DE1914631A1

DE1914631A1 - Ruthenium-Legierung

Info

Publication number: DE1914631A1
Application number: DE19691914631
Authority: DE
Inventors: Ronald Savage
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1968-03-25
Filing date: 1969-03-22
Publication date: 1969-10-09
Also published as: DE1914631C3; GB1188773A; US3498763A; BE730408A; FR2004686A6; DE1914631B2

Description

Dipl.-lng. H. Sauenland ■ Dr.-lng. R. König Patentanwälte ■ 4000 Düsseldorf ■ Cecilienallee ve -Telefon 43273s

Unsere Akte: 24 741 21 <, März 1969

Ill/Sch.

International Nickel Limited, Thames House, Millbank,

London, S. W. 1, England " Rutheni um-L e'gi e r ung "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ruthenium-Legierung, bei der das Ruthenium in ein Grundgefüge eingebettet ist. Eine pulvermetallurgisch hergestellte Ruthenium-Legierung dieser Art wird in der deutschen Patentschrift 1 260 154 beschrieben und besteht aus 5 bis 35$ Gold und 5 bis 35$ Palladium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 60$ Ruthenium.

Die Vorteile der bekannten Ruthenium-Legierung liegen darin, daß diese die guten Eigenschaften des Rutheniums besitzt, und im Gegensatz zum reinen Ruthenium verformbar istβ An der Oberfläche der Ruthenium-Legierung ragen die verschleißfesteren Rutheniumkörner heraus und ergeben praktisch eine im wesentlichen reine Rutheniumoberfläche. Im Innern der Legierung sind die Rutheniumkörner vom Metall des Grundgefüges umgeben und metallurgisch an dieses gebundene Aufgrund der Zusammensetzung ergeben das Metall des Grundgefüges und das Ruthenium zusammen eine verformbare Legierung von hoher Härte und Zugfestigkeit sowie beachtlicher Zähigkeit.

Obgleich die bekannte Ruthenium-Legierung verformbar ist, läßt sie sich nicht als Draht ziehen. Durch Versuche konn-

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te nun festgestellt werden, daß die Verformbarkeit verbessert wird, wenn das Palladium-Gold-Grundgefüge der bekannten legierung durch ein Grundgefüge aus Kupfer oder einer Legierung des Kupfers mit Nickel und/oder Palladium ersetzt wird.

Demzufolge besteht die Erfindung in einer Ruthenium-Legierung, bei der die Rutheniumkörner ebenfalls in einem Grundgefüge eingebettet sind und die aus 5 bis 40$ Kupfer, 0 bis 35$ Palladium und 0 bis 10$ Nickel, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 60$ Ruthenium besteht und der Bedingung ($Ni) + ($Pd/3,5) ^ 10 genügt. Bei einer derartigen Legierung sollten die Verunreinigungen normalerweise 0,5$ nicht überschreiten.

Die erfindungsgemäße Legierung wird nach pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt, wobei ein Preßling bis auf eine Sintertemperatur erhitzt wird, bei der zwar das Grundgefüge schmilzt, nicht aber das Ruthenium. Der Ausgangspreßling kann sämtliche Elemente enthalten, wobei Nickel oder Palladium in reiner Form oder als Legierung mit Kupfer vorliegen können. Es ist jedoch auch möglich, einen nur aus Ruthenium bestehenden Preßling zu verwenden, der dann bei der Sintertemperatur, d_oh_o etwa der Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Kupfers oder der Kupferlegierung und 1500⁰C, mit dem geschmolzenen Metall des Grundgefüges getränkt wird. Vorteilhafterweise wird der Rutheniumpreßling vor der Infiltration leicht im Vakuum gesin-> tert.

Beim Sintern tritt das Ruthenium in das Grundgefüge ein, das dabei im wesentlichen mit Ruthenium gesättigt werden dürfte. Auf diese Weise werden die Rutheniumkörner, deren Durchmesser vorteilhafterweise 0,05 bis 0,005 mm beträgt,

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metallurgisch im Grundgefüge gebunden. Untersuchungen haben ergeben, daß bei diesem Verfahren die Rutheniumkörner zum Wachsen neigen und abgerundet werden» Die Verformbarkeit der erfindungsgemäßen Legierung hangt in gewissem Maße von diesem Phänomen ab, da sich die Verformbarkeit mit zunehmender Sphärolithisierung der Rutheniumkörner verbessert.

Wie bei der bekannten Legierung ±-ri+~ oeim'Sintern ein Durchbiegen oder Verziehen auf, We^..· der Hn^heniumgehalt unter 60$ liegt, und ist die D^kxxlität der Legierung bei 90$ übersteigendem Rutheniuiagehalt gering, so daß der Rutheniumgehalt vorzugsweise 80$ nicht übersteigt. Bei · Rutheniumgehai ;en über 95$ geht die Verformbarkeit wieder verloren.

Nickel und Palladium härten die Legierung, doch muß eine übermäßige Härtesteigerung vermieden werden, da sonst die Verformbarkeit beeinträchtigt wird. Um eine zu hohe Härte zu vermeiden, darf der Palladiumgehalt 35$ und der Nickelgehalt 10$ bei entsprechenden Gehaltsgrenzen im Falle eines ternären Grundgefüges nicht übersteigen.

Vorzugsweise sollte kein zu großer Unterschied zwischen den Härten der beiden Phasen bestehen und das Grundgefüge einerseits leicht verformbar sein und andererseits noch eine ausreichende Festigkeit besitzen.

Aus diesen Gründen enthält die erfindungsgemäße Legierung vorzugsweise 20 bis 25$ Kupfer und entweder 1 bis 5$ Nikkei oder 9 bis 13$ Palladium.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Versuchslegierungen des näheren erläutert, deren Legierungsrest in

BAD ORlQlNAU 80 384 1 /1 1.0 2

allen Pällen aus Ruthenium "bestand. Sämtliche Legierungen wurden durch zweistündiges Tränken eines Rutheniumpreßlings mit dem geschmolzenen Metall des G-rundgefüges hergestellt. Die Infiltrationstemperatur, die Kaitverformbarkeit und die Härte der Primärphase, d_oh. des Rutheniums, sowie der Sekundärphase, d.h» des G-rundgefüges, sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

9 0 9 8 /,. 1 / 1 * 0 2

O CD CO

Cu	IJi	Pd (*)	9	Infiltra tionstem peratur (⁰C)	Bins chniirung nach dem Kaitschmied en	Mikrohärte der Primär phase (mHV₅₀)	Mikrohärte der Sekun- därphase CmHV₂₀)	! VJl
20	5	_	12.5	1250	43	452	229	1
25	-	-	16	1283	34	318	125
24	1	-	1150	40	313	113
16	—	1220	. 38	487	267
12.5	-	1250	48	650	414
9	-	1300	40	505	241

CD CaJ

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Überraschend ist vor allem, daß die erfindungsgemäße legierung trotz einer Härte der Primärphase von beispielsweise über 550 mHV_cn immer noch zufriedenstellend verformt werden kann₀

Wegen ihrer guten Verformbarkeit ist die erfindungsgemäße Legierung vor allen Dingen als Werkstoff für .elektrische Kontakte geeignet, da sie als Draht gezogen und zum Herstellen der Kontaktflächen kaltgestaucht oder -gehämmert werden kann.

Weiterhin ergeben sich aus der Erfindung zwei zusätzliche Vorteile, deren einer auf der Tatsache basiert, daß für das Sintern der erfindungsgemäßen Legierung praktisch eine einfache, nichtoxydierende Atmosphäre ausreichte Die bekannten Rutheniumlegierungen mit palladiumhaltigern Grundgefüge müssen gegebenenfalls mit Unterdruck in Argonatmosphäre gesintert werden, da Palladium sehr leicht Wasserstoff aufnimmt. Die erfindungsgemäße Legierung mit einem Grundgefüge aus Kupfer oder Kupfer-Nickel kann dagegen unter Wasserstoffatmosphäre oder unter einer* Atmosphäre aus Wasserstoff und Stickstoff gesintert werden,, Beide Gase sind erheblich billiger und leichter erhältlich als Argon, Ein weiterer Vorteil ergibt sich schließlich daraus, daß Kupfer und Wickel weitaus billiger sind als Palladium und Gold.

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Claims

Patentansprüche:

Ruthenium-Legierung, "bei der die Rutheniumkörner in einem Grundgefüge eingebettet sind, "bestehend aus 5 bis 40$ Kupfer, 0 "bis 35$ Palladium und 0 "bis 10$ Nickel, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 60$ Ruthenium, die der Bedingung ($Ni) + ($Pd/3,5) = 10 genügt.
2. Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 20 "bis 25$ Kupfer und 1 bis 5$ Nickel enthält.
3. Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 20 bis 25$ Kupfer und 9 bis 13$ Palladium enthält.
4β Verfahren zum Herstellen einer Legierung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Schmelzsintern bei höchstens 1500⁰G unter Wasserstoff.
5. Verfahren zum Herstellen einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Ruthenium bestehender Pulverpreßling bei einer Temperatur von höchstens 1500⁰C mit dem schmelzflüssigen Metall des Grundgefüges infiltriert wird,
6. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 als Werkstoff für durch Kaltverformen, insbesondere Ziehen, und Stauchen herzustellende Gegenstände .

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