JP5105990B2 - 耐熱PtRh合金 - Google Patents
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加えて、純Ptや強化Ptは融点が1769℃であるため、1500℃以上の高温では、耐熱性が不十分な場合がある。その場合には、融点の高い元素と合金化して用いられ、具体的には、酸化消耗に強いPtRh合金がよく使われる。PtRh合金は、合金化によって純Ptや強化Ptに比べ融点が高くなり、常用温度が高くできる。しかし、還元雰囲気下では純Ptや強化Ptと同様にリン、鉛、ヒ素、ホウ素、ビスマス、けい素、亜鉛等の軽元素と接触して反応し、融点降下や脆化といった異常を起こす。Ptとこれら軽元素との合金の融点が、Ptと比べ極端に低いことは、相平衡状態図に明らかにされている。このような注意は、例えば非特許文献1などに開示されている。
プラチナメタルズレビュー、 1958、 2(4)、pp. 120-123
なお、前記組成の合金のうち、Cr、Taのいずれか1種以上及びRhを含むPtRh合金としたときは、リンによる腐食ばかりか、Pbによる腐食にも強くすることができる。
表1に示す組成のPtRh合金のインゴットは、原料金属を所定量に配合し、アーク溶解炉により溶製して得た。一定の加工率となるよう圧延加工と熱処理を繰返し行い、板厚0.5mmまで加工した。最終的にプレス加工で所定の形状に打ち抜いて試験片とし、次の各試験方法により評価した。
なお、インゴットの溶製には真空溶解炉やプラズマ溶解炉などの手段を用いることもできる。
硬さ試験は、前記試験片の加工材及び焼鈍材を、それぞれマイクロビッカース硬さ試験機を用いて、荷重200gf、荷重印加時間10秒の条件で行った。
耐リン性試験は、前記方法で作成した試験片と赤リンを耐熱容器に密封し、不活性ガス中で800℃、1時間熱処理した後の試験片断面を金属顕微鏡で観察した。耐リン性は式1によって定義され、数値が高いほど耐食性が高いことを表す。
式1: 耐リン性(%)=未反応部分の厚さ/試験片の断面厚さ×100
前記方法で作製した試験片の試験前の質量を測定し、大気中1200℃の電気炉内で、20時間熱処理した後の試験片の質量を測定した。試験片の質量変化を式2によって求め、酸化揮発性を評価した。マイナスは酸化揮発による質量減少を表し、プラスは酸化増量を表す。
式2: 質量変化(%)=(試験後の質量−試験前の質量)/試験前の質量×100
耐鉛性試験は、前記方法で作製した試験片を800℃の電気炉内で溶融鉛ガラス中に浸せきし、8時間保持した後、取り出して、試験片断面を金属顕微鏡により観察した。断面表層に現れる鉛との反応層の厚さを測定して、式3により耐鉛性を評価した。ここでいう耐鉛性は、従来合金(比較例1)との反応層厚さの比であり、数値が低いほど耐食性に優れることを表す。
式3: 耐鉛性 =(試験片の鉛との反応層厚さ)/(比較例1の鉛との反応層厚さ)
前記試験の結果を表2に示す。
実施例1〜20、参考例1〜8に示す合金のうち、実施例合金は請求項1記載のPtRh合金である。これら実施例合金および参考例合金のすべては、比較例7を除く比較例合金より耐リン性に優れていた。
従来のPtRh合金(比較例1)や本発明の範囲から外れる組成の合金(比較例2〜6)では、本発明より耐リン性が劣り、Ptに添加する元素の種類及び量によっては、極端に耐リン性を悪化させるものもあった(表2及び図4)。
比較例1〜比較例6の合金の質量変化は、実施例および参考例と同程度に小さかったが、比較例7は、-0.58%と大きく減量し、酸化揮発が激しかった。
Claims (3)
- PtRh合金において、
元素A群としてV、Cr、Nb、Taの範囲を0.1〜5.0 mass%、
元素B群としてMn、Coの範囲を0.1〜3.0 mass%、
元素C群としてPd、Au、Agの範囲を0.3〜5.0 mass%、
Alを0.01〜1.0 mass%、
前記A群、B群、C群及びAlの少なくとも1種を含有し、Rhを10〜40 mass%及び残部をPtとすることを特徴とする耐熱PtRh合金。 - 請求項1記載の合金からなることを特徴とする構造材料。
- 請求項1記載の合金からなることを特徴とする電気材料。
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