СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ Российский патент 1997 года по МПК B22F9/24 

Способ относится к области металлургии платиновых металлов.

Известно несколько способов получения дисперсноупроченных металлов, в том числе и платины, а именно: путем высокоэнергетического помола компонентов [1] путем распыления компонентов в плазменном потоке [2] путем внутреннего окисления соответствующего сплава, например Pt-Zr [3, 4]
Общим недостатком указанного способа является сложное аппаратурное оформление, высокие энергозатраты и большая длительность технологического цикла.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления металлических сплавов, предусматривающий диспергирование частиц второй фазы в металлической матрице путем получения коллоидной суспензии, причем металлический компонент в исходном состоянии представляет собой солевой раствор, в котором замешивают частицы второй фазы, исключая химическое взаимодействие последних с металлическим компонентом сплава. В полученную суспензию вводят антикоагулятор, после чего раствор выпаривают и после удаления растворителя восстанавливают металл [5]
Недостатком известного способа являются многооперационность и высокие энергетические затраты, связанные с выпариванием раствора и последующим восстановлением осадка до металла. Кроме того, полученный порошок металла необходимо очищать от антикоагулятора и солевых компонентов.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса и снижение энергозатрат.

Для достижения этой цели в качестве исходного материала для получения металлической матрицы используются твердые порошкообразные карбонилы платиновых металлов.

В качестве источника тугоплавких оксидов используются коллоидные растворы соответствующих гидроксидов, например Zr(OH)₄.

Затем соответствующее количество карбонильного соединения распульповывают в соответствующем коллоидном растворе, содержащего заданное количество тугоплавкого оксида. Пульпа выкручивается при комнатной температуре 1 2 ч, затем твердую фазу отфильтровывают, промывают водой и сушат на воздухе при t ≅ 150^oC. После высыхания происходит самовозгорание карбонильных соединений с образованием металлических порошков или губчатого металла, в котором диспергированы частицы соответствующего тугоплавкого оксида, например по уравнениям:

Полученные таким образом дисперсно-упрочненные порошки и губки легко могут быть переработаны в компактные металлы методами порошковой металлургии.

В качестве примера использования предлагаемого способа приводим получение дисперсно-упрочненной платины состава Pt 25 ZrO₂.

Для этого 20 г платины в виде [Pt(Co)₂]_n были распульпованы в 200 мл коллоидного раствора гидроксида циркония, содержащего 0,05 г в расчете на ZrO₂. Пульпа выкручивалась 1 час при комнатной температуре. Благодаря высокой удельной поверхности порошка карбонила платины происходит практически полная адсорбция коллоидных частиц.

Затем твердая фаза отфильтрована, промыта водой и высушена при t ≈ 100^oC. После высыхания продукта произошло его самовозгорание с сильным разогревом и образовалась платиновая губка в соответствии с уравнением (1).

Полученный материал содержал 0,25 (весовых) ZrO₂, из этой губки методом порошковой металлургии была изготовлена проволока диаметром 1 мм.

Твердость полученного металла по Виккерсу составляла на разных участках от 137,2 до 142,6.

Результаты термомеханических испытаний проволоки приведены в таблице.

Представленные в таблице результаты прочностных испытаний материала, полученного по предлагаемому способу, не уступают характеристикам аналогичного материала, полученного другими способами [6]
Аналогично условиям получения губки Pt 0,25% ZrO₂ были получены губки состава Pt Pd (10%) ZrO₂ (0,25%) и Pt Rh (10%) - ZrO₂ (0,25%) в соответствии с уравнениями (2) и (3).

Приведенные примеры показывают, что технология получения дисперсно-упрочненных металлов и сплавов платиновой группы по предлагаемому способу отличаются от известных способов простотой аппаратурного оформления, высокой производительностью и низкими энергозатратами.

Источники информации
1. Пат. ФРГ N 3813224, кл. B 22 F 9/04, опубл. 1988 г.

2. Пат. США N 4252588, кл. C 04 B 37/00, опубл. 1981 г.

3. Пат. США N 3893844, кл. B 22 F 9/00, опубл. 1975 г.

4. Пат. Франции N 2072998, кл. B 22 F 1/00, опубл. 1971 г.

5. Пат. ФРГ N 3715979, кл. B 22 F 1/00, опубл. 1988 г.

6. Е. В. Васильева, Р. М. Волкова и др. Платина, ее сплавы и композиционные материалы М. Металлургия, 1980 г. 296 с.

Использование: в металлургии платиновых металлов. Сущность изобретения: в коллоидном растворе гидроксида, дающего тугоплавкий оксид, например ZrO₂, распульповывают порошки карбонилов платиновых металлов, например, [Pt(Co)₂] _n, Pt₅Pd(Co)₁₄, Pt₅Ph(Co)₁₆. Затем осадок отделяют и сушат на воздухе, что приводит к самовозгоранию продукта и образованию соответствующего металлического порошка или губки, дисперсно-упроченных тугоплавким оксидом, например, гидроксидом циркония. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения дисперсно-упрочненных металлов и сплавов платиновой группы, включающий образование коллоидного раствора, содержащего соединения металла-основы и металла, образующего тугоплавкий оксид, выделение твердой фазы и сушку осадка, отличающийся тем, что в качестве соединения металла-основы используют твердые карбонилы металлов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединения металла, образующего тугоплавкий оксид, используют гидроксид циркония.