PL220310B1

PL220310B1 - Method for preparing a palladium alloy blanks of rhenium

Info

Publication number: PL220310B1
Application number: PL401221A
Authority: PL
Inventors: Ludwik Ciura; Wiesław Kazana; Mieczysław Woch; Maciej Gierej; Wojciech Motel; Zbigniew Laskowski; Halina Garbacz; Jarosław Mizera; Krzysztof Jan Kurzydłowski
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych; Mennica Metale Szlachetne Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością; Politechnika Warszawska
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2015-10-30
Also published as: PL401221A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania półwyrobów ze stopów palladu z renem do produkcji elementów pracujących w wysokich temperaturach, zwłaszcza drutów do siatek katalitycznych i siatek katalityczne wychwytujących do utleniania amoniaku.The subject of the invention is a method of obtaining semi-finished products from palladium-rhenium alloys for the production of elements working at high temperatures, in particular wires for catalytic meshes and catalytic meshes capturing ammonia oxidation.

Znane są metody otrzymywania półwyrobów ze stopów Pd-Re z wsadu otrzymywanego metodą topienia i odlewania lub metodą metalurgii proszkowej. W klasycznej metodzie topienie przeprowadza się w piecu indukcyjnym w tyglu z AI2O3 lub ZrO2. Do topienia stosuje się czyste składniki Pd i Re a proces topienia po odgazowaniu prowadzi w atmosferze argonu. Odlany wlewek kuje się na kwadrat 10 x 10 mm. Następnie pręt po wyżarzeniu w piecu komorowym poddawany jest procesowi walcowania, zaś po kolejnym wyżarzaniu - ciągniony do żądanej średnicy z międzyoperacyjną obróbką cieplną.There are known methods of obtaining semi-finished products from Pd-Re alloys from the charge obtained by melting and casting or by powder metallurgy. In the classical method, melting is carried out in an induction furnace in a crucible with Al2O3 or ZrO2. Pure Pd and Re components are used for melting, and the degassing melting process is performed under an argon atmosphere. The cast ingot is forged into a square of 10 x 10 mm. Then, the bar, after annealing in the chamber furnace, is subjected to the rolling process, and after the next annealing - it is drawn to the desired diameter with intermediate heat treatment.

W metodzie metalurgii proszkowej proszek Pd miesza się z proszkiem Re w wymaganych proporcjach. Otrzymana mieszanina poddawana jest prasowaniu pod wysokim ciśnieniem. Konsolidację materiału proszkowego można prowadzić dwuetapowo. Najpierw prasuje się izostatycznie proszek w formie kauczukowej pod wysokim ciśnieniem. Następnie otrzymaną wypraskę spieka się w piecu w temperaturze ok. 1000°C a następnie poddaje się wsad przeróbce plastycznej na drodze kucia, walcowania i ciągnienia na wymiar końcowy z zastosowaniem międzyoperacyjnej obróbki cieplnej. Korzyści z zastosowania dodatku renu do stopów palladu wynikają z podwyższenia własności mechanicznych i użytkowych związanych z wysoką temperaturą topnienia renu (powyżej 3100°C). Jednakże niedogodnością zastosowania renu jest jego podatność do utleniania, nawet w stosunkowo niskich temperaturach a także wysoka podatność tlenków renu do sublimacji. Problem ten próbowano rozwiązać w ten sposób, że proces spiekania prowadzono cały czas w atmosferze wodoru. Metoda ta, choć prosta w skali laboratoryjnej, do zastosowania w skali przemysłowej wymaga użycia specjalnych urządzeń zapewniających odpowiedni poziom bezpieczeństwa.In powder metallurgy, Pd powder is mixed with Re powder in the required proportions. The obtained mixture is pressed under high pressure. The consolidation of the powder material can be carried out in two stages. First, the powder is pressed isostatically in a rubber mold under high pressure. Then, the obtained molding is sintered in a furnace at a temperature of about 1000 ° C, and then the charge is subjected to plastic processing by forging, rolling and drawing to the final dimension with the use of inter-operational heat treatment. The benefits of adding rhenium to palladium alloys result from the improvement of mechanical and functional properties related to the high melting point of rhenium (above 3100 ° C). However, the disadvantage of the use of rhenium is its susceptibility to oxidation, even at relatively low temperatures, and the high susceptibility of rhenium oxides to sublimation. Attempts were made to solve this problem by constantly carrying out the sintering process under a hydrogen atmosphere. This method, although simple on a laboratory scale, to be used on an industrial scale requires the use of special devices ensuring an appropriate level of safety.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania półwyrobów ze stopów palladu z renem eliminującego problemy występujące przy wytwarzaniu tych półwyrobów znanymi dotychczas metodami, gwarantując uzyskanie odpowiedniej ilości materiału o żądanej jakości w postaci mikrodrutu, pozwalającej na wykonanie przemysłowych pakietów siatek katalitycznych i katalityczne wychwytujących do utleniania amoniaku.The aim of the invention is to develop a method of obtaining semi-finished products from palladium-rhenium alloys, eliminating the problems occurring in the production of these semi-finished products with the methods known so far, ensuring the obtaining of an appropriate amount of material of the desired quality in the form of a micro-wire, allowing for the production of industrial packages of catalytic and catalytic grids, capturing ammonia for oxidation.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania półwyrobów ze stopów palladu z renem metodą metalurgii proszkowej charakteryzujący się tym, że po wstępnej konsolidacji sprasowanych proszków Pd-Re wypraski umieszcza się w cienkościennej kapsule, z której zostaje odpompowane powietrze, a sama kapsuła zostaje szczelnie zamknięta poprzez zagniecenie i zaspawanie i poddana jednocześnie wysokotemperaturowemu izostatycznemu prasowaniu i spiekaniu w temp. nie mniejszej niż 1000°C w czasie co najmniej 1h i ciśnieniu nie mniejszym niż 1500 bar lub wysokotemperaturowemu spiekaniu w temperaturze nie mniejszej niż 1000°C w czasie co najmniej 1h, a następnie wypraskę poddaje się kuciu, walcowaniu i ciągnieniu z zastosowaniem międzyoperacyjnej obróbki cieplnej lub poddaje się procesowi wyciskania metodą KOBO bez podgrzewania wsadu z rotacyjnym ruchem matrycy, walcowaniu i ciągnieniu z zastosowaniem międzyoperacyjnej obróbki cieplnej lub poddaje się procesowi wyciskania hydrostatycznego i ciągnieniu z zastosowaniem międzyoperacyjnej obróbki cieplnej. Korzystnie kapsuła wykonana jest z palladu lub stopów palladu. Prasowanie kapsuły prowadzi się w otoczeniu gazu obojętnego - argonu. W wyniku konsolidacji tym sposobem otrzymuje się materiał o gęstości zbliżonej do gęstości materiału otrzymywanego metodą topienia. Metoda ta zabezpiecza przerabiany materiał przed utlenianiem a tym samym zapewnia zachowanie wymaganego składu chemicznego, jednorodności chemicznej i jednorodności struktury.The essence of the invention is a method of obtaining semi-finished products from palladium-rhenium alloys by powder metallurgy, characterized by the fact that after initial consolidation of the compressed Pd-Re powders, the compacts are placed in a thin-walled capsule, from which air is pumped out, and the capsule itself is tightly closed by crimping and welding. and subjected simultaneously to high-temperature isostatic pressing and sintering at a temperature of not less than 1000 ° C for at least 1 hour and a pressure of not less than 1500 bar or high-temperature sintering at a temperature of not less than 1000 ° C for at least 1 hour, and then subjected to forging, rolling and drawing with the use of inter-operational heat treatment or subjected to the extrusion process using the KOBO method without heating the charge with rotational movement of the die, rolling and drawing with the use of inter-operational heat treatment or subjected to the process of hydrostatic extrusion and drawing with using inter-operative heat treatment. Preferably the capsule is made of palladium or palladium alloys. Pressing the capsule is carried out in the environment of an inert gas - argon. As a result of consolidation in this way, a material with a density close to that of the material obtained by the melting method is obtained. This method protects the processed material against oxidation and thus ensures that the required chemical composition, chemical homogeneity and structure homogeneity are maintained.

P r z y k ł a d I Proszek stopowy PdRe5 poddaje się wstępnej konsolidacji z wykorzystaniem prasy izostatycznej, następnie wypraskę umieszcza się w cienkościennej kapsule, wykonanej z palladu. Z kapsuły odpompowuje się powietrze i szczelnie zamyka poprzez zagniecenie i zaspawanie. Materiał poddaje się jednocześnie wysokotemperaturowemu izostatycznemu prasowaniu i spiekaniu w temperaturze 1400°C, przy ciśnieniu 2500 bar w czasie 2 h. Materiał ten w dalszej kolejności poddawany jest przeróbce plastycznej metodą kucia, walcowania i ciągnienia z zastosowaniem międzyoperacyjnej obróbki cieplnej.Example I PdRe5 alloy powder is pre-consolidated using an isostatic press, then the compact is placed in a thin-walled capsule made of palladium. Air is pumped out of the capsule and tightly closed by crimping and welding. The material is simultaneously subjected to high-temperature isostatic pressing and sintering at the temperature of 1400 ° C and the pressure of 2500 bar for 2 hours. The material is then subjected to plastic processing by forging, rolling and drawing with the use of intermediate heat treatment.

P r z y k ł a d II Proszek stopowy PdRe5 poddaje się wstępnej konsolidacji z wykorzystaniem prasy izostatycznej, następnie wypraskę umieszcza się w cienkościennej kapsule, wykonanej ze stopów palladu. Z kapsuły odpompowuje się powietrze i szczelnie zamyka poprzez zagniecenie i zaspawanie. Materiał ten poddaje się jednocześnie wysokotemperaturowemu izostatycznemu prasowaniuExample II PdRe5 alloy powder is pre-consolidated using an isostatic press, then the compact is placed in a thin-walled capsule made of palladium alloys. Air is pumped out of the capsule and tightly closed by crimping and welding. The material is simultaneously subjected to high-temperature isostatic pressing

PL 220 310 B1 i spiekaniu w temperaturze 1400°C, przy ciśnieniu 2500 bar, w czasie 2 h. Materiał ten w dalszej kolejności poddaje się procesowi wyciskania metodą KOBO bez podgrzewania wsadu z rotacyjnym ruchem matrycy, walcowaniu i ciągnieniu z zastosowaniem międzyoperacyjnej obróbki cieplnej w temperaturze 900°C w czasie 2 godzin.PL 220 310 B1 and sintering at the temperature of 1400 ° C, at the pressure of 2500 bar, for 2 hours. This material is then subjected to the extrusion process using the KOBO method without heating the charge with rotational movement of the die, rolling and drawing with the use of intermediate heat treatment in 900 ° C for 2 hours.

P r z y k ł a d III Proszek stopowy PdRe5 poddaje się wstępnej konsolidacji z wykorzystaniem prasy izostatycznej, następnie wypraskę umieszcza się w cienkościennej kapsule, wykonanej z palladu. Z kapsuły odpompowuje się powietrze i szczelnie zamyka poprzez zagniecenie i zaspawanie. Materiał ten poddaje się wysokotemperaturowemu spiekaniu w temperaturze 1400°C w czasie 2 h. Materiał ten w dalszej kolejności poddaje się procesowi wyciskania hydrostatycznego i ciągnieniu z zastosowaniem międzyoperacyjnej obróbki cieplnej w temperaturze 900°C w czasie 2 godzin.Example III PdRe5 alloy powder is pre-consolidated using an isostatic press, then the compact is placed in a thin-walled capsule made of palladium. Air is pumped out of the capsule and tightly closed by crimping and welding. This material is subjected to high-temperature sintering at the temperature of 1400 ° C for 2 hours. The material is then subjected to the process of hydrostatic extrusion and drawing with the use of inter-operational heat treatment at the temperature of 900 ° C for 2 hours.

Claims

1. The method of obtaining semi-finished products from palladium-rhenium alloys by powder metallurgy, characterized in that after initial consolidation of the compressed Pd-Re powders, the compacts are placed in a thin-walled capsule, from which air is pumped out, and the capsule itself is tightly closed by crimping and welding, and subjected simultaneously to high-temperature isostatic pressing and sintering at a temperature of not less than 1000 ° C for at least 1 h and a pressure of not less than 1500 bar or high-temperature sintering at a temperature of not less than 1000 ° C for at least 1 hour, and then subjected to forging, rolling and drawing with the use of intermediate heat treatment or subjected to the extrusion process using the KOBO method without heating the charge with rotational movement of the die, rolling and drawing with the use of intermediate heat treatment or subjected to the process of hydrostatic extrusion and drawing with the use of intermediate heat treatment.

2. The method according to p. The capsule of claim 1, wherein the capsule is made of palladium or alloys