DE1260154B

DE1260154B - Ruthenium-Sinterlegierung sowie Verwendung und Herstellung derselben

Info

Publication number: DE1260154B
Application number: DEJ27676A
Authority: DE
Inventors: Frederick Carl Holtz Jun; Raymond Francis Vines
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1964-03-16
Filing date: 1965-03-11
Publication date: 1968-02-01
Also published as: GB1025400A; US3278280A; BE661173A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C22c

Deutsche Kl.: 40 b-5/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1260154
J 27676 VI a/40 b
11. März 1965
!.Februar 1968

Ruthenium ist ein sehr edles Metall mit hohem Schmelzpunkt und großer Härte; es kann mit Vorteil als Werkstoff für elektrische Kontakte und andere elektrotechnische Artikel benutzt werden. Es läßt sich jedoch sehr schwer verarbeiten, so daß es bislang wenig benutzt wurde.

Die Legierung nach der Erfindung besteht aus in einem Gold-Palladium-Grundgefüge verteilten Rutheniumkörnern. Sie enthält 5 bis 35 Gewichtsprozent Gold sowie 5 bis 35 Gewichtsprozent Palladium. Der Rest besteht, von Verunreinigungen abgesehen, aus Ruthenium in einem Anteil von mindestens 60%. Die Verunreinigungen übersteigen üblicherweise 0,5 % nicht. Eine derartige Legierung besitzt die wesentlichen vorteilhaften Eigenschaften des reinen Rutheniums und ist zudem verarbeitbar. An der Oberfläche der Legierung ragen die verschleißfesteren Rutheniumkörner heraus und ergeben praktisch eine im wesentlichen reine Rutheniumoberfläche. Im Inneren der Legierung sind die Rutheniumkörner vom Metall des Grundgefüges umgeben und metallurgisch an dieses gebunden. Auf Grund der Zusammensetzung ergeben das Metall des Grundgefüges und das Ruthenium zusammen eine verarbeitbare Legierung von erheblicher Härte und Zugfestigkeit sowie beachtlicher Zähigkeit. Bei einer Verarbeitung der Legierungen werden sowohl die Rutheniumpartikelchen als auch das Grundgefüge verformt.

Die erfindungsgemäßen Legierungen werden auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt. Dabei wird ein Preßling bis auf Sintertemperatur erhitzt, bei der Gold und Palladium schmelzen, das Ruthenium jedoch fest bleibt. Während dieses Prozesses geht das Ruthenium in das Grundgefüge, das dabei vermutlich im wesentlichen an Ruthenium gesättigt wird, wobei die Rutheniumkörner im Grundgefüge metallurgisch gebunden werden. Die Rutheniumkörner haben vorzugsweise einen Durchmesser von 0,0508 bis 0,00508 mm.

Wenn der Rutheniumgehalt weniger als 60% beträgt, tritt leicht ein Durchhängen oder Verziehen des Preßlings während des Sinterns ein, und wenn der Rutheniumgehalt über 90% liegt, wird die Duktilität der Legierung sehr gering. Vorzugsweise soll der Rutheniumgehalt daher nicht höher sein als 80 %.

Gold und Palladium müssen stets vorhanden sein. Legierungen, die nur Ruthenium und Gold oder nur Ruthenium und Palladium enthalten, sind in nur sehr geringem Maß bildsam. Da der Rutheniumgehalt mindestens 60% betragen muß, kann der Gold- und Palladiumgehalt zusammen niemals 40 % übersteigen. Wenn der Goldgehalt unter 5 % und der Rutheniumgehalt über 35% liegt, was nicht Gegenstand der Ruthenium-Sinterlegierung sowie Verwendung
und Herstellung derselben

Anmelder:

International Nickel Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

4000 Düsseldorf, Cecilienallee 76

Als Erfinder benannt:
Frederick Carl Holtz jun., Evanston, JlL;
Raymond Francis Vines,
Chatham, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 16. März 1964 (352 379)

Erfindung ist, erfolgt eine außergewöhnliche Lösung von Ruthenium im Grundgefüge mit der Folge, daß das Grundgefüge sehr hart und nur begrenzt bearbeitbar ist. Wenn andererseits der Goldgehalt über 35% und der Palladiumgehalt unter 5% liegt, ist die Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit gering. Solche Legierungen gehören daher nicht zum Gegenstand der Erfindung. Im Hinblick auf eine bestmögliche Kaltverformbarkeit sollten Gold- und Palladiumgehalt zusammen zwischen 10 und 20% liegen, wobei das Verhältnis von Gold zu Palladium zwischen 2:1 und 1:1 liegt, vorzugsweise jedoch nicht mehr als 1,5:1 beträgt.

Eine solche Legierung enthält beispielsweise 14% Gold und 11 % Palladium, wobei der Rest, von Verunreinigungen abgesehen, Ruthenium ist. Die F i g. 1 und 2 zeigen das Gefüge einer Legierung dieser Zusammensetzung in 75facher bzw. 250facher Vergrößerung. Diese Legierung besteht im wesentlichen aus runden, diskreten Körnern oder Inseln aus Ruthenium 11, die in einem einheitlichen Gold-Palladium-Grundgefüge 12 verteilt und gebunden sind. Probestücke dieser Legierung konnten bis zu einer

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45°/₀igen Abnahme kalt gewalzt werden, ohne daß Kantenrisse auftraten. Beim Kaltwalzen ist es zweckmäßig, die Dickenverminderung auf 5 bis 10% je Stich zu begrenzen. Im Gegensatz dazu kann der Querschnitt reinen Handelsrutheniums durch Kaltwalzen in feststellbarer Weise nicht reduziert werden.

Die Legierungen können im Wege der Schmelzsinterung hergestellt werden, d. h., die Bestandteile der Legierung werden in pulverisierter Form innig miteinander vermischt und zu Formungen gepreßt. Die Formlinge werden dann bei einer Temperatur gesintert, die ausreicht, das Gold und das Palladium zu schmelzen, so daß sie sich verteilen und bei der Abkühlung ein festes Grundgefüge ergeben. Die Temperatur sollte 1400 bis 1600⁰C, am günstigsten jedoch 1450 bis 1550° C, betragen.

Die Legierungen können auch im Wege eines abgewandelten Schmelzsinterverfahrens hergestellt werden. Dabei wird das Rutheniumpulver zu einem Formling gepreßt und dann mit einer geschmolzenen Gold-Palladium-Legierung getränkt. Während des Tränkens und der Verteilung der Gold-Palladium-Legierung soll der Preßling auf der gleichen Temperatur wie beim Schmelzsintern gehalten werden. Es ist vorteilhaft, den Preßling vor dem Tränken einer leichten Sinterung im Vakuum zu unterwerfen. Die in den F i g. 1 und 2 wiedergegebene Legierung wurde auf diese Weise hergestellt.

Die Zusammensetzung der Legierung kann durch die Anwesenheit des einen oder mehrerer der Elemente Platin, Rhodium, Iridium, Molybdän und Wolfram in einem Gesamtgehalt von nicht mehr als 10% des Gehaltes an Ruthenium, Gold und Palladium geändert werden, wobei das relative Verhältnis von Ruthenium zu Gold bzw. zu Palladium unverändert bleibt.

Die Legierungen nach der Erfindung sind besonders vorteilhaft als Werkstoff für elektrische Kontakte, Lager für Instrumente und Schleifringe zu verwenden.

Claims

Patentansprüche:

1. Pulvermetallurisch hergestellte Rutheniumlegierung, bestehend aps 5 bis 35 % Gold, 5 bis 35 % Palladium, Rest, von Verunreinigungen abgesehen, mindestens 60 % Ruthenium.

2. Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus 5 bis 30% Gold, 5 bis 30% Palladium, Rest 60 bis 80 7o Ruthenium.

3. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 bis 20 % Gold und 10 bis 20 % Palladium enthält.

4. Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Gold zu Palladium zwischen 2:1 und 1:1 liegt.

5. Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Gold zu Palladium den Wert 1,5 :1 nicht übersteigt.

6. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt bis 10 % Platin, Rhodium, Iridium, Molybdän und Wolfram einzeln oder nebeneinander enthält, wobei das relative Verhältnis von Ruthenium zu Gold bzw. zu Palladium unverändert bleibt.

7. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Wege der Schmelzsinterung hergestellt wird.

8. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Pulver hergestellter Rutheniumformling mit einer Gold-Palladium-Schmelze bei Schmelzsintertemperatur getränkt wird.

9. Verwendung einer Legierung der in einem der Ansprüche 1 bis 6 angegebenen Zusammensetzung als Werkstoff zum Herstellen elektrischer Kontakte, Lager für Instrumente und Schleifringe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen