DE1114038B

DE1114038B - Process for the production of wires from platinum metals

Info

Publication number: DE1114038B
Application number: DEE18505A
Authority: DE
Inventors: James Spencer Hill; Cecil Spencer Sivil
Original assignee: Engelhard Industries Inc
Current assignee: Engelhard Industries Inc
Priority date: 1958-11-13
Filing date: 1959-11-13
Publication date: 1961-09-21

Description

Verfahren zum Herstellen von Drähten aus Platinmetallen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Drähten aus Platinmetallen, die zur Verwendung bei hohen Temperaturen, besonders für Thermoelemente und Ofenwicklungen, geeignet sind.Method of making wires from platinum metals. The invention relates to a method of making wires from platinum metals, the for use at high temperatures, especially for thermocouples and furnace windings, are suitable.

Die Metalle der Platingruppe, z. B. Platin, Palladium und Rhodium, werden wegen ihrer Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen in praktisch reinem Zustand als elektrische Leiter verwendet. Die reinen Metalle unterliegen jedoch trotzdem bei längerem Einsatz bei hohen Temperaturen einem Kornwachstum und einer Versprödung. Das Kornwachstum schreitet bei längerem Gebrauch fort, bis fortlaufende Korngrenzen den Durchmesser des Drahtes vollständig durchsetzen und sich ein gewisser Schlupf längs der Korngrenze ergibt, was eine Änderung in den elektrischen Eigenschaften oder einen Bruch des Drahtes an der Korngrenze zur Folge hat.The platinum group metals, e.g. B. platinum, palladium and rhodium, are practically pure because of their resistance to high temperatures State used as an electrical conductor. However, the pure metals are subject to nevertheless with prolonged use at high temperatures a grain growth and a Embrittlement. The grain growth progresses with prolonged use until continuous Grain boundaries completely enforce the diameter of the wire and become a certain Slippage along the grain boundary results in a change in electrical properties or causes the wire to break at the grain boundary.

Es ist bekannt, sehr feine Drähte, besonders solche aus schwer schmelzbaren Metallen, herzustellen, indem mehrere Drähte zu einem Bündel vereinigt werden, dieses Bündel durch Ziehen auf den gewünschten Querschnitt gebracht wird und nach dem Ziehen die einzelnen Drähte des Bündels auseinandergenommen werden.It is known to have very fine wires, especially those made of difficult-to-melt wires Metals, made by combining several wires into a bundle, this Bundle is brought to the desired cross-section by pulling and after pulling the individual wires of the bundle are taken apart.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Drähten aus Metallen der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, wie Platin, Palladium, Rhodium, wobei mehrere Drähte zu einem Bündel vereinigt werden, das durch Kaltziehen auf den gewünschten Querschnitt gebracht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte des Bündels vor dem Kaltziehen durch Glühen oberhalb der Rekristallisationstemperatur und durch Warmformgebung verschweißt werden.The inventive method for producing wires from metals the VIII. Group of the Periodic Table, such as platinum, palladium, rhodium, where Several wires can be combined into a bundle, which is then cold-drawn onto the desired Cross section is brought, is characterized in that the wires of the bundle before cold drawing by annealing above the recrystallization temperature and through Hot forming are welded.

Durch diese Behandlung wird das Kornwachstum verzögert, und die mechanische Festigkeit der so hergestellten Drähte bleibt auch unter Bedingungen `erhalten, die sonst den Draht nachteilig beeinflussen würden. Ferner wird auch infolge der Verhinderung des Kornwachstums eine Änderung der elektrischen Eigenschaften der Drähte bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen verhindert.This treatment retards grain growth, and mechanical The strength of the wires produced in this way is retained even under conditions which would otherwise adversely affect the wire. Furthermore, as a result of the Preventing grain growth from changing the electrical properties of the Prevents wires from prolonged exposure to high temperatures.

Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen.To explain the invention, reference is made to the drawing.

Fig. 1 ist eine Ansicht eines Drahtes, Fig. 2 eine Ansicht einer anderen Drahtform, Fig. 3 eine Ansicht eines kompakten Bündels von in Längsrichtung ausgerichteten Drähten, Fig. 4 ein Längsschnitt zu Fig. 3, bei welchem jedoch die Enden des gebündelten Drahtes zu einer festen Masse zusammengeschmolzen sind, und Fig. 5 eine schematische Darstellung der Verfahrensstufen bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines Drahtes.Fig. 1 is a view of one wire, Fig. 2 is a view of another Wire form, Figure 3 is a view of a compact bundle of longitudinally oriented Wires, Fig. 4 is a longitudinal section to Fig. 3, in which, however, the ends of the bundled Wire are fused together to form a solid mass, and FIG. 5 is a schematic Representation of the process steps in the production of a wire according to the invention.

Nach der erfindungsgemäßen Behandlung, bei der das Drahtbündel oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Metalls -verdichtet und gesintert und anschließend zu einer festen Drahtmasse warm verformt wird, wird der Draht in bekannter Weise durch abwechselnde Warm- und Kaltbearbeitung auf die gewünschten Abmessungen gebracht.After the treatment according to the invention, in which the wire bundle above the recrystallization temperature of the metal - compacted and sintered and then is thermoformed into a solid mass of wire, the wire is made in a known manner brought to the desired dimensions by alternating hot and cold machining.

Insbesondere werden mehrere Drähte 1, beispielsweise Drähte von kreisförmigem Querschnitt, oder Drähte 2 von rechteckigem Querschnitt zuerst durch Reinigungsverfahren üblicher Art gereinigt, um Fremdstoffe oder unerwünschte Stoffe an ihren Ober-Rächen zu entfernen, und diese Drähte zu einem Bündel (Fig. 3) gruppiert. Die Drähte werden vor dem Gruppieren zu einem kompakten Bündel beispielsweise durch Ätzen mit einer Säure gereinigt und in Form eines Bündels aneinander festgelegt oder gehalten, was durch mechanisches Zusammenklemmen oder vorzugsweise durch Verschmelzen der Enden der Drähte, wie bei 4 und 5 gezeigt, zu einer -festen Masse geschehen kann. Das kompakte Bündel wird dann bei einer Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Metalls gesintert oder gefrittet, bis die einzelnen Drähte durch teilweises Verschmelzen zu einem Stab miteinander verbunden sind. Das gesinterte oder gefrittete Bündel 3 wird durch Warmwalzen bearbeitet, bis es als eine feste Masse die Form eines heißen Metallstabes hat. Hierauf wird der Metallstab auf die gewünschten Abmessungen kalt verformt oder abwechselnd kalt und warm bearbeitet, bis die gewünschten Abmessungen erzielt sind.In particular, a plurality of wires 1, for example, wires of circular Cross-section, or wires 2 of rectangular cross-section, first by cleaning process the usual way cleaned to remove foreign matter or unwanted substances on their surfaces remove, and group these wires into a bundle (Fig. 3). The wires will prior to grouping into a compact bundle, for example by etching with a Acid purified and attached to each other in the form of a bundle or held what by mechanical clamping or preferably by fusing the ends of the wires, as shown at 4 and 5, can be done to a solid mass. That compact bundle is then made at a temperature above the recrystallization temperature of the metal is sintered or fritted until the individual wires are partially cut through Merging into a rod connected to each other are. The sintered or fritted bundle 3 is worked by hot rolling until it is solid Mass has the shape of a hot metal rod. Then the metal rod is on the desired dimensions cold formed or alternately cold and hot machined, until the desired dimensions are achieved.

Beispiel Drähte aus chemisch reinem Platin mit einem quadratischen Querschnitt von 2,794 mm werden mit Königswasser geätzt, bis ihre Oberflächen chemisch rein sind. 99 solcher Drähte werden zu einem Bündel von 2,54X2,54 cm gruppiert und verdichtet. Beide Enden des Bündels werden mittels eines Lichtbogens mit Helium als Schutzgas warm behandelt, bis die Enden der einzelnen Drähte zu einer festen Masse zusammengeschmolzen sind. Durch die Verschmelzung der Enden des Bündels wird das Bündel zu einer kompakten Gruppe vereinigt. Dieses Bündel wird in einem Ofen 16 Stunden bei 1400° C wärmebehandelt, bis die einzelnen Drähte zu einem festen Stab zusammengefrittet sind. Der zusammengefrittete Stab wird dann bei 1000° C durch Walzen zwischen zwei profilierten Reduzierwalzen warm bearbeitet und auf einen quadratischen Querschnitt von 15,875 mm Kantenlänge warm gewalzt.Example wires made of chemically pure platinum with a square Cross-section of 2,794 mm are etched with aqua regia until their surfaces are chemically etched are pure. 99 such wires are grouped into a bundle of 2.54X2.54 cm and condensed. Both ends of the bundle are arc-filled with helium Treated as inert gas until the ends of each wire become solid Mass have melted together. By fusing the ends of the bundle it becomes the bundle united into a compact group. This bundle is in an oven Heat-treated for 16 hours at 1400 ° C until the individual wires become solid Rod are fritted together. The fritted stick is then cooked at 1000 ° C Rolls between two profiled reducing rolls are hot machined and on a square one Cross-section with an edge length of 15.875 mm, hot-rolled.

Nach dieser Querschnittsverringerung sind die einzelnen Drähte nicht mehr unterscheidbar, und der Stab hat die Form einer massiven Metallnasse. Der Stab wird durch Kaltwalzen auf einen quadratischen Querschnitt von 2,794 mm Kantenlänge weiter heruntergewalzt und in seinem Querschnitt durch Ziehen auf das Fertigmaß, d. h. 0,508 mm, noch weiter verringert. Man schaltet ein 1,22 m langes Stück des Drahtes zwischen zwei Elektroden und belastet es durch Hindurchleiten von Strom 8 Stunden ununterbrochen mit 287 Watt. Nach 8 Stunden zeigt ein mikrographischer Querschnitt keine Kristalle, die groß genug sind, um sich über den ganzen Drahtquerschnitt zu erstrecken, und die Metallkristalle sind dabei sehr irregulär und greifen ineinander.After this reduction in cross-section, the individual wires are not more distinguishable, and the rod has the shape of a solid metal mass. The rod is cold-rolled to a square cross-section with an edge length of 2.794 mm further rolled down and in its cross-section by drawing to the finished size, d. H. 0.508 mm, further reduced. One switches a 1.22 m long piece of the Wire between two electrodes and stresses it by passing electricity through it 8 hours uninterrupted with 287 watts. After 8 hours a micrograph shows Do not cross-section crystals that are large enough to stretch all over the cross-section of the wire to extend, and the metal crystals are very irregular and interlock.

Ein herkömmlicher Platindraht mit einer Länge von 1,22, m wird bei identischen Bedingungen geprüft. Dabei entwickelt sich über den ganzen Drahtquerschnitt ein Korn. Zerreißfestigkeitsprüfungen bei 1400° C und einer Belastung von 16,2 kglcm2 zeigen, daß der erfindungsgemäß hergestellte Draht eine hundertfach längere Lebensdauer als der herkömmliche Platindraht hat, obwohl beide Drähte aus chemisch reinem Platin bestehen.A conventional platinum wire with a length of 1.22 m is used at checked under identical conditions. This develops over the entire wire cross-section a grain. Tensile strength tests at 1400 ° C and a load of 16.2 kg / cm2 show that the wire produced according to the invention has a hundred times longer service life than the conventional platinum wire, although both wires are made of chemically pure platinum exist.

Es wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine Wanderung verschiedener Einschlüsse im Metall zu den Korngrenzen erzeugt, wo die Einschlüsse fixiert werden und eine Verzögerung des Kornwachstums ergeben. Bei herkömmlichem Draht sind Einschlüsse minimal, aber bei dem erfindungsgemäßen Draht wird durch das Herstellungsverfahren eine Zunahme der Einschlüsse hervorgerufen, wobei sich das Metall noch in reinem Zustand befindet und vorteilhafte elektrische Eigenschaften sowie eine erhöhte mechanische Festigkeit besitzt, die beim Einsatz des Drahtes bei hohen Temperaturen erhalten bleiben.It has been found that the method of the invention is a migration various inclusions created in the metal to the grain boundaries where the inclusions are fixed and result in a delay in grain growth. With conventional Inclusions in the wire are minimal, but the wire according to the invention will through the manufacturing process caused an increase in inclusions, with itself the metal is still in a pure state and has advantageous electrical properties and has increased mechanical strength when using the wire retained at high temperatures.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of wires from metals the VIII. Group of the Periodic Table, such as platinum, palladium, rhodium, where Several wires can be combined into a bundle, which is then cold-drawn onto the desired Cross-section is brought, characterized in that the wires of the bundle are in front cold drawing by annealing above the recrystallization temperature and by Hot forming are welded. Publications considered: German U.S. Patent No. 286,717.