: Molybdänlegierungen mit unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen, die genau auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sind.

WerkstoffbezeichnungChemische Zusammensetzung
(Gewichtsprozent)
Mo (rein) > 99,97 % Mo
TZM0,5 % Ti / 0,08 % Zr / 0,01 - 0,04 % C
MHC1,2 % Hf / 0,05 - 0,12 % C
Mo-LanthanoxidML0,3 % La2O3
MLR (R = Recrystallized)0,7 % La2O3
MLS (S = Stress relieved)0,7 % La2O3
MoILQ (ILQ = Incandescent Lamp Quality)

0,03 % La2O3

Mo-YttriumoxidMY0,47 % Y2O3 / 0,08 % Ce2O3
MoReMoRe55,0 % Re
MoRe4141,0 % Re
MoWMW2020,0 % W
MW3030,0 % W
MW5050,0 % W
MoCuMoCu3030,0 % Cu
MoCu1515,0 % Cu
MoZrO2MZ171,7 % ZrO2
MoNbMoNb109,71 % Nb
MoTaMT1110,75 % Ta

TZM (Titan-Zirkonium-Molybdän)

Mit geringen Mengen kleiner, feinster Karbide verwandeln wir unser Molybdän in TZM. Im Vergleich zu reinem Molybdän ist TZM fester und hat eine höhere Rekristallisationstemperatur sowie eine höhere Kriechfestigkeit. TZM kommt bei Hochtemperaturanwendungen, unter starker mechanischer Beanspruchung etwa als Schmiedewerkzeug, oder auch als Drehanode in Röntgenröhren zum Einsatz. Die empfohlenen Einsatztemperaturen liegen zwischen 700 und 1400°C.

MHC (Molybdän-Hafnium-Kohlenstoff)

MHC ist eine teilchenverstärkte Molybdän-Basislegierung, die Hafnium und Kohlenstoff enthält. Durch die feinen homogen verteilten Karbide wird das Material extrem warm- und kriechfest und die empfohlene maximale Einsatztemperatur erhöht sich gegenüber TZM nochmals um 150°C auf 1550°C. MHC findet unter anderem in der Metallformgebung seinen Einsatz. Als Strangpressmatrize hält es höchsten thermischen und mechanischen Belastungen stand.

ML (Molybdän-Lanthanoxid)

Geringe Mengen an Lanthanoxidpartikeln (0,3 bzw. 0,7 Gewichtsprozent) sorgen für eine sogenannte Stapelfaserstruktur des Molybdäns. Diese besondere Gefügestruktur ist bis zu 2000°C stabil. Molybdän-Lanthanoxid ist daher auch bei extremen Einsatzbedingungen kriechfest. Diese Legierung verarbeiten wir zu Ofenbauteilen wie Heizseilen und -drähten, Sinter- und Glühschiffchen oder Verdampferwendeln. In der Lichtindustrie kommt Molybdän-Lanthanoxid unter anderem als Halte- und Zuführungsdraht zum Einsatz.

MoILQ (Molybdän-ILQ)

MoILQ ist eine mikrodotierte Molybdänlegierung mit nur 0,03 Gewichtsprozent Lanthanoxid, die speziell für den Einsatz in der Lichtindustrie entwickelt wurde. Durch den speziell angepassten Dotierungsgehalt ist die Rekristallisationstemperatur höher als bei reinem Molybdän. Auch die Mikrostruktur ist nach der Rekristallisation feinkörniger als bei reinem Molybdän. Im Vergleich zu unserem ML ist MoILQ besser umformbar und daher einfacher zu verarbeiten. MoILQ kommt als Kern- und Haltedraht bei der Herstellung des Filaments in Glühlampen und Halogenlampen zum Einsatz.

MY (Molybdän-Yttrium-Ceroxid)

Unser MY ist eine teilchenverfestigte Molybdän-Legierung, die 0,47 Gewichtsprozent Yttriumoxid und 0,08 Gewichtsprozent Ceroxid enthält. MY haben wir speziell für den Einsatz in der Lichtindustrie entwickelt. MY zeigt eine gute Anbindung zu Quarzglas, lässt sich gut schweißen und hat eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit im Vergleich zu reinem Molybdän. MY wird hauptsächlich als stromzuführendes ESS-Band, sowie in der Beschichtungstechnik als Verdampferschiffchen eingesetzt.

MoW (Molybdän-Wolfram)

Die Hochtemperatureigenschaften und Korrosionsbeständigkeit unseres Molybdäns verbessern Wolfram. MoW-Werkstoffe werden mit unterschiedlichen Zusammensetzungen von MW20 mit 20 Gewichtsprozent W bis MW50 mit 50 Gewichtsprozent W vorzugsweise für die Herstellung von Zink und für Rührwerkzeuge in der Glasindustrie eingesetzt. Außerdem fertigen wir aus unseren MoW-Legierungen Sputtertargets für die Beschichtung von Flachbildschirmen. MoW-Schichten zeigen ein verbessertes Ätzverhalten in der Herstellung von Dünnfilmtransistoren.

MoRe (Molybdän-Rhenium)

Geringe Mengen Rhenium machen Molybdän schon unter Raumtemperatur duktil. Molybdän-Rhenium (MoRe) kommt vor allem als Thermoelementdraht in den Standardzusammensetzungen MoRe5 und MoRe41 zum Einsatz. Das Material überzeugt in allen Anwendungen, wo hohe Duktilität gefordert ist.

MoCu (Molybdän-Kupfer)

Molybdän-Kupfer (MoCu) ist ein Verbundwerkstoff mit bis zu 30 Gewichtsprozent Kupfer. Dieser Verbund vereint die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und die geringe thermische Ausdehnung von Molybdän. Unser MoCu ist ein perfekter Kandidat für die Herstellung von passiven Kühlelementen (Wärmesenken) in elektronischen Bauteilen. Unsere Molybdän-Kupfer-Verbundwerkstoffe sind mit ihrem geringen Gewicht besonders dort geeignet, wo jedes Gramm zählt. Zum Beispiel in der Automobilindustrie als Trägerplatten für IGBT-Module.

MoZrO2 (Molybdän-Zirkoniumoxid)

Glasschmelzelektroden müssen aggressiven Glasschmelzen und sehr hohen Temperaturen standhalten. Durch die Zugabe von 1,7 Gewichtsprozent Zirkoniumoxid haben wir Molybdän Eigenschaften verliehen, die speziell für die Glasindustrie interessant sind. MoZrO2 hat eine höhere Korrosionsbeständigkeit gegenüber Glasschmelzen und eine höhere Hochtemperaturfestigkeit und Kriechbeständigkeit als reines Molybdän.

MoTa (Molybdän-Tantal) und MoNb (Molybdän-Niob)

Aus unseren Molybdän-Sputtertargets entstehen dünne Funktionsschichten für Flachbildschirme. Vor allem bei Touch-Panels kommt es auf eine hohe Korrosionsbeständigkeit an. Wir legieren unseren Allrounder Molybdän deshalb mit Niob und erzielen mit diesem Werkstoff eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit. Wer neben einer hohen Korrosionsbeständigkeit von einer besonders guten und schnellen Strukturierbarkeit der abgeschiedenen Schicht profitieren will, dem empfehlen wir unsere MoTa-Legierung.

Rundum gut. Werkstoffeigenschaften von Molybdän.

Molybdän zählt zu den hochschmelzenden Metallen (auch Refraktärmetalle genannt). Refraktärmetalle sind jene Metalle, die einen höheren Schmelzpunkt als Platin haben (1772°C). Bei hochschmelzenden Metallen ist die Bindungsenergie zwischen den einzelnen Atomen besonders hoch. Refraktärmetalle haben einen hohen Schmelzpunkt bei gleichzeitig niedrigem Dampfdruck, einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe Warmfestigkeit. Auch der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient und die relativ hohe Dichte sind für Refraktärmetalle charakteristisch. Da Molybdän in der gleichen Gruppe wie Wolfram im Periodensystem steht, hat es einen ähnlichen Atomaufbau sowie ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften. Besonders erwähnenswert ist die gute thermische Leitfähigkeit von Molybdän und Wolfram. Molybdän ist jedoch schon bei niedrigeren Temperaturen gut verformbar und daher leichter zu verarbeiten als Wolfram.

Molybdän ist ein richtiger Allrounder und zeigt ein sehr ausgewogenes Eigenschaftenprofil:

Eigenschaften
Ordnungszahl42
Atommasse95,94
Schmelzpunkt2 620 °C / 2 893 K
Siedepunkt5 560 °C / 5 833 K
Atomvolumen1,53 · 10-29 [m3]

Dampfdruck

bei 1 800 °C1 · 10-4 [Pa]
bei 2 200 °C5 · 10-2 [Pa]
Dichte bei 20 °C (293 K)10,2 [g/cm3]
Kristallstrukturkubisch-raumzentriert
Gitterkonstante3,147 · 10-10 [m]

Härte bei 20 °C (293 K)

Spannungsarmgeglüht> 220 [HV10]
Rekristallisiert160 - 180 [HV10]
E-Modul bei 20 °C (293 K)320 [GPa]
Poisson'sche Zahl0,31
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient bei 20 °C (293 K)5,2 · 10-6 [m/(m·K)]
Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C (293 K)142 [W/(m ·K)]
Spezifische Wärme bei 20 °C (293 K)0,254 [J/(g·K)]
Elektrische Leitfähigkeit bei 20 °C (293 K)17,9 · 106 [1/(Ω·m)]
Spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C (293 K)0,056 [(Ω·mm2)/m]

Schallgeschwindigkeit bei 20 °C (293 K)

Longitudinalwelle6 250 [m/s]
Transversalwelle3 350 [m/s]
Elektronenaustrittsarbeit4,39 [eV]
Einfangquerschnitt für thermische Neutronen2,7 · 10-27 [m2]

Die Eigenschaften unseres Molybdäns und seiner Legierungen beeinflussen wir durch die Art und Menge der Legierungselemente sowie durch einen maßgeschneiderten Herstellprozess. Karbide, wie wir sie gezielt in TZM und MHC einbringen, beeinflussen die mechanischen Eigenschaften unseres Molybdäns in allen Temperaturbereichen. Oxide erhöhen vor allem die Rekristallisationstemperatur und Kriechbeständigkeit des Molybdäns. Rhenium macht Molybdän auch bei Raumtemperatur duktil. Kupfer erhöht die Wärmeleitfähigkeit, ohne den thermischen Ausdehnungskoeffizienten gravierend zu beeinflussen.

Verdampfungsgeschwindigkeit von hochschmelzenden Metallen
Verdampfungsgeschwindigkeit von hochschmelzenden Metallen
Dampfdrücke von hochschmelzenden Metallen
Dampfdrücke von hochschmelzenden Metallen
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient von Mo, TZM und MLR
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient von Mo, TZM
und MLR in Abhängigkeit von der Temperatur
Wärmeleitfähigkeit vond Mo, TZM, MLR
Wärmeleitfähigkeit von Mo, TZM und MLR
in Abhängigkeit von der Temperatur
Spezifische Wärme
Spezifische Wärme
Spezifischer elektrischer Widerstand
Spezifischer elektrischer Widerstand

Molybdänlegierungen im Vergleich zu reinem Molybdän

TZMMHCMLMoILQ
Legierungsbestandteile (in
Gewichtsprozent)
0,5 % Ti
0,08 % Zr
0,01 - 0,04 % C
1,2 % Hf
0,05 - 0,12 % C
0,3 % La2O3
0,7 % La2O3
0,03 % La2O3
Wärmeleitfähigkeit--
Raumtemperaturfestigkeit++
Hochtemperaturfestigkeit /
Kriechfestigkeit
++(<1 400 °C)
+ (>1 400 °C)
++(<1 500 °C)
+ (>1 500 °C)
+(<1 400 °C)
++ (>1 400 °C)
+
Rekristallisationstemperatur++++++
Duktilität nach HT-Einsatz+++++
Schweißbarkeit++++
MYMoWMoReMoCu
Legierungsbestandteile (in
Gewichtsprozent)
0,47 % Y2O3
0,08 % Ce2O3
20 - 50 % W5 / 41 % Re15 / 30 % Cu
Wärmeleitfähigkeit~--++
Raumtemperaturfestigkeit~++-
Hochtemperaturfestigkeit /
Kriechfestigkeit
+++-
Rekristallisationstemperatur+++-
Duktilität nach HT-Einsatz+~+++
Schweißbarkeit+~++-

~ comparable with pure Mo + higher than pure Mo ++ much higher than pure Mo - lower than pure Mo -- much lower than pure Mo

Thermophysikalische Eigenschaften

Der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient und die relativ hohe Dichte sind für Refraktärmetalle typisch. So auch für Molybdän. Auch die gute thermische Leitfähigkeit und der geringe elektrische spezifische Widerstand sind charakteristisch für Molybdän. Molybdän hat eine starke Bindung zwischen den Atomen und einen höheren E-Modul als viele andere Metalle. Die thermophysikalischen Eigenschaften von Molybdän ändern sich mit der Temperatur.

Thermischer Ausdehnungskoeffizient Molybdän
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient von Molybdän und Wolfram
spezifische Wärme von Molybdän und Wolfram
Spezifische Wärme von Molybdän und Wolfram
Emissivität Molybdän

Die Abbildung fasst die in der Literatur zugänglichen temperaturabhängigen Emissivitätswerte für Molybdän - dargestellt als rotes Streuband - zusammen. Experimentell an Plansee-Proben in typischen Lieferzuständen bestimmte Emissivitätswerte liegen am oberen Ende des Streubandes.

Der spezifische elektrische Widerstand ρ („rho“) eines Materials ist der Kehrwert seiner elektrischen Leitfähigkeit. Je höher der Wert des spezifischen elektrischen Widerstands ist, desto schlechter leitet das Material Strom. Die Einheit des spezifischen elektrischen Widerstands ρ ist Ωmm²/m. Metalle haben sehr unterschiedliche spezifische elektrische Widerstände. Ein Beispiel: 0,016 Ωmm²/m (Silber) oder 0,8 Ωmm²/m (Titan). Der spezifische elektrische Widerstand wird stark von der Temperatur, sowie Legierungselementen, Verunreinigungen und Gitterbaufehlern des jeweiligen Materials beeinflusst. Unsere Hochleistungswerkstoffe Molybdän und Wolfram haben einen sehr geringen spezifischen elektrischen Widerstand: etwa 0,05 Ωmm²/m bei Raumtemperatur und sogar bei einer Temperatur von 1500°C noch unter 0,5 Ωmm²/m! Daher sind die Werkstoffe optimal für die Verwendung als elektrische Kontakte und als Beschichtungswerkstoffe geeignet. Da Molybdän und Wolfram ein kubisches Kristallgitter besitzen, ist der spezifische elektrische Widerstand in allen kristallographischen Raumrichtungen gleich.

Spezifischer elektrischer Widerstand von Molybdän und Wolfram
Spezifischer elektrischer Widerstand von Molybdän und Wolfram
Wärmeleitfähigkeit von Molybdän und Wolfram in Abhängigkeit von der Temperatur
Wärmeleitfähigkeit von Molybdän und Wolfram
in Abhängigkeit von der Temperatur

Mechanische Eigenschaften

Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts von 2 620 °C ist Molybdän auch bei hohen Temperaturen fest und kriechbeständig. Mit zunehmender Verformung von Molybdän steigt seine Festigkeit noch weiter. Im Gegensatz zu jener von anderen Metallen nimmt auch die Duktilität von Molybdänwerkstoffen mit zunehmender Verformung zu. Um die Duktilität des Molybdäns durch Legieren zu steigern oder die Spröd-Duktil-Übergangstemperatur zu senken, verwenden wir Rhenium. Darüber hinaus legieren wir Molybdän unter anderem mit Titan, Zirkonium, Hafnium, Kohlenstoff oder Selten-Erd-Oxiden. Der Elastizitätsmodul ist auf Grund starker Bindungen zwischen den Molybdänatomen sowohl bei Molybdän als auch dessen Legierungen sehr hoch, verglichen zu anderen Metallen. So entstehen unterschiedliche Werkstoffe mit ganz speziellen Eigenschaftsprofilen.

Elastizitätsmodul von Molybdän
Elastizitätsmodul von Molybdän, aufgetragen über
die Prüftemperatur im Vergleich zu unseren anderen
hochschmelzenden Metallen Wolfram, Chrom, Tantal und Niob.
Typische 0,2% Dehngrenzwerte für Mo- und TZM Blechmaterial im spannungsarmgeglühten
Typische 0,2% Dehngrenzwerte für Mo- und TZM
Blechmaterial im spannungsarmgeglühten
bzw. rekristallisierten Zustand (Blechstärke 2 mm)
Typische Zugfestigkeit
Typische Zugfestigkeit für Mo- und TZM- Blechmaterial im
spannungsarmgeglühten bzw. rekristallisierten Zustand (Blechstärke 2 mm)
Vergleich der stationären Kriechraten
Vergleich der stationären Kriechraten von Mo-, TZM- und MLR-
Blechmaterial bei 1100 °C
Verleich der stationären Kriechraten von Mo-, TZM- und MLR- Blechmaterial bei 1450 und 1800 °CAC
Vergleich der stationären Kriechraten von Mo-, TZM- und MLR-
Blechmaterial bei 1450 und 1800 °C

Beschreibung des Probenmaterials für die Kriechversuche

MaterialPrüftemperatur [°C]Blechstärke [mm]Wärmebehandlung vor der Prüfung
Mo11001,51200 °C / 1h
14502,01500 °C / 1h
18006,01800 °C / 1h
TZM11001,51200 °C / 1h
14501,51500 °C / 1h
18003,51800 °C / 1h
MLR11001,51700 °C / 3h
14501,01700 °C / 3h
18001,01700 °C / 3h
Typische 0,2% Dehngrenzwerte für Molybdän
Typische 0,2% Dehngrenzwerte für Mo-, TZM- und MHC-Stab-
material (Durchmesser 25 mm; spannungsarmgeglühter Zustand)
Typische Zugfestigkeit für Mo- und TZM-Blechmaterial
Typische Zugfestigkeit für Mo-, TZM- und MHC-Stabmaterial
(Durchmesser 25 mm; spannungsarmgeglühter Zustand)
Härtewerte für Mo, TZM- und MHC-Stabmaterial (Durchmesser 25 mm,
spannungsarmgeglühter Zustand) in Abhängigkeit der Temperatur
Lichtmikroskopische Aufnahme eines Mo-Bleches
Lichtmikroskopische Aufnahme eines
Mo-Bleches (spannungsarmgeglüht)
Lichtmikroskopische Aufnahme eines Mo-Bleches
Lichtmikroskopische Aufnahme eines
Mo-Bleches (rekristallisiert)
Lichtmikroskopische Aufnahme eines MLR-Bleches
Lichtmikroskopische Aufnahme eines MLR-Bleches

Spröd-Duktil-Übergangstemperatur

Wird Molybdän über eine bestimmte Temperatur erwärmt, verliert es seine Sprödigkeit und wird duktil. Diese zum Übergang von Sprödigkeit zu Duktilität notwendige Temperatur bezeichnet man als Spröd-Duktil-Übergangstemperatur. Sie hängt unter anderem von der chemischen Zusammensetzung und dem Verformungsgrad des Metalls ab.

Mit steigendem Rekristallisationsgrad nehmen die Duktilität und die Bruchzähigkeit von Molybdän-werkstoffen ab. Daher ist die Rekristallisationstemperatur eine entscheidende Größe. Über der Rekristallisationstemperatur wandelt sich das Gefüge um. Diese Kornneubildung verringert die Festigkeit und Härte von Molybdän und erhöht die Bruchneigung. Nur aufwendige Umformschritte wie Walzen, Hämmern oder Ziehen können das Ausgangsgefüge wieder einstellen. Die Rekristallisationstemperatur hängt stark vom Verformungsgrad des Molybdäns und dessen chemischer Zusammensetzung, besonders vom Dotierungsgehalt, ab. Die unten stehende Tabelle fasst typische Rekristallisationstemperaturen von Molybdän-Basiswerkstoffen zusammen.

WerkstoffTemperatur [°C] für 100 % Rekristallisation (Glühdauer 1 Stunde)
Umformgrad = 90 %Umformgrad = 99,99 %
Mo (rein)1100-
TZM1400-
MHC1550-
ML13002000
MoILQ12001400
MY11001350
MoRe411300-
MoW301200-

Bei der mechanischen Bearbeitung von Molybdän und generell von Refraktärmetallen ist die Kenntnis über die speziellen Eigenschaften dieser Materialgruppe unumgänglich. Die spanlose Formgebung wie Biegen oder Abkanten muss über der Spröd-Duktil-Übergangstemperatur erfolgen, damit das Blech zuverlässig rissfrei verformbar ist. Je dicker das Blech, desto höhere Temperaturen sind notwendig, um es rissfrei zu formen. Auch Schneiden und Stanzen von Molybdän sind gut möglich, wenn das Werkzeug geschärft ist und die Anwärmtemperatur richtig eingestellt ist. Auch die spanabhebende Bearbeitung ist mit sehr robusten und starken Maschinen kein Problem. Bei speziellen Fragen rund um das Thema mechanische Bearbeitung von Refraktärmetallen stehen wir Ihnen mit unserer langjährigen Erfahrung sehr gerne zur Verfügung.

Chemische Beständigkeit

Die gute chemische Beständigkeit von Molybdän und seinen Legierungen wird in der chemischen Industrie und in der Glasindustrie besonders geschätzt. Bei einer Luftfeuchtigkeit von unter 60 % ist Molybdän korrosionsbeständig. Erst bei höherer Luftfeuchtigkeit bilden sich Anlauffarben aus. In alkalischen und oxidierenden Flüssigkeiten wird Molybdän bei Temperaturen über 100 °C unbeständig. Für die Anwendung von Molybdän in oxidierenden Gasen und Elementen über 250 °C haben wir zum Schutz vor Oxidation eine Schutzschicht namens Sibor® entwickelt. Glasschmelzen, Wasserstoff, Stickstoff, Edelgase, Metallschmelzen und Oxidkeramiken greifen Molybdän auch bei sehr hohen Temperaturen nicht oder im Vergleich zu anderen metallischen Werkstoffen weniger an.

Nachstehende Tabelle zeigt das Korrosionsverhalten von Molybdän. Die Angaben beziehen sich, wenn nicht gesondert vermerkt, auf reine, nicht mit Sauerstoff vermengte Lösungen. Fremde, chemisch aktive Substanzen in kleinsten Konzentrationen können das Korrosionsverhalten stark beeinflussen. Sie haben Fragen zu komplexen Korrosionsthemen? Wir stehen Ihnen mit unserer Erfahrung und unserem eigenen Korrosionslabor sehr gerne zur Verfügung.

Korrosionsverhalten von Molybdän
WasserKalt- und Warmwasser < 80 °C (353 K)beständig
Heißwasser > 80 °C (353 K)unbeständig
Heißwasser mit Stickstoffbegasung oder Inhibitorbeständig
Anorganische SäurenFlusssäure < 100 °C (373 K)beständig
Königswasser kalt und warmunbeständig
Orthophosphorsäure bis 270 °C (543 K)beständig
Salpetersäure kalt und warmunbeständig
Salzsäure kalt und warmbeständig
Schwefelsäure < 70 % bis 190 °C (463 K)beständig
Chromschwefelsäureunbeständig
LaugenAmmoniaklösungbeständig
Kalilauge (KOH < 50 %) bis 100 °C (373 K)beständig
Kalilauge (KOH > 50 %)unbeständig
Natronlauge (NaOH < 50 %) bis 100 °C (373 K)beständig
Natronlauge (NaOH > 50 %)unbeständig
Natriumhypochloritlösung kalt und warmunbeständig
Organische SäurenAmeisensäure 20 °C (293 K)beständig
Essigsäure bis 100 °C (373 K)beständig
Milchsäure konz. 20 °C (293 K)beständig
Oxalsäure 20 °C (293 K)beständig
Weinsäure 20°C (293 K)beständig
NichtmetalleBor bis 1 600 °C (1 873 K)beständig
Kohlenstoff bis 1 100 °C (1 373 K)beständig
Phosphor bis 800 °C (1 073 K)beständig
Schwefel bis 440 °C (713 K)beständig
Silizium bis 600 °C (873 K)beständig
Fluor 20 °C (293 K)unbeständig
Chlor bis 250 °C (523 K)beständig
Brom bis 450 °C (723 K)beständig
Iod bis 450 °C (723 K)beständig
Glasschmelzen*Bis 1 700 °C (1 973 K)beständig

* Ausgenommen Gläser mit Oxidationsmitteln (z.B. Bleiglas)

Korrosionsverhalten gegenüber Gasen
Ammoniakgas < 1 000 °C beständigLuft und Sauerstoff < 400 °C beständig
Edelgasekeine ReaktionStickstoffkeine Reaktion
Kohlendioxid < 1 200 °C beständigWasserstoffkeine Reaktion
Kohlenmonoxid < 1 400 °C beständigWasserdampf < 700 °C beständig
Kohlenwasserstoffe < 1 100 °C beständig

Bitte beachten Sie speziell bei sauerstoffhaltigen Atmosphären, dass über 400 °C eine starke Oxidation einsetzt. Mit speziellen Beschichtungen wie Sibor® verhindern wir das Oxidieren von Molybdän.

Korrosionsverhalten gegenüber keramischen Ofenbauwerkstoffen
Aluminiumoxid< 1 900 °C beständigMagnesiumoxid < 1 600 °C beständig
Berylliumoxid < 1 900 °C beständigSiliciumcarbid < 1 300 °C beständig
Graphit < 1 100 °C beständigZirkoniumoxid < 1 900 °C beständig
Magnesitziegel < 1 600 °C beständig

Durch Zulegieren von bis zu 30 Gewichtsprozent Wolfram verbessert sich die Korrosionsbeständigkeit von Molybdän, beispielsweise in Zink, deutlich.

Korrosionsverhalten gegenüber Metallschmelzen
Aluminium < 700 °C beständigNatrium < 1 030 °C beständig
Berylliumnicht beständigNickelnicht beständig
Blei < 1 100 °C beständigPlutonium < 900 °C beständig
Sauerstoffhaltiges Blei < 500 °C beständigQuecksilber < 600 °C beständig
Cäsium < 870 °C beständigRubidium < 1 000 °C beständig
Eisennicht beständigScandiumnicht beständig
Gallium < 300 °C beständigSeltene Erden < 1 100 °C beständig
Kalium < 1 200 °C beständigSilberbeständig
Kupfer < 1 300 °C beständigUrannicht beständig
GoldbeständigWismut < 1 400 °C beständig
Lithium < 1 400 °C beständigZink < 400 °C beständig
Magnesium < 1 000 °C beständig Zinn < 550 °C beständig

Vorkommen und Aufbereitung

Molybdän ist schon seit dem 3. Jahrhundert v. Chr. bekannt. Der Begriff Molybdaena stand damals jedoch für Grafit und Bleiglanz, der mit dem Molybdänglanz (natürliches Vorkommen) verwechselt wurde. Erst im 17. Jahrhundert erkannte man, dass Molybdaena kein Blei enthält, und 1778 gelang es Carl Wilhelm Scheele, mithilfe von Salpetersäure, weißes Molybdänoxid (MoO3) herzustellen. Scheele nannte den weißen Niederschlag "Terra molybdaenae" (Molybdänerde). Im Jahr 1781 gelang es Peter Jakob Hjelm erstmals, Molybdänoxid zu reduzieren. Das Resultat: Metallisches Molybdän. Das chemische Symbol und genaueres Wissen über die chemischen Eigenschaften von Molybdän verdanken wir Jöns Jakob Berzelius. Die erste Fertigung von reinem Molybdän gelang erst Anfang des 20. Jahrhunderts durch Reduktion von Molybdäntrioxid (MoO3) mit Wasserstoff. Das wichtigste Mineral für die Herstellung von Molybdän ist Molybdänit (MoS2). Die größten Molybdänvorkommen sind in Nord- und Südamerika sowie in China zu finden. In den Kupferminen Chiles fällt Molybdän als Nebenprodukt der Kupfergewinnung an. Diese Erze enthalten etwa 0,5 Gewichtsprozent Molybdänglanz. Mithilfe der sogenannten Flotation werden die Begleitmineralien vom Molybdän getrennt. Nach diesem Verfahren enthält das Konzentrat durchschnittlich etwa 85 % Molybdänglanz (MoS2). Dieses Konzentrat wird bei 600 °C geröstet. Das Molybdänit (MoS2) wird zu Molybdäntrioxid (MoO3) oxidiert.

Molymet

Mit unserer Beteiligung am chilenischen Unternehmen Molibdenos y ­­Metales (Molymet) haben wir einen wichtigen Schritt gesetzt um unsere Molybdänversorgung nachhaltig abzusichern. Molymet ist weltweit der größte Verarbeiter von Molybdän-Erzkonzentraten.

Wussten Sie, dass in manchen Molybdänkonzentraten etwa 0,1 % Rhenium zu finden ist? Dieses Rhenium sublimiert beim Röstvorgang als Rheniumheptoxid (Re2O7) und wird im Staubabscheider als Nebenprodukt der Molybdänaufbereitung gewonnen.

Das geröstete Molybdänkonzentrat oder auch technisches Molybdänoxid wird bei ca. 1 000 °C sublimiert oder durch chemische Verfahren weiter gereinigt. Die so erhaltenen Produkte für die Herstellung metallischen Molybdäns sind:

  • ADM (Ammon-Dimolybdat) / (NH4)2O 2MoO3 (weiß)
  • Molybdän-Trioxid / MoO3 (grün)

Aus den oben genannten Vorprodukten fertigen wir durch eine Zwei-Stufen-Reduktion mit Wasserstoff metallisches Molybdänpulver. Wir reduzieren Molybdäntrioxid unter Wasserstoffatmosphäre und erhalten ein leicht reduziertes Molybdänoxid (MoO2) mit der typischen Farbe rotbraun. Daher wird Molybdändioxid auch "Molybdänrot" genannt:

Zwei-Stufen-Reduktion mit Wasserstoff  metallischem Molybdänpulver

Die zweite Reduktion findet ebenfalls unter Wasserstoffatmosphäre statt und das Endprodukt ist metallisch graues Molybdänpulver:

Zwei-Stufen-Reduktion mit Wasserstoff  metallischem Molybdänpulver

Wie wir das alles machen? Mit Pulvermetallurgie!

Was ist Pulvermetallurgie eigentlich? Heutzutage werden bekanntlich die meisten industriellen Metalle und Legierungen wie zum Beispiel Stähle, Aluminium und Kupfer, durch Schmelzen und Abgießen in eine Rohform gebracht. Die Pulvermetallurgie jedoch umgeht den Schmelzvorgang und erzeugt die Produkte durch Verpressen von Metallpulvern und anschließender Wärmebehandlung (Sintern) unterhalb der Schmelztemperatur des Materials. Die drei wichtigsten Einflussgrößen für die Pulvermetallurgie sind das Metallpulver, das Pressen und das Sintern. All das können wir bei uns im Haus steuern und optimieren.

Warum setzen wir auf Pulvermetallurgie? Die Pulvermetallurgie ermöglicht es, Werkstoffe mit einem Schmelzpunkt von weit über 2 000 °C herzustellen. Das Verfahren ist selbst bei geringeren Produktionsmengen noch besonders wirtschaftlich. Maßgeschneiderte Pulvermischungen ermöglichen eine Vielzahl an besonders homogenen Werkstoffen mit ausgewählten Eigenschaften.

Das Molybdänpulver wird mit möglichen Legierungselementen gemischt und anschließend in Formen gefüllt. Es folgt der Pressvorgang bei Drücken bis zu 2 000 bar. Der so entstandene Pressling (auch Grünling genannt) wird danach in speziellen Öfen bei Temperaturen über 2000 °C gesintert. Dabei wird er dicht und bildet seine Mikrostruktur aus. Die ganz besonderen Eigenschaften unserer Werkstoffe, wie ihre hohe Warmfestigkeit und Härte oder ihr Fließverhalten, entstehen durch die richtige Umformung, zum Beispiel beim Schmieden, Walzen oder Ziehen. Nur wenn all diese Schritte perfekt zusammenspielen, können wir unseren hohen Qualitätsanspruch erfüllen und Produkte mit höchster Reinheit und Güte erzeugen.

Oxid
Reduktion
Mischen
Legieren
Wir verdichten unsere Metallpulver und Metallpulvermischungen mit bis zu 2 t/cm² (Tonnen pro Quadratzentimeter) Druck zu einem sogenannten Grünling. Bei Endprodukten mit besonders aufwendigen Geometrien pressen wir den Grünling schon in eine entspreche
Pressen
Sintern
Umformen
Wärme
behandlung
Mechanische
Bearbeitung/
Bonding
Qualitäts-
sicherung
Recycling

Hier gibt es unsere Sicherheitsdatenblätter zum Download (Englisch):