NO823005L - Komposittmateriale og matriseplate fremstilt av dette materiale - Google Patents

Description

Komposittmateriale og matriseplate fremstilt av dette materiale

Oppfinnelsen angår metalliske komposittmaterialer og gjenstander fremstilt fra disse. Spesielt angår oppfinnelsen slike materialer hvor to eller flere tilstøtende soner av ulike edelmetaller og/eller legeringer inneholdende slike metaller, er bundet sammen ved sine grenseflater.

Legeringer av rhodium og platina er meget brukt til høy-temperatur-anvendelser i industrien. Ved temperaturer mellom 1000 og 1500°C, f.eks., oppviser slike legeringer inneholdende 10-40 vektprosent rhodium tilstrekkelig styrke og duktilitet til at bøssinger fremstilt fra dem kan anvendes i fremstilling av fiberglass hvor de underkastes ekstremt krevende beting-elser. To slike legeringer som er meget brukt for dette formål, er de som inneholder henholdsvis 10 og 20 vektprosent rhodium. Rhodium/platina-legeringer av den angitte type er kostbare, og dette har ført til leting etter billigere er-statningsmaterialer. Spesielt synes et område legeringer hvor en del av platinaet i platinalegeringer inneholdende henholdsvis 10 og 20 vektprosent rhodium, erstattes med det billigere platinametall palladium ganske lovende.

En spesiell legering innen dette område som har vært gjenstand for betraktning, er en som inneholder 50 vektprosent platina, 40 vektprosent palladium og 10 vektprosent rhodium. Denne legering, skjønt den har god høytemperaturstyrke og duktilitet, har ikke de samme høytemperatur-egenskaper som den 10 vektprosents rhodium/platina-legering som man håpet at den kunne erstatte. Som et resultat kan legeringen bare anvendes tilfredsstillende for lett belastede komponenter som skal mot-stå temperaturer på inntil f.eks. 1.250°C. Den er ikke egnet til fremstilling av bøssinger for glassfiber hvor de rhodium/ platina-legeringer som for tiden anvendes, er utsatt for meget høye spenninger, fordi erstatningsmaterialet for oppnåelse av den ønskede styrke måtte være 2-3 ganger så tykt som den rhodium/platina-legering det erstatter, og den prismessige fordel ville derved gå tapt. Dessuten ville den elektriske motstand av bøssinger fremstilt fra platina/palladium/ rhodium-legeringen som et resultat av den sterkt økede tykkelse, være betydelig lavere, hvilket ville føre til problemer, fordi bøssingene under drift varmes opp ved sterk elektrisk strøm gjennom dem for å holde satsen av glass i dem i smeltet tilstand.

Det er. en hensikt med oppfinnelsen å skaffe materialer

som er billigere enn rhodium/platina-legeringer og spesielt rhodium/platina-legeringer av den type som anvendes i glassindustrien, men som har sammenlignbare egenskaper med hensyn til styrke, duktilitet og elektrisk konduktivitet og som også fortrinnsvis har sammenlignbare fukteegenskaper.

I henhold til en side ved oppfinnelsen er det skaffet et komposittmateriale hvor to eller flere tilstøtende soner av ulike edelmetaller eller av legeringer inneholdende slike metaller, er bundet sammen ved sin grenseflate eller grenseflater.

De følgende avsnitt (a) - (f) beskriver foretrukne ut-før elsesf ormer : (a) de nevnte soner faller stort sett sammen over to hoved-dimensjoner av hvert stykke materiale ifølge oppfinnelsen, slik at materialet omfatter to eller flere lag av edelmetall og/eller edelmetallholdige legeringer som er bundet

sammen;

(b) materialet er dannet av et indre lag eller "fylling" av edelmetall eller edelmetallegering inneklemt mellom to

ytre lag edelmetall eller edelmetallegering;

(c) de to ytre lag er dannet av materiale som er sterkere enn

det indre lag;

(d) det indre lag omfatter:

(I) metallisk palladium eller

(II) dispersjonsforsterket palladium eller (Ili) en palladiumlegering eller

(IV) en dispersjonsforsterket palladiumlegering eller

(V) et hvilket som helst av (I)-(IV) angitt ovenfor inkludert inntil ca. 2 vektprosent platina for å stoppe diffusjonsvirkningen mellom materialene i de indre og ytre lag.

(e) minst et av de ytre lag omfatter

(I) metallisk platina eller

(II) dispersjonsforsterket platina eller

(III) en platinalegering eller

(IV) en dispersjonsforsterket platinalegering eller

(V) en dispersjonsforsterket gull/platina-legering eller (VI) en gull/platina-legering;

(f) de dispersjonsforsterkede materialer angitt i (d) og (e)

ovenfor er som beskrevet og krevet i GB-PS 1.280.815.

I den foreliggende fremstilling vil slike materialer for korthets skyld betegnes som dispersjonsforsterkede materialer.

I henhold til en annen side av oppfinnelsen er det skaffet et komposittmateriale omfattende to ytre lag og et indre lag anordnet mellom og bundet til de ytre lag, idet minst et av de ytre lag omfatter et dispersjonsforsterket metall fra platinagruppen eller en dispersjonsforsterket legering inneholdende en større del av et metall fra platinagruppen og det indre lag omfatter et edelmetall eller en edelmetallegering som er forskjellig fra metallet eller legeringen i det nevnte ytre lag.

Oppfinnelsen angår også gjenstander fremstilt fra de sammensatte metalliske materialer ifølge oppfinnelsen. Eksem-pler omj/f atter digler til bruk i glassindustrien og ellers, samt bøssinger og spinnevorter og matriseflater til anvendelse i fremstillingen av glassfiber.

Et komposittmateriale omfattende et metallisk palladium eller et dispersjonsforsterket palladium innerlag belagt med minst et ytre lag av gull/platina-legering eller et lag av dispersjonsforsterket gull/platina-legering har gode ikke-fuktende egenskaper. Slike komposittmaterialer foruten at de anvendes til de ovenfor angitte formål, kan også anvendes til støpeformer og digler for fremstilling av røntgenfluorescens-prøver hvor gode "slippe"-egenskaper er skaffet ved gull/ platina-legeringen, og det indre lag av palladium utgjør et forholdsvis billig hoved- og støttemateriale.

I avsnitt (e) (V) og (e) (VI) ovenfor kan gull/platina-legeringene inneholde 2-10 vektprosent gull og fortrinnsvis 3-8 vektprosent gull. I avsnitt (e) (III) og (e) (IV) kan platinalegeringen inneholde inntil- 20 vektprosent rhodium og fortrinnsvis 2-10 vektprosent rhodium.

Vekten av hvert av de ytre lag av et trimetall sandwich-lignende komposittmateriale i henhold til oppfinnelsen er fortrinnsvis inntil 3 0 vektprosent og helst inntil 20 vektprosent regnet på det indre lag.

De sammensatte materialer som er angitt hver for seg eller generelt i den foreliggende fremstilling, kan også anvendes til fremstilling av sikringsskiver (bursting discs).

Fremstillingen av et komposittmateriale i henhold til den foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives ved hjelp av et eksempel. Det eksempel som skal beskrives, er vist på den ledsagende tegning som viser.et tverrsnitt'gjennom et trimetall-sandwich omfattende et indre lag eller kjerne av palladium 1 lagt mellom to ytre lag dispersjonsforsterkede materialer 2 og 3.

I. Indre lag:

En plate av palladium med tykkelse på 3,2 mm ble fremstilt som følger: (a) begge hovedflatene av platen ble rengjort med

smergellerret med middels kornstørrelse,

(b) den således rengjorte plate ble deretter videre preparert ved bruk av smergellerret med fin korn-størrelse for å gi et jevnt satinertlignende utseende/ og (c) platen ble deretter vasket grundig med såpe og vann, renset med vann og til slutt tørket.

II. Ytre lag:

De ytre lag av dispersjonsforsterket materiale (enten Pt eller Pt/1.0% Rh) fremstilt i henhold til GB-PS 1. 280.815 ble preparert som følger: Kontaktsiden (dvs. den side som senere skal an-bringes i tilslutning til det indre lag) av hvert av de ytre lag, ble preparert ved anvendelse av de samme trinn (a), (b) og (c) som beskrevet ovenfor for det indre lag. III. Det indre lag ble plassert mellom de rengjorte sider av de to ytterlag, og de tre flater ble klemt sammen ved anvendelse av jevnt og moderat trykk. IV. Alle de ytre kanter av sandwich-konstruksjonen ble smeltesveiset sammen ved anvendelse av "heilare" sveise-utstyr. V. Det kantsveisede sandwich ble varmet opp i en ovn som var spylt med nitrogengass og holdt ^pef" en temperatur på 871°C i 15 min. VI. Det oppvarmede sandwich ble fjernet fra ovnen og straks varmvalset til en tykkelse på 2,54 mm og bråkjølt i kaldtvann. Alle overflater ble deretter rengjort med fint smergellerret. VII. Deretter ble sandwichet kaldvalset til en tykkelse på 1,15 mm og trimmet ved fjerning av ca. 1,25 cm fra alle kanter for å fjerne eventuelle ujevne sveisede kantpartier. VIII. Til slutt ble sandwichet kaldvalset til den ønskede sluttstørrelse.

I beskrivelsen ovenfor er der ikke gjort noen hen-visning til den opprinnelige tykkelse av de ytre lag av dispersjonsforsterket materiale, hvilke velges i henhold til deønskede endelige vektprosentandeler av dispersjonsforsterket materiale i forhold til kjernen av rent palladium.

Varmvalsingen utførtjunder:.trinn VI ovenfor bevirker at de tre flatene blir diffusjonsbundet til hinannen. Diffusjonsbinding er en metallurgisk binding hvor atomene på begge sider av en opprinnelig grenseflate vandrer til motsatt side hvor-ved grenseflaten praktisk talt elimineres. I nesten alle til-feller er en slik binding sterkere enn hver av de opprinnelige materialer.

Kompositt- eller trimetalimaterialerfremstilt i henhold

. til den:~f oreliggende oppfinnelse kan an<y>endes til å erstatte rent platina og legeringer derav som tidligere har vært anvendt til fremstilling av laboratorieutstyr, digler og lignende gjenstander uten vesentlig tap av ytelse. Således vil gjen-

stander fremstilt av komposittmaterialet ifølge oppfinnelsen føre til en øyeblikkelig reduksjon i den intrinsike metall-verdi for brukeren fordi palladium for tiden har en pris som er en brøkdel av prisen på platina. Sammenlignet med rent palladium har komposittmaterialet ifølge oppfinnelsen øket styrke og motstand mot korrosjon og oksydasjon. Da palladium har dårlig korrosjons/oksydasjons-motstand, kan det dessuten ikke anvendes for slike gjenstander som digler, bøssinger og spinnevorter, men slike artikler kan fremstilles fra komposittmaterialer, ifølge oppfinnelsen.

Det vil forstås av det som er angitt ovenfor, at kompositt- eller trimetall-sandwichet har den fordel at det skaffer egenskapene av dispersjonsforsterket platina (eller legeringer derav) hvor disse er nødvendig på overflaten av en gjenstand^, mens det billigere palladium kan utgjøre hoved-mengden av materialet.

Claims (11)

1. Komposittmateriale, karakterisert ved at to eller flere tilstøtende soner av ulike edelmetaller eller av legeringer inneholdende slike metaller er bundet sammen ,ved sin grenseflate eller grenseflater.

2. Komposittmateriale omfattende to ytre lag og et indre lag anordnet mellom og bundet til de ytre lag, karakterisert ved at i det minste et a <y> de ytre lag omfatter et dispersjonsforsterket metall fra platinagruppen eller en dispersjonsforsterket legering inneholdende en større del av et metall fra platinagruppen, og det indre lag omfatter et edelmetall eller en edelmetallegering som er forskjellig fra metallet eller legeringen i det nevnte ytre lag-

3. Komposittmateriale som angitt i krav 2, karakterisert ved at minst ett ytre lag er fremstilt fra et metallisk materiale valgt fra gruppen metallisk platina, dispersjonsforsterket' platina, en platinalegering, en disper sjonsforsterket platinalegering, en dispersjonsforsterket gull/ platina-legering, en gull/platina-legering eller en dispersjonsforsterket rhodium/platina-legering.

4. Komposittmateriale som angitt i krav 3, karakterisert ved at den dispersjonsforsterkede gull/ platina-legering inneholder 2-10 vektprosent gull.

5. Komposittmateriale som angitt i krav 4, karakterisert ved at den dispersjonsforsterkede gull/ platina-legering inneholder: 3-8 vektprosent gull.

6. Komposittmateriale som angitt i krav 3, karakterisert ved at den dispersjonsforsterkede rhodium/platina-legering inneholder inntil 20 vektprosent rhodium.

7. Komposittmateriale som angitt i krav 6, karakterisert ved at den dispersjonsforsterkede rhodium/platina-legering inneholder 2-10 vektprosent rhodium.

8. Komposittmateriale som angitt i et av kravene 2-7, karakterisert ved at det indre lag omfatter metallisk palladium, dispersjonsforsterket palladium, en palladiumlegering eller en dispersjonsforsterket palladiumlegering .

9. Komposittmateriale som angitt i krav 8, karakterisert ved at det indre lag inneholder inntil 2 vektprosent platina.

10. Komposittmateriale som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at de tilstøtende lag er bundet ved grenseflatene ved. diffusjonsbinding og kantene av komposittmaterialet er sveiset ved smeltes <y> eising.

11. Matriseplate til anvendelse som grunnplaten i en bøssing inneholdende smeltet glass i fremstillingen av glassfiber, -k—a_r^-a—,k—fe-^e—r—:i— s—e—t___v—e-d~ at matriseplatef <p> er fremstilt fra et komposittmateriale som.angitt i et av de foregående krav.