[发明专利]铂焊接结构及其焊接方法

说明书

本申请要求申请日为2009年12月4日的美国专利申请号为12/631055的优先权。

技术领域

本发明涉及一种焊接结构及焊接方法，更具体地是一种氧化物弥散(oxide dispersion)增强的贵金属焊接结构及其焊接方法，包括氧化物弥散增强的铂和/或铂合金焊接结构及其焊接方法。

背景技术

将两片氧化物弥散增强的贵金属焊接起来是已知技术。譬如，已知焊接Pt-Rh系合金(诸如Pt-10Rh合金)以形成铂焊接结构。而至于氧化物弥散稳定的材料，这种结构的焊缝比基体材料弱。而众所周知的是铂焊接结构是应用在高温环境下。譬如，这种铂焊接结构可包括与在玻璃熔化、传递和成型系统中的玻璃熔体相互作用的元件(如连接管、搅拌装置等)，如熔融拉制玻璃制造系统的元件。

发明内容

下面介绍本发明的简单概要，为在详细说明中描述的一些例子方面提供基础知识。

贵金属焊缝通过向焊接材料添加一种或多种添加剂改变所形成的焊缝的成分来强化。尤其是，随着焊缝中ZrO₂和/或Rh含量的上升，可以提高焊缝的包括蠕变断裂性能在内的强度性能。ZrO₂的含量的增加可通过初始增加焊缝中Zr含量并通过使焊缝氧化退火将Zr转化为ZrO₂。

在一个实施例中，铂焊接结构具有第一氧化物弥散增强的铂或铂合金部分以及焊接到第一铂或铂合金部分上的第二氧化物弥散增强的铂或铂合金部分。第一和第二部分中的铂合金可以具有相同或不同的组成。将第一和第二部分通过焊缝焊接起来，焊缝包括铂或铂合金焊道(weld bead)。焊道还包含有选自由Zr、ZrO₂和Rh组成的组合中的至少一种成员，并且其在焊道中的含量高于其在第一和第二部分中的含量。

本发明中还公开了一种制备铂焊接结构的方法。如前所述，焊接件由氧化物弥散增强铂或铂合金部分通过焊缝或焊道结合而成，焊缝或焊道包括比需要焊接的部分高的ZrO₂和/或Rh中的至少一种的含量。在焊接过程自身中ZrO₂含量增加，这通过将焊接材料中包含的Zr转化为ZrO₂或者通过初始增加焊缝中的Zr含量并且使焊缝氧化退火将Zr转化为ZrO₂。在前述的方法中，通过用所要焊接的部分的材料的焊接填料形成的焊缝中ZrO₂和/或Rh的含量高于其在所要焊接的部分的含量使得包括蠕变断裂性能在内的焊接强度增强。

本发明中的若干方面在这里介绍。可以理解这些方面可能或者不可能彼此重叠。因此，某些方面的部分可以落入其它方面的范围之内，反之亦然。除非指出与上下文相反，不同方面将被认为范围相互重叠。

通过若干具体实施方式来说明本发明中的内容，每个实施方式可依次包括一个或多个具体实施方式。可以理解的是实施方式可能或者不可能彼此重叠。因此，其中一个实施方式的部分或者它的的具体实施方式可能或者不可能落入另一个实施方式或者它的具体实施方式的范围之内，反之亦然。除非指出与上下文相反，不同实施方式将被认为范围相互重叠。

由此，按照第一方面，铂焊接结构包括：(i)第一氧化物弥散增强的铂或铂合金部分；以及(ii)通过包含铂或铂合金焊道的焊缝而焊接到第一铂或铂合金部分上的第二氧化物弥散增强的铂或铂合金部分，其中焊道进一步包括选自由Zr、ZrO₂和Rh组成的组合中的至少一种成员，其含量高于其在第一和第二部分中的含量。

在第一方面的某些实施方式中，焊道包括ZrO₂，其含量高于其在第一和第二部分中的含量。。

在第一方面的某些实施方式中，焊道中包括含量为约0.1wt％至1wt％的ZrO₂。

在第一方面的某些实施方式中，焊道中包括含量为约0.2wt％至1wt％的ZrO₂。

在第一方面的某些实施方式中，焊道中包含有氧化物弥散稳定的铂合金。

在第一方面的某些实施方式中，焊道中铂合金包含选自由钌，铑，钯，锇，铱和金组成的组合中的至少一种。

在第一方面的某些实施方式中，焊道中铂合金包含有第三铂-铑合金。

在第一方面的某些实施方式中，第三铂-铑合金中铂与铑的重量比至少为约1∶1。

在第一方面的某些实施方式中，第三铂-铑合金中铂与铑的重量比至少为约4∶1。

在第一方面的某些实施方式中，第三铂-铑合金中铂与铑的重量比至少为约9∶1。