DD157709A1

DD157709A1 - Platinmetallegierung

Info

Publication number: DD157709A1
Application number: DD22875081A
Authority: DD
Inventors: Klaus Schwarz; Wolfgang Molle; Johannes Mueller
Original assignee: Klaus Schwarz; Wolfgang Molle; Johannes Mueller
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1982-12-01

Abstract

D. Erfindung betrifft eine auf dem Schmelzwege hergestellte Platinmetallegierung aus wenigstens einem Platinmetall und Yttrium fuer den Einsatz unter extremen Beanspruchungen. Ziel der Erfindung ist es, eine Platinmetallegierung zu entwickeln, die hohe Kriechbestaendigkeit und Zeitstandfestigkeit sowie eine geringe Korngroesse und ein verringertes Kornwachstum aufweist und fuer viele Verwendungszwecke einsetzbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Platinmetallegierung mit mehreren Unedelmetall-Zusaetzen zu entwickeln, die schmelzmetallurgisch herstellbar und im oxydierten und im unoxydierten Zustand einsetzbar ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Platinmetallegierung aus je 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor und Kalzium; 0,01 bis 0,5 Masse-% Yttrium, Rest ein oder mehrere Platinmetalle und Gold besteht.

Description

Platinmetallegierung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine auf dem Schmelzwege hergestellte Platinmetallegierung aus wenigstens einem Platinmetall und Yttrium. Bin solcher Werkstoff wird dort eingesetzt, wo besondere Anforderungen hinsichtlich der mechanischen, thermischen und chemischen Beständigkeit gestellt v/erden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist eine Reihe von Lösungen bekanntgeworden, um Platin und Platinmetallegierungen bei erhöhten Temperaturen die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.

Eine solche·bekannte Lösung besteht in einer Legierung aus Platin oder einem anderen Platinmetall mit einem Zusatz an Zirkonium oder Yttrium in einer" Menge, die die Löslichkeit des Unedelmetall-Zusatzes im Platinmetall überschreitet (DE-OS 1,758.549). Diese Lösung beruht auf der Tatsache, daß der Unedelmetall-Zusatz mit dem Platinmetall eine .harte, intermetallische Phase bildet. Diese intermetalli- sehe Phase ist 'jedoch im Legierungsvolumen ungleichmäßig verteilt und besitzt eine niedrigere Schmelztemperatur als das Platinmetall,'so daß der Härtungseffekt bei hohen Temperaturen nicht eintritt«,

. Eine andere "bekannte Lösung-besteht darin, daß eine Legierung aus Platin oder einem.anderen.Platinmetall mit einem Zusatz an beispielsweise Zirkonium und/oder Yttrium

• und/oder Kalzium, dessen Menge die Löslichkeit im Platin- -metall nicht.überschreitet, der inneren Oxydation unterzogen wird (DE-OS 1.533.273). /

Die Durchführung der inneren Oxydation muß an relativ kleinen Partikeln erfolgen, die nach der Behandlung ver-. ' dichte.t werden. Eine solche pulvermetallurgische Bearbeitung ist.aufwendig und führt nicht in jedem Falle zu reproduzierbaren Eigenschaften und verursacht einen beträchtlichen Verlust der Bearbeitbarkeit. Eine weitere bekannte Lösung besteht aus Platin.und Rhodium mit einem Zusatz von 0,015 bis 1,25 Masse-/£ Zirkonium und 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor. Der Zirkonium-Zusatz kann ganz oder teilweise durch Yttrium ersetzt werden (US-PS 4.123.263). Dieser Werkstoff-weist zwar eine verbesserte Kriechbeständigkeit auf, die zu einem wesentlichen.Teil auf.dem hohen Rhodium-Gehalt (bis 40 %) beruht, wie er für den Einsatz des' Werkstoffes als Düsenziehwanne erforderlich ist» Kornwachstum und Zeitstand-

• festigkeit sind jedoch unzureichend.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine solche Platinmetallegierung zu entwickeln, die eine hohe Kriechbeständigkeit und Zeitstandfestigkeit sowie eine geringe Korngröße und ein verringertes Kornwachstum.bei Einsatztemperaturen auf-' weist' und für viele Verwendungszwecke einsetzbar ist.

Wesen der Erfindung.

Ausgehend von bekannten Platinwerkstoffen, die trotz eines hohen Zirkonium- bzw. Yttrium-Gehaltes eine unzureichende mechanische Festigkeit aufweisen, und von Platinwerkstoffen mit geringem Zirkonium- bzw. Yttrium- bzw. Kalzium-

Gehalt, die inneroxydiert, v/erden, aber v/egen der erforderlichen pulvermetallurgischen Verarbeitung keine reproduzierbaren Eigenschaften auf v/eisen, und ausgehend von Platin/Rhodium-Werkstoffen mit Zusätzen an- Zirkonium bzw« Yttrium und Bor, deren ZeitStandfestigkeit und Kornwachstum unzureichend sind, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Platinmetallegierung mit mehreren. Unedelmetall-Zusätzen zu entwickeln, die schmelzmetallurgisch hergestellt werden kann und sowohl im unoxydierten als auch im inneroxydierten Zustand einsetzbar ist»

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Platinmetallegierung aus 0,01 bis 0,5 Mass.e-% Yttrium, 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor; 0,001 bis 0,5 Masse-% Kalzium, Rest ein oder mehrere Platinmetalle und Gold besteht.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung besteht der ' Werkstoff aus 0,01 bis 0,5 Masse-% Yttrium; 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor; 0,001 bis 0,5 Masse~% Kalzium,. Rest PIa-.tin..

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung besteht der Werkstoff aus 0,01 bis 0,5 Masse-% Yttrium; 0,00t bis 0,5 Masse-% Bor; O₅OOf bis 0,5 Masse-% Kalzium; Rest Palladium.

. Nach einem weiteren Merkmal besteht der erfindungsgemäße Werkstoff aus 0,01 bis 0,5 Masse-% Yttrium; 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor; 0,00,1 bis 0,5 Masse~% Kalzium; 10 bis 15 % Palladium; 0,5 bis 5 % Gold; Rest Platin.

Nach einem Merkmal besteht der erfindungsgemäße Werkstoff aus 0,01 bis 0,5 Masse-% Yttrium; 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor; 0_s001 bis 0,5 Masse-% Kalzium; 5 bis 25 % Iridium; Rest Platin„ ' .

Nach einem Merkmal besteht der erfindungsgemäße Werkstoff aus 0,01 bis 0,5 Masse-% Yttrium; 0,001 bis .0,5 Masse-fS·' Bor; 0,001 bis 0,5 Masse-% Kalzium; 5 bis 20 % Rhodium; Rest Platin. ' .

Nach einem weiteren Merkmal-der. Erfindung besteht der Werkstoff aus 0,01 bis '0,5'Massel Yttrium; 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor; 0,001 bis 0,5 Masse-^ Kalzium; 0,5 bis 5 Masse-% Wickel anstelle Gold, Rest Platin.

Ausführungsbeispiele, .

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausiührungsbeispielen näh.er erläuterte

Beispiel 1 :

Durch Schmelzen wird eine Legierung der Zusammensetzung 0,22 Masse-% Yttrium; 0,06 Masse-% Bor5 0,17 Masse-% KaI-ziurn; Rest Platin hergestellt, durch Walzen umgeformt und bei einer Temperatur von 1140 C inneroxydiert. Eine Prüfung der Kriechgeschv/indigkeit bei 1200 C ergab einen Wert,·, der etwa eine Größenordnung unter dem Wert der Kriechgeschwindigkeit einer bekannten Legierung aus Platin und Rhodium mit Zusätzen von Zirkonium und Bor lag«

Beispiel 2t '

Durch Schmelzen wird eine Legierung der Zusammensetzung 0,06 Masse-% Yttrium; 0,01 Massel Bor; 0,01 Masse-

/o

Kalzium; 2 % Palladium; 10 % Iridium; Rest Platin hergestellt. Der Werkstoff wird zu Kontaktstücken umgeformt, die in der ölhaltigen Atmosphäre von Rennmotoren eingesetzt werden. Nach 1 Million Schaltspielen ist der Unedelmetall-Anteil oxydiert. Die Oberfläche der Kontaktstücke zeigt keine wesentlichen Erosions- und Korrosionser-sch einungen»

Die erfindungsgemäße·Platinmetallegierung kann auf üblichem V/ege hergestellt und umgeformt werden. Sie zeigt auch bei langer mechanischer, thermischer, chemischer und korrodierender Beanspruchung nahezu die ursprüngliche Korngröße« Die Kriechbeständigkeit ist bei hohen Einsatztemperaturen günstiger als bei bekannten Platinwerkstoffen. Der Ferkstoff kann für unterschiedlichste Fälle eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist sein Einsatz

für Geräte zur Handhabung geschmolzener silikatischer Μαβί sen,, D₁Le ausgezeichneten Hochtemperatureigenschaften des Werkstoffes gestatten einen Einsatz auch.anstelle von PIatin/Rhodium-Legierungen, so daß der Rhodium-Anteil durch Platin; ersetzbar ist. Der erfindungsgemäße Werkstoff kann goldfrei sein_s wenn beispielsweise keine besonderen Benetzungseigenschaften erforderlich sind.

Vorteilhafte Eigenschaften zeigt die erfindungsgemäße Legierimg auch, wenn sie kein Platin enthält» So ist der erfindungsgemäße V/erkstoff, der als Platinmetall lediglich Palladium enthält, auf Grund seiner hohen mechanischen, thermischen, chemischen und korrodierenden Beständigkeit beispielsweise als Werkstoff zur Auskleidung von Reaktionsgefäßen der chemischen Industrie geeignet. Diese Eigenschaften ermöglichen einen Einsa,tz des erfindungsgemäßen Werkstoffes bei Temperaturen, die in den Bereich der Schmelztemperatur des verwendeten Platinmetalls reichen; sie lassen aber auch die Verringerung der Wanddicke daraus hergestellter Geräte und Formteile zu, so daß die Ausnutzung des V/erkstoffes verbessert wird₀ Die äußerst geringe Kriechgeschwindigkeit führt zu einer erhöhten Standzeit und Formbeständigkeit der Geräte und Formteile, die aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellt wurden» Die günstigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Platinmetallegierung bleiben auch erhalten, wenn zu den genannten Beanspruchung.en noch die durch den elektrisehen Strom hinzutritt, so daß der Werkstoff sich vor-

teilhaft beispielsweise für Kontaktstücke'· und Zündkerzenelektroden einsetzen läßt. Der erfindungsgemäße Werkstoff schafft durch seine vielfältigen Einsatzmöglichkeiten "Voraussetzungen zur Eingrenzung des Werkstoff sortimeiltes β Hinzu kommt noch, daß der Werkstoff im. oxydierten und im nichtoxydierten_vZustand einsetzbar und dadurch dem spezifischen Einsatzfall anpaßbar ist.

Claims

&*ta ίΡ% paca <:s,a 7- //UIU Erf indungs&hspru'ch

1. Yttriumhaltige Platinmeta.llegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,01 bis 0,5 Masse-^ Yttriumj O₅OOI "bis 0,5 Masse-# Bor; 0,001 bis 0,5 Masse-% KaI-Zi¹JiTiJ Rest mindestens ein Metall der Platingruppe und Gold enthält.

2, Platinmetallegierung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Goldgehalt 0-, 5 bis 5 Masse-% beträgt,

Platinmetallegierung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gold ganz oder teilweise durch .wenigstens ein Platinmetall und/oder Nickel ersetzt ist.

4t Platinmetallegierung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Platingruppe Iridium, Palladium, Platin und Rhodium ist«