JPH11335754A - 成形体の製法 - Google Patents
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Abstract
さい粒子により分散強化された白金工材からなり、溶接
された成形体を製造する方法において、卑金属酸化物が
元素、イットリウム、ジルコニウム及びセリウムの酸化
物1種以上であり、次の工程:白金−卑金属−合金の部
材の成形及び溶接、予備成形体の酸化媒体中での熱処
理、予備成形体の変形、を有する成形体の製法。 【効果】 溶接組織及び母材である分散強化白金工材の
組織がその特性において相互に非常に僅かに異なるにす
ぎない成形体が得られる。
Description
る微細分散した、小さい粒子により分散強化白金工材か
らなり、溶接された、特に少なくとも内壁1つを有する
成形体、特に管を製造する方法に関し、更にそのような
成形体からなる管の使用を記載する。
を少量含有する、白金、パラジウム及びロジウムもしく
はそれらの合金に、分散強化材料の形成下に内部酸化を
実施することができるということが公知である(DE−
OS1533273参照)。
もしくはこれらの金属と1種以上のこれ以外白金族の金
属との合金中に、安定な高温安定性化合物を形成するこ
とが可能である、少量の少なくとも1種の卑金属を添加
して合金とし、かつこの合金添加物を、この合金中に分
散した化合物に変換する。好適な卑金属は例えばクロ
ム、ベリリウム、マグネシウム、アルミニウム、珪素、
希土類、トリウム、ウラン及び第一、第二及び第三副族
周期、カルシウムからニッケル、ストロンチウムからモ
リブデン、及びバリウムからタンタルである。高温安定
化合物は酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硼化物、硫
化物、又はその他の化合物であってよく、これをガス相
及び卑金属の間の相互作用により形成することができ
る。
273参照)、白金族の金属又はその合金からなる金属
板が前記非金属物質の添加物と一緒に分散強化して存在
することができることは公知である。
に、この溶接の際の溶融工程が酸化物分散質の凝集及び
浮遊流出に導き、酸化物分散強化の大部分が失われ、そ
の結果有利な特性の損失に導くことも公知である。
組織を有する白金工材を使用する。この組織は、溶融
し、かつ鋳造したインゴットを変形し(例えば、鍛錬、
圧延により)かつ、引き続き再結晶焼鈍処理を実施する
際に、生じる。引き続き行なわれる金属の溶接の際に、
金属の硬化の後に溶接の継ぎ目中に、その他の残りの材
料の微細に再結晶した組織とより、むしろ鋳造したイン
ゴット中の不所望な組織と比較可能な組織が生じる。溶
接継ぎ目をその他の残りの材料と共に変形することによ
り、組織の均質化を達成することができ、このことは再
結晶焼鈍処理後に見ることができる、すなわち溶接継ぎ
目の変形しかつ再結晶した材料は本質的にその他の残り
の材料に相当する。
うことなしに、酸化物分散強化工材において溶接法を適
用することは、従来可能ではなかった。
ように、分散質の浮遊流出に導くので、溶接継ぎ目は基
本的に残りの材料とは異なる。
ない。他方では、焼鈍処理又は高熱の投入において組織
(粒径)は、著しく酸素不含の溶接継ぎ目においてその
残りの材料より著しく粗である。(分散質の存在は、粒
子構造の著しい安定化に導く)。溶接継ぎ目中の粗大化
した粒子は変形及び焼鈍処理の後、特に強化された腐食
され安くなる、それというのも腐食攻撃は主に粒子境界
に沿って行なわれるためである。
さの、白金工材からなる半製品を高い部分まで内部を酸
化することは従来不可能であった。このような理由か
ら、これらの半製品は、酸化物分散質をすでに含有し、
かつこうして溶接の際に前記の問題に導く材料から製造
されなければならなかった。
い種類の製法、新たな成形体及び使用を用いて、前記欠
点を少なくとも部分的に回避するという課題が生じた。
記載された方法、ならびに成形体及びその使用により解
決する。
ルコニウム及び/又はセリウムをドープした白金−卑金
属−合金からなる任意の形状の未加工鋳造品を、最初に
予備成形体とし、この際特に金属板から管に丸め、かつ
それぞれの末端を相互に溶接する。この溶接を添加金属
なしに又は同種の添加金属を用いて実施することができ
る。“同種の金属”とは、溶接の際に溶接金属の添加が
必要の場合、この金属は母材に類似であるべきである、
すなわち記載した卑金属ドープ元素、ここでは:ジルコ
ニウム及びイットリウム、セリウムで合金されているべ
きである。原則的には白金(ジルコニウム、イットリウ
ム)−母材を白金(セリウム)−添加金属で溶接するこ
とが、考えられる。通常、母材と同じ主成分及びドープ
成分を有する添加金属を使用することが、よりよい。こ
のようにして、溶接継ぎ目中の、及び母材中の酸化の運
動力学ならびに生じた組織を十分に同じにするというこ
とを確実にする。
媒体中で、卑金属の最少酸化度が75重量%になるまで
熱処理し、この際有利に、空気、酸素、水蒸気又は水蒸
気と水素、希ガス、特にヘリウム又はアルゴンと、又は
窒素とからなる混合物を使用する。
酸化物形成性卑金属成分は、非常に反応性であるので、
酸化物の形成に必要な酸素を、他の酸素含有化合物、例
えば水蒸気から取ることもできる。酸素含有媒体は酸素
を卑金属成分に渡すことができなければならない、すな
わち熱動力学的観点から、ジルコニウム−イットリウム
−オキシド及びセリウム−オキシドは媒体中の酸素含有
種より安定でなくてはならない。媒体からの酸素供給で
はなく、白金金属中での拡散が律速段階であるというこ
とを保証するために、酸素含有種の濃度を十分にすべき
である。
最初にドープした、酸化していない工材を溶接し、引き
続き酸化物分散質を酸化媒体中で熱処理することにより
生じさせる。
及びセリウムの使用により、内部酸化は、成形しかつ溶
接した予備成形体に酸化処理を実施することができる程
度にまで、促進される。
のみ非常に僅かに影響を与える、すなわち溶接継ぎ目と
母材との間の唯一の主要な差異は、粒子構造にあり、酸
化物粒子の分布にはない。
成形体の形である成形体を例えば圧延、鍛錬又は延伸に
より相応して変形するが、この際特に圧延法が延伸にお
いて有利である。
法によりほぼ任意の大きさに製造することができる。
に、変形した予備成形体を再結晶焼鈍処理することは有
利である。更に、溶接継ぎ目と母材のと間の組織の均質
性がこの処理によりより明らかなようである。このよう
にして処理した溶接組織及び分散強化白金工材はその特
性において相互に非常に僅かに異なるにすぎない。
1400℃で実施することが有利であることが明らかな
った。この焼鈍処理は酸化物分散強化し、それ以外には
非合金の白金においては600℃以上の任意の温度で行
なうことができる。白金−貴金属−合金である、PtR
h−、Pt−Au−及びPtIr−合金においては、9
00℃以上、しばしば1000℃以上の温度が必要であ
る。均質で、比較的微細な再結晶した粒子構造を得るた
めには、通常1200℃を越えない。しかしながら、酸
化物分散質が強すぎる粒子の増大を阻止するので、この
焼鈍処理は原則的には更に高い温度でも実施することが
できる。実質的な上限は温度1400℃であることが証
明された。材料を高すぎる温度に暴露すると、酸化物分
散質が内部酸化により形成する前に、不所望な粗大粒子
形成が生じることがある。
の際に、少なくとも50%の壁厚の減少が達せられるの
が有利である、それというのも溶接組織及び分散強化白
金工材の特性がもはや相互にほとんど差異がなくなるた
めである。
は、分散強化工材の溶接の後に、少なくとも50%の壁
厚の減少は、高温に晒す(焼鈍処理又は使用条件)際
に、非常に異なる反応をする範囲に導くであろうと、通
常予想する。更に、溶接継ぎ目中の分散質の粒子安定化
作用はもはやほぼなくなり、粗大粒子が形成されるとい
うことを予想する。
て生じるので、変形した予備成形体は均質な組織をしめ
す。
0.005〜1重量%であり、かつ分散強化白金工材は
分散強化白金−ロジウム−合金、分散強化白金−イリジ
ウム−合金又は分散強化白金−金−合金からなるのが有
利である。
0.1〜0.2重量%及びイットリウム0.01〜0.05
重量%で、かつ/又はセリウム0.05〜0.2重量%で
ドープすること及び白金−ロジウム−合金がPtRh1
0−合金であり、白金−金−合金がPtAu5−合金で
あり、かつ白金−イリジウム−合金がPtIr(1−1
0)−、特にPtIr(3−10)−合金であるのが有
利である(PtXnとは:(100−n)重量%Pt及
びn重量%元素Xである)。
は前記の意外な、かつ有利な特性を示す。
精製への使用に関しても同じことが言える。
明する。
ウム0.017重量%をドープした、未酸化の白金材料
からなる金属板(寸法:長さ400mm、幅350m
m、厚さ3mm)を丸めて、添加金属なしにその長さに
わたって溶接し、このようにして長さ400mm及び内
径約111mmの予備管を製造した。この予備管を乾燥
空気から構成される酸化媒体中で、300時間の間、温
度1000℃で、材料の酸素含量が0.073重量%に
なるまで熱処理し、焼き入れした工具鋼からなる直径1
10mmのシリンダー状のマンドレル上で延伸し、最後
に所望の長さ及び壁厚に延伸する。この際、延伸は延伸
マンドレルを用いて実施する。予備管を壁厚0.7mm
長さ1500mmに変形する。
多くの長手方向の又は円形の溶接継ぎ目を有していても
よい。市販の圧延装置はこのようにして直径約650m
及び長さ約8000mmまでの管を製造することがで
き、この際この記載は制限的な意味を有さない。
Claims (11)
- 【請求項1】 卑金属酸化物からなる微細分散した、小
さい粒子により分散強化した白金工材からなり、溶接さ
れた成形体を製造する方法において、卑金属酸化物が元
素、イットリウム、ジルコニウム及びセリウムの酸化物
1種以上であり、次の工程: 1.白金−卑金属−合金の部材少なくとも1つを予備成
形体に成形及び溶接する工程、 2.卑金属の最少酸化度が75重量%になるまで、予備
成形体を酸化媒体中で熱処理する工程、 3.予備成形体を変形する工程、 を有する成形体の製法。 - 【請求項2】 変形した予備成形体を再結晶焼鈍処理す
る請求項1記載の製法。 - 【請求項3】 焼鈍処理を最低温度600℃で実施する
請求項1又は2記載の製法。 - 【請求項4】 焼鈍処理を最高温度1400℃で実施す
る請求項1から3までのいずれか1項記載の製法。 - 【請求項5】 予備成形体の変形において、特に延伸に
おいて、少なくとも50%の壁厚の減少が達せられる請
求項1から4までのいずれか1項記載の製法。 - 【請求項6】 白金−卑金属−合金の卑金属含量が0.
005〜1重量%である請求項1から5までのいずれか
1項記載の製法。 - 【請求項7】 分散強化白金工材が分散強化白金−ロジ
ウム−合金、分散強化白金−イリジウム−合金又は分散
強化白金−金−合金からなる請求項1から6までのいず
れか1項記載の製法。 - 【請求項8】 白金−卑金属−合金にジルコニウム0.
1〜0.2重量%及びイットリウム0.01〜0.05重
量%を、及び/又はセリウム0.05〜0.2重量%をド
ープする請求項1から7までのいずれか1項に記載の製
法。 - 【請求項9】 白金−ロジウム−合金がPtRh10−
合金である請求項7又は8記載の製法。 - 【請求項10】 白金−金−合金がPtAu5−合金で
ある請求項7又は8記載の製法。 - 【請求項11】 白金−イリジウム−合金がPtIr
(1−10)−合金である請求項7又は8記載の製法。
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