Plasma atomization process for the production of a platinum or platinum alloy powder

Abstract

A method for the production of a powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy, comprising the steps of (1) providing a wire of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy, and (2) plasma atomizing the wire provided in step (1) to form the powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy.The powder produced according to the method is characterized by a narrower particle size distribution and pronounced sphericity.

Description

Plasma atomization process for the production of a platinum or platinum alloy powder

[0001] The invention relates to a plasma atomization process for the production of a powder of platinum or of a platinum alloy (= platinum powder or platinum alloy powder) , to powder thus obtainable and to its further processing or use.

[0002] A distinction is made herein between platinum and platinum alloy, more specifically between (non-dispersion-hardenable) platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable (still dispersion-hardenable but not yet dispersion-hardened) platinum alloy and dispersion-hardened platinum alloy.

[0003] Dispersion-hardened platinum or dispersion-hardened platinum alloys are often used in the form of molded parts in high-temperature processes in which the material must have high corrosion resistance and high mechanical strength at high temperatures, in particular creep strength (creep resistance) . For example, components made of dispersion-hardened platinum or of dispersion-hardened platinum alloys are used in the glass industry, in particular in the special glass and glass fibre industry; examples of such components include stirrers, glass fibre nozzle troughs and glass fibre nozzles.

[0004] The term "platinum" as used herein refers to platinum as such (unalloyed, non-dispersion-hardenable platinum) , i.e. pure, virtually 100 per cent by weight metallic platinum.

[0005] The term "dispersion-hardened platinum" used herein refers to platinum with a small proportion of non-metallic oxide inclusions as a result of dispersion-hardening (dispersion strengthening) . The non-metallic oxide inclusions consist of at least one element oxide ( "element A oxide" ) that causes dispersion-hardening of platinum or platinum alloys, in particular cerium oxide (CeO2) , aluminum oxide (Al2O3) , scandium oxide (Sc2O3) , yttrium oxide (Y2O3) and / or zirconium oxide (ZrO2) . In particular, the dispersion-hardened platinum is a material comprising 99 to 99.9 wt. % (%by weight) of metallic platinum with 0.1 to 1 wt. %of said non-metallic oxide inclusions, with the wt. %adding up to 100 wt. %.

[0006] Dispersion-hardened platinum does not comprise any alloying elements, in particular no alloying elements of the element B type explained below, or more precisely no element B deliberately added as an alloying element. On the other hand, alloying elements of the element A type explained below may be included unintentionally but as a result of incompletely realized internal  oxidation in small trace proportions, for example in the range of from 100 to 500 wt. ppm (parts per million by weight) ; these are ultimately unintentional and unavoidable impurities with one or more elements A.

[0007] The term "alloying element" used in the present context refers to an alloying constituent present in the elemental state of a platinum alloy free of said non-metallic oxide inclusions or of a material of a platinum alloy with said non-metallic oxide inclusions; in both cases, the actual platinum alloy as such is an alloy with the main constituent platinum, i.e. with a platinum weight content in the range of from >50 to <100 wt. %. Not necessarily, but generally, an alloying element is a metal.

[0008] Herein a distinction is made between elements A and B. Elements A are elements suitable for dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation, in particular cerium, aluminum, scandium, yttrium and zirconium. Elements B are elements other than elements A, in particular gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and osmium.

[0009] The term "non-dispersion-hardenable platinum alloy" used herein refers to alloys with the main component platinum and without said non-metallic oxide inclusions, i.e. alloys with a platinum weight fraction in the range of from >50 to <100 wt. %; the weight fraction missing to 100 wt. %is made up by a corresponding weight fraction of at least one element B. Elements of type A are not comprised.

[0010] The term "internal oxidation" used herein (oxidation within a dispersion-hardenable platinum alloy) refers to at least 90%up to complete oxidation of one or more alloying elements A suitable for dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation to the corresponding element A oxide or oxides; examples include the internal oxidation of the respective element (s) A in the form of cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium to cerium oxide, aluminum oxide, scandium oxide, yttrium oxide and / or zirconium oxide. The internal oxidation is a diffusion-controlled oxidation carried out at an elevated temperature, for example in the range of from 400 to 1400℃ using oxygen. The oxygen originating from an oxidizing atmosphere diffuses out into a corresponding platinum alloy, for example into a molded body made of a corresponding platinum alloy. Oxidizing gas mixtures forming the oxidizing atmosphere can be, for example, those consisting of 0 to 99 vol. % (%by volume) of at least one inert gas and 1 to 100 vol. %of oxygen, with the vol. %adding up to 100 vol. %. Examples of suitable inert gases include nitrogen, carbon dioxide and noble gases such as  argon in particular. Oxidizable gases such as hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons and the like are not contained in the oxidizing gas mixture, unless unintentionally and only as impurities in trace amounts. A preferred oxidizing gas mixture is air.

[0011] The term "dispersion-hardenable platinum alloy" used herein refers to alloys without said non-metallic oxide inclusions, with the main component platinum and with 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation, in particular at least one element A selected from the group consisting of cerium, aluminum, scandium, yttrium and zirconium. The dispersion-hardenable platinum alloy can therefore be a platinum alloy consisting of 99.19 to 99.95 wt. %platinum and 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation, in particular at least one element A selected from the group consisting of cerium, aluminum, scandium, yttrium and zirconium, with the wt. %adding up to 100 wt. %.

[0012] Where appropriate, a dispersion-hardenable platinum alloy may additionally comprise one or more further elements B which are unsuitable for dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation. Preferred examples of such further elements B unsuitable for dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation include gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and osmium, in particular gold, rhodium and palladium. A corresponding platinum alloy can in particular consist of 70 to <99.95 wt. %platinum, 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A, in particular at least one element A selected from the group consisting of cerium, aluminum, scandium, yttrium and zirconium, as well as >0 to 29.95 wt. %of at least one element B, in particular at least one element B selected from the group consisting of gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and osmium, preferably selected from the group consisting of gold, rhodium and palladium; the respective wt. %add up to 100 wt. %. If iridium, ruthenium and / or osmium are present, their total content is preferably in the range of from >0 to 2 wt. %.

[0013] The term "dispersion-hardened platinum alloy" used herein refers to platinum alloys provided by dispersion-hardening with a small proportion of non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide causing dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy, in particular platinum alloys provided with a small proportion of non-metallic oxide inclusions of cerium oxide, aluminum oxide, scandium oxide, yttrium oxide and / or zirconium oxide. Elements A suitable for dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation, in particular cerium, aluminum, scandium, yttrium and zirconium, are not included.

[0014] Preferably, a dispersion-hardened platinum alloy is a material consisting of 70 to <99.9 wt. %platinum, 0.1 to 1 wt. %of said non-metallic oxide inclusions, and >0 to 29.9 wt. %of at least one element B, in particular at least one element B selected from the group consisting of gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and osmium, preferably selected from the group consisting of gold, rhodium and palladium; the respective wt. %add up to 100 wt. %. If iridium, ruthenium and / or osmium are present, their total content is preferably in the range of from >0 to 2 wt. %.

[0015] The above-mentioned wt. %refer to the weight proportions of the desired components. For the person skilled in the art it does not need to be mentioned that the platinum, in addition to platinum and possibly said non-metallic oxide inclusions, or that a respective platinum alloy, in addition to platinum, elements A and / or B and possibly said non-metallic oxide inclusions, may also comprise further elements or components different therefrom, which may have unintentionally entered the platinum or the platinum alloy due to technical circumstances, e.g. as a result of an unintentional but unavoidable incorporation during the manufacture of the platinum or the platinum alloy. In other words, such further elements or components may be present as undesirable but unavoidable impurities, and if applicable, but only in trace or very small proportions of e.g. >0 to generally <100 wt. ppm in individual cases. In any case, such unavoidable impurities are not intentionally added or supplied. If unavoidable impurities are present, which is generally the case, the total proportion of unavoidable impurities is >0 to <1000 wt. ppm (>0 to <0.1 wt. %) . In view of such small and negligible proportions by weight of such unavoidable impurities, these are not mentioned and not taken into account in the considerations made herein with regard to proportions by weight that add up to 100 wt. %.

[0016] The above-mentioned material types, i.e. platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy and dispersion-hardened platinum alloy can be summarized in tabular form with regard to their qualitative composition (without consideration of unintentional impurities) as follows for the sake of clarity:

[0017] Powders of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy and dispersion-hardened platinum alloy are known per se. Argon gas atomization without the involvement of plasma as well as plasma atomization of metals or alloys are known processes for the production of metal powders or alloy powders. To the applicant's knowledge, however, a production of powders of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy and dispersion-hardened platinum alloy by plasma atomization has not yet been reported.

[0018] It has now been found that plasma atomization can even be used to produce powders of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy and dispersion-hardened platinum alloy. Powders with unexpectedly favorable properties can be obtained here.

[0019] The invention relates to a method for the production of a powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy. The method comprises the steps of:

[0020] (1) providing a wire of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy, and

[0021] (2) plasma atomizing the wire provided in step (1) to form the powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy.

[0022] In step (1) of the method according to the invention, a wire of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy is provided. The wire has a rotationally symmetrical cross-sectional area, for example in the range of from 0.785 to 19.625 mm2, in particular in the form of a round wire with a diameter, for example, in the range of from 1 to 5 mm. The manufacture of corresponding materials and the manufacture of wire from the same is known to the skilled person and therefore requires no further explanation; the usual method for manufacturing such wires is wire drawing using corresponding drawing dies.

[0023] In step (2) , the wire provided in step (1) is plasma atomized to form a powder of the same composition as the wire. The plasma atomization process known per se ( “plasma atomization” ) works in particular in such a way that the wire is guided centred through the focal point of several, for example three, rotationally symmetrically arranged plasma torches, is melted and atomized into droplets, which then solidify to form the powder. The plasma medium for melting and atomizing may be forming gas (gas mixture of up to 10 vol. %hydrogen and the rest inert gas) ; however, the preferred plasma medium is inert gas (i.e. 100 vol. %inert gas) , for example helium, argon and / or nitrogen, preferably argon and / or nitrogen. The molten wire material is atomized by the generated plasma arc, which melts and atomizes the wire material. The molten droplets solidify into essentially spherical particles as they pass vertically through an evacuated drop tower and cool down in the process. This can be done under an inert gas partial pressure for faster cooling. They can be collected as a powder at the bottom of the drop tower, removed from there and then processed further.

[0024] In contrast to a powder produced by argon gas atomization according to the prior art, a powder produced according to the method of the invention is characterized by a narrower particle size distribution and pronounced sphericity. Typically, the particle size distribution is monomodal; i.e. it is typically monomodal without taking influencing measures like for example sieving or other classification measures. For example, the monomodal particle size distribution of such a powder, which can be determined by laser diffraction, is characterized by a d10 value in the range of from 10 to 20 μm, a d50 value in the range of from 30 to 40 μm and a d90 value in the range of from 50 to 60 μm. The d10, d50 and d90 values are the corresponding percentile values, with the d50 value representing the volume-weighted primary particle diameter, also referred to herein as the volume-weighted median particle size. As already mentioned, corresponding broader particle size distributions after argon gas atomization show, for example, a d10 value in the range of from 10 to 30 μm, a d50 value in the range of from 30 to 50 μm and a d90 value in the range of from 70 to 90 μm. Laser diffraction measurements can be made using the wet determination method with an appropriate particle size measuring device, such as a Mastersizer 3000 or a Mastersizer 2000 from Malvern Instruments. In the wet determination method, particulate sample can be ultrasonically dispersed in ethanol as part of sample preparation. The powder particles are spherical or very close to spherical in shape (i.e. exhibiting an aspect value of 0.95 to 1.0, "aspect value" means the quotient of the largest and smallest linear dimension of the particles; i.e. an aspect value of 1.0 means perfect spheres) . Said particle shape can be determined by SEM (scanning electron microscopy) analysis of a statistically meaningful  number of powder particles, for example, a number in the range of from up to 400 to even up to 2000.

[0025] It has been found that a narrow particle size distribution and pronounced sphericity of powder particles of dispersion-hardenable platinum alloy have the advantage that the oxidation annealing time required for an internal oxidation of a corresponding at least one element A (such as in particular cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium) can be selected very precisely, i.e. without unnecessarily and uneconomically long duration. In addition, pronounced sphericity and narrow particle size distribution improve the contact between the dispersion-hardened powder particles in a sintering process carried out after dispersion-hardening, which increases the quality and reduces sintering defects such as residual porosity. As a result, a very homogeneous element A oxide distribution can be achieved.

[0026] Special embodiments of the invention or of the method according to the invention are explained below. The special embodiments relate to the production of dispersion-hardened platinum or dispersion-hardened platinum alloys and they are characterized by a step (3) which follows step (2) of obtaining a powder of dispersion-hardenable platinum alloy. In the course of this step (3) , the above-mentioned internal oxidation of at least one element A suitable for the dispersion-hardening of platinum or a platinum alloy by internal oxidation (in particular the internal oxidation of cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium) takes place within the powder particles. The narrow particle size distribution and the pronounced sphericity of the powders of dispersion-hardenable platinum alloy obtained in step (2) unexpectedly allow said diffusion-controlled internal oxidation to be carried out in a very controllable, exceptionally fast and uniform manner; moreover, the internal oxidation can be carried out at unusually low object temperatures. As a result, an extremely homogeneous distribution of the non-metallic oxide inclusions can be realized.

[0027] In a first special embodiment of the invention, it is a method for the production of a powder of dispersion-hardened platinum comprising 99 to 99.9 wt. %of platinum and 0.1 to 1 wt. %of non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of platinum, in particular of cerium oxide, aluminum oxide, scandium oxide, yttrium oxide and / or zirconium oxide, wherein the wt. %add up to 100 wt. %. The method comprises the following successive steps:

[0028] (1a) providing a wire of a dispersion-hardenable platinum alloy consisting of 99.19 to 99.95 wt. %platinum and 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of  platinum by internal oxidation, in particular at least one element A selected from the group consisting of cerium, aluminum, scandium, yttrium and zirconium, wherein the wt. %add up to 100 wt. %,

[0029] (2a) plasma atomization of the wire provided in step (1a) to form a powder of the dispersion-hardenable platinum alloy,

[0030] (3a) internal oxidation of the at least one element A within the powder particles of the powder formed in step (2a) to form the powder of the dispersion-hardened platinum, and, optionally,

[0031] (4a) processing the powder formed in step (3a) into a molded body.

[0032] With regard to steps (1a) and (2a) , practically the same applies as already mentioned for steps (1) and (2) . In order to avoid unnecessary lengths, reference is made in this respect to the aforementioned.

[0033] In step (3a) , the at least one element A within the powder particles of the powder of the dispersion-hardenable platinum alloy formed in step (2a) is subjected to internal oxidation to form the powder of the dispersion-hardened platinum. In other words, the at least one element A, in particular cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium, is thereby converted into corresponding element A oxide, more precisely into said non-metallic oxide inclusions. This can be done by exposing the powder to an oxidizing atmosphere, in particular air, at an object temperature, for example in the range of from 400 to 1400℃, for a sufficiently long time, for example for a duration in the range of from 1 to 48 hours. For example, the powder in ceramic trays can be treated accordingly in a static furnace or in a continuous furnace, for example as a 0.5 to 5 cm thick layer of powder. As already indicated above, it is noteworthy that even at a comparatively low object temperature at the lower end of said object temperature range and / or for a short duration at the lower end of said range, this internal oxidation can be fully realized within 12 hours at 900℃ in air, for example.

[0034] After conclusion of step (3a) an optional step (4a) of processing the powder formed in step (3a) into a molded body may be performed. In such case, instead of regarding the first special embodiment of the invention as a method for the production of a powder of dispersion-hardened platinum comprising 99 to 99.9 wt. %of platinum and 0.1 to 1 wt. %of non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of platinum, in particular of cerium oxide, aluminum oxide, scandium oxide, yttrium oxide and / or zirconium oxide, wherein the wt. %add up to 100 wt. %, it may be regarded as a method for the production of a molded body of said material. In other words, in an optional step (4a) following step (3a) ,  the cooled powder from the dispersion-hardened platinum can be further processed into a molded body, for example in the form of a tube, rod, wire or sheet. For this purpose, known processes or sequences of steps can be used, for example isostatic cold pressing to form a so-called green compact, sintering of the green compact, for example for a duration in the range of from 1 to 8 hours at an object temperature, for example in the range of from 1200℃ to 1600℃, hot forging of the sintered green compact, for example at a temperature in the range of from 1200℃ to 1600℃ in several steps and / or subsequent cold rolling in several intermediate steps, if necessary with intermediate annealing, for example at a temperature in the range of from 800℃ to 1400℃.

[0035] In a second special embodiment of the invention, it is a process for producing a powder of a dispersion-hardened platinum alloy consisting of

[0036] 70 to <99.9 wt. %platinum,

[0037] >0 to 29.9 wt. %of at least one element B, preferably an element B selected from the group consisting of gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and osmium, in particular gold, rhodium and palladium, and

[0038] 0.1 to 1 wt. %of non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of a platinum alloy, in particular of cerium oxide, aluminum oxide, scandium oxide, yttrium oxide and / or zirconium oxide, wherein the wt. %add up to 100 wt. %. The method comprises the following successive steps:

[0039] (1b) providing a wire of a dispersion-hardenable platinum alloy consisting of

[0040] 70 to <99.95 wt. %platinum,

[0041] >0 to 29.95 wt. %of at least one element B, preferably at least one element B selected from the group consisting of gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and osmium, in particular gold, rhodium and palladium, and

[0042] 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of a platinum alloy by internal oxidation, in particular at least one element A selected from the group consisting of cerium, aluminum, scandium, yttrium and zirconium, wherein the wt. %add up to 100 wt. %,

[0043] (2b) plasma atomization of the wire provided in step (1b) to form a powder of the dispersion-hardenable platinum alloy,

[0044] (3b) internal oxidation of the at least one element A within the powder particles of the powder formed in step (2b) to form the dispersion-hardened platinum alloy powder, and, optionally,

[0045] (4b) processing the powder formed in step (3b) into a molded body.

[0046] If iridium, ruthenium and / or osmium are present in the dispersion-hardened platinum alloy powder formed according to the second special embodiment of the process according to the invention, their total content is preferably in the range of from >0 to 2 wt. %.

[0047] With regard to steps (1b) and (2b) , practically the same applies as already mentioned for steps (1) and (2) and with regard to steps (3b) and (4b) , practically the same applies as for steps (3a) and (4a) . In order to avoid unnecessary lengths, reference is made in this respect to the aforementioned.

[0048] To summarize, the invention comprises the following 11 embodiments:

[0049] 1. A method for the production of a powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy, comprising the steps of

[0050] (1) providing a wire of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy,

[0051] (2) plasma atomizing the wire provided in step (1) to form the powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy.

[0052] 2. The method of embodiment 1, wherein forming gas or inert gas is used as the plasma medium.

[0053] 3. The method of embodiment 1 or 2 for the production of a powder of dispersion-hardened platinum consisting of 99 to 99.9 wt. %platinum and 0.1 to 1 wt. %non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of platinum, wherein the wt. %add up to 100 wt. %, comprising the following successive steps:

[0054] (1a) providing a wire of a dispersion-hardenable platinum alloy consisting of 99.19 to 99.95 wt. %of platinum and 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of platinum by internal oxidation, wherein the wt. %add up to 100 wt. %,

[0055] (2a) plasma atomization of the wire provided in step (1a) to form a powder of the dispersion-hardenable platinum alloy, and

[0056] (3a) internal oxidation of the at least one element A within the powder particles of the powder formed in step (2a) to form the powder of the dispersion-hardened platinum.

[0057] 4. A method for the production of a molded body of dispersion-hardened platinum consisting of 99 to 99.9 wt. %platinum and 0.1 to 1 wt. %non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of platinum, wherein the wt. %add up to 100 wt. %, the method comprising the method of embodiment 3 followed by a subsequent step (4a) of processing the powder formed in step (3a) into a molded body.

[0058] 5. The method of embodiment 1 or 2 for the production of a powder of a dispersion-hardened platinum alloy consisting of

[0059] 70 to <99.9 wt. %platinum,

[0060] >0 to 29.9 wt. %of at least one element B, and

[0061] 0.1 to 1 wt. %of non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of a platinum alloy, wherein the wt. %add up to 100 wt. %, comprising the successive steps of:

[0062] (1b) providing a wire of a dispersion-hardenable platinum alloy consisting of

[0063] 70 to <99.95 wt. %platinum,

[0064] >0 to 29.95 wt. %of at least one element B, and

[0065] 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of a platinum alloy by internal oxidation,

[0066] wherein the wt. %add up to 100 wt. %,

[0067] (2b) plasma atomization of the wire provided in step (1b) to form a powder of the dispersion-hardenable platinum alloy, and

[0068] (3b) internal oxidation of the at least one element A within the powder particles of the powder formed in step (2b) to form the dispersion-hardened platinum alloy powder.

[0069] 6. A method for the production of a molded body of a dispersion-hardened platinum alloy consisting of

[0070] 70 to <99.9 wt. %platinum,

[0071] >0 to 29.9 wt. %of at least one element B, and

[0072] 0.1 to 1 wt. %of non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of a platinum alloy, wherein the wt. %add up to 100 wt. %, the method comprising the method of embodiment 5 followed by a subsequent step (4b) of processing the powder formed in step (3b) into a molded body.

[0073] 7. The method of any one of embodiments 3 to 6, wherein the at least one element A is cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium.

[0074] 8. The method of embodiment 5 or 6, wherein the at least one element B is gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and / or osmium.

[0075] 9. The method of embodiment 5 or 6, wherein the at least one element A is cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium and wherein the at least one element B is gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and / or osmium.

[0076] 10. A powder obtainable by the method of embodiment 1, 2, 3, 5, 7, 8 or 9, the powder having a monomodal particle size distribution, which can be determined by laser diffraction, having a d10 value in the range of from 10 to 20 μm, a d50 value in the range of from 30 to 40 μm and a d90 value in the range of from 50 to 60 μm and exhibiting an aspect value of 0.95 to 1.0.

[0077] 11. A molded body obtainable by the method of embodiment 4 or 6.Examples

[0078] Example 1 according to the invention (Production of a powder of a dispersion-hardenable platinum alloy by means of plasma atomization, followed by dispersion-hardening by internal oxidation and further processing into molded bodies of dispersion-hardened platinum) :

[0079] Firstly, a 10 kg ingot was cast from a melt using vacuum induction melting. The ingot was a platinum alloy containing 2990 wt. ppm of zirconium, 570 wt. ppm of yttrium and 80 wt. ppm of scandium. The ingot was then processed into a round wire with a diameter of 4 mm.

[0080] In the next step, this wire was fed into a DC plasma atomization system to obtain a powder. The wire was centred in a rotationally symmetrical setup consisting of 3 argon plasma torches and atomized with an argon plasma. The argon plasma atomization was carried out with 3 converging plasma torches oriented at a 30° angle to the vertical axis. The distance between the outlet nozzles of the plasma torches and the wire to be atomized was 25 mm and the torches were operated at a power of 34 kW each with an argon gas flow of 9 m3 / h per torch. The wire was preheated to a temperature of 1000℃ before being introduced into the argon plasma, with a feed rate of 1 mm / s. Before atomization, the system was evacuated to a pressure of <10-2 mbar. During atomization, an argon pressure of 10 mbar prevailed in the atomization system's drop tower.

[0081] The plasma atomized powder had a particle size distribution determined by laser diffraction with a d10 value of 17 μm, a d50 value of 34 μm and a d90 value of 57 μm. It was then subjected to internal oxidation, i.e. to oxidation annealing for 24 hours at 900℃ in an air atmosphere and a degree of oxidation of the zirconium, yttrium and scandium of >90%was achieved. After successful internal oxidation, the powder was cold isostatically pressed at a pressure of 700 MPa into molded bodies with a diameter of 16 mm and a thickness of 36.5 mm and the molded bodies produced in this way were sintered at 1450℃ for 3 hours. The sintered moldings were then removed from the furnace and hot forged to a thickness of 24 mm. After forging, the molded bodies were first rolled to a thickness of 5 mm, annealed for 4 hours at 1100℃ and finally rolled to 1 mm and annealed again at 1100℃ for 2 hours.

[0082] Example 2 according to the invention (Production of a powder of dispersion-hardened platinum by means of plasma atomization and further processing into molded bodies of dispersion-hardened platinum) :

[0083] The wire produced in example 1 with a diameter of 4 mm was first subjected to an internal oxidation process at 900℃ for 28 days in an air atmosphere to achieve an oxidation degree of the zirconium, yttrium and scandium of >90%. In a next step, this wire was plasma atomized under the same conditions as in example 1. The plasma atomized powder was then further processed without further oxidation treatment under the same conditions as in example 1.

[0084] Comparative example 3 (Production of a powder of a dispersion-hardenable platinum alloy by means of argon gas atomization, followed by dispersion-hardening by internal oxidation and further processing into molded bodies made of dispersion-hardened platinum) :

[0085] Firstly, an ingot was produced as in example 1 and then processed into a powder using argon gas atomization. The argon gas atomized powder had a particle size distribution determined by laser diffraction with a d10 value of 10 μm, a d50 value of 35 μm and a d90 value of 85 μm. It was then subjected to oxidation treatment under the same conditions as in example 1 and further processed.

[0086] Samples were taken from the sheets of dispersion-hardened platinum produced according to examples 1, 2 and 3 and tested for their creep properties in a creep test (10 MPa, 1400℃, air) :

[0087] Example 4 according to the invention (Production of a powder of a dispersion-hardenable platinum alloy by means of plasma atomization, followed by dispersion-hardening by internal oxidation and further processing into molded bodies made of dispersion-hardened platinum alloy) :

[0088] Firstly, an ingot weighing 10 kg was cast from the melt using vacuum induction melting. The ingot was a platinum alloy with 10 wt. %rhodium, 2917 wt. ppm zirconium, 560 wt. ppm yttrium and 75 wt. ppm scandium. The ingot was then processed into a wire with a diameter of 4 mm.

[0089] In the next step, this wire was fed into a DC plasma atomization system to obtain a powder. The wire was centred in a rotationally symmetrical setup consisting of 3 argon plasma torches and atomized with an argon plasma. The argon plasma atomization was carried out with 3 converging plasma torches oriented at a 30° angle to the vertical axis. The distance between the outlet nozzles of the plasma torches and the wire to be atomized was 25 mm and the torches were operated at a power of 34 kW each with an argon gas flow of 9 m3 / h per torch. The wire was preheated to a temperature of 1000℃ before being introduced into the argon plasma, with a feed rate of 1 mm / s. Before atomization, the system was evacuated to a pressure of <10-2 mbar. During atomization, an argon pressure of 10 mbar prevailed in the atomization system's drop tower.

[0090] The plasma atomized powder had a particle size distribution determined by laser diffraction with a d10 value of 18 μm, a d50 value of 34 μm and a d90 value of 58 μm. It was then subjected to internal oxidation, i.e. to oxidation annealing for 24 hours at 900℃ in an air atmosphere and a degree of oxidation of the zirconium, yttrium and scandium of >90%was achieved. After successful internal oxidation, the powder was cold isostatically pressed at a pressure of 700 MPa into molded bodies with a diameter of 16 mm and a thickness of 36.5 mm and the molded bodies produced in this way were sintered at 1450℃ for 3 hours. The sintered moldings were then removed from the furnace and hot forged to a thickness of 24 mm. After forging, the molded bodies were first rolled to a thickness of 5 mm, annealed for 4 h at 1100℃ and finally rolled to 1 mm and annealed again at 1100℃ for 2 h.

[0091] Example 5 according to the invention (Production of a powder of dispersion-hardened platinum alloy by means of plasma atomization and further processing into molded bodies of dispersion-hardened platinum alloy) :

[0092] The wire produced in example 4 with a diameter of 4 mm was first subjected to an internal oxidation process at 900℃ for 28 days in an air atmosphere to achieve an oxidation degree of the zirconium, yttrium and scandium of >90%. In a next step, this wire was plasma atomized under the same conditions as in example 4. The plasma atomized powder was then further processed without further oxidation treatment under the same conditions as in example 1.

Claims

1.A method for the production of a powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy, comprising the steps of(1) providing a wire of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy,(2) plasma atomizing the wire provided in step (1) to form the powder of platinum, dispersion-hardened platinum, non-dispersion-hardenable platinum alloy, dispersion-hardenable platinum alloy or dispersion-hardened platinum alloy.2.The method of claim 1, wherein forming gas or inert gas is used as the plasma medium.3.The method of claim 1 or 2 for the production of a powder of dispersion-hardened platinum consisting of 99 to 99.9 wt. %platinum and 0.1 to 1 wt. %non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of platinum, wherein the wt. %add up to 100 wt. %, comprising the following successive steps:(1a) providing a wire of a dispersion-hardenable platinum alloy consisting of 99.19 to 99.95 wt. %of platinum and 0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of platinum by internal oxidation, wherein the wt. %add up to 100 wt. %,(2a) plasma atomization of the wire provided in step (1a) to form a powder of the dispersion-hardenable platinum alloy,(3a) internal oxidation of the at least one element A within the powder particles of the powder formed in step (2a) to form the powder of the dispersion-hardened platinum, and, optionally,(4a) processing the powder formed in step (3a) into a molded body.4.The method of claim 1 or 2 for the production of a powder of a dispersion-hardened platinum alloy consisting of70 to <99.9 wt. %platinum,>0 to 29.9 wt. %of at least one element B, and0.1 to 1 wt. %of non-metallic oxide inclusions of at least one element A oxide effecting dispersion-hardening of a platinum alloy, wherein the wt. %add up to 100 wt. %, comprising the successive steps of:(1b) providing a wire of a dispersion-hardenable platinum alloy consisting of70 to <99.95 wt. %platinum,>0 to 29.95 wt. %of at least one element B, and0.05 to 0.81 wt. %of at least one element A suitable for dispersion-hardening of a platinum alloy by internal oxidation,wherein the wt. %add up to 100 wt. %,(2b) plasma atomization of the wire provided in step (1b) to form a powder of the dispersion-hardenable platinum alloy,(3b) internal oxidation of the at least one element A within the powder particles of the powder formed in step (2b) to form the dispersion-hardened platinum alloy powder, and, optionally,(4b) processing the powder formed in step (3b) into a molded body.5.The method of claim 3 or 4, wherein the at least one element A is cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium.6.The method of claim 4, wherein the at least one element B is gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and / or osmium.7.The method of claim 4, wherein the at least one element A is cerium, aluminum, scandium, yttrium and / or zirconium and wherein the at least one element B is gold, rhodium, palladium, iridium, ruthenium and / or osmium.8.A powder obtainable by the method of any one of the preceding claims, the powder having a monomodal particle size distribution, which can be determined by laser diffraction, having a d10 value in the range of from 10 to 20 μm, a d50 value in the range of from 30 to 40 μm and a d90 value in the range of from 50 to 60 μm and exhibiting an aspect value of 0.95 to 1.0.9.A molded body obtainable by the method of any one of claims 3 to 7, the method including said step (4a) or (4b) .

Images