DE3030751A1

DE3030751A1 - Verfahren zur herstellung von halbzeugen aus dispersionsgehaertetem platin

Info

Publication number: DE3030751A1
Application number: DE19803030751
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dr. 6450 Hanau Hammer; Dieter 6484 Birstein Kaufmann
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1982-03-18
Also published as: FR2488536A1; GB2082205B; GB2082205A; JPS5754202A

Description

DEGUSSA AG

Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus dispersionsgehärtetem Platin.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus mit Unedelmetalloxiden dispersionsgehärtetem Platin und/oder sonstigen Platinmetallen durch gemeinsames chemisches Ausfällen der Komponenten, Erzeugung eines Sinterkörpers aus dem Pulvergemisch, gegebenenfalls Oxydation der Unedelmetallkomponente und Weiterverarbeitung zu Halbzeug.

Edelmetalle und Edelmetall-Legierungen, insbesondere Platinmetalle und Platinmetall-Legierungen, finden ausgedehnte Anwendung in solchen Fällen, in denen es auf hohen Widerstand gegen Korrosion oder gegen Oxydation bei hohen Temperaturen ankommt. Ein Nachteil dieser Werkstoffe ist aber die relativ geringe Festigkeit bei hohen Temperaturen.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, die Edelmetalle und ihre Legierungen durch Zusatz von in oxydierender Atmosphäre inerten Stoffen, wie z.B. von hochschmelzenden Oxiden, zu härten und zu verfestigen.

So ist es beispielsweise möglich, feinkörniges Platinpulver mit feinkörnigem Pulver hochschmelzender Oxide

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mechanisch zu vermischen und dieses Gemisch auf pulvermetallurgischem liege zu verarbeiten. Die Reproduzierbarkeit der Eigenschaftsverte eines so erhaltenen Materials ist allerdings venig befriedigend, und die Verbesserung beispielsweise der Zeitstandfestigkeit eines solchen Materials bei hohen Temperaturen gegenüber Materialien ohne Zusätze ist nur relativ gering, da es bei diesem Verfahren sehr schwierig ist, eine homogene Verteilung der Oxidteilchen in dem Platin zu erreichen.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Zeit- -Standfestigkeit von Platizunetallen bei hohen Temperaturen dadurch wesentlich zu erhöhen, daß sie nach Zulegieren eines Metalles, dessen Oxid eine sehr hohe Bildungswärme aufweist, durch innere Oxydation bei Temperaturen zwischen 900 und 1^00 C dispersionsgehärtet werden.

Durch diese Verfahren sind neben höheren Zugfestigkeiten und Härten bei Raumtemperatur höhere Zeitstandfestigkeiten bei höheren Temperaturen erreichbar.

Der Durchmesser der so durch innere Oxydation erzeugten Oxidpartikel liegt allerdings in der Größenordnung von einigen /um, so daß der durch sie erzielbare Dispersionshärtungseffekt nur relativ gering ist. Wegen der geringen Diffusionsgeschvindigkeit von Sauerstoff im metallischen Platin ist es außerdem sehr zeitaufwendig, einen durchoxydierten Werkstoff zu erhalten.

Es ist weiter bekannt, die Einbrigung der härtenden - 5 -

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Teilchen durch Simultanfällung aus Salzlösungen, durch Eindampfen von Lösingen, die beide Komponenten enthalten oder durch Versprühen solcher Lösungen in Flammen durchzuführen. Weitere Verfahren sind die oberflächliche Oxydation von Legierungspulvern durch eine Kombination von galvanischer Abscheidung und Elektrophorese.

Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß die Durchführung relativ umständlich und kostspielig ist, ohne daß eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaftswerte erreicht werden kann.

Bei der gemeinsamen chemischen Ausfällung von Platin und Unedelmetallen aus Lösungen bekommt nan zwar eine homogene Verteilung der Komponenten in dem gefällten Pulver, bei der konventionellen Weiterverarbeitung durch Glühen des Pulvers bei 800 C, Pressen zu einem Formkörper, Sintern und Verformung zu Halbzeugen erhält man jedoch Produkte, die beim Glühen zur Blasenbildung neigen und daher nur beschränkt einsetzbar sind.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus mit Unrtrt edelmetallen dispersionsgehärtetem Platin und/oder sonstigen Platinmetallen zu finden, durch gemeinsames chemisches Ausfällen der Kocponenten, Erzeugung- eines

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Sinterkörpers aus dem Pulvergemisch, gegebenenfalls Oxydation der Unedelmetallkomponente und Weiterverarbeitung zu Halbzeug, bei dem ein Produkt entsteht, das beim Glühen nicht zur Blasenbildung neigt.

Diese Aufgabe vird erfindungsgemäß dadurch gelöst, '" daß zur Erzeugung des Sinterkörpers das Pulver in lockerer Schüttung in einer ersten Stufe bei 700 bis

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1100 C gesintert, danach der Sinterkörper um 180 gedreht und in einer zweiten Stufe bei 13OO bis 1600 C fertiggesintert vird. Vorzugsweise wird in

"5 der ersten Stufe eine Temperatur von 800 C, in der zweiten Stufe eine Temperatur von I6OO C angewendet. Das Sintern kann in Luft, in Wasserstoff oder im Vakuum erfolgen. Besonders bewährt hat es sich jedoch, als Sinteratmosphäre Argon zu verwenden, ins-

^zw besondere in der zweiten Sinterstufe.

Das Sintern in lockerer bzw. loser Schüttung bedeutet, daß das Platinpulver vor dem Sintern nicht durch mechanisches oder isostatisches Pressen vor- ·" verdichtet wird, wie es bisher zur Herstellung entsprechender Sinterkörper üblich war. Das durch chemische Ausfällung gewonnene Pulver wird in einen Tiegel gefüllt und lediglich leicht eingerüttelt.

Als Ausgangsmaterial wird vorzugsweise ein Platinpulver verwendet, das 0,05 bis 1 Gewfi Zirkonoxid

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enthält. Jedoch können auch andere Platinmetallpulver, vie Palladium, Iridium, Rhodium, Ruthenium

oder Osmium bzw. Gemische dieser Metalle, und andere TJnedelmetalloxide Vervendung finden, vie beispielsweise Titan, Thorium, Beryllium, Aluminium oder Tantal, einzeln oder zu mehreren. Die Gehalte der "(0 zugesetzten oxidbildenden Metalle liegen im allgemeinen zwischen 0,05 und 5 Gev?°i berechnet als Oxid.

Die ¥eiterverarbeitung der Sinterkörper zu Halbzeug erfolgt vorzugsweise durch eine Schmiedebehanlung bei 1200 bis 14OO°C in Wasserstoffatmosphäre, bis der Körper eine Dichte von mehr als 809ε der theoretischen Dichte erreicht hat. Anschließend erfolgt vorteilhafterweise eine weitere Kaltverformung mit Zwischenglühungen bei 1000⁰C an Luft. Dabei hat es sich bewährt, die Richtung der Verformung, insbesondere beim Walzen, mehrmals zu wechseln.

Die so hergestellten Halbzeuge zeigen nach Glühungen bei 14OO°C an Luft auch nach 100 Stunden keine BIasenbildungen. Die Zeitstandfestigkeiten bei 100 Stunden (i400 C, Luft) lagen zwischen 6 und 8,5 N/mm , die Härten HV3 nach 1000 Stunden (i^00°C, Luft) noch bei 56Ο bis 66Ο N/mm².

Folgendes Beispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:

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1 kg eines Pulvers aus Platin mit etwa Ο,ΐ6?ό Zirkonoxid, das durch eine bekannte Simultanfällung aus Hexachloroplatxnsäure und Zirkonnitrat hergestellt worden var, wurde in einen Graphit-Tiegel gegeben und 1 bis 2 Minuten eingerüttelt. Unter einem Argondruck von ca. 1025 mbar wurde in einem Ofen in der

'" ersten Sinterstufe in einem Zeitraum von etwa 6 Stunden die Temperatur auf 800 hochgefahren und etwa 2 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Der Sinterkörper wurde dann um 180 gedreht und auf einer Keramik-Unterlage in einer zweiten Stufe weiterge-

^ . sintert. Dazu wurde die Temperatur innerhalb von k Stunden auf I6OO C gebracht und 3 Stunden bei dieser Temperatur belassen.
Man erhält so einen Körper mit etwa 6ofo Sinterdichte, der durch Schmieden bei 1200 C unter ¥asserstoff

weiterverarbeitet wird, bis er eine Dichte von 90$ theoretischer Dichte erreicht. Die Herstellung von Blech erfolgt durch Kaltwalzen unter Zwischenglühungen (20 Minuten, 1000°C, Luft).

Die so hergestellten Bleche zeigten auch bei 1000 "" Stunden Glühung (i400°C, Luft) keine Blasenbildung, die Zeitstandfestigkeit lag bei 7,5 N/mm (i00h 1*100° C, Luft).

Claims

Ζ- -"J O Π 7 C 80 222 EM Degussa Aktiengesellschaft IQ 6θΟΟ Frankfurt/Main 1, Yeißfrauenstraße Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus dispersionsgehärtetem Platin. PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus mit Unedelmetalloxiden dispersionsgehärtetem Platin und/oder sonstigen Platinmetallen durch gemeinsames chemisches Ausfällen der Komponenten, Erzeugung eines Sinterkörpers aus dem Pulvergemisch, gegebenenfalls Oxydation der Unedelmetallkomponente und Weiterverarbeitung zu Halbzeug, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Sinterkörpers das Pulver in lockerer Schüttung in einer ersten Stufe bei 700 bis 110O⁰C gesintert, danach der Sinterkörper um 180 gedreht und in einer zweiten Stufe bei 1300 bis i600°C fertiggesintert wird.

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2. Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe bei 8OO°C und in der zweiten Stufe bei 16OO°C gesintert wird.

3· Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen nach Anspruch 1 und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß als Sinteratmosphäre Argon verwendet wird.

k. Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen nach Anspruch 1 bis 3» dadurch, gekennzeichnet, daß als Pulvergemisch Platin mit 0,05 bis 1 Gew$ Zirkonoxid verwendet wird.

5« Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen nach Anspruch 1 bis k, dadurch, gekennzeichnet, daß die

Sinterkörper bei 1200 bis 14OO°C unter ¥asserstoffatmosphäre einer Schmiedebehandlung bis zu einer Dichte größer 809ε theoretischer Dichte unterworfen werden.
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6. Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen nach

Anspruch 1 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß die geschmiedeten Sinterkörper unter Zwischenglühungen kaltverformt werden.
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