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CN1145708C - 非贵金属氧化物细小颗粒弥散硬化的不含金铂材及其制法 - Google Patents

非贵金属氧化物细小颗粒弥散硬化的不含金铂材及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制备一种以非贵金属氧化物细小颗粒弥散硬化的不含金的铂材，其中非贵金属或者是含量为0.01-0.5重量%的钪，或者是由钪和元素锆、钇、铈中的至少一种金属的混合物/合金，该混合物/合金中的非贵金属总含量为0.05-0.5重量%。

Description

非贵金属氧化物细小颗粒弥散硬化的不合金铂材及其制法
发明领域
本发明涉及通过非贵金属氧化物的细小颗粒弥散硬化的不含金的铂材。
技术背景
从DE-PS 31 02 342可知一种由晶粒稳定的成分和(不计杂质)金及铂族金属中的一种或多种金属作为余量组成的晶粒稳定的合金，其中铂族金属由铂、铑、钯、钌、铱组成，晶粒稳定成分是钪、钇、钍锆、铪、钛、铝或一种镧系元素的氧化物、碳化物、氮化物和/或硅化物，它的含量不高于0.5重量％，并且金含量为2-10重量％。
从DE 197 14 365 A1可知一种通过非贵金属氧化物的细小颗粒弥散硬化的铂材，在此，非贵金属是铈或元素钇、锆和铈中的至少二种元素的混合物，非贵金属含量为0.005-1重量％，至少75重量％的非贵金属以氧化物形态存在，并且非贵金属氧化物是基于以致密形态存在的铂-非贵金属-合金在氧化介质中于600-1400℃下热处理形成的。
制备这种材料的不足之处在于如下事实，为了得到所需要的氧化度，氧化处理过程所需的时间一段要200-400小时，对于这种非常昂贵的材料，就要导致巨额资金积压。
发明内容
如上所述，就要求生产一种弥散硬化的铂材，其在制备过程中氧化处理所需的时间要尽可能的短。此外，要借助于新的方法大量缩短氧化处理时间。
上述目的通过如下的本发明的弥散硬化的不含金铂材及其相应的制备方法，和有关的应用而得到解决。
本发明的铂材是一种非贵金属的总含量为0.05-0.5重量％的不含金的铂材，所述铂材由细小的分散性非贵金属氧化物颗粒弥散强化，其中所述铂材由铂、铂铑合金或铂铱合金组成，所述非贵金属是由钪和至少一种选自于锆，钇，铈中的一种元素组成的混合物或合金，其中至少75重量％的非贵金属以氧化物形态存在。
本发明的非贵金属氧化物细小颗粒弥散硬化的不含金的铂材中含有非贵金属，该非贵金属或者是含量为0.01-0.5重量％的钪，或者是由钪和元素锆、钇、铈中的至少一种元素的混合物/合金，其中非贵金属总含量为0.05-0.5重量％，至少75重量％的非贵金属以氧化物形态存在。
本发明铂材的制备方法的特征在于，铂-非贵金属-合金经熔融、浇铸和热处理氧化，其中所述非贵金属或者是含量为0.01-0.5重量％的钪，或者是钪和元素锆、钇、铈中的至少一种金属的混合物/合金，混合物/合金中的非贵金属总合量为0.05-0.5重量％，至少75重量％的非贵金属以氧化物形态存在。
本发明的实质是，通过应用非贵金属钪部分或全部代替钇，可大量缩短达到所需氧化度的氧化处理的时间。
为有利于这种材料的应用和进一步加工，应达到75％的氧化度，因为在较小的氧化度下，所需要的机械强度在所有情况下都不能实现，例如在玻璃熔体中有增加腐蚀的危险，并损害材料的可焊接性。
如果非贵金属氧化物的形成是基于以致密的形态，例如以2至3毫米厚的薄板材形态存在的铂-非贵金属-合金在氧化介质中于600-1400℃下热处理，那么这又是有利的，因为这些条件证明是有效的。在此，本发明所指的氧化介质是在600-1400℃的温度下对非贵金属起氧化作用，然而对贵金属不起氧化作用。氧化介质最好是空气、氧、水蒸气气氛或水蒸气和水、惰性气体特别是氦气或氩气或氮气的混合气体气氛。
如果至少有90重量％的非贵金属以氧化物存在证明是特别有益的。
特别是当铂-铑合金中铑含量为1-25，特别是10重量％，或在铂-铱合金中铱含量为1-30，特别是10重量％时，在此相应的数值内它适用于弥散硬化的铂材、弥散硬化的铂-铑合金或者铂-铱合金。
在按照本发明制备的通过非贵金属细小颗粒弥散硬化的不合金铂材时，铂-非贵金属合金被熔融、浇铸和热处理氧化，在此，非贵金属或者是含量为0.01-0.5重量％的钪，或者是由钪和元素锆、钇、铈元素中至少一种金属的混合物/合金，该混合物/合金中非贵金属的总含量为0.05-0.5重量％。
首先，经过氧化以后，至少75重量％，特别是90重量％的非贵金属被氧化和/或氧化是借助在氧化介质中于600-1400℃下通过热处理进行，这已被证实是有利的。
特别是空气、氧气、水蒸气气氛或者由水蒸气和氢、惰性气体或氮组成的混合物气氛被证明可作为氧化介质。
另一个优点是，不仅熔融的和浇铸的铂-非贵金属合金而且弥散硬化的铂材均具有非常好的变形性能和焊接性能，这就使得在热处理氧化之前和/或之后能应用冷成形、热成形或在热处理氧化之前可应用焊接方法。根据后一种措施方法，使得焊缝和基材在最大程度上具有相同的微观结构和相同的强度值。
在如下的含量值下，它适用于弥散硬化的铂材、弥散硬化的铂-铑合金或铂-铱合金，即特别是铂-铑合金中铑含量为1-25重量％，最好是10重量％，或铂-铱合金中铱含量为1-30重量％，最好是10重量％。
按照本发明的铂材适用于所有的要求耐高温的应用领域。特别适合应用于玻璃工业和实验室使用的仪器及用于制备涂层。
此外，含有非贵金属的、并在氧化时至少有部分进入到本发明的弥散硬化的铂材中的该非贵金属是可氧化的，这种不含金的铂材在作为焊接添加材料方面的应用证明是有效的。基于上述，使得焊缝和基材在最大程度上能具有相同的微观结构和相同的强度值。
总之，用钪来代替钇用于以非贵金属细小颗粒弥散硬化的铂材中证明是有效的，特别是按照本发明的铂材中。
实施例
下列实施例用来更清楚解释本发明。
实施例1：
在一个真空感应炉中用氧化锆坩埚由铂和二种母合金(含28％锆锆的铂和含1％钪的铂)制备含0.18锆和0.015％钪的铂合金。合金锭被刨光，并通过冷轧制备2.4毫米厚的薄板。然后该薄板在空气中于1030℃下氧化120小时。完全(100％)氧化的理论氧含量应为715ppm的氧，而实测得的最大氧含量为770ppm。所以96小时后，以钪掺杂的薄板达到完全氧化，如从表中可看到的。
实施例2
在一个真空感应炉中用氧化锆坩埚由铂和二种母合金(含28％锆的铂和含2.8％钇的铂)制备含0.18锆和0.018％钇的铂合金。合金锭被刨光，通过冷轧而制备出2.4毫米的薄板。然后该板在空气中于1030℃下氧化240小时。理论上完全(100％)氧化的理论氧含量应为680ppm的氧，而实测得最大氧含量为730ppm。所以大约184小时后，以钇掺杂的薄板达到完全氧化，如从表中可看到的。
所举例子表：
例子           成分(重量％)             经下列小时后的氧含量(ppm) 理论上最大氧含量(ppm)
铂 锆 钇 钪 24小时 72小时 96小时 120小时 160小时 184小时 240小时
1 余量 0.18 0.015 205 655 770 770    712
2 余量 0.18 0.018 115 330 470 555 675 725 730    680
实施例1＝根据本发明
实施例2＝按照DE 197 14 365.2实施方案
从该表中可以清楚地获知，在这具体情况下，用钪来代替钇可使所含的非贵金属达到完全氧化所需几乎可缩短一半。
合金的理论最大氧含量基于如下假设，即在合金中所含的非贵金属钇、钪和锆按完全氧化转变为化学计算量的氧化物Y2O3、Sc2O3和ZrO2。然而，常常被确定会少许超过该名义最大值，这是因为另外的和在合金中以杂质存在的非贵金属如硅和铝，也被氧化。

Claims (24)

1.一种非贵金属的总含量为0.05-0.5重量％的不含金的铂材，所述铂材由细小的分散性非贵金属氧化物颗粒弥散强化，其中所述铂材由铂、铂铑合金或铂铱合金组成，所述非贵金属是由钪和选自于锆，钇，铈中的至少一种元素组成的混合物或合金，其特征在于，至少75重量％的非贵金属以氧化物形态存在。
2.根据权利要求1的铂材，其特征在于，至少90重量％的非贵金属以氧化物形态存在。
3.根据权利要求1的铂材，其特征在于，非贵金属是由钪和锆组成的混合物或合金。
4.根据权利要求1的铂材，其特征在于，铂-铑合金中铑含量为1-25重量％。
5.根据权利要求4的铂材，其特征在于，铂-铑合金中的铑含量为1-10重量％。
6.根据权利要求1的铂材，其特征在于，铂-铱合金中铱含量为1-30重量％。
7.根据权利要求6的铂材，其特征在于，铂-铱合金中铱含量为10重量％。
8.一种权利要求1的不含金的铂材的生产方法，所述铂材由细小的分散性非贵金属氧化物颗粒弥散强化，其中，非贵金属的总含量为0.05-0.5重量％的铂-非贵金属合金经熔融、浇铸和热处理氧化，其中，铂材选自铂、铂铑合金或铂铱合金，非贵金属选自由钪和选自于锆、钇、铈中的至少一种金属组成的混合物或合金。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，经过氧化之后，至少75重量％的非贵金属被氧化。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，所述氧化是在氧化介质中于600-1400℃下通过热处理进行的。
11.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，经过氧化之后，至少90重量％的非贵金属被氧化。
12.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，由空气、氧、水蒸气组成的气氛或由水蒸气和氢、稀有气体或氮的混合气氛用作为氧化介质。
13.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，在热处理氧化之前和/或之后进行冷成形。
14.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，在热处理氧化之前和/或之后进行热成形。
15.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，在热处理氧化之前采用焊接方法。
16.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，用钪和锆的混合物或合金作为非贵金属。
17.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，铑含量为1-25重量％的含铑的铂-非贵金属合金被熔融和浇铸。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于，应用铑含量为10重量％的铂-铑合金。
19.根据权利要求8-10之任一项的方法，其特征在于，铱含量为1-30重量％的含铱的铂-非贵金属合金被熔融和浇铸。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于，应用铱含量为10重量％的铂-铱合金。
21.根据权利要求1-7中之一弥散强化的铂材在玻璃工业中所用仪器中的应用。
22.根据权利要求1-7中之一的弥散强化的铂材在实验室中所用仪器中的应用。
23.根据权利要求1-7中之一的弥散强化的铂材在制备涂层中的应用。
24.根据权利要求1-7之任一项的弥散强化的铂材在作为焊接添加材料中的应用。
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