DE1177349B

DE1177349B - Process for the production of easily deformable ruthenium

Info

Publication number: DE1177349B
Application number: DEJ23362A
Authority: DE
Inventors: Walter Betteridge; Brian Taylor
Original assignee: Mond Nickel Co Ltd
Current assignee: Mond Nickel Co Ltd
Priority date: 1962-03-19
Filing date: 1963-03-15
Publication date: 1964-09-03

Description

Verfahren zur Herstellung von gut verformbarem Ruthenium Ruthenium ist ein hitzebeständiges Metall, das gewöhnlich als Pulver durch Reduktion eines Rutheniumsalzes oder einer sonstigen Rutheniumverbindung hergestellt wird. Wenn das Metall in zusammenhängender Form vorliegen soll, muß das Pulver geschmolzen und anschließend vergossen oder nach den bekannten pulvermetallurgischen Verfahren zu einem Formling verdichtet und gesintert werden. In beiden Fällen erhält man ein Metall, das sich nur schwer verformen läßt.Process for the production of easily deformable ruthenium Ruthenium is a refractory metal that is usually produced as a powder by reducing a Ruthenium salt or another ruthenium compound is produced. if If the metal is to be present in a coherent form, the powder must be melted and then cast or according to the known powder metallurgical processes be compressed into a molding and sintered. In both cases you get a Metal that is difficult to deform.

Nach der Erfindung wird die Verformbarkeit des Metalls dadurch wesentlich verbessert, daß es in Gegenwart eines oder mehrerer der Elemente: Zink, Cadmium, Wismut, Titan, Germanium, Barium, Hafnium, Cer, Erbium, Gadolinium, Holmium, Lanthan, Praseodym, Samarium, Ytterbium und Yttrium geschmolzen wird.According to the invention, the deformability of the metal thereby becomes essential improves that it is present in the presence of one or more of the elements: zinc, cadmium, Bismuth, titanium, germanium, barium, hafnium, cerium, erbium, gadolinium, holmium, lanthanum, Praseodymium, samarium, ytterbium and yttrium is melted.

Vorzugsweise wird Zink als Zusatzelement verwendet.Zinc is preferably used as an additional element.

Wesentlich ist, daß das Zusatzelement dem Ruthenium vor oder während des Schmelzens zugesetzt wird. Wird der Zusatz dem Rutheniumpulver bei dessen pulvermetallurgischer Verarbeitung zu einem Formling zugegeben und der Formling anschließend nicht geschmolzen, dann sind befriedigende Ergebnisse nicht zu erzielen.It is essential that the additional element is the ruthenium before or during of melting is added. If the addition of the ruthenium powder becomes more powder-metallurgical Processing added to a molding and the molding is not melted afterwards, then satisfactory results cannot be achieved.

Eine merkliche Verbesserung der Verformbarkeit wird bereits mit sehr geringen Zusätzen, beispielsweise von 0,05 oder sogar von nur 0,005 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der genannten Elemente erzielt. Nach der Zugabe von Zink in einer Menge von 0,05 bis 5 % läßt sich das Endprodukt so gut verarbeiten, daß es zu Blechen gewalzt werden kann.A noticeable improvement in deformability is already achieved with very small additions, for example of 0.05 or even of only 0.005 percent by weight achieved one or more of the elements mentioned. After adding zinc in an amount of 0.05 to 5%, the end product can be processed so well that it can be rolled into sheets.

Es ist noch nicht ausreichend geklärt, auf welchen Vorgängen die große Verbesserung der Verformbarkeit des Ruthenium beruht. Zink, Cadmium und Wismut sind leicht verdampfbar und verflüchtigen sich aus Ruthenium. Für dessen gute Verformbarkeit scheint es vorteilhaft zu sein, wenn keines dieser Elemente im Ruthenium verbleibt. Die übrigen Zusatzelemente verdampfen schwerer. Sie neigen dazu, im Ruthenium zu verbleiben und es zu legieren. Entsteht dabei eine einphasige Legierung, so wird die Verformbarkeit erhöht. Wird jedoch eine zweiphasige Legierung gebildet, dann ist das Ruthenium wieder spröde. Deshalb ist es wichtig, dem zu behandelnden Ruthenium nur eine solche Menge an Zusatzelementen zuzugeben, daß eine zweiphasige Legierung nicht entstehen kann. Als Arbeitsregel empfiehlt es sich, nicht mehr als insgesamt 0,25 % an Zusätzen zuzugeben.It is not yet sufficiently clear on which processes the large one Improvement of the deformability of the ruthenium is based. Are zinc, cadmium and bismuth easily vaporized and volatilized from ruthenium. For its good deformability it appears to be advantageous if none of these elements remain in the ruthenium. The other additional elements evaporate more difficult. They tend to be in ruthenium too remain and alloy it. If a single-phase alloy is created, then the deformability increases. However, if a two-phase alloy is formed, then the ruthenium is brittle again. That is why it is important to the ruthenium to be treated only add such an amount of additional elements that a two-phase alloy cannot arise. As a working rule, it is recommended not to exceed a total of Add 0.25% of additives.

Beim Verfahren nach der Erfindung wird bevorzugt von Rutheniumpulver ausgegangen, das durch Reduktion von Rutheniumammoniumchlorid in Wasserstoff gewonnen ist.In the method according to the invention, preference is given to ruthenium powder assumed that obtained by reducing ruthenium ammonium chloride in hydrogen is.

Vorzugsweise wird das Schmelzen in einem Argon-Lichtbogenofen durchgeführt, insbesondere dann, wenn nicht nur gut verformbares, sondern auch möglichst reines Ruthenium hergestellt werden soll. Das Schmelzen kann auch im Vakuum stattfinden. Jedoch besteht dann die Gefahr der Verunreinigung des Rutheniums durch Bestandteile des das Ruthenium enthaltenden Schmelztiegels sowie durch die feuerfeste Auskleidung des Ofens und das im Vakuum-Lichtbogenofen abschmelzende Elektrodenmaterial. In einem Argon-Lichtbogenofen besteht die Elektrode gewöhnlich aus Wolfram. Beim Verfahren der Erfindung empfiehlt es sich aber, die Wolframelektrode durch eine Rutheniumelektrode zu ersetzen, wonach dann eine Verunreinigung des geschmolzenen Rutheniums durch Wolfram vermieden wird.The melting is preferably carried out in an argon arc furnace, especially when not only easily deformable, but also as pure as possible Ruthenium is to be produced. Melting can also take place in a vacuum. However, there is then the risk of the ruthenium being contaminated by constituents the crucible containing the ruthenium and the refractory lining of the furnace and the electrode material that melts in the vacuum arc furnace. In In an argon arc furnace, the electrode is usually made of tungsten. In the process According to the invention, however, it is advisable to replace the tungsten electrode with a ruthenium electrode to replace, after which then an impurity of the molten ruthenium by Tungsten is avoided.

Das Zusatzelement kann mit dem Ruthenium auf beliebige Weise zusammengebracht werden. Für die besten Ergebnisse ist es wichtig, daß das Zusatzelement so angeordnet wird, daß es sich im Ruthenium gleichmäßig ausbreiten kann. Das ist besonders gut dadurch zu erreichen, daß ein kleines Stück des Zusatzelementes in einen durch Druck verfestigten Rutheniumformling gepreßt und der Formling danach so auf dem Boden des Schmelzofens angeordnet wird, daß das Zusatzelement nach unten zu liegen kommt. Wenn das Zusatzelement beim Umschmelzen verdampft, steigt sein Dampf im Formling auf und durchdringt ihn.The additional element can be brought together with the ruthenium in any desired manner will. For best results, it is important that the accessory element be arranged in this way becomes that it can spread evenly in ruthenium. That's especially good to achieve that a small piece of the additional element in one by pressure solidified ruthenium molding pressed and the molding then so on the ground of the melting furnace arranged is that the additional element down comes to rest. If the additional element evaporates during remelting, its increase Steam in the molding and penetrates it.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Beispiel: Rutheniumpulver im Gewicht von 40 g wurde mit einem Druck von 32 kg/mm= zu einem Formling verfestigt und anschließend ein kleines, 0,2 g schweres Stückchen Zink in den Preßling hineingedrückt. Der Formling wurde dann in einem Argon-Lichtbogenofen so angeordnet, daß das Zinkstückchen dem Herd des wassergekühlten Ofens zugewandt war. Nun wurde das Ruthenium geschmolzen und auf einer über seinem Schmelzpunkt liegenden Temperatur so lange gehalten, bis die Oberfläche der Schmelze vollkommen ruhig war und sich kein Dampf mehr entwickelte. Anschließend ließ man das Ruthenium erstarren, drehte das Blöckchen um und schmolz nochmals auf. Nachdem das Ruthenium zu einem aus kompaktem Metall bestehenden Blöckchen von etwa 25,4 mm Durchmesser und einer Dicke von 7,6 bis 10,2 mm erstarrt war, wurde es mit einer Abnahme von 0,25 mm je Stich warmgewalzt und dabei zwischen jedem Stich auf 1450`= C erhitzt.The invention is described below using an exemplary embodiment. Example: Ruthenium powder weighing 40 g was applied with a pressure of 32 kg / mm = solidified into a molding and then a small piece weighing 0.2 g Zinc pressed into the compact. The molding was then placed in an argon arc furnace arranged so that the zinc chip faces the hearth of the water-cooled furnace was. Now the ruthenium has melted and is at one above its melting point Maintained lying temperature until the surface of the melt is completely was quiet and no more steam developed. The ruthenium was then left freeze, turned the block over and melted again. After the ruthenium into a compact metal block about 25.4 mm in diameter and solidified to a thickness of 7.6 to 10.2 mm, it became with a decrease of 0.25 mm per pass hot-rolled and heated to 1450 ° C between each pass.

Mehrere derartige Proben des nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten kompakten Rutheniums und weitere Proben aus einem in gleicher Weise behandelten, jedoch ohne Zusatzelemente umgeschmolzenen Ruthenium, zeigten beim Warmverformen folgende Ergebnisse: Sämtliche, aus reinem, d. h. ohne Zinkzusatz geschmolzenem Ruthenium bestehende Proben wurden beim Warmwalzen zwischen dem dritten und zehnten Stich rissig und zerbrachen in einzelne Stücke. Ihre Dicke konnte um höchstens 7 bis 25% verringert werden. Die nach dem Verfahren der Erfindung mit Zink umgeschmolzenen Proben waren dagegen ohne weiteres auf eine Dicke von 0,51 mm; d. h. insgesamt um 93 bis 95% zu reduzieren. Einige der Proben wurden sogar auf eine Dicke von 0,13 mm abgewalzt, entsprechend einer Abnahme von mehr als 980/0.Several such samples of the one made by the method of the invention compact ruthenium and other samples from a similarly treated, However, ruthenium remelted without additional elements showed during hot working the following results: All, from pure, d. H. Melted without the addition of zinc Ruthenium existing samples were hot rolled between the third and tenth Stitch cracked and broken into pieces. Their thickness could have increased by a maximum of 7 can be reduced by up to 25%. Those remelted with zinc by the method of the invention Samples, on the other hand, were readily available to a thickness of 0.51 mm; d. H. total around 93 to 95% reduction. Some of the samples were even tested to a thickness of 0.13 mm rolled, corresponding to a decrease of more than 980/0.

Ähnliche Versuche wurden mit einem Zusatz von 0,02 g Cer - an Stelle von Zink - durchgeführt. Die Ergebnisse waren ähnlich. Die Proben ließen sich, ohne brüchig zu werden, auf eine Dicke von 0,51 mm abwalzen.Similar attempts were made with an addition of 0.02 g cerium - in place of zinc - carried out. The results were similar. The samples went without To become brittle, roll down to a thickness of 0.51 mm.

Claims

Claims: 1. Method for improving deformability of ruthenium, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the ruthenium in Presence of one or more of the elements zinc, cadmium, bismuth, titanium, germanium, Barium, hafnium, cerium, erbium, gadolinium, holmium; Lanthanum, praseodymium, samarium, Ytterbium and yttrium is melted.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the ruthenium is melted together with 0.05 to 50.1o zinc.

3. Procedure according to one of claims 1 to 2, characterized in that the additional element or elements pressed into a molding made of ruthenium powder and then the molding is melted.

4. The method according to claim 3; characterized in that the to be melted briquettes are arranged in the furnace so that the or the additional elements are on the bottom of the furnace.