DE1914631B2

DE1914631B2 - Verwendung einer ruthenium-legierung

Info

Publication number: DE1914631B2
Application number: DE19691914631
Authority: DE
Inventors: Ronald Harrow Middlesex Savage (Grossbritannien)
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1968-03-25
Filing date: 1969-03-22
Publication date: 1973-05-30
Also published as: DE1914631A1; BE730408A; FR2004686A6; DE1914631C3; US3498763A; GB1188773A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Ruthenium-Legierung mit in einem Grundgefüge eingebetteten Rutheniumteilchen. bestehend aus 5 bis 40% Kupfer, 0 bis 35 ' „ Palladium und 0 bis 10% Nickel. Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 60% Ruthenium, die tier Bedingung (%Ni) ■ (% Pd/3,5) £ 10 genügt.

Eine Legierung der vorerwähnten Art ist aus der USA.-Patentschrift 1779 062 bekannt: sie dient als Werkstoff für elektrische Kontakte. Des weiteren ist aus der deutschen Patentschrift 1260 154 eine Ruthenium-Legierung mit 5 bis 35% Gold und 5 bis 35% Palladium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 60% Ruthenium bekannt. Die Vorteile dieser Legierung liegen darin, daß sie die guten Eigenschaften des Rutheniums besitzt und im Gegensatz zum reinen Ruthenium verformbar ist. An der Oberfläche des Legierungskörpers ragen die verschleißfesteren Rutheniumkörner heraus und ergeben praktisch eine im wesentlichen reine Ruthenium-Oberfläche. Im Innern des Legierungskörpers sind die Rutheniumkörner von der Legierung des Grundgefüges umgeben und metallurgisch an diese gebunden. Auf Grund der Zusammensetzung ergeben das Grundgefüge und das Ruthenium zusammen eine verformbarc Legierung hoher Härte und Zugfestigkeit sowie beachtlicher Zähigkeit.

Obgleich die bekannte Ruthenium-Legierung verformbar ist, läßt sie sich nicht ah. Draht ziehen. Durch Versuche konnte nun festgestellt werden, daß die Verformbarkeit verbessert wird, wenn das Palladium-Gold-Grundgefüge der bekannten Legierung durch ein

Grundaefüee aus Kupfer oder einer Legierung des

Kupfers mit Nickel und/oder Palladium ersetzt wird.

Demzufolge besteht die Erfindung in der Verwen-

dune der eingangs erwähnten Ruthenium-Legierung

als A'erkstoff~für~durch Kainerformen, insbesondere

Ziehen und Stauchen, herzustellende Gegenstück-.

Die vorgeschlagene Legierung sollte normalerweise

nicht über~0.5% Verunreinigungen enthalten: sie l;i!M

sich nach pulvermetallurgischen Verfahren herstdlei,,

ίο wobei ein Preßkörper bib auf eine Sinteriemperau r erhitzt wird, bei der zwar das Grundgefüge schmilzt, nicht aber das Ruthenium. Der Preßkörper kann sämtliche Legierungspartner enthalten, wobei Nicke! oder Palladium in reiner Form oder als Legien;:^ mit Kupfer vorliegen können. Es ist jedoch auch möglich, einen nur aus Ruthenium bestehende. Preßkörper /u verwenden, der dann bei Sinterten.:·.;. ■ tür, d. h. etwa der Temperatur /wischen dem Schild vpunkt des Kupfers oder der Kupferlegierung _;.:.

an 1500 C. mit der Metal!- b/w. Legierungsschmel/e c-Grundgefüges getränkt wird. Vortiilhafterweise w. der Kuthenium-Preßkörper vor dem Tränken Ic!·. · in Vakuum gesintert.

Beim Sintern tritt das Ruthenium in das Grundgei; ;.

ein. das dabei im wesentlichen mit Ruthenium l;.. sättigt wird. Auf die-e Weise werden die Rutheniur teilchen, deren Durchmesser voru-ilhafterweise 50 hi-5 um betraut, metallurgisch im Grundgefüge gebunden. Untersuchungen haben ergeben, daß bei diesen, Verfahren die Ruiheniumieiichen zum Wachsen neigen und abgerunde; werden. Die Verformbarkeit de; vorgeschlagenen Legierung hängt in gewissem MaLv₁.-von diesem Phänomen ab. da sich die Verformbarkeit mit zunehmender Ahrundung der Rutheniumteüdiel· verbessert.

Wie bei der bekannten Legierung tritt beim Sinter,-, ein Durchbiegen oder Verziehen auf. wenn der Rutheniumgehalt unter 60% liegt, und ist die Verformbarkeit der Legierung bei 90% übersteigendem

Ar. Rutheniumgehait gering, so daß der Rutheniumgehuk vorzugsweise 80% nicht übersteigt. Bei Rutheniumgehalten über 95^O/_O geht die Verformbarkeit wieder verloren.

Nickel und Palladium härten die Legierung,doch muß jine übermäßige Härtesteigerung vvmieden werden, da sonst die Verformbarkeit beeinträchtigt wird. Lm eine zu hohe Härte zu vermeiden, darf der Palladiumgehalt 35% bzw. der Nickelgehalt 10%, bei weiteren Beschränkungen im Falle eines ternären Grundgefüges.

nicht übersteigen.

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

Aus diesen Gründen erhält die vorgeschlagene

Legierung vorzugsweise 20 bis 25% Kupfer und entweder 1 bis 5% Nickel oder 9 bis 13% Palladium.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger Versuchslegierungen des näheren erläutert, deren Legierungsrest in allen Fällen aus Ruthenium bestand. Sämtliche Legierungen wurden durch 2stündiges Tränken eines Ruthenium-Preßkörpers mit der Metall Lzw. Legierungsschmelze des Grundgefüges hergestellt.

Die Tränktemperatur, die Kaltverformbarkeit und die Härte der Primärphase, d. h. des Rutheniums, sowie der Sekundärphase, d. h. des Grundgefüges, sind in der Tabelle zusammengestellt.

Cu ( O ι	Ni /ο- \	Pd / ΰ ι	Tränktemperatur	Einschnürung nach dem Kaltschinieden	Mikrohärte der Primärphase	Mikroharte der Sekundärphase
I ;<)'	' .0'		( C)	(¹Vo)	ImHVJ	(mHV,,\|
20	5		1250	43	452	229
25	—		1283	34	318	125
24	1		1150	40	313	113
16	—	9	1220	38	487	267
12,5	—	12,5	1250	48	650	414
9	—	16	1300	40	505	241

Überraschend ist vor allem, daß die vorgeschlagene Legierung trotz einer Härte der Primärphase von beispielsweise über 550 mHV_ä0 immer noch zufriedenstellend \erformt werden kann.

Wegen ihic guten Verformbarkeit ist die vorgeschlagene 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 auh der Erfindung zwei zusätzliche Vorteile, deren e>ner auf der Tatsache basiert, daß für das Sintern der vorgeschlagenen Legierung praktisch eine einfache, nichtoxydierende Atmosphäre ausreicht. Die bekannten Rutheniumlegierungen mit palladiumhaltigam Grundgefüge müssen gegebenenfalls mit Unterdruck in Aroonatmosphäre gesintert werden, da Palladium sehr leicht Wasserstoff aufnimmt. Die vorgeschlagene 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 Nickel weitaus billiger sind als Palladium und Gold.

Claims

Patentansprüche:

L Verwendung einer Ruthenium-Legierung mit in einem Grundgefüge eingebetteten Rutheniumteilchen, bestehend aus 5 bis 40% Kupfer, 0 bis 35% Palladium und 0 bis 10% Nickel, Re.t einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 60% Ruthenium, die der Bedingung (% Ni) -j- (% Pd/3,5) < 10 genügt, als Werkstoff für durch Kaltverformen, insbesondere Ziehen und Stauchen, herzustellende Gegenstände.
2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1. die jedoch 20 bis 25% Kupfer und 1 bis 5% Nickel enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch \. die jedoch 20 bi.s 25% Kupfer und 9 bis 13",,, Palladium enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 2 in Form eines bei höchstens 1500^;C in Wasserstoff-Atmosphäre unter Auftreten einer flüssigen Phase gesinterten Preßkörpers aus den Pulvern aller Legierungspartner bzw. Rutheniumteilchen und dem LegierungspuKer des Gnmdgefüges. für den Zweck nach Anspruch 1.
5. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in [^;orm eines bei höchstens 1500 C in nichtoxdierender Atmosphäre mit der Metall- bzw. Legierungsschmelze des Grundgefüges getränkten Preßkörpers aus Ruthenium für den Zweck nach Anspruch 1.