Molybdaen-Lanthanoxid (MoLa)
Winzige Dotierungen bewirken Grosses. Molybdaen-Lanthanoxid (MoLa, auch ML) ist mit 0,3 bis 0,7 Gew.-% Lanthanoxid (La2O3) dotiertes Molybdaen. Schon diese geringe Menge fein verteilter Lanthanoxid-Partikel veraendert die Gefuegestruktur erheblich: Es entsteht eine langgestreckte Faserstruktur, die die Rekristallisation behindert. Dadurch ist MoLa formstabiler (kriechfester) und besitzt eine deutlich hoehere Rekristallisationstemperatur als reines Molybdaen, bei guter Schweissfaehigkeit und besserer Bearbeitbarkeit. Negele Hartmetall-Technik fertigt MoLa-Bauteile nach Zeichnung, vom Einzelteil bis zur Serie.
MoLa gehoert zur Familie der oxiddispersionsverfestigten (ODS) Refraktaermetalle. Es ist das Molybdaen-Gegenstueck zum lanthanoxiddotierten Wolfram (WL): In beiden Faellen halten unloesliche Oxidpartikel das Gefuege auch bei hohen Temperaturen stabil und verhindern das Durchhaengen ("non-sag") von Draehten und Baendern.
Eigenschaften von Molybdaen-Lanthanoxid
Die Wirkung der Dotierung beruht auf Dispersionsverfestigung: Beim Sintern und anschliessenden Umformen verteilen sich feine La2O3-Partikel im Molybdaen und verankern Korngrenzen und Versetzungen. Durch das Walzen, Schwenken oder Ziehen entsteht daraus eine langgestreckte, ineinander verzahnte Faserstruktur (Stapelfaserstruktur), wie sie auch in Untersuchungen an Mo-La2O3-Werkstoffen beschrieben wird.
Diese Faserstruktur ist der Schluessel zum Eigenschaftsgewinn. Reines Molybdaen rekristallisiert je nach Umformgrad bereits ab etwa 1.100 °C und wird danach grobkoernig und sproede. MoLa hingegen haelt seine Faserstruktur deutlich laenger: Untersuchungen zur Rekristallisation von Molybdaenlegierungen zeigen fuer dotiertes Material eine Rekristallisationstemperatur um 1.300 °C bei hohem Umformgrad. Daraus folgen bessere Kriechfestigkeit, hoehere Formstabilitaet und eine erhaltene Restduktilitaet nach thermischer Belastung. Waehrend reines Molybdaen nach dem Rekristallisieren grobkoernig und sproede wird, bleibt MoLa durch die feinverteilten Oxidpartikel auch nach hoher Temperaturbelastung zaeher und zuverlaessiger handhabbar.
Die uebrigen physikalischen Kennwerte entsprechen weitgehend denen von reinem Molybdaen, da der Dotierungsanteil unter einem Gewichtsprozent liegt. Molybdaen bietet laut International Molybdenum Association eine hohe Waerme- und elektrische Leitfaehigkeit bei niedriger Waermeausdehnung, einen Schmelzpunkt von rund 2.623 °C und eine Dichte von etwa 10,2 g/cm³.
| Eigenschaft | Einheit / Norm | Wert |
|---|---|---|
| La2O3-Dotierung | Gew.-% | 0,3 bis 0,7 |
| Dichte | g/cm³ | 10,2 |
| Haerte | HV10 | 150 bis 230 |
| Schmelzpunkt | °C | 2.620 |
| Siedepunkt | °C | 4.620 |
| Waermeleitfaehigkeit (20 °C) | W/(m·K) | 140 |
| Laengenausdehnung (100 °C / 1000 °C) | 10-6/K | 5,1 / 5,8 |
| Elastizitaetsmodul | GPa | 350 |
| Zugfestigkeit | N/mm² | 500 bis 800 |
| Rekristallisationstemperatur | °C | ~1.300 (statt ~1.100 bei reinem Mo) |
| Kristallstruktur | - | kubisch-raumzentriert (krz) |
Quelle: Hauseigene Produktdaten (Molybdaen / ML), Stand 01.05.2017, verifiziert gegen DIN/ISO-Normen. Rekristallisationswerte aus Fachliteratur (ScienceDirect).
MoLa im Vergleich
Molybdaen-Lanthanoxid (MoLa)
Verfestigung: Oxiddispersion (La2O3)
Rekristallisation: ~1.300 °C
Staerke: Formstabilitaet, non-sag, Restduktilitaet
Verfestigung: keine Dotierung
Rekristallisation: ab ~1.100 °C
Schwaeche: versproedet nach Rekristallisation
Verfestigung: Karbide (Ti, Zr)
Rekristallisation: ~1.300 bis 1.400 °C
Staerke: hoehere Festigkeit fuer Strukturteile
Herstellung und Bearbeitung von MoLa
Molybdaen-Lanthanoxid wird pulvermetallurgisch hergestellt, nicht erschmolzen. Molybdaen- und Lanthanoxid-Pulver werden gemischt, gepresst und gesintert, anschliessend thermomechanisch umgeformt. Erst dieses Walzen, Schwenken und Ziehen erzeugt die langgestreckte Faserstruktur, die MoLa seine Formstabilitaet verleiht.
Pulver dotieren
Molybdaenpulver mit 0,3 bis 0,7 Gew.-% La2O3 homogen mischen.
Pressen und Sintern
Verdichten zum Gruenling, Sintern unter Vakuum oder Wasserstoff zur Vermeidung von Oxidation.
Umformen
Walzen, Schwenken oder Ziehen, wodurch sich die stabilisierende Faserstruktur ausbildet.
Bearbeiten und Fuegen
Spanende Bearbeitung, Schweissen und Konfektionierung zum einbaufertigen Bauteil.
Die Dotierung erleichtert die Verarbeitung: MoLa laesst sich besser spanend bearbeiten als reines Molybdaen und ist gut schweissbar, mit sich selbst und mit anderen Metallen. Negele fertigt MoLa-Bauteile in der flexiblen Einzel- und Serienfertigung nach Zeichnung.
Anwendungsgebiete
Die hohe Rekristallisationstemperatur und die Formstabilitaet machen MoLa zum bevorzugten Werkstoff dort, wo Bauteile lange und heiss arbeiten muessen, ohne durchzuhaengen.
Lichtindustrie
In der Licht- und Elektroindustrie dient MoLa als Halte- und Zufuehrungsdraht, etwa als Stromzufuehrung in Halogenlampen. Die Faserstruktur verhindert das Durchhaengen der duennen Draehte im Betrieb und sorgt fuer gute Schweiss- und Glas-Metall-Einschmelzeigenschaften.
Ofenbau und Hochtemperatur
Im Hochtemperatur-Ofenbau und im Anlagenbau wird MoLa zu Heizleitern, Baendern, Draehten und Sinterschiffchen verarbeitet. In Wasserstoff- und Vakuumoefen halten diese Bauteile ihre Geometrie auch oberhalb von 1.500 °C ueber lange Zyklen.
Verdampfer und Beschichtung
Als Verdampferschiffchen und Verdampferwendeln traegt MoLa das aufzudampfende Material in Beschichtungsanlagen. Hohe Temperaturwechselbestaendigkeit und Formstabilitaet sind hier ueber viele Zyklen entscheidend. Auch in der Halbleiter-, Display- und Solartechnik gewinnt dotiertes Molybdaen an Bedeutung, etwa als Heisszonen-Bauteil oder Traegermaterial, wo enge Masstoleranzen bei extremen Temperaturen eingehalten werden muessen.
Forschung und Elektroden
In Forschung und Labortechnik sowie in der Glas- und Schmelztechnik kommt MoLa als Elektrode und Hochtemperaturbauteil zum Einsatz, wo Massbestaendigkeit unter thermischer Last gefordert ist.
Lieferformen
Negele ist Auftragsfertiger und stellt MoLa nach Kundenspezifikation her, nicht als Lagerware fuer Normprofile. Im Mittelpunkt stehen einbaufertige Bauteile nach Zeichnung sowie Halbzeuge fuer die nachgelagerte Bearbeitung.
- Einbaufertige Bauteile nach Zeichnung, endkonturnah und einsatzbereit
- Profile, Staebe und Bleche als Basis fuer die Endbearbeitung
- Draehte und Baender fuer Licht- und Ofenanwendungen
- Sonderformen je nach Anwendung
Die typische Lieferzeit liegt bei 6 bis 8 Wochen, bei einfachen Geometrien auch kuerzer. Als familiengefuehrtes Unternehmen aus Stuttgart entscheidet Negele kurzfristig und flexibel, gerade bei Einzelteilen und kleinen Serien.
Normen und Standards
Molybdaen und seine Legierungen sind international genormt. Die zentrale Norm ist ASTM B387/B387M (Standard Specification for Molybdenum and Molybdenum Alloy Bar, Rod, and Wire). MoLa wird darin als eigenstaendige Molybdaenlegierung neben reinem Molybdaen (Mo-1) und TZM gefuehrt.
Auf Wunsch liefert Negele MoLa mit Material- und Pruefbescheinigung nach EN 10204 (Zeugnis 2.1, 2.2 oder Abnahmepruefzeugnis 3.1). Die Fertigung ist nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert. Details finden Sie im Bereich Chargen- und Pruefbescheinigung.
Haeufig gestellte Fragen zu Molybdaen-Lanthanoxid
Was ist Molybdaen-Lanthanoxid (MoLa)?
Molybdaen-Lanthanoxid (MoLa, auch ML) ist Molybdaen, das mit 0,3 bis 0,7 Gew.-% Lanthanoxid (La2O3) dotiert ist. Die fein verteilten Oxidpartikel erzeugen eine langgestreckte Faserstruktur, die die Rekristallisation behindert. Dadurch ist MoLa formstabiler und kriechfester als reines Molybdaen.
Was bewirkt die Lanthanoxid-Dotierung?
Die feinen La2O3-Partikel verankern Korngrenzen und Versetzungen (Dispersionsverfestigung). Beim Umformen entsteht daraus eine ineinander verzahnte Faserstruktur, die das Gefuege bei hohen Temperaturen stabil haelt und ein Durchhaengen ("non-sag") von Draehten und Baendern verhindert.
Wie hoch ist die Dotierung bei MoLa?
Die Dotierung betraegt 0,3 bis 0,7 Gew.-% Lanthanoxid, der Rest ist Molybdaen. Schon dieser geringe Anteil veraendert die Gefuegestruktur und das Hochtemperaturverhalten erheblich, ohne die grundlegenden physikalischen Kennwerte des Molybdaens wesentlich zu aendern.
Worin unterscheidet sich MoLa von reinem Molybdaen?
MoLa hat eine deutlich hoehere Rekristallisationstemperatur, bessere Kriechfestigkeit und Formstabilitaet sowie eine erhaltene Duktilitaet nach thermischer Belastung. Reines Molybdaen rekristallisiert frueher und wird danach grobkoernig und sproede. Zudem ist MoLa besser schweissbar und leichter bearbeitbar.
Wie hoch ist die Rekristallisationstemperatur von MoLa?
Fuer dotiertes Molybdaen wird bei hohem Umformgrad eine Rekristallisationstemperatur um 1.300 °C berichtet, gegenueber etwa 1.100 °C bei reinem Molybdaen. Der genaue Wert haengt vom Umformgrad und der Verarbeitung ab.
Was ist der Unterschied zwischen MoLa und TZM?
MoLa ist oxiddispersionsverfestigt (La2O3) und auf Formstabilitaet und Durchhaengeschutz bei sehr hohen Temperaturen optimiert, vor allem fuer Draht und Blech. TZM ist karbidverfestigt (Titan, Zirkonium) und bietet hoehere Festigkeit fuer mechanisch belastete Strukturteile. Beide haben eine deutlich hoehere Rekristallisationstemperatur als reines Molybdaen.
Wofuer wird Molybdaen-Lanthanoxid verwendet?
Typische Anwendungen sind Halte- und Zufuehrungsdraehte in der Lichtindustrie, Heizleiter, Baender, Draehte und Sinterschiffchen im Hochtemperatur-Ofenbau, Verdampferschiffchen und -wendeln in Beschichtungsanlagen sowie Elektroden. Immer dann, wenn Bauteile heiss arbeiten und ihre Form halten muessen.
Laesst sich MoLa schweissen und bearbeiten?
Ja. MoLa hat eine gute Schweissfaehigkeit mit sich selbst und mit anderen Metallen und laesst sich leichter spanend bearbeiten als reines Molybdaen. Das ermoeglicht einbaufertige Zeichnungsteile mit engen Toleranzen.
Bei welcher Temperatur oxidiert Molybdaen?
Molybdaen und MoLa oxidieren an Luft bereits ab etwa 500 bis 600 °C unter Bildung von fluechtigem Molybdaentrioxid (MoO3). Hochtemperaturanwendungen erfolgen deshalb unter Vakuum, Schutzgas oder in Wasserstoffoefen.
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Verwandte Werkstoffe und Quellen
- Verwandte Werkstoffe: Molybdaen, TZM, Molybdaen-Kupfer (MoCu), Wolfram-Lanthanoxid (WL)
- Normen: ASTM B387/B387M (Molybdenum and Molybdenum Alloy Bar, Rod, and Wire)
- Werkstoffdaten: International Molybdenum Association, Molybdaen (PubChem), Molybdaen (WebElements)
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