DD157709A1 - PLATINUM METAL ALLOY - Google Patents
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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.D. This invention relates to a platinum-metal alloy of at least one platinum metal and yttrium made on the melt for use under extreme conditions. The aim of the invention is to develop a platinum metal alloy, which has high creep resistance and creep rupture strength and a small grain size and a reduced grain growth and can be used for many applications. The object of the invention is to develop a platinum metal alloy with several base metal additives which can be produced by melt metallurgy and can be used in the oxidized and unoxidized state. According to the invention, the object is achieved by the fact that the platinum metal alloy consists of 0.001 to 0.5 mass% boron and calcium; 0.01 to 0.5% by mass yttrium, balance one or more platinum metals and gold.
Description
PlatinmetallegierungPlatinum metal alloy
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
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.The invention relates to a platinum metal alloy made of at least one platinum metal and yttrium produced on the melt. Such a material is used where special demands are placed on the mechanical, thermal and chemical resistance.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist eine Reihe von Lösungen bekanntgeworden, um Platin und Platinmetallegierungen bei erhöhten Temperaturen die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.A number of solutions have become known for imparting the desired properties to platinum and platinum metal alloys at elevated temperatures.
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«,Such a known solution consists of an alloy of platinum or another platinum metal with an addition of zirconium or yttrium in an amount which exceeds the solubility of the base metal additive in the platinum metal (DE-OS 1,758,549) This solution is based on the fact in that the base metal additive forms a hard, intermetallic phase with the platinum metal, but this intermetallic phase is unevenly distributed in the alloy volume and has a lower melting temperature than the platinum metal, so that the hardening effect does not occur at high temperatures.
. Eine andere "bekannte Lösung-besteht darin, daß eine Legierung aus Platin oder einem.anderen.Platinmetall mit einem Zusatz an beispielsweise Zirkonium und/oder Yttrium, Another "known solution" is that an alloy of platinum or another.Platin metal with an addition of, for example, zirconium and / or yttrium
• und/oder Kalzium, dessen Menge die Löslichkeit im Platin- -metall nicht.überschreitet, der inneren Oxydation unterzogen wird (DE-OS 1.533.273). /• and / or calcium, the amount of which does not exceed the solubility in the platinum metal, is subjected to internal oxidation (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-The internal oxidation must be carried out on relatively small particles, which after the treatment ver. 'dense.t be. Such a powder metallurgy treatment is complex and does not always lead to reproducible properties and causes a considerable loss of workability. Another known solution consists of platinum and rhodium with an addition of 0.015 to 1.25 mass / l zirconium and 0.001 to 0.5 mass% boron. The zirconium additive can be wholly or partly replaced by yttrium (US Pat. PS 4,123,263). Although this material has an improved creep resistance, which is based to a significant extent on the high rhodium content (up to 40 %) required for the use of the material as a nozzle draw pan.
• festigkeit sind jedoch unzureichend.• strength are insufficient.
Ziel der ErfindungObject of the invention
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.The aim of the invention is to develop such a platinum metal alloy, which has a high creep resistance and creep rupture strength as well as a small grain size and a reduced grain growth at use temperatures and can be used for many purposes.
Wesen der Erfindung.Essence of the invention.
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-Starting from known platinum materials, which have inadequate mechanical strength despite a high zirconium or yttrium content, and platinum materials with low zirconium or yttrium or calcium
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»But do not have reproducible iron-on properties, and based on platinum / rhodium materials with additives such as zirconium, yttrium, and boron, which are unsatisfactory in their endurance and grain growth , The invention has the object, a platinum metal alloy with several. To develop base metal additives which can be produced by melt metallurgy and which can be used both in unoxidized and in anoxic state »
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.According to the invention the object is achieved in that the platinum metal alloy from 0.01 to 0.5 Mass.e-% yttrium, 0.001 to 0.5 mass% boron; 0.001 to 0.5 % by mass of calcium, balance one or more platinum metals and gold.
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..According to a particular feature of the invention, the material consists of 0.01 to 0.5% by mass of yttrium; 0.001 to 0.5 mass% boron; 0.001 to 0.5% by mass of calcium ,. 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.According to another feature of the invention, the material consists of 0.01 to 0.5% by mass of yttrium; From 0.00 to 0.5% by mass of boron; O 5 OOf to 0.5% by mass of calcium; Rest of 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., According to a further feature of the material according to the invention from 0.01 to 0.5% by mass of yttrium; 0.001 to 0.5 mass% boron; From 0.00.1 to 0.5% by mass of calcium; 10 to 15 % palladium; 0.5 to 5% gold; Rest platinum.
Nach einem Merkmal besteht der erfindungsgemäße Werkstoff aus 0,01 bis 0,5 Masse-% Yttrium; 0,001 bis 0,5 Masse-% Bor; 0s001 bis 0,5 Masse-% Kalzium; 5 bis 25 % Iridium; Rest Platin„ ' .According to one feature, the material according to the invention consists of 0.01 to 0.5% by mass of yttrium; 0.001 to 0.5 mass% boron; 0 s 001 to 0.5% by mass of calcium; 5 to 25 % iridium; Rest platinum "'.
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. ' .According to one feature, the material according to the invention consists of 0.01 to 0.5% by mass of yttrium; 0.001 to .0.5 mass-f.sup.-1 boron; From 0.001 to 0.5% by mass of calcium; 5 to 20 % rhodium; Rest platinum. '.
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.After another feature-the. Invention, the material consists of 0.01 to '0.5' massel yttrium; 0.001 to 0.5 mass% boron; From 0.001 to 0.5 mass% calcium; 0.5 to 5 mass% of winding instead of gold, balance platinum.
Ausführungsbeispiele, .Exemplary embodiments,.
Die Erfindung wird anhand von zwei Ausiührungsbeispielen näh.er erläuterteThe invention will be explained with reference to two Ausiührungsbeispielen Näh.er
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«By melting, an alloy of composition 0.22 mass% yttrium; 0.06% by weight of Bor5 0.17% by weight of calcium chloride; Residual platinum produced, formed by rolling and internoxoxidiert at a temperature of 1140 C. An examination of the creeping index at 1200 C gave a value which was approximately one order of magnitude lower than the creep rate of a known platinum-rhodium alloy with additions of zirconium and boron.
Beispiel 2t 'Example 2t '
Durch Schmelzen wird eine Legierung der Zusammensetzung 0,06 Masse-% Yttrium; 0,01 Massel Bor; 0,01 Masse- By melting, an alloy of the composition 0.06 mass% yttrium; 0.01% boron; 0.01 mass
/o/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» Calcium; 2 % palladium; 10 % iridium; Rest made of platinum. The material is transformed into contact pieces that are used in the oily atmosphere of racing engines. After 1 million operations, the base metal portion is oxidized. The surface of the contacts shows no significant erosion and corrosion effects »
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 The platinum-metal alloy according to the invention can be produced and formed in the usual way. It shows almost the original grain size even with long mechanical, thermal, chemical and corrosive stresses. "Creep resistance is more favorable at high operating temperatures than with known platinum materials. The material can be used for a wide variety of cases. Particularly advantageous is its use
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 seins wenn beispielsweise keine besonderen Benetzungseigenschaften erforderlich sind.sen for equipment for handling molten silicate Μαβί ,, D 1 Le excellent high temperature properties of the material allow use of auch.anstelle PIatin / rhodium alloys, so that the rhodium moiety through platinum; is replaceable. The material of the invention may be gold free s for example, if no special wetting properties are required.
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-Advantageous properties are also exhibited by the alloy according to the invention if it contains no platinum. For example, the substrate according to the invention, which contains only palladium as platinum metal, due to its high mechanical, thermal, chemical and corrosive resistance, for example, as a material for lining reaction vessels of the chemical Industry suitable. These properties allow the material according to the invention to be used at temperatures which are within the range of the melting temperature of the platinum metal used; but they also allow the reduction of the wall thickness of devices and molded parts made therefrom, so that the utilization of the V / erkstoffes is improved 0 The extremely low creep speed leads to an increased life and dimensional stability of the devices and moldings, which were made from the alloy according to the invention » The favorable properties of the platinum metal alloy according to the invention are also retained if, in addition to the said stress, the electric current still enters the material, so that the material is present.
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 nichtoxydiertenvZustand einsetzbar und dadurch dem spezifischen Einsatzfall anpaßbar ist.may be used, for example, for contact pieces and spark plug electrodes. The material according to the invention creates by its many applications "Requirements for defining the material sortimeiltes β Added to this is that the material in. The oxidized and can be used in nichtoxydierten v state and thereby be adapted to the specific application.
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| DD157709A1 true DD157709A1 (en) | 1982-12-01 |
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| DD (1) | DD157709A1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19758724C2 (en) * | 1997-04-08 | 2002-12-12 | Heraeus Gmbh W C | Dispersion-strengthened platinum-gold material, process for its production and its use |
| EP1693472A2 (en) * | 2000-07-03 | 2006-08-23 | Kazuo Ogasa | Hard precious metal alloy member and method of manufacturing same |
| WO2009086723A1 (en) * | 2008-01-04 | 2009-07-16 | Wuxi Yingtepai Metal Product Co., Ltd. | A zirconium oxide and yttrium oxide dispersion-strengthened pd-au alloy and manufacturing method thereof |
| DE102009031168A1 (en) * | 2009-06-29 | 2010-12-30 | W.C. Heraeus Gmbh | Strengthening of iridium, rhodium and their alloys |
-
1981
- 1981-03-31 DD DD22875081A patent/DD157709A1/en not_active IP Right Cessation
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