CS195862B1 - Povrchová ochranná vrstva dílu z platiny a platinových slitin - Google Patents

Description

Vynález se týká povrchové ochranné vrstvy dílů z platiny a jejích slitin před korozními účinky okolního prostředí a před ztrátami v důsledku těkání platiny za vysokých teplot. Technologické a konstrukční díly z platiny a ze slitin platiny, například s rhodiem nebo iridiem, nacházejí široké uplatnění při řadě vysokoteplotních procesů. Jde například o pícky na tavení speciálních skel, platinové plechy jako ochrana běžných žárovzdorných materiálů před korozí sklovinou, topná vinutí pecí, materiál termočlánků i materiál pro ochranu termočlánků a podobně.

Ve všech uvedených a podobných případech, kdy platina a její slitiny jsou za vysokých teplot v kontaktu na jedné straně například s roztavenou sklovinou nebo s atmosférou pece a na druhé straně s běžným žárovzdorným materiálem, se vůči platině uplatňuje řada nežádoucích vlivů. Škodlivě působí některé složky z atmosféry pece, například vodík, kysličník uhelnatý, sloučeniny fosforu a síry. Negativní vliv mají i některé složky ze žárovzdorných materiálů, zejména kysličník křemičitý a železitý, a to zvláště v redukčním prostředí. Kysličník křemičitý a železitý jsou přítomny v různých formách a množství, rovnoměrně rozptýleny i lokálně koncentrovány v běžných žárovzdorných materiálech, s nimiž je platina a její slitiny ve styku, například v šamotu, sillimanitu, ve vysoce hlinitých materiálech a v korundo-baddeleyitových materiálech. Vliv atmosféry a kontaminace složkami ze žárovzdorných materiálů, zejména v redukčním prostředí za vysokých teplot vede k inter krystalické korozi platiny a jejích slitin k tvorbě nízkotajících eutetik s křemíkem a železem, k tvorbě trhlin a k otavování platinových dílů. Důsledkem toho je podstatné narušení mechanické pevnosti platinových dílů, změna elektromotorické síly termočlánků vedoucí až k jejich nepoužitelnosti a podstatné snížení životnosti například platinových pecí, topných vinutí a termočlánků.

Další nežádoucí jev je vyvolán vysokou tenzí par platiny za vysokých teplot. Vede k odpařování platiny s povrchu konstrukčního dílu a k ukládání jemně dispergované platiny hluboko do pórů okolního žárovzdorného materiálu. Takto odpařenou platinu je potom nutno ze žárovzdorného· materiálu získat zpět pro její rafinaci a přepracování. Pokud se zpětné získání platiny ze žárovzdorného materiálu neprovádí, dochází ke značným hmotnostním ztrátám drahých kovů.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vy195862 nálezu povrchová ochranná vrstva, dílů z platiny a platinových slitin vystavených účinku škodlivých složek atmosféry a žárovzdorných materiálů proti korozi a proti odpařování platiny. Její podstata spočívá v tom, že je tvořena žárově naneseným kysličníkem hlinitým v tloušťce 0,01 až 5 mm.

Vrstva může obsahovat méně než 10 % hmotnostních kysličníku horečnatého, chromitého, titaničitého, zirkoničitéhoi, hafničitého', ceričitého, uraničitého a plutoničitého v libovolné kombinaci.

Konečně může být povrchová vrstva v modifikaci alfa-korundu.

Ochranný nástřik na bázi kysličníku hlinitého podle vynálezu omezuje difúzi platiny do okolních pórovitých materiálů a zabraňuje kontaminaci platiny a jejích slitin složkami z těchto materiálů nebo z atmosféry. Pro speciální aplikace platiny a jejích slitin je výhodné použít nástřiku ze směsi kysličníku hlinitého s dalšími složkami, které zlepšují mechanické, elektrické, chemické a nukleární vlastnosti. Pokud je žádoucí dosáhnout v nástřiku vzniku alfa modifikace kysličníku hlinitého, zahřeje se kovový díl opatřený ochrannou vrstvou nad teplotu 1180 °C, nad níž probíhá modifikační přeměna. Vhodnou povrchovou úpravou platiny před provedením nástřiku a volbou vhodné tloušťky nástřiku se dosáhne výborné přídržnosti nástřiku i vysoké odolnosti celého systému vůči náhlým změnám teploty. Konečným výsledkem je zamezení ztrát platiny do okolního materiálu a významné prodloužení životnosti dílů z platiny a z jejích slitin.

Povrchová vrstva podle vynálezu je v dalším blíže popsána na příkladu provedení jejího nanášení.

Příklad

Povrch platinového dílu se před provedením povrchového ochranného nástřiku zdrsní, s výhodou otryskáním bílým taveným korundem o zrnitosti 0,25 mm. Výchozí surovinou pro nástřik je bílý tavený korund zrnitosti 40 až 100 μία, jenž se podává, s výhodou pneumaticky, k ústí hořáku nebo do vlastního hořákového systému. Surovina pro nástřik může být též předem zpracována běžnou keramickou technologií, to je s vhodným organickým pojivém vytvářena do tvaru tyčinky a zpevněna výpalem na 1300 až 1600° Celsia. Tyčinka je potom otavována plazmovým hořákem nebo plynovou pistolí. Roztavená zrna korundu nebo kapky taveniny z otavovaného konce tyčinky dopadají s vysokou rychlostí a kinetickou energií na povrch platiny nebo platinové slitiny, kde vytvářejí homogenní jemnozrnnou vrstvu, složenou převážně z gama modifikace kysličníku hlinitého. Několikanásobným nanášením se vytvoří optimálně tlustá povrchová vrstva, například 0,2 až 0,4 mm na plechu ze slitiny 93 Pt 7 Rh o tloušťce 0,4 až 0,8 mm. Nástřik je odolný vůči mechanickému namáhání, snese bez porušení ohyb kovového dílu o 45°. Povrchová korundová vrstva je odolná i ke změnám teploty, snese více než 10 teplotních rázů mezi 900 a 1250 °C s rychlostí ohřevu 70°C/min a snese bez porušení zchlazení z 1250°C do vody. Koeficient teplotní roztažnosti samotného nástřiku je 70 . .10^-7 (^OC^-1), tepelná vodivost při 1200 °C 0,63 W/m . K. Zahříváním nástřiku nad 1180° Celsia v něm dojde k modifikační přeměně gama-kysličníku hlinitého na alfa-kysličník hlinitý, aniž by se zhoršila přídržnost nástřiku.

Claims (3)

1. Povrchová ochranná vrstva dílů z platiny a platinových slitin, vystavených účinku škodlivých složek atmosféry a žárovzdorných materiálů, proti korozi a proti těkání platiny, vyznačená tím, že je tvořena žárově naneseným kysličníkem hlinitým v tloušťce 0,01 až 5 mm.

2. Povrchová ochranná vrstva podle boVYNALEZU du 1, vyznačená tím, že obsahuje méně než 10 % hmot. kysličníku hořečnatého, chromitého, titaničitého, zirkoničitého, hafničitého, ceričitého, uraničitého či plutoničitého· v libovolné kombinaci.

3. Povrchová vrstva podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že se nachází v modifikaci alfa-korundu.