专利名称：氧化物弥散强化的Pt-、PtRh-或PtAu-材料的制作方法
技术领域：
本发明涉M51非贵金属氧化物的细碎的细小颗粒弥散强化的铂材料。 背景狱
在D&PS 31 02 342中公开了一种由稳定晶粒的成分和除杂质外由金以及一 种或数种铂族金属组成的其余部分(remainder)构成的晶粒稳定的合金，其中 铂金属族由铂、铑、钯、钌、铱组成，稳定晶粒的成分为钪、忆、钍、锆、铪、 钛、铝或镧系元素的氧化物、碳化物、氮化物和/或硅化物，其比例不超过0.5 重*%且金的比例在2至10重量％之间。
在DE 197 14 365 Al中公开了一种舰非贵金属氧化物的细碎的细小颗粒 弥散强化的铀材料，其中该非贵金属为铈或钇、锆和铈中至少两种元素的混合 物，非贵金属含量在0.005至1重量％之间，至少75重量％的非贵金属以氧化 物的形式存在，且该非贵金属氧化物的形成基于在600至1400°C在一种氧化性 介质中热M以紧密形式存在的铀-非贵金属合金。
DE100 46 456描述了一种弥散强化的不含金的Pt材料，其含有0.01至0.5 重量XSc或0.05至0.5重量XSc与Zr、 Y或Ce的混合物。
发明内容
本发明的任务为不损失品质地节约Pt。
根据本发明，弥散强化的铂材料由低于99重量％，尤其为在95与99重量 %之间的铂或铀合^金属成分和其余的超过1重量％，尤其为1至5重量％ 的弥散强化剂组成，其中该铀或铀合金贵金属成分由至少55重量XPt、 0至30 重量％处、0至15重量XAu和0至40重量XPd组成，弥散强化剂由至少90 重量^的氧气氧化的选自Ce、 Zr、 Sc和Y的金属组成。该弥散强化剂尤其具有 至少90X氧化的Ce或Zr，在Zr情况下还额外含有Sc或Y。基于体积，根据 本发明可以不损失品质地节约超过10体积％的贵金属，尤其是Pt。
在一种ttii的实施方案中，尤其当铂合金中含有0至30 M%Au时，该
弥散强化剂由至少90重量％的氧气氧化Ce组成。
在另一^t选的实施方案中，该弥散强化剂由作为弥散强化齐U主要成分的 至少90重量％的氧气氧化的Zr和作为弥散强化剂次要成分的Sc或Y组成。经 证实合适的是含有1至4重量％&和0.05至1重量XSc或Y的弥散强化的铂 材料，其中Sc和Y的总和最多为1重量％ 。伏选地，Zr与Sc和Y之和的质量 比为2:1至50:1，尤其为5:1至20:1。对于弥散强化的铂材料，经证实特别合适 的是含有Zr作为主要成分以及Sc或Y作为次要成分的弥散强化剂，其中贵金 属成分由Pt和0至30重量XRh组成。
为了生产弥散强化的铂材料，根据本发明，通过将弥散强化金属氧化至少 90% ，将金属合金的固体从金属合金转化成弥散强化的铂材料。
根据本发明，弥散强化的铂材料极其耐磨损和撕裂并且适合在研磨的条件 下应用。
用根据本发明的弥散强化的铂材料制成的火花塞电极尖端、玻璃加工工具 或其零件尤其耐用。
具体实施方式
实践实施例 实施例1
7.2kg铂和0.8kg铑在真空条件下在氧化锆坩埚内熔化形成PtRhlO合金。在 熔化及脱气之后，向i亥熔融物中掺杂350g由含有28重量XZr、 1.4重量XSc及 2.8重量XY的PtRhlO组成的预合金并浇铸到冷硬模中形成大致尺寸为 40mmx60mmxi60mm的锭。对锭的分析得出PtRhlO的组合物含有11050ppm 的Zr、 510ppm的Sc及1090ppm的Y。将锭刨削，以消除浇，陷(defect) 并在1100。C时将其锻造^a截面为10mmx65mm的板(pand)。接下来该板在 1000°时被碾压成4mm厚的金属片。根据在专利DE 197 58 724 C2和DE 100 46 456 C2中给出的工序，该金属片在1000°C时在空气气氛下暴露14天。通过热 气体提取分析法(hot gas extraction analysis) (LECO-方法)测得氧的含量为 4380ppm。在Zr掺杂(doping)为加2、 Sc掺杂为Sc203、 丫掺杂为丫203的完 ，化情况下，氧的含量将达到4430ppm。由此得出非贵金属氧化物的比例为 约1.7重量％。如果假设氧化物的平均密度为6.0g/cm3、 PtRhlO-基质的密度为 20.0g/cm3，则该重量比例对应于约5.7体积％的体积比例。金属片在1100。C时
被碾压至2.5mm厚并在1200°C在空气气氛下退火2小时。尽管其中脆性的氧化 物相具有特别高的^f只比例，该金属片接下来仍可以毫无困难地冷轧至1.3mm 的厚度。
实施例2
5kg铂在真空条件下在氧化锆坩埚内熔化。在熔化及脱气之后，向该熔融物 中掺杂215g由含有28重量％&、 2.8重量XSc及2.8重量XY的Pt组成的预合 金并浇铸到冷硬膜中形成大致尺寸为40mmx40mmxl50ram的锭。对锭的分析 得出Pt的组合物中含有10500ppm的Zr、 1000ppm的Sc及1150ppm的Y。将 锭刨削，以消除浇^^陷并在1000°C将其IKitj^t截面为15mmxi5mm的棒。 接下来该棒在1000°C被碾压成矩形金属丝(4mmx4mm)。根据在专利DE 197 58 724 C2和DE 100 46 456 C2中给出的工序，该金属丝在1000°C在空气气氛下暴 露10天。
ffiil热气体提取分析法(LECO-方法)测得氧的含量为4500ppm。在Zr掺 杂为ZK)2、 Sc掺杂为Sc203和Y掺杂为Y203的完全氧化瞎况下，氧的含量将 达到4530ppm。该金属丝作为矩形剖面在800。C进一步碾压。该金属丝可以毫 无问题地碾压至其横截面为2.4mmx2.4mm。在1200°C时在空气气氛下对其再 次进行10射中退火处理后，该金属丝在常规拉丝机上在25°C进一步加工。其 可以毫无困难地拉至直径为0.6mm。在这种状态下该材料具有的维氏硬变为HV 0.5=206。在1000。C进一步退火处理lh后其硬度为HV 0.5=79。在金相学切片 中，该经过退火的金属丝的结构显示为，具有^pm至3^im之间的尺寸的圆形 或长形的氧化物微粒以1至3(nm的间距均匀分布。由根据DE 10046 456.4的含 有1800ppmZr、 150ppm Sc、 170ppm Y及770ppm氧的氧化物弥散强化的铂材 料以相似的方法制成的金属丝，其硬度为155并在1000°C时经舰火一小时后 其石艘为67。舰水置换作用(根据阿基米德定律)测得其密度为20.42g/cm3, 对应于对给定体积的4.8%重量减少。另外该材料还有1.7重量％由非贵金属氧 化物组成，使得每单位体积可节约的贵金属总量为6.5体积％。
由根据本发明的金属丝制自于汽车的火花塞电极尖端。
实施例3
来自实施例l的片在1000。C在空气气氛中退火30併中，冷轧至0.5mm厚 并在1000°C时再次退火30分钟。通过根据钨惰性气体方法(见
http:〃www.gleisbau-welt.de/site/schweissen/schweissverfahren.htm )进4亍成型禾口焊 接，使用常规的PtRhlO作为焊齐棉i腊陶瓷搅拌器的衬里。该搅拌器用于在感应 加热的PtRhlO坩埚中在1550°C进行硼硅酸盐玻璃的熔化试验。与具有由根据 专利DE 197 58 724 C2和DE 100 46 456 C2的含约0.3重量％非贵佘属氧,化物比 例的常规的氧化物弥散强化PtRhlO材料律喊的衬里的搅拌器相比，在工作460 小时之后在该搅拌器叶片的边缘处观察到的磨损和撕裂要少30%左右。没有检 测到可测得的重量损失。 实施例4
4.75kg铂与0.25kg金 气气氛下在氧化锆坩埚中熔化形成PtAu5合金。 合^^熔化后，熔化室被抽真空并向该熔融物添加210g由含30.5 %Ce的PtAu5 组成的预合金，在冷硬膜中浇铸成大致尺寸为30mmx50mmxl60mm的锭。对 锭的分析得出PtAu5的组合物中含有10350ppm Ce。将锭刨削，以消除浇铸缺 陷并在UOO。C时将其锻造成10mm厚的板。
接下来将该板在1000°C碾压形成4mm厚的金属片。该金属片在1000°C在 空气气氛中暴露14天。M51热气体提取分析法(LECO-方法)测得氧含量为 2250ppm。在Ce掺杂为Ce02的完^化的情况下，氧的含量将达到2360ppm。 该金属片在1050°C时被碾压至厚度为2.5mm并在UOO。C在空气气氛中退火2 小时。接下来该金属片可冷轧至厚度为0.8mm。
在IOO(TC退火处理30分钟后，M压制由金属片制得用于制备用以x射线 荧光分析的样品的坩锅(参见Runge, M.: ,，Drticken und Driickwalzen (压制和 压制辊)"，Bibliothek der Technik, 72巻，Verlag Moderne Industrie, Landsberg/Lech, 1993)。
权利要求
1.弥散强化的铂材料，由贵金属成分和弥散强化剂组成，其中贵金属成分的质量比例为95至99重量％，铂或铂合金贵金属成分由至少55重量％Pt、0至30重量％Rh、0至15重量％Au及0至40重量％Pd组成，超过1重量％的其余的质量比例由弥散强化剂组成，该弥散强化剂由至少一种用氧至少氧化至90重量％的金属组成，所属金属选自由Ce、Zr、Sc和Y组成的组。
2. 根据权利要求1的弥散强化的铂材料，其特征在于，至少90重量％的 金属用氧氧化的弥散强化齐晗有超过1重量XCe。
3. 根据权利要求2的弥散强化的铂材料，其特征在于，所述钼合金中含有 0至30重量XAu。
4. 根据权利要求1的弥散强化的铂材料，其特征在于，所述弥散强化剂由 至少90重量％用氧氧化的金属、1至4重量XZr和0.05至1重量XSc或Y组成。
5. 根据权利要求4的弥散强化的铂材料，其特征在于，Sc与Y的总和最 多为1重量％。
6. 根据权利要求4或5的弥散强化的铂材料，其特征在于，Zr与Sc和Y 之和的质量比为5:1至20:1。
7. 根据权利要求4至6之一的弥散强化的铂材料，其特征在于，铂或鉑合 金由Pt和0至30重量XRh组成。
8. 用于制备战权利要求之一的弥散强化的铂材料的方法，其特征在于， ffl31至少氧化90重量％的弥散强化金属，将由少于99重量％的贵金属及超过1 重量％的弥散强化金属组成的金属合金的固体转变成弥散强化的铂材料。
9. 根据战权利要求之一的弥散强化的铂材料在研磨斜牛下的用途。
10. 火花塞电极尖端，由根据禾又利要求1-8之一的弥散强化铂材料构成。
11. 玻璃加工工具或其零件，由根据权利要求1-8之一的弥散强化钼材料构成。
全文摘要
本发明涉及具有高氧化物比例及良好延展性的通过内部氧化制备的氧化物弥散强化的Pt-、PtRh-或PtAu-材料。根据本发明，为了生产强化弥散的铂材料，通过氧化至少90％的弥散强化金属，将由低于99重量％的贵金属及超过1重量％的弥散强化金属组成的金属合金的固体转变成弥散强化的铂材料。根据本发明的弥散强化的铂材料由贵金属成分及弥散强化剂组成，其中该贵金属成分的质量比例占95至99重量％，并且铂或铂合金贵金属成分由至少55重量％Pt、0至30重量％Rh、0至15重量％Au及0至40重量％Pd组成，其中剩余的超过1重量％的质量比例由弥散强化剂组成，该弥散强化剂由用氧至少氧化90％的至少一种金属组成，该金属从Ce、Zr、Sc和Y组成的组中选出。
文档编号C22C5/04GK101348872SQ200810144649
公开日2009年1月21日 申请日期2008年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者D·F·卢普顿, H·曼哈特, T·诶卡特 申请人:W.C.贺利氏股份有限公司