DE1950468A1 - Palladium alloys resistant to molten - silicates - Google Patents

Palladium alloys resistant to molten - silicates

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DE1950468A1 DE19691950468 DE1950468A DE1950468A1 DE 1950468 A1 DE1950468 A1 DE 1950468A1 DE 19691950468 DE19691950468 DE 19691950468 DE 1950468 A DE1950468 A DE 1950468A DE 1950468 A1 DE1950468 A1 DE 1950468A1
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/167—Means for preventing damage to equipment, e.g. by molten glass, hot gases, batches
    • C03B5/1672—Use of materials therefor
    • C03B5/1675—Platinum group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals

Abstract

Alloy comprising 10-30% Rh or Ir and/or 30-50% Pt, balance Pd. Composn. comprises 10-30% Rh, balance Pd; esp. 50% Pt, balance Pd. The alloys have a strength at 800 degrees C varying from 12.1-21.4 kp/mm2 and, at 1400 degrees C, 2.3-3-3.3 kp/mm2. As liner or crucible for holding molten glass mixtures, comprising oxides, esp. molten silicates, at 900-1300 degrees C. Gives a savings in costs by replacing Pt by Pd. A lime-sodium hydroxide glass melt was held for 135 h at 1200 degrees C in a crucible made of a Pd alloy of composn. 80% Pd, 20% Rh. The decrease in weight of the crucible was 259 mg; thickness decreased 27.8 mu m/a. The alloy had a resistance to deformation of 4.5 kp/mm2 at that temp.

Description

Verwendung von Palladium-Legierungen zur Handhabung von geschmolzenen Oxidgemischen oder Gläsern, insbesondere Silikatgemischen.Use of palladium alloys for handling molten Oxide mixtures or glasses, in particular silicate mixtures.

Bei der Verarbeitung von kieselsäurehaltigen Massen, wie Gesteinsmassen, Schlacken und insbesondere Gläsern in heißemj Zustand, in dem die Massen geschmolzen oder teigig vorliegen, werden hohe Anforderungen an die der Einwirkung solcher Materialien ausgesetzten Werkstoffe der Schmelz- oder Formgebungsapparaturen gestellt. Sie müssen hohe chemische und meehanische Beständigkeit. sowie einen hohen Schmelzpunkt haben.When processing silicic acid-containing masses, such as rock masses, Slags and especially glasses in a hot state in which the masses melted or are doughy, high demands are placed on the action of such materials exposed materials of the melting or shaping equipment. You need to high chemical and mechanical resistance. as well as have a high melting point.

Deshalo ist die Verwendung von Unedelmetallen zur Auskleidung von keramischen Behältern oder Umkleidung von keramischen Werkzeugen fiir diese Zwecke nur in Ausnahmefällen möglich. Vielmehr werden hierfür Edelmetalle und ihre Legierungen, spez. ni.edrizr legierte Pt-Werkstoffe wie beispielweise Pt/Rh 95/5 oder 90/10%, in großer Menge verwendet. Ein wesentlicher Faktor, der sich oft beschränkend auf die Anwendung von Pt-Werkstoffen auswirkt, ist ihr hoher Preis. Die weitere Aufgabe in der Entwin.klung von Edelmetall-Werkstoffen zur Handhabung von geschmolzonen Oxid- oder Silikatgemischen bei hohen Temperaturen besteht also darin, sie so zusammenzusetzen, daß der Edelmetall-Wert pro Volumen-Jinheit ein Minimum beträgt. In dieser Hinsicht wäre Palladium am vorteilhaftesten, weil sich sein Preis/0 auf weniger als 250»' von dem des Platins beläuft. Da die Beständigkeit des Palladiums unter den Bedingungen des Glassehmelzens und sei ne Warmefestigkeit bei Temperaturen um 12000C aber un#ureichend sind, hat rnan bisher nur riskiert, Palladium in Mengen von 0,5 - 10% den Standardlegierungen Pt/Rh 95/5 und 90/10% der Glasindustrie zuzulegieren. Die Beschränkung des Palladium-Gehaltes beruhte auf der Annahme, daß höhere Gehalte die Bastandigkeit und Warmfestigkeit der Legierungen ungünstig beeinflussen.Deshalo is the use of base metals for lining ceramic containers or casing for ceramic tools for these purposes only possible in exceptional cases. Rather, precious metals and their alloys are used for this, spec. ni.edrizr alloyed Pt materials such as Pt / Rh 95/5 or 90/10%, used in large amount. A key factor that is often limited to the use of Pt materials is their high price. The further task in the development of precious metal materials for handling molten ones Oxide or silicate mixtures at high temperatures consists in putting them together in such a way that that the precious metal value per volume unit is a minimum. In this regard Palladium would be most beneficial because its price / 0 would be less than 250 »' of that of platinum. As the resistance of palladium under the conditions of the glass clay and its heat resistance at temperatures around 12000C, however, inadequate has only risked using palladium in quantities of 0.5-10% of the standard alloys Pt / Rh 95/5 and 90/10% to be added to the glass industry. The limitation of the palladium content was based on the assumption that higher contents improve the bastandiness and heat resistance affect the alloys unfavorably.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei Temperaturen von 900-13000C die Einsatzfähigkeit des Palladiums in Glasschmelzen durch Zusätze von 20 und mehr Prozent Platin, Ithodium oder Iridium, einzeln oder zu mehreren; entscheidend verbessert werden kann. Das gilt beispielsweise für die Legierungen Pd/Rh 80/20%, Pt/Pd/Rh 50/40/10%, 40/40/20% und 30/50/20%.Surprisingly, it has now been found that at temperatures of 900-13000C the usability of palladium in glass melts due to additions of 20 and more Percent platinum, ithodium or iridium, singly or in groups; significantly improved can be. This applies, for example, to the alloys Pd / Rh 80/20%, Pt / Pd / Rh 50/40/10%, 40/40/20% and 30/50/20%.

Besonders bewährt haben sich Palladium-Legierungen mit 10-30% Rh und Palladium-Legierungen mit 10-20% Rh Und 30-50% Pt, vorzugsweise 10% Rh und 50%,' Pt. Z.B. weisen in Kalk-Natron-Glasschmelzen von 13000C eingesetzte Stäbe als "solchen Legierungen 2 mit einer eintauchenden Fläche von 15 cm nach 170 h folgende Gewichtsänderungen auf (Tabelle 1) Tabelle 1 Gewichts- und rechnerische Dickenabnahme von Stäben aus Pd-Legierungen in ruhender Glass-chmelze von 13000C nach 170 h. Legierung Ausgangsgewicht Gewichtsabnahme Dickenabnahme mg g/m².d µm/a Pd/Rh 80/20% 76,14 # 0 # 0 # 0 Pt/Pd/Rh 50/40/10% 113,70 30 2,85 68 Nach 720 bzw. 360 h Einsatz in einer f 1 i e ß e n d e n (40t/d) GLasschmelze gleicher Zusammensetzung von 12800C haben dieselben Probstäbe gemaß Tabelle 2 8, 9 bzw. 0,45 g/m².d an Gewicht verlorener was bei gleichmäßigem Abtrag einer Diclcenabnahme von 270 bzw. 10,5 µm/a entspricht.Palladium alloys with 10-30% Rh and palladium alloys with 10-20% Rh and 30-50% Pt, preferably 10% Rh and 50% Pt, have proven particularly useful. For example, rods used in soda-lime glass melts of 13000C as "such alloys 2 with an immersed area of 15 cm after 170 h show the following changes in weight (Table 1) -melt of 13000C after 170 h. Alloy starting weight weight loss thickness loss mg g / m².d µm / a Pd / Rh 80/20% 76.14 # 0 # 0 # 0 Pt / Pd / Rh 50/40/10% 113.70 30 2.85 68 After 720 or 360 hours of use in a f 1 ie ß end (40t / d) glass melt of the same composition at 12800C, the same test rods according to Table 2 have 8, 9 or 0.45 g / m².d in weight lost with even removal corresponds to a decrease in diameter of 270 or 10.5 µm / a.

Tabelle 2: Gewichts- und rechnerische Dickenabnahmen von Stäben aus Pd-Legierung in fließender Glasschmelze von 1280°C. Legierung Ausgangs- Einsatz Gewichtsab- Dicken HV 1 gewicht h nahme abnahme kp/mm² mg g/m².d µm/a Pd/Rh 80/20% 71,91 720 400 8.9 270 114 Pt/Pd/Rh 50/40/10% 107,41 360 10 0.45 10,5 106 Die gute Formbeständigkeit der Legierungen bei 13000C wird durch die nach dem Einsatz gemessenen Härten liv 1 = 114 bzw. 106 kp/mm2 dokumentiert.Table 2: Weight and arithmetic decrease in thickness of rods made of Pd alloy in flowing glass melt of 1280 ° C. Alloy Starting Use Weight Thickness HV 1 weight h acceptance decrease kp / mm² mg g / m².d µm / a Pd / Rh 80/20% 71.91 720 400 8.9 270 114 Pt / Pd / Rh 50/40/10% 107.41 360 10 0.45 10.5 106 The good dimensional stability of the alloys at 13000C is documented by the hardness values liv 1 = 114 or 106 kp / mm2 measured after use.

In einer weiteren Versuchsreihe wurde eine Kalk-Natron-Glas-Schmelze von 1200°C 135 bzw. 144 h in je einem Tiegel von 40 ccm Inhalt aus den beiden Legierungen gehalten. Dabei wurden bei ei-2 ner benetzten Tiegeloberfläche von 50 cm die in nachstehender Tabelle 3 verzeichneten Gewichtsabnahmen festgestellt.In a further series of tests, a soda-lime-glass melt was used from 1200 ° C 135 or 144 h in a crucible of 40 ccm each made of the two alloys held. With a wetted crucible surface of 50 cm, the in Table 3 below showed weight losses.

Tabelle 3: Gewichts- und rechnerische Dickenabnahme von 40 ccm-Tiegeln aus Pd-Legierungen, in denen Glasschmelzen bei 12000C gehalten werden. Legierung Ausgangs- Einsatz Gewichtsabnahme Dickenab- HV 0,5 gewicht g h mg g/m².d nahme kp/mm² µm/a 80/20% 16,4126 135 259 0,92 27,8 111 Pt/Pd/Rh 50/40/10% 23,9623 144 285 0,95 22,5 104 Die nach dem Einsatz der Tiegel gemessene Härte stimmt gut mit der der Probestäbe überein.Table 3: Weight and arithmetic decrease in thickness of 40 ccm crucibles made of Pd alloys in which glass melts are kept at 12000C. Alloy Starting use Weight reduction Thickness from HV 0.5 weight gh mg g / m².d taking kp / mm² µm / a 80/20% 16.4126 135 259 0.92 27.8 111 Pt / Pd / Rh 50/40/10% 23.9623 144 285 0.95 22.5 104 The hardness measured after the crucibles have been used agrees well with that of the test rods.

Die hervorragende Beständigkeit der Legierung Pd/Rh 80/20% gegenüber Kalk-Natron-Glasschmelzen wird auch durch die Glätte der inneren Oberfläche eines Auslaufrohres belegt, durch das 233 h lang eine solche Schmelze von 1200°C geflossen ist, wie der in Bild 1 wiedergegebene Querschliff zeigt. Ein analoger Befund wurde nach Bild 2 bei einem Querschliff durch einen Tiegel aus dew Legierung Pt/Pd/Rh 50/40/10% erhalten, in dem eine solche Gesschmelze 144 h bei 1200°C gehalten worden war.The excellent resistance of the alloy Pd / Rh 80/20% against Soda-lime glass is also melted by the smoothness of the inner surface of a glass Evidence of the outlet pipe through which such a melt of 1200 ° C flowed for 233 h is, as the cross-section shown in Figure 1 shows. An analogous finding was made according to Figure 2 with a cross section through a crucible made of a dew alloy Pt / Pd / Rh 50/40/10% obtained by holding such a gel melt at 1200 ° C. for 144 h was.

Geht man davon aus, daß die Warmfestigkeit der Pd-haltigen Legierungen etwa derjenigen der für den genannten Zweck bisher bevorzugt eingesetzten Legierung Pt/Rh 90/10% entsprechen soll, die zwischen 20 und 1400°C von 6B= 28,7 auf 2,6 kp/mm² zurückgeht, so wird diese Forderung z.B. von folgenden Zusammensetzungen erf#llt (Tabelle 4) .Assuming that the high temperature strength of the Pd-containing alloys about that of the alloy that has hitherto been preferably used for the stated purpose Pt / Rh 90/10% should correspond to that between 20 and 1400 ° C from 6B = 28.7 to 2.6 kp / mm² decreases, this requirement is met e.g. by the following compositions (Table 4).

Tabelle 4: Warmfestigkeit anmeldungsgemäßer Pd-haltiger Legierungen.Table 4: High temperature strength of Pd-containing alloys according to the application.

Warmfestigkeit 6 B bei Legierung 20° 800° 1000° 1200° 1400° Pt/10 Rh 28,7 12,1 8,2 4,7 2,6 Pd/20 Rh 45,3 14,0 8,4 4,5 2,3 Pt/Pd/Rh 50/40/10% 41,4 14,5 8,4 4,2 2,3 40/40/20 54,0 21,4 11,4 6,2 3,3 30/50/20 41,4 14,2 10,8 5,8 3,1 Vergleichsweise besitzen die bekannten Pt/Pd/Rh-Legierungen wesentlich geringere. Warmfestigkeiten (s. Tabelle 5).Heat resistance 6 B at Alloy 20 ° 800 ° 1000 ° 1200 ° 1400 ° Pt / 10 Rh 28.7 12.1 8.2 4.7 2.6 Pd / 20 Rh 45.3 14.0 8.4 4.5 2.3 Pt / Pd / Rh 50/40/10% 41.4 14.5 8.4 4.2 2.3 40/40/20 54.0 21.4 11.4 6.2 3.3 30/50/20 41.4 14.2 10.8 5.8 3.1 In comparison, the known Pt / Pd / Rh alloys have significantly lower levels. Heat strengths (see Table 5).

Tabelle 5: Warmfestigkeit bekannter Pt/Pd/Rh-Legierungen Warm festigkeit 6 B bei Legierung 20° 800° 1000° 1200° 1400° Pt/Pd/Rh 85/10/5 28,5 9,5 6 3,25 1,75 90/ 5/5 27 9,5 6 3,00 1,50 90/ 3/7 28 10,3 6,75 4,2 2,5(?) Durch ihr wesentlich geringeres spez. Gewicht sind die anmeldungsgemäßen Legierungen darüber. hinaus merklich preisgünstiger als Pt/Rh 90/10%, wie aus nachstehender Tabelle 6 hervorgeht: Tabelle 6: Spez. Gewichte anmeldungsgemäßer Pd-haltiger Legierungen. Legierung Spez. Gew. p/ccm Pt/Rh @0/10% 20,0 Pd/Rh 80/20% 12,1 Pt/Pd/Rh 50/40/10% 15,4 40/40/20 14,7 30/50/20 13,7 iiinzu kommt dabei, dass der g- Preis des Pd weniger als 25% von dem des Pt beträgt.Table 5: High temperature strength of known Pt / Pd / Rh alloys High temperature strength 6 B at Alloy 20 ° 800 ° 1000 ° 1200 ° 1400 ° Pt / Pd / Rh 85/10/5 28.5 9.5 6 3.25 1.75 90 / 5/5 27 9.5 6 3.00 1.50 90 / 3/7 28 10.3 6.75 4.2 2.5 (?) Due to their much lower spec. Weight are the alloys according to the application above. In addition, it is noticeably cheaper than Pt / Rh 90/10%, as can be seen from Table 6 below: Table 6: Specific weights of Pd-containing alloys according to the application. Alloy spec. Wt. p / ccm Pt / Rh @ 0/10% 20.0 Pd / Rh 80/20% 12.1 Pt / Pd / Rh 50/40/10% 15.4 40/40/20 14.7 30/50/20 13.7 In addition, the g-price of the Pd is less than 25% of that of the Pt.

Claims (3)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verwendung Pd-haltiger Legierungen für Gegenstände zur Handhabung von geschmolzenen Oxidgemischen oder Gläsern, insbesondere Silikatgemischen, bei Temperaturen von 900-1300°C, bestehend aus 10-30 % Rh oder Ir und/oder 30-50 % Pt, Rest Pd. P a t e n t a n s p r u c h e 1. Use of Pd-containing alloys for objects for handling molten oxide mixtures or glasses, in particular Silicate mixtures, at temperatures of 900-1300 ° C, consisting of 10-30% Rh or Ir and / or 30-50% Pt, remainder Pd. 2. Verwendung einer Pd-haltigen Legierung gemäß Anspruch 1, bestehend aus Pd mit 10-30 Rh.2. Use of a Pd-containing alloy according to claim 1, consisting made of Pd with 10-30 Rh. 3. Verwendung einer Pd-haltigen Legierung gemäß Anspruch 1, bestehend aus 10-20 % lul, 30-50 % Pt, Rest Pd, vorzugsweise 10 % Rh, 50 % Pt, Rest Pd.3. Use of a Pd-containing alloy according to claim 1, consisting of 10-20% Iul, 30-50% Pt, remainder Pd, preferably 10% Rh, 50% Pt, remainder Pd.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806306A (en) * 1985-12-03 1989-02-21 Degussa Aktiengesellschaft Attachments in the field of dental technology made of noble metal alloys with melting ranges above 1500 degree celsius

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US4806306A (en) * 1985-12-03 1989-02-21 Degussa Aktiengesellschaft Attachments in the field of dental technology made of noble metal alloys with melting ranges above 1500 degree celsius

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