CN101003192B - 叠层复合弥散强化铂及铂合金 - Google Patents
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Abstract
一种叠层复合弥散强化铂及铂合金涉及光学玻璃和玻璃纤维生产用弥散强化铂及铂合金材料，它由不少于150片的薄片叠层后轧制而成，薄片由稀土元素Zr、Y及Sc中的至少一种与铂及铂合金构成，其中稀土元素Zr、Y及Sc的重量百分比为0.02％～0.5％，薄片的厚度小于0.5mm。本发明提出了一种制造弥散强化Pt、Pt-Au和Pt-Rh坩锅、漏板材料的新方法及构成，有效克服了先前制造弥散强化Pt、Pt-Au、Pt-Rh方法存在的缺点并且使弥散强化Pt、Pt-Au、Pt-Rh综合性能比以前方法制造的有显著提高。
Description
技术领域：
本发明涉及光学玻璃和玻璃纤维生产用弥散强化铂及铂合金材料。
技术背景：
在光学玻璃生产中必须使用Pt或Pt-Au合金做坩锅材料，在玻璃纤维的生产中必须使用Pt-Rh合金作漏纤漏板材料。为了提高Pt、Pt-Au和Pt-Rh合金的高温强度及使用温度，已经发明了弥散强化Pt、Pt-Au和Pt-Rh合金坩锅及漏板材料。目前得到应用的弥散强化Pt、Pt-Au、Pt-Rh材料主要有DPHPt、DPHPt-Au、DPHPt-Rh、ZGS Pt、ZGS Pt-Au、ZGS Pt-Rh、ODS Pt、ODS Pt-Au、ODS Pt-Rh。ZGS Pt、ZGS Pt-Au、ZGS Pt-Rh采用ZrO作弥散相；ODS Pt、ODS Pt-Au、ODS Pt-Rh采用Y2O3作弥散相；DPHPt、DPHPt-Au、DPHPt-Rh采用ZrO与Y2O3、Sc2O3等稀土氧化物中的一种或两种组合作弥散相。ZGS Pt、ZGS Pt-Au、ZGSPt-Rh、ODS Pt、ODS Pt-Au、ODS Pt-Rh材料主要采用化学共沉积法制备具有弥散相的Pt、Pt-Au、Pt-Rh粉末，然后通过粉末成型、烧结、锻打及轧制等工序制备。主要缺点是弥散相颗粒只能达到微米级，不够细小、分布不够均匀、焊接性较差、焊接处高温性能较差，工艺复杂、制作周期长，制造费用高；DPHPt、DPHPt-Au、DPHPt-Rh材料制备方法是将少量Zr、Y或别的稀土元素与Pt、Pt-Au、Pt-Rh熔炼铸造、轧制成2～3毫米厚板才，然后再高温纯氧气氛中进行100多小时内氧化得到弥散相，最后再轧制成成品。其主要缺点是对内氧化设备要求高、设备费用高；内氧化时间长，板材芯部难于实现内氧化，且周期较长，制造费用较高。
发明内容：
本发明的目的旨在提供一种工艺简单、制作周期短，制造成本低的叠层复合弥散强化铂及铂合金。
本发明的另一目的旨在提供这种叠层复合弥散强化铂及铂合金的制造方法。
本发明所述的叠层复合弥散强化铂及铂合金，它由不少于150片的薄片叠层后轧制而成，薄片由稀土元素Zr、Y及Sc中的至少一种与铂及铂合金构成，其中稀土元素Zr、Y及Sc的重量百分比为0.02％～0.5％，薄片的厚度小于0.5mm。铂合金中Au含量为0.1～5％、Rh含量为1～20％。
本发明所述的叠层复合弥散强化铂及铂合金，其制备方法包括以下步骤：
a将0.02％～0.5％的Zr和Y、Sc等稀土元素的一种或两种以上与Pt、Pt-Au、Pt-Rh在真空中频感应炉中熔铸成锭坯；
b把锭坯轧制成0.5mm以下的薄带；
c把薄带在900～1600℃的氧气氛炉中内氧化15小时以上；
d将内氧化后的薄带裁成宽大于30mm、长大于50mm小片并将150片以上小片叠层复合在一起形成薄层复合锭坯；
e将叠层复合锭坯在700℃以上压结、锻打成致密的叠层复合锭坯；
f在700℃以上热轧变形，道次变形量大于10％，总热变形量大于40％；
g将热轧后的叠层复合板冷轧到制作坩锅和玻纤漏板所需厚度即可。
本发明制造的叠层复合弥散强化Pt、Pt-Au、Pt-Rb合金，弥散颗粒尺寸在40纳米以下、比粉末冶金方法制造的至少小5倍以上，弥散度，即单位面积上的颗粒数，比粉末冶金方法制造的提高5倍以上，从而使其高温性能显著改善；其次，本发明采用的薄片内氧化与先前的厚板内氧化法相比，不存在厚板芯部的弱氧化情况、氧化过程中弥散颗粒不会粗化、氧化完全，因而其高温性能明显高于厚板内氧化法；此外，叠层复合弥散强化Pt、Pt-Au、Pt-Rh合金实现了弥散强化与复合强化的有机结合使其加工性能、高温性能、冲压及焊接等性能都进一步得到显著提高，这是粉末冶金方法和厚板内氧化法无法做到的；最后，本发明工艺不复杂、制造周期短、制造成本低，克服了粉末冶金方法和厚板内氧化法工艺较复杂、制造周期长、制造成本高的不足。
本发明提出了一种制造弥散强化Pt、Pt-Au和Pt-Rh坩锅、漏板材料的新方法及构成，有效克服了先前制造弥散强化Pt、Pt-Au、Pt-Rh方法存在的缺点并且使弥散强化Pt、Pt-Au、Pt-Rh综合性能比以前方法制造的有显著提高。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但不限于实施例。
实施例1
将5000克纯度≥99.95％的Pt、5克纯度≥99.6％的Zr装入ZrO2坩锅内，在真空中频感应炉中熔炼并浇铸于扁铸模中得到锭坯，将锭坯轧制为0.2mm薄带；薄带在大气炉中于1100℃下内氧化70小时，得到弥散强化Pt薄带；把弥散强化Pt薄带裁为60mm宽、90mm长的小片并将200片叠合在一起，然后于900℃压结、锻打成致密坯锭；在900℃热轧致密坯锭，道次变形量为20％，总热变形为50％，然后按10％道次变形量冷轧到0.8～1mm即得到叠层复合弥散强化Pt坩锅制作用片材。
实施例2
将5000克纯度≥99.95％的Pt-5Au、5克纯度≥99.6％的Zr装入ZrO2坩锅内，在真空中频感应炉中熔炼并浇铸于扁铸模中得到锭坯，将锭坯轧制为0.2mm薄带；薄带在大气炉中于1200℃下内氧化70小时，得到弥散强化Pt-5Au薄带；把弥散强化Pt-5Au薄带裁为9cm长、6cm宽的小片并将200片叠合在一起，然后于900℃压结、锻打成致密坯锭；在900℃热轧致密坯锭，道次变形量为20％，总热变形为50％，然后按10％道次变形量冷轧到0.8～1mm即得到叠层复合弥散强化Pt-5Au坩锅制作用片材。
实施例3
将4990克纯度≥99.95％的Pt-10Rh、15克纯度≥99.6％的Zr装入ZrO2坩锅内，在真空中频感应炉中熔炼并浇铸于扁铸模中得到锭坯，将锭坯轧制为0.2mm薄带；薄带在大气炉中于1300℃下内氧化70小时，得到弥散强化Pt-10Rh薄带；把弥散强化Pt-10Rh薄带裁为9cm长、6cm宽的小片并将200片叠合在一起，然后于1000℃压结、锻打成致密坯锭；在1000℃热轧致密坯锭，道次变形量为20％，总热变形为50％，然后按10％道次变形量冷轧到1.5～1.8mm即得到叠层复合弥散强化Pt-10Rh漏板材料。
实施例4
将5003克纯度≥99.95％的Pt、10克纯度≥99.6％的Y装入ZrO2坩锅内，在真空中频感应炉中熔炼并浇铸于扁铸模中得到锭坯，将锭坯轧制为0.2mm薄带；薄带在大气炉中于1100℃下内氧化70小时，得到弥散强化Pt薄带；把弥散强化Pt薄带裁为90mm长、60mm宽的小片并将180片叠合在一起，然后于1000℃压结、锻打成致密坯锭；在900℃热轧致密坯锭，道次变形量为30％，总热变形为70％，然后按10％道次变形量冷轧到0.8～1mm即得到叠层复合弥散强化Pt坩锅制作用片材。
实施例5
将5000克纯度≥99.95％的Pt-5Au、5克纯度≥99.6％的Zr和Y装入ZrO2坩锅内，在真空中频感应炉中熔炼并浇铸于扁铸模中得到锭坯，将锭坯轧制为0.3mm薄带；薄带在大气炉中于1300℃下内氧化80小时，得到弥散强化Pt-5Au薄带；把弥散强化Pt-5Au薄带裁为60mm宽、90mm长的小片并将200片叠合在一起，然后于1000℃压结、锻打成致密坯锭；在900℃热轧致密坯锭，道次变形量为20％，总热变形为50％，然后按10％道次变形量冷轧到0.8～1mm即得到叠层复合弥散强化Pt坩锅制作用片材。
实施例6
将4995克纯度≥99.95％的Pt-3Au、10克纯度≥99.6％的Zr和Sc装入ZrO2坩锅内，在真空中频感应炉中熔炼并浇铸于扁铸模中得到锭坯，将锭坯轧制为0.2mm薄带；薄带在大气炉中于1200℃下内氧化70小时，得到弥散强化Pt-5Au薄带；把弥散强化Pt-5Au薄带裁为9cm长、6cm宽的小片并将200片叠合在一起，然后于1000℃压结、锻打成致密坯锭；在900℃热轧致密坯锭，道次变形量为20％，总热变形为50％，然后按10％道次变形量冷轧到～1mm即得到叠层复合弥散强化Pt-5Au坩锅制作用片材。
实施例7
将4985克纯度≥99.95％的Pt-18Rh、12克纯度≥99.6％的Zr、Sc、和Y装入ZrO2坩锅内，在真空中频感应炉中熔炼并浇铸于扁铸模中得到锭坯，将锭坯轧制为0.2mm薄带；薄带在大气炉中于1300℃下内氧化70小时，得到弥散强化Pt-10Rh薄带；把弥散强化Pt-10Rh薄带裁为9cm长、6cm宽的小片并将200片叠合在一起，然后于1000℃压结、锻打成致密坯锭；在1000℃热轧致密坯锭，道次变形量为20％，总热变形为50％，然后按10％道次变形量冷轧到1.5～1.8mm即得到叠层复合弥散强化Pt-10Rh漏板材料。
Claims (4)
1.一种叠层复合弥散强化铂及铂合金，其特征在于它由不少于150片的薄片叠层后轧制而成，薄片由稀土元素Zr、Y及Sc中的至少一种与铂及铂合金构成，其中稀土元素Zr、Y及Sc的重量百分比为0.02％～0.5％，薄片的厚度小于0.5mm。
2.根据权利要求1所述的叠层复合弥散强化铂及铂合金，其特征在于所述的铂合金中，Au的重量百分比含量为0.1～5％。
3.根据权利要求1所述的叠层复合弥散强化铂及铂合金，其特征在于所述的铂合金中，Rh的重量百分比含量为1～20％。
4.一种叠层复合弥散强化铂及铂合金的制备方法，其特征在于其制备方法包括以下步骤：
a将0.02％～0.5％的Zr和Y、Sc稀土元素的至少一种与Pt、Pt-Au、Pt-Rh中的一种在真空感应炉中熔铸成锭坯；
b把锭坯轧制成0.5mm以下的薄带；
c把薄带在900～1600℃的氧气氛炉中内氧化15小时以上；
d将内氧化后的薄带裁成宽大于30mm、长大于50mm小片并将150片以上小片叠层复合在一起形成薄层复合锭坯；
e将叠层复合锭坯在700℃以上压结、锻打成致密的叠层复合锭坯；
f在700℃以上热轧变形，道次变形量大于10％，总热变形量大于40％；
g将热轧后的叠层复合板冷轧到制作坩锅和玻纤漏板所需厚度即可。
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