KR20110063389A

KR20110063389A - 백금 용접 구조체 및 방법

Info

Publication number: KR20110063389A
Application number: KR1020100123799A
Authority: KR
Inventors: 마틴 허버트 골러; 데이비드 미론 라인맨
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-10
Also published as: CN102152015A; TWI530351B; JP2011115854A; TW201127540A; JP5856734B2; US20110135957A1; KR101792255B1

Abstract

백금 용접 구조체는 제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분 및 상기 제1 백금 또는 백금 합금 부분에 용접된 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분으로 제공된다. 제2 부분은 백금 또는 백금 합금 용접 비드를 포함하는 용접 이음부로 상기 제1 부분에 용접된다. 상기 용접 비드는 Zr, ZrO₂ 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 더욱 포함한다. 백금 용접 구조체의 제조방법은 또한 제공된다.

Description

백금 용접 구조체 및 방법 {PLATINUM WELD STRUCTURES AND METHODS}

본 출원은 2009년 12월 4일자에 출원된 미국 특허출원 제12/631,055호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 백금 용접 구조체 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 산화물 분산 강화 귀금속 용접 구조체 및 산화물 분산 강화 백금 및/또는 백금 합금 용접 구조체를 포함하는 방법에 관한 것이다.

두 조각의 산화물 분산 강화 귀금속을 함께 용접시키는 것은 알려져 있다. 예를 들어, Pt-10Rh와 같은 Pt-Rh 그룹의 합금은 백금 용접 구조체를 형성하기 위해 함께 용접되는 것으로 알려져 있다.

산화물 분산 안정화 물질의 경우에 있어서, 이러한 구조체의 용접 이음부는 기초 물질보다 약한 경향이 있다. 이러한 백금 용접 구조체는 고온 적용 제품에 사용되는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 이러한 용접 구조체는 용융 인발 유리 제조 시스템의 구성품과 같은 유리 용융, 전달 및 형성 시스템에서 유리 용융물과 상호 작용하는 구성품(예를 들어, 연결 파이프, 교반 장치, 등등)을 포함할 수 있다.

이하 본 발명의 상세한 설명에 기술된 몇몇 실시 예의 기초적인 이해를 돕기 위해 본 발명을 간략히 정리하여 개시한다.

귀금속 용접 이음부는 최종 용접 이음부의 조성을 변경시키는 용접 물질에 하나 이상의 첨가제의 혼합에 의해 강화된다. 좀 더 구체적으로는 증가된 수준으로 ZrO₂ 및/또는 로듐을 함유하는 용접 이음부는 크리프 파단 (creep rupture) 특성을 포함하는 증가된 강도의 용접 이음부를 제공한다. 상기 ZrO₂ 수준은 상기 용접 이음부에서 Zr 수준을 초기 증가시켜, 그리고 산화 어닐링에 의해 Zr이 ZrO₂로 전환되도록 용접 이음부를 처리하여 증가될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 백금 용접 구조체는 제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분(portion) 및 상기 제1 백금 또는 백금 합금 부분에 용접된 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분으로 제공된다. 상기 제1 및 제2 부분의 백금 합금은 동일 조성 또는 다른 조성일 수 있다. 제2 부분은 백금 또는 백금 합금 용접 비드를 포함하는 용접 이음부로 상기 제1 부분에 용접된다. 상기 용접 비드는 Zr, ZrO₂ 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 더욱 포함한다.

백금 용접 구조체의 제조방법은 또한 제공된다. 전술한 바와 같이, 용접부는 ZrO₂ 및/또는 로듐의 적어도 하나를 결합될 부분에서 상기 구성품의 수준 또는 양과 비교하여 증가된 수준으로 함유하는 용접 이음부 또는 용접 비드에 의해 결합된 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분으로 제공될 수 있다. 상기 ZrO₂ 수준은 상기 용접 물질에 함유된 Zr을 ZrO₂로 전환 또는 상기 용접 이음부에서 Zr 수준을 초기 증가시켜, 그리고 산화 어닐링에 의해 Zr이 ZrO₂로 전환되도록 상기 용접 이음부를 처리하여 증가시킬 수 있다. 전술한 방법에 있어서, 크리프 파괴 강도를 포함하는 용접의 강도는 용접될 상기 부분에서 구성품 및 상기 부분의 용접 충진 물질로 형성된 용접 이음부의 수준 또는 양과 비교하여 ZrO₂ 및/또는 로듐의 큰 수준에 의해 증가될 수 있다.

이하 본 발명의 몇 가지의 관점을 기술한다. 이들 관점은 서로 중복되거나 그러하지 않을 수 있다. 따라서, 어떤 관점은 본 발명의 범주에 속할 수 있고, 그러하지 않을 수도 있다. 만약 특별한 언급이 없다면, 다른 실시 예는 본 발명의 범주에서 중복되는 것으로 고려될 수 있다.

각각의 관점은 많은 실시 예에 의해 설명될 수 있고, 반대로, 하나 이상의 특정 실시 예를 포함할 수 있다. 실시 예들은 서로 중복되거나 중복되지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시 예의 부분, 또는 이의 특정 실시 예는 또 다른 실시 예 또는 이의 특정 실시 예의 범주에 속할 수 있고, 그러하지 않을 수도 있다. 만약 특별한 언급이 없다면, 다른 실시 예들은 본 발명의 범주에서 서로 중복되는 것으로 고려될 수 있다.

따라서, 제1 관점에 따르면, 백금 용접 구조체는 (i) 제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분; 및 (ⅱ) 상기 제1 백금 또는 백금 합금 부분에 백금 또는 백금 합금 용접 비드를 포함하는 용접 이음부로 용접된 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분;을 포함하고, 여기서 상기 용접 비드는 Zr, ZrO₂ 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 더욱 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 ZrO₂을 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 약 0.1 wt% 내지 약 1 wt% ZrO₂을 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 약 0.2 wt% 내지 약 1 wt% ZrO₂을 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 산화물 분산-안정화 백금 합금을 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드의 백금 합금은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 뮴오스, 이리듐, 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드의 백금 합금은 제3 백금-로듐 합금을 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 제3 백금-로듐 합금은 적어도 약 1:1의 백금 대 로듐의 중량비를 갖는다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 제3 백금-로듐 합금은 적어도 약 4:1의 백금 대 로듐의 중량비를 갖는다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 제3 백금-로듐 합금은 적어도 약 9:1의 백금 대 로듐의 중량비를 갖는다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 제3 백금-로듐 합금은 상기 제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분 및 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분보다 높은 퍼센트의 로듐을 포함한다.

상기 제1 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 제1 백금 또는 백금 합금 부분 및 상기 제2 백금 또는 백금 합금 부분의 적어도 하나는 백금-로듐 합금을 포함한다.

본 발명의 제2 관점은 (A) 제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분 및 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분을 제공하는 단계; (B) 백금-함유 용접 물질을 제공하는 단계; 및 (C) 상기 제1 백금 또는 백금 합금 부분을 제2 백금 또는 백금 합금 부분에 상기 백금-함유 용접 물질로 용접하는 단계, 여기서 상기 용접 단계는 Zr, ZrO₂ 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 포함하는 백금 또는 백금 합금 용접 비드를 형성시키는 단계를 포함하는 백금 용접 구조체의 제조방법에 관한 것이다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 ZrO₂을 포함한다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 약 0.1 wt% 내지 약 1 wt% ZrO₂을 포함한다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 약 0.2 wt% 내지 약 1 wt% ZrO₂을 포함한다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드는 제3 산화물 분산-안정화 백금 합금을 포함한다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 비드의 제3 백금 합금은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 뮴오스, 이리듐, 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함한다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 제3 백금-로듐 합금은 적어도 약 1:1의 백금 대 로듐의 중량비를 갖는다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 적어도 하나의 부재는 Zr이고, 상기 방법은 상기 Zr의 적어도 일부를 ZrO₂로 전환시키는 단계를 더욱 포함하며, 상기 단계에 의해 상기 용접 비드에서 ZrO₂ 수준이 상기 제1 및 제2 부분보다 크다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 제3 백금-로듐 합금은 상기 제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분 및 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분보다 높은 퍼센트의 로듐을 포함한다.

상기 제2 관점의 어떤 실시 예 있어서, 상기 용접 단계에 있어서, 상기 용접 물질은 ZrO₂가 Zr로 환원되는 것을 방지하기 위하여 산화 분위기에서 유지된다.

본 발명에 따르면, 개선된 기계적 강도를 갖는 용접 구조체는 제공된다. 개선된 기계적 강도는 상기 용접 구조체를 얇게 제조할 수 있어 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 용접 구조체의 두께를 0.040"로부터 0.030"까지 감소시키는 것이 가능하다.

이하 본 발명에 따른 다양한 관점의 이해를 돕기 위해 도면을 첨부한다.
도 1은 본 발명에 따라 서로 용접될 수 있는 제1 및 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분의 실시 예의 개략적인 평면도이다.
도 2는 용접 막대 및 용접 토치(torch)로 부분적으로 용접된 부분을 나타내는 도 1과 유사한 평면도이다.
도 3은 용접 전에 서로 접촉하는 위치 부분을 나타내는 도 2의 3-3 라인을 따라 절개된 단면도이다.
도 4는 상기 부분들을 결합하기 위한 용접 막대 및 용접 토치에 의해 형성된 용접 이음부를 나타내는 도 2의 4-4 라인을 따라 절개된 단면도이다.
도 5는 백금 또는 백금 합금 용접 비드를 포함하는 본 발명의 어떤 실시 예에 따라 용접 이음부로 서로 완전히 용접된 부분을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6은 용접되지 않은 시트 스톡 (sheet stock) 및 다른 용접 충진제로 용접된 시트 스톡의 크리프 파괴 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 7은 다른 용접 충진제로 용접된 시트 스톡의 예상 수명을 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 도면에 기재된 참조 번호는 동일한 부분을 의미한다. 그러나, 이에 특별히 한정되는 것이 아니라 많은 다른 형태일 수 있다.

백금 용접 구조체 또는 용접부는 다양한 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분으로 형성될 수 있다. 이러한 백금 용접 구조체는 유리 용융, 전달, 조작, 조건 및 형성 시스템의 구성품과 같은 다양한 고온 적용 제품에 사용될 수 있다. 이러한 적용 제품에 있어서, 백금 용접 구조체는 용융 인발 유리 형성공정에 사용되는 것과 같은 유리 용융, 전달, 조작 및 형성 시스템의 교반 장치, 연결 파이프, 조립체 또는 다른 부품을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분들(101, 103)을 포함하는 이러한 구조체의 예는 도 1에 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 부분(101)은 제1 용접 가장자리(105)를 포함할 수 있고, 제2 부분(103)은 제2 용접 가장자리(107)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 부분(101, 103)은 같거나 다른 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 산화물 분산 강화 부분(101, 103)은 백금, 같거나 다른 백금 합금 또는 이들의 조합으로 각각 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 부분(101, 103)의 적어도 하나는 산화물 분산 강화 백금-로듐 합금을 포함할 수 있다. 산화물 분산 강화 백금-로듐 합금의 예로는 Pt-10Rh 및 Pt-20Rh을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 부분(101, 103)은 화살표 방향으로 서로 이동된다. 그 다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 부분(101)의 상기 제1 용접 가장자리(105)는 상기 제2 부분(103)의 제2 용접 가장자리(107)와 접촉될 수 있다. 제2 부분(103)에 상기 제1 부분(101)을 효과적으로 용접하기 위하여, 상기 제1 및 제2 용접 가장자리(105, 107)는 용접 이음부를 형성하기 위한 영역을 제공하기 위해 서로 접촉과 같이 근접하게 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 용접 가장자리(105) 및 상기 제2 용접 가장자리(107)는 상기 용접 이음부가 형성될 수 있는 공간(301)을 형성하기 위해 테이퍼(tapered)될 수 있다.

본 발명의 어떤 실시 예에 따르면, 용접 막대(201)는 Zr, ZrO₂ 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 포함하는 첨가제를 포함하는 백금-함유 용접 물질로 형성될 수 있다. 용접 동안에, 상기 용접 물질 내의 Zr은 이용 가능한 산소로 ZrO₂을 형성할 수 있다. 상기 최종 용접 비드 또는 이음부는 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 ZrO₂ 및/또는 Rh을 함유한다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 용접 비드는 산화 어닐링과 같은 후속 공정에 의해 적어도 부분적으로 ZrO₂로 전환되는 높은 수준의 Zr을 함유할 수 있다. 따라서, 상기 용접 막대 또는 충진 물질은 크리프 파괴에 증가된 내성을 포함하는 증가된 강도를 갖는 용접 이음부를 형성하기에 충분한 양으로 Zr, ZrO₂ 및/또는 Rh을 포함한다.

상기 백금-함유 용접 물질의 예는 산화물 분산 안정화 백금 합금을 포함한다. 상기 산화물 분산 안정화 백금 합금은 약 0.2 wt% 내지 약 2 wt% ZrO₂, 또는 약 0.4 wt% 내지 약 2 wt% ZrO₂을 함유할 수 있다. 상기 ZrO₂의 상한값은 상기 용접 물질의 제조성 및 상기 용접 구조체의 형상 요구조건에 의해 결정된다. 상기 백금-함유 용접 물질은 백금 합금 용접 물질일 수 있다. 상기 백금 합금 용접 물질은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 뮴오스, 이리듐, 금, 및 이와 같은 다른 금속을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 백금 합금 용접 물질은 백금-로듐 합금이다. 상기 백금-로듐 합금 용접 물질 내의 로듐의 퍼센트는 40 wt%보다 높을 수 있지만, 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 범위일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 용접 막대(201)는 상기 제1 및 제2 용접 가장자리(105, 107)를 서로 배치하여 형성된 공간(301)에 인접하여 위치된다. 토치(203) 및 상기 용접 막대(201)를 사용하여, 상기 부분들(101, 103)은 용접 비드(205)의 형성으로 서로 토치 용접된다. 상기 용접 방법은 TIG 용접, 등등과 같은 어떤 표준 용접 방법을 포함하지만, 햄머 용접, 등등과 같은 특정 용접 방법을 요구하지는 않는다.

상기 용접 방법을 이용하여, 백금 용접 구조체(501)는 도 5에 도시된 바와 같이 형성된다. 상기 백금 용접 구조체(501)는 상기 제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분(101), 상기 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분(103), 및 용접 이음부(503)를 포함한다. 상기 용접 이음부(503)는 상기 용접 비드(205)를 포함한다.

상기 용접 막대(201) 및 상기 특정 첨가제 또는 그 내부의 물질의 조성에 따르면, 상기 용접 비드(205)는 상기 제1 및 제2 부분(101, 103)보다 큰 수준으로 ZrO₂ 및/또는 Rh을 약 0.4 wt%까지 및 Rh에 대해 50 wt%까지 포함한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 용접 비드(205)는 상기 제1 및 제2 부분(101, 103)보다 큰 수준으로 ZrO₂ 을 포함한다. 또 다른 실시 예에 있어서, 상기 용접 비드(205)는 약 0.1 wt% 내지 약 1 wt% ZrO₂, 또는 약 0.2 wt% 내지 약 1 wt% ZrO₂을 포함한다. 상기 용접 비드 내에 증가된 수준의 ZrO₂은 용접 이음부의 기계적 성능을 개선시킨다. 높은 수준의 Zr 및/또는 ZrO₂을 갖는 용접 물질은 상기 용접 비드(205)의 개선된 크리프 특성을 부여하는 상기 용접 비드(205) 내에 ZrO₂의 높은 잔여 수준을 제공할 수 있다. 선택적으로, 상기 용접 비드(205)는 상기 제1 및 제2 부분보다 높은 수준, 약 50 wt%까지 로듐을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 용접 비드는 약 10 wt% 내지 약 50 wt%, 좀 더 구체적으로 약 30 wt% 내지 약 50 wt%의 수준으로 로듐을 포함할 수 있다. 상기 용접 비드(205) 내의 높은 로듐 수준은 또한 상기 용접 비드(205)의 개선된 기계적 강도를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 용접 물질은 Pt-50Rh을 포함한다.

상기 용접 비드(205)는 산화물 분산-안정화 백금 합금을 포함할 수 있다. 상기 용접 비드(205)의 상기 백금 합금은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 뮴오스, 이리듐, 금, 및 이와 같은 다른 금속을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 용접 비드(205)의 상기 백금 합금은 백금-로듐 합금이다. 상기 용접 비드(205)의 상기 백금-로듐 합금 내의 백금 대 로듐의 비율은 적어도 약 1:1, 또는 적어도 약 4:1, 또는 적어도 약 9:1일 수 있다.

도 5에 도시된 백금 용접 구조체(501)는 1700℃에서 ASTM E 139 스타일 크리프 파괴 시험을 이용하여 기계적 강도를 시험하였다. 상기 크리프 파괴 시험은 상기 백금 용접 구조체(501)에 일정 정도의 스트레스(stress)를 가하고, 상기 백금 용접 구조체(501)의 파괴에 요구된 시간을 측정하여 수행된다.

시험을 목적으로, 상기 제1 및 제2 부분(101, 103)은 0.030"의 두께 및 90 wt%의 백금, 10 wt%의 로듐 및 0.16∼0.2 wt%의 ZrO₂을 함유하는 조성을 갖는 상업적으로 이용가능한 시트 스톡으로 형성된다. 이들 부분은 하기 표 1에 기재된 조성의 용접 막대(201)를 이용하여 전술한 바와 같이 용접된다.

충진 물질/용접 막대

성분	물질 1 (wt%)	물질 2 (wt%)	물질 3 (wt%)
백금	90	90	90
로듐	10	10	10
용접 전 ZrO₂	0.16∼0.2	0.4	0.16∼0.2

물질 1은 제조되는 물질의 스트립(strip)으로 형성된 충진 물질 또는 용접 막대를 이용하고, 따라서 동일한 조성을 갖는 예를 설명한다. 물질 2는 본 발명의 어떤 실시 예에 따른 것으로, 상기 용접 비드(205)에 상기 제1 및 제2 부분에 함유된 것보다 큰 ZrO₂ 함량을 부여한 것이다. 물질 3은 물질 1과 다른 공정으로 제조된다. 상기 물질 3은 물질 1보다 용접 후에 높은 수준의 ZrO₂을 결과하는 것으로 믿어진다. 물질 3은 소량의 희토류를 더욱 포함한다.

물질 1-3의 사용으로부터 결과하는 상기 용접 구조체에 대해 크리프 파괴 시험을 하였다. 도 6은 x-축은 시의 시간으로 표현되고, y-축은 MPa의 스트레스로 표현되는 크리프 파괴 시험의 결과를 보여준다. 도 6에 도시된 삼각 데이터 점(601)에 의해 표현된 바와 같이, 용접되지 않은 시트 스톡은 파괴되지 않고, 상기 시험은 중단된다. 이에 반해, 도 6에 따르면, 물질 3으로 용접된 시트 스톡은 최고의 결과를 보여주는 라인(607)에 의해 표현되고, 그 후 물질 2는 라인(605)에 의해 표현되며, 그 다음 물질 1은 라인(603)에 의해 표현된다. 실제로, 물질 1에 비교하여 물질의 2의 증가된 크리프 파괴 특성은 방향(609)을 따라 라인(603)에 상대적인 라인(605)의 이동에 의해 표현된다. 유사하게, 물질 1에 비교하여 물질의 3의 증가된 크리프 파괴 특성은 방향(611)을 따라 라인(603)에 상대적인 라인(607)의 이동에 의해 표현된다. 도 6으로부터 상기 용접 물질 내에 ZrO₂의 양이 0.16∼0.2 wt%로부터 0.4 wt%로 증가된 경우, 상기 크리프 파괴 성능은 동일한 스트레스(MPa) 하에서 극적으로 개선된다.

도 7은 전술한 바와 같은 각각의 물질 1, 2 및 3을 사용하여 제조된 크리프 파괴 용접부의 예상 수명을 나타낸다. x-축은 MPa의 스트레스로 표현되고, y-축은 시의 시간으로 표현된다. 물질 1은 함수(703)로 표현되고, 물질 2는 함수(705)로 표현되며, 물질 3은 함수(707)로 표현된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 수명 크리프 파괴 성능은 또한 상기 용접 물질 내에 ZrO₂의 수준이 0.16∼0.2 wt%로부터 0.4 wt%로 증가에 따라 물질 1로부터 물질 2로 극적으로 개선된다.

당업자들은 하기에 청구된 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 변화가 가능하다.

101: 제1 부분 103: 제2 부분
105: 제1 용접 가장자리 107: 제2 용접 가장자리
201: 용접 막대 205: 용접 비드
301: 공간 501: 백금 용접 구조체
503: 용접 이음부

Claims

제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분;
상기 제1 백금 또는 백금 합금 부분에 백금 또는 백금 합금 용접 비드를 포함하는 용접 이음부로 용접된 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분;을 포함하고, 여기서 상기 용접 비드는 Zr, ZrO₂ 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 더욱 포함하는 백금 용접 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 비드는 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 ZrO₂을 포함하는 것을 특징으로 하는 백금 용접 구조체.
청구항 2에 있어서,
상기 용접 비드는 0.1 wt% 내지 1 wt% ZrO₂을 포함하는 것을 특징으로 하는 백금 용접 구조체.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 용접 비드는 제3 산화물 분산-안정화 백금 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 백금 용접 구조체.
제1 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분 및 제2 산화물 분산 강화 백금 또는 백금 합금 부분을 제공하는 단계;
백금-함유 용접 물질을 제공하는 단계; 및
상기 제1 백금 또는 백금 합금 부분을 제2 백금 또는 백금 합금 부분에 상기 백금-함유 용접 물질로 용접하는 단계, 여기서 상기 용접 단계는 Zr, ZrO₂ 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 포함하는 백금 또는 백금 합금 용접 비드를 형성시키는 단계를 포함하는 백금 용접 구조체의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 용접 비드는 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 수준으로 ZrO₂을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 용접 비드의 중량은 0.1 wt% 내지 1 wt% ZrO₂을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 5 또는 6에 있어서,
상기 용접 비드 산화물 분산-안정화 백금 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 5 또는 6에 있어서,
상기 적어도 하나의 부재는 Zr이고, 상기 방법은 상기 Zr의 적어도 일부를 ZrO₂로 전환시키는 단계를 더욱 포함하며, 상기 단계에 의해 상기 용접 비드에서 ZrO₂수준이 상기 제1 및 제2 부분보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 5 또는 6에 있어서,
상기 용접 단계에 있어서, 상기 용접 물질은 ZrO₂이 Zr로 환원되는 것을 방지하기 위하여 산화 분위기에서 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.