JP2002146452A - 卑金属酸化物−分散固化した金不含の白金材料、その製法および使用 - Google Patents

卑金属酸化物−分散固化した金不含の白金材料、その製法および使用

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化処理に係る時間が可能な限り短くてよ
い、分散固化白金材料を調製すること。 【解決手段】 卑金属が0.01〜0.5質量%のScで
あるかまたは0.05〜0.5質量%の卑金属総含量を有
するScとZr、Y、Ceから成る群より選択される少
なくとも1つの金属との混合物/合金である、卑金属酸
化物から成る微細に分布した微粒子により分散固化され
た金不含の白金材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、卑金属酸化物から
成る微細に分布した微粒子により分散固化した金不含の
白金材料に関する。
【0002】DE−PS3102342には、汚染物質
を別にして、粒子安定化構成成分および金ならびに残り
部分としての白金属の1種以上の金属から成る粒子安定
化合金が開示されており、この際、白金金属の群には、
白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウム
が含まれ、粒子安定化構成成分はスカンジウム、イット
リウム、トリウム、ジルコニウム、ハフニウム、チタ
ン、アルミニウムまたはランタノイドの酸化物、炭化
物、窒化物および/またはケイ化物であり、これらの占
める部分は0.5質量%を上回らず、金の部分は2〜1
0質量%の範囲である。
【0003】DE19714365には、卑金属酸化物
から成る微細に分布した微粒子による分散固化した白金
材料が開示されており、ここで、卑金属はセリウムまた
は元素イットリウム、ジルコニウムおよびセリウムの少
なくとも2種類から成る混合物であり、卑金属含量は
0.005〜1質量%であり、卑金属の少なくとも75
質量%が酸化物として存在しており、卑金属酸化物は、
コンパクト形で存在する白金−卑金属−合金を酸化媒体
中で600℃〜1400℃で熱処理することにより生成
される。
【0004】この材料の製造に関する欠点は、必要な酸
化度を達成するための酸化処理期間が一般的に200〜
400時間であるという事実であり、このことは、この
ような非常に高価な材料にあっては著しい経費を要す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のことから、その
製造において酸化処理に係る時間が可能な限り短くてよ
い、分散固化白金材料を調製するという課題が明かにな
る。さらに、本発明の課題は、新規方法により酸化処理
を時間的に著しく短縮することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明にお
いて、請求項1記載の分散固化した金不含の白金材料に
より、および請求項10記載の相当の製法により、なら
びに請求項23〜28記載の使用により解決される。
【0007】本発明の、卑金属から成る微細に分布した
微粒子により分散固化した金不含の白金材料は、0.0
1〜0.5質量%のスカンジウムであるかまたは卑金属
総含量が0.05〜0.5質量%のスカンジウムとジルコ
ニウム、イットリウム、セリウムから成る群より選択さ
れる少なくとも1つの金属との混合物/合金である卑金
属を有する。
【0008】本発明の本質は、イットリウムの部分的な
または全体的な代替えとして卑金属スカンジウムを使用
することにより、必要な酸化度の達成に要する酸化処理
期間が大幅に短縮されるという事実である。
【0009】白金材料の使用および加工のためには75
%の酸化度が達成されるべきであり、というのも酸化度
が低いと、所望の機械的堅牢度が全ての場合において得
られるわけではなく、例えばガラス溶融時の強い溶食の
危険が生じ、白金材料の溶接性を損なう。
【0010】さらに、卑金属酸化物の生成を、コンパク
トな形、例えば厚さ2〜3mmの薄板の形で存在する白
金−卑金属−合金を、酸化媒体中で、600〜1400
℃で熱処理することにより行うことは、このような条件
の適正が立証されているので有利である。このために必
要な酸化媒体は、本発明の理解において、600〜14
00℃の温度で卑金属の酸化を誘起するが、貴金属の酸
化を誘起しない媒体である。有利には、大気、酸素、水
蒸気または水蒸気と水素との混合物、希ガス、特にヘリ
ウムまたはアルゴン、または窒素から成る雰囲気であ
る。
【0011】特に、卑金属の少なくとも90質量%が酸
化物として存在するのが有利である。
【0012】このことは、分散固化白金、分散固化白金
−ロジウム−または白金−イリジウム−合金に関しても
該当し、特に白金−ロジウム−合金のロジウム含量が1
〜25質量%、特に10質量%または白金−イリジウム
−合金のイリジウム含量が1〜30質量%、特に10質
量%の場合に該当する。
【0013】本発明の、卑金属酸化物から成る微細に分
布した微粒子により分散固化された金不含の白金材料の
製法では、白金−卑金属合金を溶融し、鋳込み、熱処理
酸化し、この際、卑金属は、0.01〜0.5質量%のス
カンジウムであるかまたは卑金属総含量が0.05〜0.
5質量%のスカンジウムと、ジルコニウム、イットリウ
ム、セリウムから成る群より選択される少なくとも1つ
の金属との混合物/合金である。
【0014】酸化により、卑金属の少なくとも75質量
%、特に90質量%が酸化され、および/または酸化を
酸化媒体中で600〜1400℃で熱処理して実施する
のが有利であることが証明された。
【0015】酸化媒体として、大気、酸素、水蒸気また
は水蒸気と水素との混合物、希ガスまたは窒素から成る
雰囲気が特に有利である。
【0016】さらなる利点は、溶融し鋳込んだ白金−卑
金属−合金の、ならびに分散固化白金材料の非常に優れ
た変形挙動および溶接性であり、こうして、熱処理酸化
前および/または後に冷間成形、熱間成形または熱処理
酸化前に溶接法を実施することが可能になる。前記した
後者の方法により、溶接接合部および母材が十分に同じ
ミクロ構造および同じ強度を有することが可能である。
【0017】このことは分散固化白金、分散固化白金−
ロジウム−または白金−イリジウム−合金に関しても該
当し、特に白金−ロジウム−合金のロジウム含量は1〜
25質量%、特に10質量%であり、または白金−イリ
ジウム−合金のイリジウム含量は1〜30質量%、特に
10質量%の場合に該当する。
【0018】本発明の白金材料は、高温に耐性でなけれ
ばならない全ての利用分野において好適である。特に、
ガラス工業および実験室で使用される器具ならびに被覆
形成のための使用に有利である。
【0019】さらに、卑金属の少なくとも一部が本発明
の分散固化した白金−材料へ酸化可能な、卑金属含有性
で金不含の白金材料を溶接添加材料として使用するのが
有利である。前記方法により、溶融接合部および母材は
十分に同じミクロ構造および同じ強度を示すことが可能
となる。
【0020】特に、卑金属酸化物からなる微細に分布し
た微粒子により分散固化した白金材料において、イット
リウムの代替えとしてスカンジウムを使用するのが、本
発明では有利である。
【0021】次に、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【0022】
【実施例】例1 真空誘導炉(Vakuuminduktionsofen)中で、Ptと2種
の合金前駆体(Zr28%を有するPtおよびSc1%
を有するPt)とから、酸化ジルコニウムるつぼの使用
下に、Zr0.18%およびSc0.015%を含有する
Pt−合金を製造した。インゴットを削り、冷間圧延に
より厚さ2.4mmの薄板を製造した。次いで、この薄
板を、1030℃で120時間、空中で酸化する。完全
な酸化(100%)での理論的酸素含量は酸素715p
pmであるが、測定した最大酸素含量は770ppmで
あった。すなわち、表から明かなように、スカンジウム
をドープした薄板の完全な酸化は96時間後に達成され
た。
【0023】例2 真空誘導炉中で、Ptと2種の合金前駆体(Zr28%
を有するPtおよびY2.8%を有するPt)とから、
酸化ジルコニウムるつぼの使用下に、Zr0.18%お
よびY0.018%を含有するPt−合金を製造した。
インゴットを削り、冷間圧延により厚さ2.4mmの薄
板を製造した。この薄板を1030℃で240時間、空
中で酸化する。完全な酸化(100%)での理論的酸素
含量は酸素680ppmの酸素であるが、測定した最大
酸素含量は730ppmであった。すなわち、表より明
かなように、イットリウムをドープした薄板の完全な酸
化は約184時間後に達成された。
【0024】
【表1】
【0025】特別な場合にイットリウムの代替えとして
スカンジウムを使用する際に、卑金属の完全な酸化に必
要な時間がほぼ半分になっていることが、表から明かで
ある。
【0026】合金の理論最大酸素含量は、含有される卑
金属イットリウム、スカンジウムおよびジルコニウム
が、その理論的酸化物Y、ScもしくはZ
rOに完全に変換されるまで酸化されるという仮定に
基づいたものである。しかしながら、別のおよび汚染物
質として合金中に存在する卑金属、例えばケイ素および
アルミニウムがさらに酸化されるので、名目上の最大値
はしばしば僅かな超過が確認される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 682 C22F 1/00 682 683 683 685 685 691 691B (72)発明者 ハラルト マンハルト ドイツ連邦共和国 ブルーフケーベル タ ンネンヴェーク 7 (72)発明者 デイヴィッド フランシス ルプトン ドイツ連邦共和国 ゲルンハウゼン アム ライン 8 (72)発明者 ヴルフ コック ドイツ連邦共和国 アルツェナウ ランネ ンベルクリング 24アー

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 卑金属酸化物から成る微細に分布した微
    粒子により分散固化した金不含の白金材料において、前
    記卑金属が0.01〜0.5質量%のScであるかまたは
    0.05〜0.5質量%の卑金属総含量を有するScとZ
    r、Y、Ceから成る群より選択される少なくとも1つ
    の金属との混合物/合金であることを特徴とする、白金
    材料。
  2. 【請求項2】 卑金属の少なくとも75質量%が酸化物
    として存在する、請求項1記載の白金材料。
  3. 【請求項3】 卑金属酸化物が、コンパクト形で存在す
    る白金−卑金属−合金を酸化媒体中で600℃〜140
    0℃で熱処理することにより形成される、請求項1また
    は2記載の白金材料。
  4. 【請求項4】 卑金属の少なくとも90質量%が酸化物
    として存在する、請求項1から3までのいずれか1項記
    載の白金材料。
  5. 【請求項5】 分散固化した白金、分散固化した白金−
    ロジウム−合金または分散固化した白金−イリジウム−
    合金から成る、請求項1から4までのいずれか1項記載
    の白金材料。
  6. 【請求項6】 白金−ロジウム−合金のロジウム含量が
    1〜25質量%である、請求項5記載の白金材料。
  7. 【請求項7】 白金−ロジウム−合金のロジウム含量が
    10質量%である、請求項6記載の白金材料。
  8. 【請求項8】 白金−イリジウム−合金のイリジウム含
    量が1〜30質量%である、請求項5記載の白金材料。
  9. 【請求項9】 白金−イリジウム−合金のイリジウム含
    量が10質量%である、請求項8記載の白金材料。
  10. 【請求項10】 卑金属酸化物から成る微細に分散した
    微粒子により分散固化した金不含の白金材料の製法にお
    いて、白金−卑金属−合金を溶融し、鋳込み、熱処理し
    て酸化し、この際、卑金属が0.01〜0.5質量%のS
    cであるかまたは0.05〜0.5質量%の卑金属総含量
    を有するScとZr、Y、Ceから成る群より選択され
    る少なくとも1つの金属との混合物/合金であることを
    特徴とする、白金材料の製法。
  11. 【請求項11】 酸化後に、卑金属の少なくとも75質
    量%が酸化されている、請求項10記載の製法。
  12. 【請求項12】 酸化媒体中での600〜1400℃で
    の熱処理により酸化を行う、請求項10または11記載
    の製法。
  13. 【請求項13】 酸化後に、卑金属の少なくとも90質
    量%が酸化されている、請求項11または12記載の製
    法。
  14. 【請求項14】 酸化媒体として、大気、酸素、水蒸気
    または水蒸気と水素との混合物、希ガスまたは窒素から
    成る雰囲気を使用する、請求項10から13までのいず
    れか1項記載の製法。
  15. 【請求項15】 熱処理酸化前および/または後に冷間
    成形を行う、請求項10から14までのいずれか1項記
    載の製法。
  16. 【請求項16】 熱処理酸化前および/または後に熱間
    成形を行う、請求項10から15までのいずれか1項記
    載の製法。
  17. 【請求項17】 熱処理酸化前に溶接法を実施する、請
    求項10から16までのいずれか1項記載の製法。
  18. 【請求項18】 白金、白金−ロジウム−合金または白
    金−イリジウム−合金から成る白金材料を使用する、請
    求項10から17までのいずれか1項記載の製法。
  19. 【請求項19】 1〜25質量%のロジウム含量を有す
    る、ロジウム含有白金−卑金属−合金を溶融し、鋳込
    む、請求項10から18までのいずれか1項記載の製
    法。
  20. 【請求項20】 10質量%のロジウム含量を有する白
    金−ロジウム−合金を使用する、請求項19記載の製
    法。
  21. 【請求項21】 1〜30質量%のイリジウム含量を有
    する、イリジウム含有白金−卑金属合金を溶融し、鋳込
    む、請求項10から18までのいずれか1項記載の製
    法。
  22. 【請求項22】 10質量%のイリジウム含量を有する
    白金−イリジウム−合金を使用する、請求項21記載の
    製法。
  23. 【請求項23】 ガラス工業において使用される器具の
    ための、請求項1から9までのいずれか1項記載の分散
    固化した白金材料の使用。
  24. 【請求項24】 実験室で使用される器具のための、請
    求項1から9までのいずれか1項記載の分散固化した白
    金材料の使用。
  25. 【請求項25】 被覆形成のための、請求項1から9ま
    でのいずれか1項記載の分散固化した白金材料の使用。
  26. 【請求項26】 卑金属の少なくとも一部が酸化により
    請求項1から9までのいずれか1項記載の分散固化した
    白金材料に酸化され得る、卑金属含有金不含白金材料の
    溶接添加材料としての使用。
  27. 【請求項27】 卑金属酸化物から成る微細に分布した
    微粒子により分散固化した白金材料中のイットリウムの
    代替えとしてのスカンジウムの使用。
  28. 【請求項28】 請求項1から9までのいずれか1項記
    載の白金材料中のイットリウムの代替えとしてのスカン
    ジウムの使用。
  29. 【請求項29】 請求項10から22までのいずれか1
    項記載の方法で製造される白金材料中のイットリウムの
    代替えとしてのスカンジウムの使用。
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