JP2010138418A - Platiniridium alloy and method for producing the same - Google Patents

Platiniridium alloy and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a platiniridium alloy having high durability, in which crystal grains are not coarsened even though having been used at high temperature for a long period of time. <P>SOLUTION: This platiniridium alloy is produced by adding an alkaline-earth metal element to a conventionally used platiniridium alloy to precipitate particles of an intermetallic compound therein. Thereby, the grain growth while being used at high temperature is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に高温で用いられる白金イリジウム合金に関する。   The present invention relates to a platinum iridium alloy mainly used at high temperatures.

白金イリジウム合金は、耐熱性及び耐食性に優れ、かつ、同様の優位点をもつ純白金に比べ高強度であることから、耐熱合金、化学器具、導電材料、接点材料などとして幅広い分野で用いられている。耐熱材料としては、単純な2元合金のほか、種々の添加元素による高性能化の試みがなされてきた。次に例示する公知文献は、従来の白金イリジウム合金の耐熱用途例である。   Platinum iridium alloys are superior in heat resistance and corrosion resistance, and have higher strength than pure platinum, which has similar advantages. Therefore, platinum iridium alloys are used in a wide range of fields as heat-resistant alloys, chemical instruments, conductive materials, contact materials Yes. As heat-resistant materials, attempts have been made to improve performance with various additive elements in addition to simple binary alloys. The following publicly known documents are examples of conventional heat-resistant applications of platinum iridium alloys.

特許文献1には、鉛ガラス溶解用るつぼ材料として、Irを5〜40wt%含有する白金イリジウム合金が提案されている。
特許文献2には、高温強度が高く、室温靭性に優れる耐熱材料として、Irが0重量%を超え、かつ50重量%未満の白金イリジウム合金と、この2元合金に、Ru、Rh、Pd、Os、Mo、Nb、Ta、Hf、W、Ti、Zr、Y、La、Cr、Vから選ばれる第三の元素を添加した合金が提案されている。
特許文献3には、ワイドレンジ型サーミスタのリード線として、Irを20重量%以下合金化した白金イリジウム合金が提案されている。
特許文献4には、低消耗のスパークプラグの放電電極として75〜86%のPt、12〜20%のIr、0.5〜5%のWからなる白金イリジウム合金が提案されている。
特開平02−11734号公報 特開2003−96525号公報 特開2005−294653号公報 特表2002−520790号公報
Patent Document 1 proposes a platinum iridium alloy containing 5 to 40 wt% of Ir as a crucible material for melting lead glass.
In Patent Document 2, as a heat-resistant material having high high-temperature strength and excellent room temperature toughness, a platinum iridium alloy with Ir exceeding 0% by weight and less than 50% by weight, and this binary alloy include Ru, Rh, Pd, An alloy to which a third element selected from Os, Mo, Nb, Ta, Hf, W, Ti, Zr, Y, La, Cr, and V is added has been proposed.
Patent Document 3 proposes a platinum iridium alloy in which Ir is alloyed by 20 wt% or less as a lead wire of a wide range type thermistor.
Patent Document 4 proposes a platinum iridium alloy composed of 75 to 86% Pt, 12 to 20% Ir, and 0.5 to 5% W as a discharge electrode of a low-consumption spark plug.
Japanese Patent Laid-Open No. 02-11734 JP 2003-96525 A JP 2005-294653 A Japanese translation of PCT publication No. 2002-520790

耐熱材料は、高融点、高強度、高耐食性などが当然に求められ、長期間安定して使用できることが望ましい。
従来の白金イリジウム合金の設計は、添加元素の選択によって、高強度化又は高融点化を志向するものであった。しかしながら、高温で長期間使用すると、不可避的に粒成長が起こり、結晶粒が粗大化し、粒界破断を引き起こすことがある。例えば、2元系の白金イリジウム合金は、概ね600℃以上で再結晶し、1000℃以上の高温中に数時間保持しただけで、結晶粒径が100μmを超えるまで粗大化する。こうした白金イリジウム合金は、初期性能は高くても時間経過とともに破壊する確率が増すため、長期間安定して使用するには信頼性が不十分といわざるを得ない。
The heat-resistant material is naturally required to have a high melting point, high strength, high corrosion resistance, and the like, and it is desirable that the heat-resistant material can be used stably for a long period of time.
The conventional platinum iridium alloy design has been aimed at increasing the strength or melting point by selecting an additive element. However, when used for a long time at a high temperature, grain growth inevitably occurs, the crystal grains become coarse, and grain boundary fracture may occur. For example, a binary platinum iridium alloy is recrystallized at approximately 600 ° C. or higher, and is coarsened until the crystal grain size exceeds 100 μm only by being held at a high temperature of 1000 ° C. or higher for several hours. Since such a platinum iridium alloy has a high initial performance, the probability of breaking with time increases, so it must be said that the reliability is insufficient for stable use over a long period of time.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、高温で長時間使用しても結晶粒が粗大化することのない白金イリジウム合金を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a platinum iridium alloy in which crystal grains are not coarsened even when used at a high temperature for a long time in view of the above-described problems of the prior art.

第1の発明は、Irを4〜50mol%含み、Ptが50mol%以上含まれる白金合金において、1種以上のアルカリ土類金属元素を0.1〜2.0mol%含み、かつ、主としてPt及び該アルカリ土類金属元素から構成される第2相の析出粒子が母相に分散してなり、該第2相の面積率が断面的に25%以下であることを特徴とする白金イリジウム合金である。
ここで、前記アルカリ土類金属元素とは、Ca、Sr、Baである。上記成分のほかに、原料、又は溶解るつぼを含む加工工程から混入する、意図しない不可避不純物を含んでもよい。前記面積率とは、白金イリジウム合金を切断し、切断面を鏡面まで研磨し、この研磨面を光学顕微鏡、SEMその他観察手段によって観察したときに、観察視野に含まれる有限な面積中に占める、視認可能な第2相の面積率である。
The first invention includes a platinum alloy containing 4 to 50 mol% of Ir and containing 50 mol% or more of Pt, containing 0.1 to 2.0 mol% of one or more alkaline earth metal elements, and mainly containing Pt and A platinum iridium alloy characterized in that the second phase precipitated particles composed of the alkaline earth metal element are dispersed in the matrix phase, and the area ratio of the second phase is 25% or less in cross section. is there.
Here, the alkaline earth metal elements are Ca, Sr, and Ba. In addition to the above components, unintended inevitable impurities mixed from raw materials or processing steps including melting crucibles may be included. The area ratio is a platinum iridium alloy cut, the cut surface is polished to a mirror surface, and when this polished surface is observed by an optical microscope, SEM or other observation means, it occupies a finite area included in the observation field, The area ratio of the second phase is visible.

第2の発明は、第1の発明に関し、アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを4〜50mol%含み、残部がPtであることを特徴とする。   The second invention relates to the first invention, characterized in that the alkaline earth metal element is contained in an amount of 0.2 to 1.0 mol%, Ir is contained in an amount of 4 to 50 mol%, and the balance is Pt.

第3の発明は、第1又は第2の発明に関し、アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを8〜12mol%含み、残部がPtであることを特徴とする。   The third invention relates to the first or second invention, characterized in that the alkaline earth metal element is contained in an amount of 0.2 to 1.0 mol%, Ir is contained in an amount of 8 to 12 mol%, and the balance is Pt.

第4の発明は、第1又は第2の発明に関し、アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを4〜50mol%、Pd、Rh、Ru、Ni、W、Reの群から選ばれる少なくとも1種の元素を25mol%以下含み、残部がPtであることを特徴とする。   The fourth invention relates to the first or second invention, wherein the alkaline earth metal element is 0.2 to 1.0 mol%, Ir is 4 to 50 mol%, Pd, Rh, Ru, Ni, W, Re group It contains at least one element selected from the group consisting of 25 mol% or less, and the balance is Pt.

第5の発明は、第1〜第4の発明に関し、所定量の金属原料を配合し、非酸化雰囲気中で溶解することによりインゴットを作製する工程と、該インゴットを熱間又は冷間で鍛造する工程と、600℃以上で1分以上焼鈍する工程を挟みながら、熱間又は冷間で加工する工程とからなる白金イリジウム合金の製造方法である。
ここで、前記溶解は、真空中、不活性ガス中、還元ガス中などの非酸化雰囲気で、金属原料の全量を溶解することが可能な任意の溶解手段を採用することができ、例えば、高周波溶解、真空溶解、アーク溶解、プラズマ溶解、電子ビーム溶解などである。前記焼鈍は、大気中、真空中、不活性ガス中など雰囲気を問わず、前記条件が可能な任意の手段を採用することができ、例えば、連続炉、バッチ式電気炉、ガス炉、ガスバーナなどである。前記加工は、スウェージング、圧延、溝圧延、伸線など公知の方法を採用することができる。
A fifth invention relates to the first to fourth inventions, a step of preparing an ingot by blending a predetermined amount of metal raw material and dissolving in a non-oxidizing atmosphere, and forging the ingot hot or cold And a step of hot or cold processing while sandwiching a step of annealing and a step of annealing at 600 ° C. or higher for 1 minute or longer.
Here, for the dissolution, any melting means capable of dissolving the entire amount of the metal raw material in a non-oxidizing atmosphere such as in vacuum, in an inert gas, or in a reducing gas can be employed. Melting, vacuum melting, arc melting, plasma melting, electron beam melting and the like. For the annealing, any means capable of the above conditions can be adopted regardless of the atmosphere such as air, vacuum, inert gas, etc., for example, continuous furnace, batch type electric furnace, gas furnace, gas burner, etc. It is. The said process can employ | adopt well-known methods, such as swaging, rolling, groove rolling, and wire drawing.

第6の発明は、第5の発明に関し、溶解工程の前に、所定配合量のアルカリ土類金属元素を所定配合量の少なくとも一部のPt又は、少なくとも一部のPtとIrの合金からなる容器中に接触するように配置し、600〜1200℃の非酸化雰囲気中に5分間以上保持することにより、該アルカリ土類金属元素とPt又は白金イリジウム合金との合金を形成することを特徴とする。
ここで、前記容器とは、熱処理によって溶解した内容物が流れ出なければよく、皿、カップ、片封じ管、フラスコなど任意の形状が選択できる。前記容器には、蓋を設けてもよく、圧着、溶接その他の方法により密閉してもよい。600〜1200℃の非酸化雰囲気中に5分間以上保持する手段は、真空中、不活性ガス中、還元ガス中などの非酸化雰囲気で、前記条件が可能な任意の手段を採用することができ、例えば、連続炉、バッチ式電気炉、ガス炉、ガスバーナなどである。このように原料の一部を用いて作製した容器内でアルカリ土類金属元素を熱処理すると、アルカリ土類金属及び容器の成分の合金又は金属間化合物が形成し、アルカリ土類金属単体より酸化及び蒸発を抑制することができる。
The sixth invention relates to the fifth invention, wherein a predetermined amount of alkaline earth metal element is made of at least part of Pt or at least part of an alloy of Pt and Ir before the melting step. It arrange | positions so that it may contact in a container, The alloy of this alkaline-earth metal element and Pt or a platinum iridium alloy is formed by hold | maintaining in a non-oxidizing atmosphere of 600-1200 degreeC for 5 minutes or more, It is characterized by the above-mentioned. To do.
Here, the container may be any shape such as a dish, a cup, a cantilevered tube, and a flask as long as the content dissolved by heat treatment does not flow out. The container may be provided with a lid, and may be sealed by pressure bonding, welding or other methods. As a means for holding in a non-oxidizing atmosphere at 600 to 1200 ° C. for 5 minutes or longer, any means capable of the above conditions can be adopted in a non-oxidizing atmosphere such as vacuum, inert gas, reducing gas or the like. For example, a continuous furnace, a batch type electric furnace, a gas furnace, a gas burner, and the like. When the alkaline earth metal element is heat-treated in a container made using a part of the raw material in this way, an alloy or intermetallic compound of the alkaline earth metal and the component of the container is formed, and the alkaline earth metal alone is oxidized and oxidized. Evaporation can be suppressed.

第7の発明は、第1〜第4の発明に関し、600℃以上で使用することを特徴とする。
ここで、該白金イリジウム合金の使用の形態に制約はなく、線、板、条、管など任意形態としてよく、例えば、るつぼ材料、ヒータ線、センサのリード線、スパークプラグの放電電極などである。
7th invention relates to 1st-4th invention, It uses at 600 degreeC or more, It is characterized by the above-mentioned.
Here, the form of use of the platinum iridium alloy is not limited, and may be any form such as a wire, plate, strip, and tube, such as a crucible material, a heater wire, a sensor lead wire, a spark plug discharge electrode, and the like. .

本発明によれば、第2相の析出粒子が存在するため、粒界の移動が制約され、その結果として、高温で長時間使用しても結晶粒が粗大化することのない白金イリジウム合金とすることができる。したがって、高温で、より長期間使用可能な白金イリジウム合金を提供することができる。さらに、析出強化の作用によって強度が向上し、粒径が微細なため破断伸びが大きい利点も得られる。
さらに、本発明の製造方法によれば、添加するアルカリ土類金属元素の蒸発を効果的に抑制することができ、かかる優れた白金イリジウム合金製品の品質安定化及び歩留り向上が可能になる。
According to the present invention, since the second phase precipitated particles are present, the movement of the grain boundary is restricted, and as a result, the platinum iridium alloy that does not coarsen the crystal grains even when used at a high temperature for a long time, can do. Therefore, a platinum iridium alloy that can be used at a high temperature for a longer period of time can be provided. Further, the strength is improved by the effect of precipitation strengthening, and the advantage that the elongation at break is large because the particle size is fine is also obtained.
Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, evaporation of the alkaline earth metal element to be added can be effectively suppressed, and the quality of such excellent platinum iridium alloy products can be stabilized and the yield can be improved.

本発明は、従来の白金イリジウム合金が用いられるあらゆる分野に適用でき、特に耐熱材料とすれば効果が大きく、るつぼ、ヒータ線、センサのリード線、スパークプラグの放電電極などに適用すれば、耐久性が向上し、歩留り、信頼性、寿命の向上をもたらす。その結果として、従来寸法より薄肉化や細径化が可能になり、コスト低減及び貴金属資源の節約が期待される。   The present invention can be applied to all fields where a conventional platinum iridium alloy is used, and is particularly effective when used as a heat resistant material. When applied to a crucible, a heater wire, a sensor lead wire, a discharge electrode of a spark plug, etc., it is durable. Improves yield, yield, reliability, and lifetime. As a result, it is possible to reduce the thickness and diameter of the conventional dimensions, and it is expected to reduce costs and save precious metal resources.

又、本発明によれば、特殊な工程を要せず、通常入手可能な製造設備で製造することが可能である。したがって、製造コストを低く抑えられることも効果のひとつである。   Moreover, according to this invention, it is possible to manufacture with the manufacturing equipment which can be obtained normally, without requiring a special process. Therefore, one of the effects is that the manufacturing cost can be kept low.

第1の発明は、Irを4〜50mol%含み、Ptが50mol%以上含まれる白金合金において、1種以上のアルカリ土類金属元素を0.1〜2.0mol%含み、かつ、主としてPt及び該アルカリ土類金属元素から構成される第2相の析出粒子が母相に分散してなり、該第2相の面積率が断面的に25%以下であることを特徴とする白金イリジウム合金である。
ここで、アルカリ土類金属元素の含有量が、上記範囲を下回る場合には、第2相の析出が不十分なため、過度な粒成長を抑制できず、又、上記範囲を上回る場合には、第2相が過度に析出するため、耐酸化性を悪化させ、かつ、加工時に割れやすくなる。より好ましくは、0.2〜1.0mol%の範囲とするとよい。第2相の面積率が25%を超える場合は、過度な析出の現れであり、耐酸化性を悪化させ、かつ、加工時に割れやすくなる。上記成分のほかに、原料、又は溶解るつぼを含む加工工程から混入する、意図しない不可避不純物を含んでもよい。
The first invention includes a platinum alloy containing 4 to 50 mol% of Ir and containing 50 mol% or more of Pt, containing 0.1 to 2.0 mol% of one or more alkaline earth metal elements, and mainly containing Pt and A platinum iridium alloy characterized in that the second phase precipitated particles composed of the alkaline earth metal element are dispersed in the matrix phase, and the area ratio of the second phase is 25% or less in cross section. is there.
Here, when the content of the alkaline earth metal element is below the above range, the precipitation of the second phase is insufficient, so that excessive grain growth cannot be suppressed, and when the content exceeds the above range. Since the second phase is excessively precipitated, the oxidation resistance is deteriorated, and the second phase is easily cracked during processing. More preferably, it is good to set it as the range of 0.2-1.0 mol%. When the area ratio of the second phase exceeds 25%, it is an appearance of excessive precipitation, which deteriorates the oxidation resistance and easily breaks during processing. In addition to the above components, unintended inevitable impurities mixed from raw materials or processing steps including melting crucibles may be included.

第2の発明は、第1の発明に関し、アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを4〜50mol%含み、残部がPtであることを特徴とする。
これは、主成分が2元系の白金イリジウム合金の場合の好適な形態である。
The second invention relates to the first invention, characterized in that the alkaline earth metal element is contained in an amount of 0.2 to 1.0 mol%, Ir is contained in an amount of 4 to 50 mol%, and the balance is Pt.
This is a suitable form in the case of a platinum iridium alloy whose main component is a binary system.

第3の発明は、第1又は第2の発明に関し、アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを8〜12mol%含み、残部がPtであることを特徴とする。
これは、主成分が2元系の白金イリジウム合金で、Irが前記範囲のときに好適な形態である。
The third invention relates to the first or second invention, characterized in that the alkaline earth metal element is contained in an amount of 0.2 to 1.0 mol%, Ir is contained in an amount of 8 to 12 mol%, and the balance is Pt.
This is a suitable form when the main component is a binary platinum iridium alloy and Ir is in the above range.

第4の発明は、第1又は第2の発明に関し、アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを4〜50mol%、Pd、Rh、Ru、Ni、W、Reの群から選ばれる少なくとも1種の元素を25mol%以下含み、残部がPtであることを特徴とする。
これは、3元系以上の白金イリジウム合金で、Irが前記範囲のときに好適な形態である。
The fourth invention relates to the first or second invention, wherein the alkaline earth metal element is 0.2 to 1.0 mol%, Ir is 4 to 50 mol%, Pd, Rh, Ru, Ni, W, Re group It contains at least one element selected from the group consisting of 25 mol% or less, and the balance is Pt.
This is a ternary or higher platinum iridium alloy, which is a preferred form when Ir is in the above range.

第5の発明は、第1〜第4の発明に関し、所定量の金属原料を配合し、非酸化雰囲気中で溶解することによりインゴットを作製する工程と、該インゴットを熱間又は冷間で鍛造する工程と、600℃以上で1分以上焼鈍する工程を挟みながら、熱間又は冷間で加工する工程とからなる白金イリジウム合金の製造方法である。
本発明の白金イリジウム合金は、第2相の析出粒子が存在するために加工硬化しやすい。熱間又は冷間の加工中に過度の加工硬化を起こす場合には、割れの原因となるため、1回以上の焼鈍を施すとよい。焼鈍温度又は焼鈍時間が上記範囲を下回る場合には、焼鈍効果がなく、加工が困難となる。より好ましくは、800〜1200℃で10〜60分の焼鈍である。焼鈍工程後に再び熱間又は冷間で加工することができる。
A fifth invention relates to the first to fourth inventions, a step of preparing an ingot by blending a predetermined amount of metal raw material and dissolving in a non-oxidizing atmosphere, and forging the ingot hot or cold And a step of hot or cold processing while sandwiching a step of annealing and a step of annealing at 600 ° C. or higher for 1 minute or longer.
The platinum iridium alloy of the present invention is easily work-hardened due to the presence of precipitated particles of the second phase. When excessive work hardening occurs during hot or cold working, it may cause cracking, and thus it is preferable to perform one or more annealing. When the annealing temperature or the annealing time is below the above range, there is no annealing effect, and processing becomes difficult. More preferably, the annealing is performed at 800 to 1200 ° C. for 10 to 60 minutes. After the annealing step, it can be processed again hot or cold.

第6の発明は、第5の発明に関し、溶解工程の前に、所定配合量のアルカリ土類金属元素を所定配合量の少なくとも一部のPt又は、少なくとも一部のPtとIrの合金からなる容器中に接触するように配置し、600〜1200℃の非酸化雰囲気中に5分間以上保持することにより、該アルカリ土類金属元素とPt又は白金イリジウム合金との合金を形成することを特徴とする。
ここで、容器の材質をPt又は白金イリジウム合金とすると、熱処理中にアルカリ土類金属元素と容器の成分とが反応し、合金又は金属間化合物を形成する。この合金又は金属間化合物は、アルカリ土類金属元素を多く含む組成だが、出発原料のアルカリ土類金属元素単体よりは酸化しにくく、かつ、溶解時の蒸発量を少なく抑えることができる。そのため、アルカリ土類金属元素を所定の含有量にコントロールするのに大変好適である。この容器の作製に用いる材料は、インゴットの作製に必要なPt及びIrの全量としてもよいし、その一部としてもよい。
熱処理温度が上記範囲を下回る場合には、アルカリ土類金属元素と容器成分との合金の形成が不十分となり、又、上記範囲を上回る場合には、アルカリ土類金属元素の蒸発量が増すため、炉を汚染し、かつ、所定の含有量とすることが困難になる。より好ましくは、900〜1100℃である。熱処理時間が上記範囲を下回る場合には、アルカリ土類金属元素と容器成分との合金の形成が不十分となる。より好ましくは、10〜60分間である。
The sixth invention relates to the fifth invention, wherein a predetermined amount of alkaline earth metal element is made of at least part of Pt or at least part of an alloy of Pt and Ir before the melting step. It arrange | positions so that it may contact in a container, The alloy of this alkaline-earth metal element and Pt or a platinum iridium alloy is formed by hold | maintaining in a non-oxidizing atmosphere of 600-1200 degreeC for 5 minutes or more, It is characterized by the above-mentioned. To do.
Here, if the material of the container is Pt or a platinum iridium alloy, the alkaline earth metal element reacts with the components of the container during the heat treatment to form an alloy or an intermetallic compound. This alloy or intermetallic compound has a composition containing a large amount of an alkaline earth metal element, but is less susceptible to oxidation than a simple alkaline earth metal element as a starting material, and can suppress the amount of evaporation during dissolution. Therefore, it is very suitable for controlling the alkaline earth metal element to a predetermined content. The material used for producing this container may be the total amount of Pt and Ir necessary for producing the ingot, or may be a part thereof.
When the heat treatment temperature is lower than the above range, the formation of an alloy between the alkaline earth metal element and the container component becomes insufficient, and when it exceeds the above range, the evaporation amount of the alkaline earth metal element increases. The furnace is contaminated and it becomes difficult to obtain a predetermined content. More preferably, it is 900-1100 degreeC. When the heat treatment time is less than the above range, the formation of an alloy between the alkaline earth metal element and the container component becomes insufficient. More preferably, it is 10 to 60 minutes.

第7の発明は、第1〜第4の発明に関し、600℃以上で使用することを特徴とする。
上記範囲で使用される白金イリジウム合金であれば、用途は特に限定されず、様々な実施態様として用いることができる。例えば、るつぼ、サーミスタのリード、スパークプラグの放電電極、圧力センサ、ヒータ、測温抵抗体、一酸化炭素および可燃性ガスセンサ用ヒータ及び測温抵抗体、固体電解質ガスセンサ用リード、半導体ガスセンサ用リードなどである。特に好適には、製造プロセスに1000℃以上の工程が含まれるか、又は、使用温度が800℃以上の白金イリジウム合金である。
7th invention relates to 1st-4th invention, It uses at 600 degreeC or more, It is characterized by the above-mentioned.
If it is a platinum iridium alloy used in the said range, a use will not be specifically limited, It can use as various embodiments. For example, crucible, thermistor lead, spark plug discharge electrode, pressure sensor, heater, resistance temperature detector, carbon monoxide and flammable gas sensor heater and resistance temperature detector, solid electrolyte gas sensor lead, semiconductor gas sensor lead, etc. It is. Particularly preferred is a platinum iridium alloy in which the production process includes a step of 1000 ° C. or higher, or the use temperature is 800 ° C. or higher.

実施例及び比較例の合金の組成及び試験結果を、表1及び表2に示す。
表中の“AE”は、“アルカリ土類金属元素”を表す。
Tables 1 and 2 show the compositions and test results of the alloys of Examples and Comparative Examples.
“AE” in the table represents “alkaline earth metal element”.

(合金の溶製)
A法:所定量のアルカリ土類金属と白金イリジウム合金とを配合し、全量をアーク溶解した。
(Melting of alloy)
Method A: A predetermined amount of an alkaline earth metal and a platinum iridium alloy were blended, and the whole amount was arc-melted.

B法:所定量のアルカリ土類金属元素を所定量の白金イリジウム合金で作製した容器に入れ、あらかじめ熱処理した後に、アーク溶解した。容器は、上面中央部に穴のあけた白金イリジウム合金ブロックとし、別の白金イリジウム合金で蓋をした。熱処理は、容器ごと管状炉内に置き、毎分200mlのAr気流中で、室温から1050℃まで約1時間かけて昇温し、そのまま30分保持した後、炉内放冷した。   Method B: A predetermined amount of alkaline earth metal element was placed in a container made of a predetermined amount of platinum iridium alloy, heat treated in advance, and then arc melted. The container was a platinum iridium alloy block with a hole in the center of the upper surface, and was covered with another platinum iridium alloy. In the heat treatment, the container was placed in a tubular furnace, heated from room temperature to 1050 ° C. over about 1 hour in an Ar air flow of 200 ml per minute, held for 30 minutes, and then allowed to cool in the furnace.

C法:所定量のアルカリ土類金属元素を所定量の一部の白金イリジウム合金で作製した容器3個に分けて入れ、上記と同じ条件で、あらかじめ熱処理した。次いで、それらと残部の原料とをジルコニア製るつぼに入れ、アルゴン置換した高周波溶解炉にて溶解し、金型へ鋳造した。   Method C: A predetermined amount of alkaline earth metal element was put in three containers made of a predetermined amount of a part of platinum iridium alloy and heat-treated in advance under the same conditions as described above. Subsequently, these and the remaining raw material were put into a zirconia crucible, melted in a high-frequency melting furnace substituted with argon, and cast into a mold.

D法:所定量の原料を配合し、全量をジルコニア製るつぼに入れ、アルゴン置換した高周波溶解炉にて溶解し、金型へ鋳造した。   Method D: A predetermined amount of raw materials were blended, and the entire amount was put into a zirconia crucible, melted in a high-frequency melting furnace substituted with argon, and cast into a mold.

(合金の加工)
得られたインゴットは、1200℃、1時間の条件で焼鈍し、厚さ0.5mmまで冷間圧延により加工した。加工途中に割れの発生が認められたものは、1200℃、1時間の条件で中間焼鈍を施した。
以上の操作によって、表1及び表2の組成の合金が得られた。
(Alloy processing)
The obtained ingot was annealed at 1200 ° C. for 1 hour, and was processed by cold rolling to a thickness of 0.5 mm. Those in which cracking was observed during the processing were subjected to intermediate annealing at 1200 ° C. for 1 hour.
By the above operation, alloys having the compositions shown in Tables 1 and 2 were obtained.

(試験)
試験には、加工材を1500℃、1時間の条件で焼鈍して用いた。
表中に示す面積率は、断面観察によって計測した第2相の面積率である。
表中に示す粒径は、合金断面をエッチングし、JIS H 0501(伸銅品結晶粒度試験方法)に規定される求積法によって測定した平均結晶粒径である。
表中に示す硬さは、合金断面のビッカース硬さである。
(test)
In the test, the processed material was used after annealing at 1500 ° C. for 1 hour.
The area ratio shown in the table is the area ratio of the second phase measured by cross-sectional observation.
The grain size shown in the table is an average grain size measured by the quadrature method defined in JIS H 0501 (Copper grain size test method) after etching the alloy cross section.
The hardness shown in the table is the Vickers hardness of the alloy cross section.

(試験結果)
実施例合金の断面を図1に示す。
EPMA及びXRDによって分析したところ、実施例及び比較例において析出した第2相は、主としてPt及びアルカリ土類金属元素からなる金属間化合物と同定された。
(Test results)
A cross section of the example alloy is shown in FIG.
When analyzed by EPMA and XRD, the second phase precipitated in Examples and Comparative Examples was identified as an intermetallic compound mainly composed of Pt and an alkaline earth metal element.

実施例1〜7及び比較例1〜5は、比較例7の白金イリジウム合金に種々のアルカリ土類金属元素を添加した合金である。アルカリ土類金属元素の含有量が、0.1〜2.0mol%の範囲内であって、第2相の面積率が25%以下であれば、高温で焼鈍しても、粒径が100μm以下と微細なまま維持されていることがわかった。又、これらの実施例合金はビッカース硬さが大きく、強度が向上していることがわかった。アルカリ土類金属元素の含有量が0.1mol%未満のときには、第2相の面積率がほとんどゼロで、粒径が粗大化していた(比較例2及び比較例3)。又、アルカリ土類金属元素の含有量が2.0mol%を超えるときには、第2相が過度に析出して脆くなり、中間焼鈍を施しても全面に割れが生じた(比較例4及び比較例5)。その他の実施例及び比較例は、特に問題なく加工が可能であった。   Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 are alloys obtained by adding various alkaline earth metal elements to the platinum iridium alloy of Comparative Example 7. If the content of the alkaline earth metal element is in the range of 0.1 to 2.0 mol% and the area ratio of the second phase is 25% or less, the particle size is 100 μm even when annealed at high temperature. It was found that it was maintained as fine as below. Further, it was found that these example alloys have high Vickers hardness and improved strength. When the content of the alkaline earth metal element was less than 0.1 mol%, the area ratio of the second phase was almost zero and the particle size was coarse (Comparative Example 2 and Comparative Example 3). In addition, when the content of the alkaline earth metal element exceeds 2.0 mol%, the second phase is excessively precipitated and becomes brittle, and cracking occurs on the entire surface even when intermediate annealing is performed (Comparative Example 4 and Comparative Example). 5). Other examples and comparative examples could be processed without any particular problems.

Irの含有量が変化しても、アルカリ土類金属元素を添加することによって、結晶粒の粗大化が抑制され、強度が向上することが確認された(実施例8、実施例9)。   Even when the Ir content was changed, it was confirmed that by adding an alkaline earth metal element, coarsening of crystal grains was suppressed and the strength was improved (Examples 8 and 9).

Pt、Irに第3の合金元素が含まれる白金イリジウム合金に、アルカリ土類金属元素を添加することによっても、第2相の析出粒子が存在し、結晶粒の粗大化が抑制され、強度が向上することが確認された。   By adding an alkaline earth metal element to the platinum iridium alloy containing the third alloy element in Pt and Ir, the precipitated particles of the second phase are present, the coarsening of the crystal grains is suppressed, and the strength is increased. It was confirmed to improve.

以上の結果によって、本発明の効果が明らかになった。   From the above results, the effects of the present invention became clear.

実施例合金の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an Example alloy.

Claims (7)

Irを4〜50mol%含み、Ptが50mol%以上含まれる白金合金において、1種以上のアルカリ土類金属元素を0.1〜2.0mol%含み、かつ、主としてPt及び該アルカリ土類金属元素から構成される第2相の析出粒子が母相に分散してなり、該第2相の面積率が断面的に25%以下であることを特徴とする白金イリジウム合金。   A platinum alloy containing 4 to 50 mol% of Ir and containing 50 mol% or more of Pt contains 0.1 to 2.0 mol% of one or more alkaline earth metal elements, and mainly contains Pt and the alkaline earth metal elements A platinum iridium alloy characterized in that the precipitated particles of the second phase composed of the above are dispersed in the matrix phase, and the area ratio of the second phase is 25% or less in cross section. アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを4〜50mol%含み、残部がPtであることを特徴とする請求項1に記載の白金イリジウム合金。   The platinum iridium alloy according to claim 1, wherein the platinum iridium alloy contains 0.2 to 1.0 mol% of an alkaline earth metal element, 4 to 50 mol% of Ir, and the balance is Pt. アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを8〜12mol%含み、残部がPtであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の白金イリジウム合金。   3. The platinum iridium alloy according to claim 1, wherein the platinum iridium alloy contains 0.2 to 1.0 mol% of an alkaline earth metal element, 8 to 12 mol% of Ir, and the balance is Pt. アルカリ土類金属元素を0.2〜1.0mol%、Irを4〜50mol%、Pd、Rh、Ru、Ni、W、Reの群から選ばれる少なくとも1種の元素を25mol%以下含み、残部がPtであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の白金イリジウム合金。   0.2 to 1.0 mol% of alkaline earth metal element, 4 to 50 mol% of Ir, at least one element selected from the group of Pd, Rh, Ru, Ni, W, and Re is contained in an amount of 25 mol% or less, and the balance The platinum iridium alloy according to claim 1 or 2, wherein is Pt. 所定量の金属原料を配合し、非酸化雰囲気中で溶解することによりインゴットを作製する工程と、該インゴットを熱間又は冷間で鍛造する工程と、600℃以上で1分以上焼鈍する工程を挟みながら、熱間又は冷間で加工する工程とからなる請求項1〜4に記載の白金イリジウム合金の製造方法。   A step of preparing an ingot by blending a predetermined amount of a metal raw material and dissolving in a non-oxidizing atmosphere, a step of forging the ingot hot or cold, and a step of annealing at 600 ° C. or higher for 1 minute or longer. The method for producing a platinum iridium alloy according to claim 1, further comprising a step of processing hot or cold while sandwiching. 溶解工程の前に、所定配合量のアルカリ土類金属元素を所定配合量の少なくとも一部のPt又は、少なくとも一部のPtとIrの合金からなる容器中に接触するように配置し、600〜1200℃の非酸化雰囲気中に5分間以上保持することにより、該アルカリ土類金属元素とPt又は白金イリジウム合金との合金を形成することを特徴とする請求項5に記載の製造方法。   Prior to the melting step, a predetermined amount of alkaline earth metal element is placed in contact with a predetermined amount of at least part of Pt or at least part of a container made of an alloy of Pt and Ir. The manufacturing method according to claim 5, wherein an alloy of the alkaline earth metal element and Pt or a platinum iridium alloy is formed by holding in a non-oxidizing atmosphere at 1200 ° C for 5 minutes or more. 600℃以上で使用することを特徴とする請求項1〜4に記載の白金イリジウム合金。   It uses at 600 degreeC or more, The platinum iridium alloy of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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