Hohe mechanische Festigkeit und zugleich Hitzebeständigkeit: Das sind nur zwei der Eigenschaftskombinationen, die sich Fachleute von Hochentropie-Legierungen versprechen. Bei dieser exotischen Materialklasse handelt es sich um Legierungen, die aus fünf oder mehr chemischen Elementen zu gleichen Anteilen bestehen – ohne dass es ein Hauptelement gibt. Sie eröffnen völlig neue Eigenschaftsprofile – an ihnen wird daher weltweit mit wachsendem Interesse in Industrie und Wissenschaft geforscht.
Völlig neue Eigenschaften erwartet
Tanaka Precious Metals ist nun ein Meilenstein gelungen: das erste Hochentropie-Legierungspulver, das ausschließlich aus Edelmetallen besteht: Platin (Pt), Palladium (Pd), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und Rhodium (Rh). Damit stößt das über 5000 Mitarbeiter umfassende japanische Unternehmen nach eigenen Angaben die Tür auf zur Erforschung dieser Materialklasse und zur Entwicklung von Produkten mit verbesserten und sogar völlig neuen Eigenschaften.
Stabiler als Pulver mit Nanopartikeln
Im Gegensatz zu Edelmetalllegierungen mit hoher Entropie aus Nanopartikeln, die instabil sind, ist diese Legierung aufgrund ihrer großen Partikel stabil. Dadurch behält sie die Eigenschaften von Edelmetallen wie hohe Korrosionsbeständigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit bei, die mechanische Festigkeit ist ebenfalls verbessert, die Wärmeausdehnung erfolgt kontrolliert.
Das Pulver dieser Legierung aus Edelmetallen eignet sich unter anderem für den Einsatz in 3D-Druckern, außerdem lässt es sich zu Stäben pressen oder auch zu einer Paste verarbeiten, die häufig in Schaltkreisen und Sensoren eingesetzt wird. Darüber hinaus erwarten die Entwickler von Tanaka, dass sich Hochentropie-Legierungen aus Edelmetallen aufgrund ihrer hohen Festigkeit und hohen Wärmebeständigkeit unter anderem für Katalysatoren und leitfähige Filme mit hoher Haltbarkeit eignen.
Hochentropisches Pulver – leicht zu verarbeiten
Die Hochentropie-Legierung aus Edelmetallen ist ein feines Pulver hoher Kristallinität und Gleichmäßigkeit mit Partikelgrößen von 10 µm oder weniger, die Kristallite darin sind 60 nm groß oder größer. Pulver mit diesen Eigenschaften sind industriell leicht zu verarbeiten.
Tanaka hat für jedes der fünf Elemente eine passende Methode zur Herstellung des Pulvers entwickelt. Im Juni 2023 wurde darauf ein Basispatent erteilt. Das hat das Unternehmen bereits zu einem Massenproduktionsverfahren weiterentwickelt.
Massenproduktion hat begonnen
Tanaka hat im Oktober mit der Lieferung von Mustern begonnen. Die Erkenntnisse aus den Hochentropie-Legierungen sollen auch helfen, andere Edelmetall-Legierungen zu verbessern, deren Eigenschaften je nach Zusammensetzungsverhältnis stark variieren. (os)
