DE1533284A1 - Platin-Rhodium-Gold-Legierung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Platin-Rhodium-Gold-Legierung und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1533284A1 DE19661533284 DE1533284A DE1533284A1 DE 1533284 A1 DE1533284 A1 DE 1533284A1 DE 19661533284 DE19661533284 DE 19661533284 DE 1533284 A DE1533284 A DE 1533284A DE 1533284 A1 DE1533284 A1 DE 1533284A1
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Selman Gordon Leslie
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Johnson Matthey PLC
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Johnson Matthey PLC
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Description

Patentanwalt
Dipl. - Phys. W. Kemp
Stedtwaldgörtel 20-22
16. Juni 1966 J 21 P 3
Anmelder: Johnson, Matthey * Company Limited London / Großbritannien
Platin-Rhodlum-Gold-Legierung und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erfindung befaßt sich mit Legierungen, insbesondere solchen Legierungen die im Gebrauch mit geschmolzenem Glas in Berührung kommen.
In der Glasindustrie besteht ein dauernder Bedarf für AusrüslungsgegenstMnde, weiche aus einem Material bestehen, das einen besseren Benetzungswiderstand gegenüber geschmolzenem GIaa aufweist. So führen z, B.. Satz-Schmelztiegel uud Behälter für geschmolzenes Glas zu besserem Ausbeuten, wenn sie einen besseren"ßenatzungswjverstand haben. Auch beL dem Material, aus wsidatim Spinnkopfe für die Herstellung von Glasfasern bestehen, führt ein besserer Beneczungswiderstand gegenüber geschmo-lzenen; Glas ?u einer besseren ülayfcise beute, und zwar Jn die HM Fall weil das Bestreuen der1 £O-schmolzenen Glasfaden sich aufeinander zu zu bevte ■· ■■; ui·- init benachbarten Fäden zu verkleben, sobald sie ·ι \a uc->, Spinndüsen austreter.·,. reduziert wird. Aliger;·.; u Gt dieser
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Effekt dadurch zu erklären, daß am Äustrlttende die Spinndüsenkanten von dem geschmolzenen Glas unterschiedlich stark benetzt werden.
Satz-Schmelztiegel und andere Gerätschaften für die Glasindustrie, die notwendigerweise mit geschmolzenem Glas in ψ Berührung kommen, werden im allgemeinen aus Platin oder aus Platin-Rhodium-Legierungen hergestellt.Obwohl Platin gegenüber mechanischen Beanspruchungen relativ v/eich ist wird es dann benutzt, wenn eine Verfärbung odar Entfärbung des Glases durch die Arbeitsgerät1:i- it<:n rieht in Kauf genommen werden kann, wie beisplel... weise bei der Herstellung; optischer Gläser. tfonn abei- dia optischen Eigenschaften uss Glases weniger wichtig sind, beiiutfc^ man in aUfge^eiii^r* flatin-Bhodium-Le -gierungen, iXs lo'. ■■:'<!-av&i'i 'i'e.-npu .-afcu^un ';-ast £ürilgai· .-Ind als PJ-άSin* Hai,ji,3i;i düi'füt* bin« Legieriuii. „u·* 1^ Rhodium und 9o% Platin b'iuwti'.t i^rtiiii, oi--wchl eale^n^" loJi « wcun sehr groSe ?t'.--fcigk^lt ^"-irLiii^t wii;d - Sats-ichmeli.-viec.?. l vuici dargleichen au;! eiiiöi' L--r,;icL'Uiit mit ^5^ Rhodr! ua uv}·). 7^^t Plaölxi gefertigt werden.
roines ?LiMti als nuch iJ-«-:· 1 cd :-i-v- Huf:-οq% Platin™ um;, hiifcon vi'n^^L'ähr den glel,3i;ec. BöiiütiSiuirj^xidersfcanc iibüi' feaaaiimoIzeujiH iiiatj wie Measungirit d^s G2diC'})g*-wi.eht-3' Kontaktwirikels er-^ebeiii Wfüireinl d .< :: ν* ΡΓ5ίί Η'ϊθϊΗ?ΐη; ;λ;:)α
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75$ Platin bestehende Legierung einen etwas größeren
Benetzungswiderstand zeigen als sowohl Platin wie
auoh die erwähnte Legierung.
Aufgabe der Erfindung 1st es, eine im Gebrauch mit geschmolzenem 01as in Berührung kommende Legierung mit f verbesserten Eigenschaften zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Legierung
zu schaffen« welche einen größeren Benetzungswiderstand
gegenüber geschmolzenem Glas aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine verbesserte Legierung zu schaffen« die - außer einem guten Benetzungswiderstand gegenüber geschmolzenem Glas - eine gute Wärmefestigkeit und Vergütbarkeit aufweist.
Unter den» hier benutzten Begriff "Benetzungswiderstand" ist die Größe des Kontaktwinkels zu verstehen, den man zwischen einem Tropfen geschmolzenen Glases und einer ebenen, festen Oberfläche mißt, wenn der Tropfen sich im Gleichgewicht
befindet; je größer der Kontaktwinkel ist, desto größer ist der Widerstand der Oberfläche gegen Benetzung.
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Zur Lösung der gestellten Aufgaben wird eine zum Gebrauch In Berührung mit geschmolzenen) Glßß bestimmte Legierung vorgeschlagen, welche, abgesehen von Verunreinigungen, auG^Jö'bis 97 Gewicht isprozent FIaMn, 2 bis 25 Gewichtsprozent Rhodium und 1 bis 1o Gewichtsprozent Gold besteht.
" Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wurde gefunden, daß die folgenden Legierungen sich für den Zweck der Erfindung besonders eignen;
(1) 875f H - 1ojf Hh ! JIfL Au
(2) Ö5Jf Pt - 1ojf Rh : 5# Au O) ß5# Pt - Q% Rh : 1% Au
Eine andere Legierung nach der Erfindung, die zwar nicht die optimalen Eigenschaften hat, aber in der Praxis gut ver wendbar let, besteht aus 65# Platin, 25? Rhodium und 1ο$ί Gold.
In der Praxis hat es sich Jedoch als vorteilhaft erwiesen, einen Goldgehalt von 6 bis 8 Gewichtsprozent Gold zu verwenden, da bei größeren Goldanteilen die Legierung leicht spröde wird.
Wenn der Rhodiumgehalt der Legierung bis auf 25$ erhöht wird wurde gefunden, daß die optimale Kombination von Eigenschaften
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mit nur yf> Gold erzielt wird. ,.
Der Gleichgewichts-Kontaktwinkel eines Glases der Sorte E 621 auf dieser Legierung im Temperaturbereich von 1 2oo bis 1 5oo° C Liegt bei 75°, was bedeutet, daß er sich dem der niedrigeren RhodLum~Legierungen_mlt 5# Gold annähert.
Mit mehr als 3# GoLd Lassen sloh dLe höheren Ilhodium-Leglerungen nur äußerst schwer herstellen.
Herstellung der Legierung:
Platinschwamm, Rhodiumsohwamm und öoldgranulat,alle in höchstmöglicher Reinheit, wurden in Luftatmosphlre in ; Aluminium-Schmelztiegeln durch Induktionserhitzung geschmolzen und in dicke Küpferformen vergossen. Die Berr«n wurden während einer Zeitspanne voi? bis asu?64 Stunden bei 1 2500 C homogenisiert, dann langsam auf 8oo° C abgekühlt und für 16 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, bevor sie in Wasser ab^osuhreokb wurden. Nach dieser Behandlung konnten alle untersuchten Legierungen kalt 211 E)Imotion odor Draht verarbeLtet werdtm, obwohL festzustellen war, daß die Bearbeitbarke Lb .lohnell abnahm wenn fler Goldgehalt 5% überstieg.
Der Gesmpitgehalt an Verunreinigungen der· Legierungen lag in der Größenordnung von o,oo5^. Kaltgewalzte Bleche, die naoh der letzten Herstellungsstufe uritersuoht wurden, enthielten
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die folgenden Verunreinigungen:
Cu o.ool^j Ca o.0005$* Cr o.ooi£ Fe o.oo2$, Mg o.ooo2$, Pd o.oot$
7ergleicheversuche, welche den verbesserten Benetzungswlderstand der oben mit (1), (2) und (3) bezeichneten Legierungen im Vergleich zu dem von reinem Platin und gewissen Platin-Rhodium-Legierungen aufzeigten, sind in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegeben. Das dabei benutzte Glas war ein schwach»lkaLLsches KalziumaLumlnlumborosllikat-Glas, das von der Firma Pi 1 lc ing t in Bros. Ltd. hergestellt wird und das als Glas des Types E 621 bekannt ist. Die Gleichgewichts-Kontaktwinkel wurden bei Temperaturen im Bereich von 1 too bis 1 5oo° C gemessen; das soll jedoch nicht besagen, daß der kleinere der beiden Winkel in einem der angegebenen Winkelbereiehe den ) tieferen Temperaturen bzw. der größere Winkel den höheren Temperaturen zugeordnet wären.
Tabelle 1
Material.
Gleichgewichts-Kontaktwlnkel des Glases E 621 im Temperaturbereich von t I00 - 1 5oo° C
Platin Au /t $2S 32-45°
tot Rh/9o#Pt Au 31-35°
25* Rh/75#Pt Au 4o-4$°
(1) 87Ji Pt/1ojGlh/3# 101**4 58-67°
(2) 85* Pt/1o*Rh/5* 75-85°
(3) 85* Pt/ 8*Rh/7!* 80-85°
BAD
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Die Auswirkung des Goldgehalte auf den Gleichgewichts-Kontaktwinkel von Legierungen mit 85Ji Platin ist in der Zeichnung gezeigt. Aus dieser ergibt sich, daß der Winkel Hand in Hand mit Goldanteilen bis zu 5% schnell wächst« Aus dem Umstand, daß die drei Kurven in der Zeichnung dicht beieinander liegen, ergibt sich die Konstanz dec Kontaktwinkelc dieser Legierungen zwischen 1 2oo und 1 4oo° C.
Die erfindungsgemSßen Legierungen haben Wärmefestigkeit en die mit der einer loji IUiodium-9oJi Platin-Legierung vergleichbar oder größer sind. Dies wurde durch Zerrelflzeltversuohe mit den Legierungen (t) bzw. (2) und einer 1o# Rhodium- 9o£ Platin-Leglerung ermittelt« Die Vereuclicergobiilsse zeigt
Tabelle 2
Legierung
1ojC Rh/9oji Pt
(1) 87J^ Pt/1 oji Rh/3Jf Au
(2) 85Jf Pt/1 oji Rh/5* Au
7o-
Zerreißzeit bei 1 4oo° C für eine Spannung von 5o kg/Qcm.
5o Stunden 57 Stunden
113 Stunden.
Di« erfinduiigegemäßen Legierungen sind lsi allgemeinen auch vergütbar. Die Versuohsresultate, welche das Ergebnis einer Lösungebehandlung und YergUfcfung der Legierung (2) zeigen« werden weiter unten erwähnt.
Die Vergilt barkeit der Legierungen hat zwar keine Bedeutung
BAD
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für deren Verwendbarkeit zum Herstellen von Gerätschaften für die Glasindustrie, 1st aber dennoch eine unerwartete und nützliche Eigenschaft. Es gibt nämlich nur verhältnismäßig wenige vergütbare Legierungen auf Platinbasis, und solche Legierungen werden mit Vorteil bei der Herstellung von korrosionsbeständigen Haarfedern, der Fadenaufhängung für Galvanometer und dergleichen verwendet.
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Zugeigenschaften einer 85$ Pt/1o# Rh/5# Au -Legierung bei Raumtemperatur.
(Werte für 1o#/ Pt in Klammern)
Lösungsbehandlungι Zwei Minuten bei 1 2oo C, anschließend mit Wasser abgeschreckt
Vergütung: Zweieinhalb Stunden bei 55o°C ä
Zerreißfestigkeit (kg/qcm)
Lösungsbehandelt: 5273 (33o4) Vergütet! 80I5
Verlängerung während der Zerreißfestigkeitsmessung {%)
Lösungs behandelt: Vergütet:
o,1# Prüfspannung (kg/qcm)
Lösungsbehandelt:
Elastizitätsmodul (kg/qcm) (gleich für Lösungsbehandelt und vergütet): 1,6171 x 1o6 (1,8983 χ 1o6)
Härtezahl (Vickers Pyramid Number) (1kg)
Lösungsbehandeltί 162 (80) Vergütet:
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Der spezifische elektrische Widerstand erfindungsgemäßer Legierungen ist wesentlich höher als der einer 1o# Rh/Pt Legierung, wie folgende Übersicht zeigt:
Legierung Spezifischer Widerstand
85# Pt/1o# Rh/5# Au 26,1 χ 1o~6 ohm cm
Rh/9o# Pt 19 χ 1o~ ohm cm
Wie sich daraus ergibt sind die .erfindungsgemäßen Legierungen besonders vorteihaft bei der Herstellung von Geräten für den Gebrauch in der Glasindustrie wie Schmelztiegel und Spinndüsen für die Glasfaserherstellung, und für die Herstellung von korrosionsbeständigen Haarferdern, für die Fadenaufhängung für Galvanometer sowie für die Windungen von Hoohleistungspotentiometern.
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Claims (1)

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Patentansprüche
1. Piatin-Rhodium-Gold-Legierung, insbesondere zum Gebrauch in Berührung mit geschmolzenem Glas, dadurch gekennzeichnet, daß siejabgesehen von Verunreinigungen, 60 bis 97 Gewichtsprozent Platin, g 2 bis 25 Gewichtsprozent Rhodium und 1 bis 1o Gewichtsprozent Gold enthält.
9· Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Goldgehalt von 3 bis 8 Gewichtsprozent.
J5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Goldgehalt von 6 bis 8 Gewichtsprozent.
4. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Platingehalt von 87 Gewichtsprozent, einen Rhodiumgehalt von 1o Gewichtsprozent und einen Goldgehalt von J5 Gewichtsprozent.
5. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Platingehalt von 85 Gewichtsprozent, einen Rhodium-
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gehalt von 1o Gewichtsprozent und einen Goldgehalt von 5 Gewichtsprozent.
6· Legierung naoh Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Platingehalt von 85 Gewichtsprozent« einen Rhodiumgehalt von 8 Gewichtsprozent und einen Goldgehalt von 7 Gewichtsprozent.
7. Legierung naoh Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Platingehalt von 65 Gewichtsprozent» einen Rhodiumgehalt von 25 Gewichtsprozent und einen Goldgehalt νοηΐφ Gewichtsprozent.
8. Legierung naoh Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Platingehalt von 72 Gewichtsprozent« einen Rhodiumgehalt von 25 Gewichtsprozent und einen Goldgehalt von 3 Gewichtsprozent.
9· Verfahren zur Herstellung einer Platin-Rhodlum-Gold-Legierung zum Gebrauch in Berührung mit geschmolzenem Glas« dadurch gekennzeichnet« daß)abgesehen von Verunreinigungen« 60 bis 97 Gewichtsprozent Platin« 2 bis Gewichtsprozent Rhodium und 1 bis 1o Gewichtsprozent Gold zu einer Legierung verbunden werden.
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DE19661533284 1965-06-19 1966-06-18 Platin-Rhodium-Gold-Legierung und Verfahren zu ihrer Herstellung Pending DE1533284A1 (de)

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