(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
卑金属酸化物から成る微細に分布した微粒子により分散固化した、金不含の、０.０５〜０.５質量％の卑金属全含量を有する白金高温耐性材料において、前記白金高温耐性材料が白金、白金−１〜２５質量％ロジウム２元合金又は白金−１〜３０質量％イリジウム２元合金から成り、かつ前記卑金属がＳｃとＺｒ、Ｙ、Ｃｅから成る群より選択される少なくとも１つの金属との混合物／合金であることを特徴とする、白金高温耐性材料。
【請求項２】
卑金属の少なくとも７５質量％が酸化物として存在する、請求項１記載の白金高温耐性材料。
【請求項３】
卑金属の少なくとも９０質量％が酸化物として存在する、請求項１または２記載の白金高温耐性材料。
【請求項４】
卑金属がＳｃとＺｒとから成る混合物／合金である、請求項１から３までのいずれか１項記載の白金高温耐性材料。
【請求項５】
白金−１〜２５質量％ロジウム２元合金のロジウム含量が１０質量％である、請求項１から４までのいずれか１項記載の白金高温耐性材料。
【請求項６】
白金−１〜３０質量％イリジウム２元合金のイリジウム含量が１０質量％である、請求項１から４までのいずれか１項記載の白金高温耐性材料。
【請求項７】
卑金属酸化物から成る微細に分散した微粒子により分散固化した金不含の白金高温耐性材料の製法において、０.０５〜０.５質量％の卑金属全含量を有する白金−卑金属−合金を溶融し、鋳込み、熱処理して酸化し、この際、前記白金高温耐性材料を白金、白金−１〜２５質量％ロジウム２元合金又は白金−１〜３０質量％イリジウム２元合金から選択し、かつ前記卑金属としてＳｃとＺｒ、Ｙ、Ｃｅの群から成る少なくとも１種の金属とから成る混合物／合金を選択することを特徴とする、白金高温耐性材料の製法。
【請求項８】
酸化後に、卑金属の少なくとも７５質量％が酸化されている、請求項７記載の製法。
【請求項９】
酸化媒体中での６００〜１４００℃での熱処理により酸化を行う、請求項７または８記載の製法。
【請求項１０】
酸化後に、卑金属の少なくとも９０質量％が酸化されている、請求項８または９記載の製法。
【請求項１１】
酸化媒体として、大気、酸素、水蒸気または水蒸気と水素との混合物、希ガスまたは窒素から成る雰囲気を使用する、請求項７から１０までのいずれか１項記載の製法。
【請求項１２】
熱処理酸化前および／または後に冷間成形を行う、請求項７から１１までのいずれか１項記載の製法。
【請求項１３】
熱処理酸化前および／または後に熱間成形を行う、請求項７から１２までのいずれか１項記載の製法。
【請求項１４】
熱処理酸化前に溶接法を実施する、請求項７から１３までのいずれか１項記載の製法。
【請求項１５】
卑金属としてＳｃとＺｒとから成る混合物／合金を使用する、請求項７から１４までのいずれか１項記載の製法。
【請求項１６】
１〜２５質量％のロジウム含量を有する、ロジウム含有白金−卑金属−合金を溶融し、鋳込む、請求項７から１５までのいずれか１項記載の製法。
【請求項１７】
１０質量％のロジウム含量を有する白金−ロジウム−合金を使用する、請求項１６記載の製法。
【請求項１８】
１〜３０質量％のイリジウム含量を有する、イリジウム含有白金−卑金属合金を溶融し、鋳込む、請求項７から１５までのいずれか１項記載の製法。
【請求項１９】
１０質量％のイリジウム含量を有する白金−イリジウム−合金を使用する、請求項１８記載の製法。
【請求項２０】
請求項１から６までのいずれか１項記載の分散固化した白金高温耐性材料を、ガラス工業において使用される器具のために使用する方法。
【請求項２１】
請求項１から６までのいずれか１項記載の分散固化した白金高温耐性材料を、実験室で使用される器具のために使用する方法。
【請求項２２】
請求項１から６までのいずれか１項記載の分散固化した白金高温耐性材料を、被覆形成のために使用する方法。
【請求項２３】
卑金属を含有し、卑金属の少なくとも一部が酸化により請求項１から６までのいずれか１項記載の分散固化した白金高温耐性材料に酸化され得る金不含の白金高温耐性材料を、溶接添加材料として使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、卑金属酸化物から成る微細に分布した微粒子により分散固化した金不含の白金材料に関する。
【０００２】
ＤＥ−ＰＳ３１０２３４２には、汚染物質を別にして、粒子安定化構成成分および金ならびに残り部分としての白金属の１種以上の金属から成る粒子安定化合金が開示されており、この際、白金金属の群には、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムが含まれ、粒子安定化構成成分はスカンジウム、イットリウム、トリウム、ジルコニウム、ハフニウム、チタン、アルミニウムまたはランタノイドの酸化物、炭化物、窒化物および／またはケイ化物であり、これらの占める部分は０.５質量％を上回らず、金の部分は２〜１０質量％の範囲である。
【０００３】
ＤＥ１９７１４３６５には、卑金属酸化物から成る微細に分布した微粒子による分散固化した白金材料が開示されており、ここで、卑金属はセリウムまたは元素イットリウム、ジルコニウムおよびセリウムの少なくとも２種類から成る混合物であり、卑金属含量は０.００５〜１質量％であり、卑金属の少なくとも７５質量％が酸化物として存在しており、卑金属酸化物は、コンパクト形で存在する白金−卑金属−合金を酸化媒体中で６００℃〜１４００℃で熱処理することにより生成される。
【０００４】
この材料の製造に関する欠点は、必要な酸化度を達成するための酸化処理期間が一般的に２００〜４００時間であるという事実であり、このことは、このような非常に高価な材料にあっては著しい経費を要する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のことから、その製造において酸化処理に係る時間が可能な限り短くてよい、分散固化白金材料を調製するという課題が明かになる。さらに、本発明の課題は、新規方法により酸化処理を時間的に著しく短縮することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明において、請求項１記載の分散固化した金不含の白金材料により、および請求項１０記載の相当の製法により、ならびに請求項２３〜２８記載の使用により解決される。
【０００７】
本発明の、卑金属から成る微細に分布した微粒子により分散固化した金不含の白金材料は、０.０１〜０.５質量％のスカンジウムであるかまたは卑金属総含量が０.０５〜０.５質量％のスカンジウムとジルコニウム、イットリウム、セリウムから成る群より選択される少なくとも１つの金属との混合物／合金である卑金属を有する。
【０００８】
本発明の本質は、イットリウムの部分的なまたは全体的な代替えとして卑金属スカンジウムを使用することにより、必要な酸化度の達成に要する酸化処理期間が大幅に短縮されるという事実である。
【０００９】
白金材料の使用および加工のためには７５％の酸化度が達成されるべきであり、というのも酸化度が低いと、所望の機械的堅牢度が全ての場合において得られるわけではなく、例えばガラス溶融時の強い溶食の危険が生じ、白金材料の溶接性を損なう。
【００１０】
さらに、卑金属酸化物の生成を、コンパクトな形、例えば厚さ２〜３ｍｍの薄板の形で存在する白金−卑金属−合金を、酸化媒体中で、６００〜１４００℃で熱処理することにより行うことは、このような条件の適正が立証されているので有利である。このために必要な酸化媒体は、本発明の理解において、６００〜１４００℃の温度で卑金属の酸化を誘起するが、貴金属の酸化を誘起しない媒体である。有利には、大気、酸素、水蒸気または水蒸気と水素との混合物、希ガス、特にヘリウムまたはアルゴン、または窒素から成る雰囲気である。
【００１１】
特に、卑金属の少なくとも９０質量％が酸化物として存在するのが有利である。
【００１２】
このことは、分散固化白金、分散固化白金−ロジウム−または白金−イリジウム−合金に関しても該当し、特に白金−ロジウム−合金のロジウム含量が１〜２５質量％、特に１０質量％または白金−イリジウム−合金のイリジウム含量が１〜３０質量％、特に１０質量％の場合に該当する。
【００１３】
本発明の、卑金属酸化物から成る微細に分布した微粒子により分散固化された金不含の白金材料の製法では、白金−卑金属合金を溶融し、鋳込み、熱処理酸化し、この際、卑金属は、０.０１〜０.５質量％のスカンジウムであるかまたは卑金属総含量が０.０５〜０.５質量％のスカンジウムと、ジルコニウム、イットリウム、セリウムから成る群より選択される少なくとも１つの金属との混合物／合金である。
【００１４】
酸化により、卑金属の少なくとも７５質量％、特に９０質量％が酸化され、および／または酸化を酸化媒体中で６００〜１４００℃で熱処理して実施するのが有利であることが証明された。
【００１５】
酸化媒体として、大気、酸素、水蒸気または水蒸気と水素との混合物、希ガスまたは窒素から成る雰囲気が特に有利である。
【００１６】
さらなる利点は、溶融し鋳込んだ白金−卑金属−合金の、ならびに分散固化白金材料の非常に優れた変形挙動および溶接性であり、こうして、熱処理酸化前および／または後に冷間成形、熱間成形または熱処理酸化前に溶接法を実施することが可能になる。前記した後者の方法により、溶接接合部および母材が十分に同じミクロ構造および同じ強度を有することが可能である。
【００１７】
このことは分散固化白金、分散固化白金−ロジウム−または白金−イリジウム−合金に関しても該当し、特に白金−ロジウム−合金のロジウム含量は１〜２５質量％、特に１０質量％であり、または白金−イリジウム−合金のイリジウム含量は１〜３０質量％、特に１０質量％の場合に該当する。
【００１８】
本発明の白金材料は、高温に耐性でなければならない全ての利用分野において好適である。特に、ガラス工業および実験室で使用される器具ならびに被覆形成のための使用に有利である。
【００１９】
さらに、卑金属の少なくとも一部が本発明の分散固化した白金−材料へ酸化可能な、卑金属含有性で金不含の白金材料を溶接添加材料として使用するのが有利である。前記方法により、溶融接合部および母材は十分に同じミクロ構造および同じ強度を示すことが可能となる。
【００２０】
特に、卑金属酸化物からなる微細に分布した微粒子により分散固化した白金材料において、イットリウムの代替えとしてスカンジウムを使用するのが、本発明では有利である。
【００２１】
次に、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００２２】
【実施例】
例１
真空誘導炉（Vakuuminduktionsofen）中で、Ｐｔと２種の合金前駆体（Ｚｒ２８％を有するＰｔおよびＳｃ１％を有するＰｔ）とから、酸化ジルコニウムるつぼの使用下に、Ｚｒ０.１８％およびＳｃ０.０１５％を含有するＰｔ−合金を製造した。インゴットを削り、冷間圧延により厚さ２.４ｍｍの薄板を製造した。次いで、この薄板を、１０３０℃で１２０時間、空中で酸化する。完全な酸化（１００％）での理論的酸素含量は酸素７１５ｐｐｍであるが、測定した最大酸素含量は７７０ｐｐｍであった。すなわち、表から明かなように、スカンジウムをドープした薄板の完全な酸化は９６時間後に達成された。
【００２３】
例２
真空誘導炉中で、Ｐｔと２種の合金前駆体（Ｚｒ２８％を有するＰｔおよびＹ２.８％を有するＰｔ）とから、酸化ジルコニウムるつぼの使用下に、Ｚｒ０.１８％およびＹ０.０１８％を含有するＰｔ−合金を製造した。インゴットを削り、冷間圧延により厚さ２.４ｍｍの薄板を製造した。この薄板を１０３０℃で２４０時間、空中で酸化する。完全な酸化（１００％）での理論的酸素含量は酸素６８０ｐｐｍの酸素であるが、測定した最大酸素含量は７３０ｐｐｍであった。すなわち、表より明かなように、イットリウムをドープした薄板の完全な酸化は約１８４時間後に達成された。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
特別な場合にイットリウムの代替えとしてスカンジウムを使用する際に、卑金属の完全な酸化に必要な時間がほぼ半分になっていることが、表から明かである。
【００２６】
合金の理論最大酸素含量は、含有される卑金属イットリウム、スカンジウムおよびジルコニウムが、その理論的酸化物Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３もしくはＺｒＯ２に完全に変換されるまで酸化されるという仮定に基づいたものである。しかしながら、別のおよび汚染物質として合金中に存在する卑金属、例えばケイ素およびアルミニウムがさらに酸化されるので、名目上の最大値はしばしば僅かな超過が確認される。