Metallhaltiger Schmuckgegenstand
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen metallhaltigen Schmuckgegenstand, vorzugsweise einen solchen, der mindestens zeitweise und teilweise mit dem menschlichen Körper, Absonderungen der Haut oder organischen Produkten in Berührung steht. Solche Schmuckgegenstände sind beispielsweise Ringe, Ohrringe Ketten, Anhänger, Broschen, Manschettenknöpfe, Armbänder, Armreifen, Uhrenarmbänder usw.
Die sogenannten Hartmetalle haben bekanntlich in der Schmuckindustrie Eingang gefunden. Hartmetalle sind nahezu diamantharte, temperaturbeständige Materialien, die zum überwiegenden Teil, etwa bis zu 95 %, aus harten Carbidpulvern des Wolframs, Titans, Molybdäns, Tantals usw. bestehen, welche durch ein metallisches Bindemittel, z. B. Kobalt oder Nickel, zusammengehalten werden. Hartmetalle sind Erzeugnisse der Pul vermetallurgle und werden grundsätzlich hergestellt, indem man feinteilige Pulver der Bestandteile verpresst und den Pressling anschliessend zur Erzielung eines festen Verbundes einer Wärmebehandlung unterwirft.
Aus Bindemetalle sind neben Kobalt und Nickel auch Eisen, Chrom, Kupfer, Silber oder Legierungen, die diese Metalle enthalten, verwendet worden. Auch können statt der erwähnten Metallcarbide auch Mischcarbide im Hartmetall vorhanden sein.
Schmuckgegenstände, z. B. Ringe, Broschen oder Uhrenarmbänder, die ganz oder teilweise aus Hartmetall hergestellt sind, zeichnen sich durch einen guten metallischen Glanz aus und behalten dank ihrer hohen Ritzhärten längere Zeit eine kratzfreie Oberfläche. Sie haben aber den Nachteil, dass sie in Gegenwart von atmosphärischer Luft, welche bekanntlich Feuchtigkeit und schädliche Verunreinigungen enthält, und vor allem unter der Einwirkung von organischen Produkten, z. B. Absonderungen der Haut, von Rauch und Haushaltsprodukten ihren Glanz mit der Zeit verlieren und Korrosionsspuren aufweisen, die oft in Form sehr unschöner Flekken auftreten.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, Schmuckgegenstände zu schaffen, die bei vergleichbarer Härte eine erhöhte chemische Beständigkeit als solche aus bekannten Hartmetallen besitzen. Es wurde gefunden, dass Materialien auf der Grundlage anderer Metallverbindungen das gesetzte Ziel erfüllen, wenn gleichzeitig das Bindemetall eine besondere Zusammensetzung aufweist.
Der erfindungsgemässe Schmuckgegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass er als Hartstoff mindestens ein feinteiliges Borid eines Metalls der Gruppen IVa, Va oder VIa des Periodensystems sowie eine Bindemetallphase enthält, welche zu mindestens 30 % ihres Gewichtes aus mindestens einem der Metalle Nickel, Chrom, Silber und Gold besteht.
Der Schmuckgegenstand besteht also demnach aus einer ersten Phase (disperse Phase), die mindestens ein feinteiliges Borid eines Nebengruppenmetalls der IV. bis VI. Gruppe des Periodensystems enthält, und einer Bindemetallphase (Matrix) bestimmter Zusammensetzung. Nebengruppenmetalle der erwähnten Art sind z. B.
Ti, Zr, Hf, Th, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W. Die Verwendung von Boriden des Ti, Zr, Cr und W ist bevorzugt. Diese Boride können auch als Mischung oder aber als Mischkristalle vorliegen. Weiterhin kann die feinteilige disperse Phase auch Silicide, Nitride und/oder Carbide dies er Nebengruppenmetalle enthalten, wie der um in Form von Mischungen mit dem Borid oder den Boriden oder als Mischkristalle.
Der Mengenanteil des Bindemetalls richtet sich nach den besonderen Eigenschaften, die der Schmuckgegenstand aufweisen soll. Im allgemeinen steigt die Härte des Gegenstandes mit sinkendem Bindemetallanteil, wobei aber auch die Sprödigkeit zunimmt. Durch die Wahl relativ edler Metalle in der Bindemetallphase, z. B. von Cu, Ag und Au, steigt die Korrosionsbeständigkeit, so dass auch relativ grössere Mengen an Bindemetall verwendet werden können. Gewöhnlich liegt der Mindestgehalt an Bindemetall bei etwa 5 Gew.% des Materials.
Die restlichen höchstens 70 Gew.% der Bindemetallphase können aus beliebigen Metallen und Legierungen bestehen, wobei man in der Regel Schwermetalle wie Fe, Mn, Co, Cu, Sn, Mo, Sb, Bi usw. verwendet. Dabei können diese Metalle allein, in Mischung oder als Legie- rung vorliegen. Der Anteil an Cu, Sn, Sb, Mo und Bi beträgt im allgemeinen bis zur Hälfte, d. h. 50 %, der genannten Matrix. Die Art und Menge des jeweils verwendeten Metalls bzw. Metallgemisches richtet sich nach der angestrebten Festigkeit, Zähigkeit, Bearbeitbarkeit, Korrosionsfestigkeit, Oberflächenhärte, Farbe, Verschönerung usw.
Zusätze von Bor (bis zu 50 % des Restes der Matrix) erhöhen beispielsweise die Zähigkeit der Matrix; das Aussehen, der Glanz und die Korrosionsbeständigkeit des Schmuckgegenstandes werden dadurch nicht herabgesetzt.
Durch die Zugabe der oben erwähnten Metalle Cu, Sn, Sb, Mo und/oder Bi können bei der Herstellung der Schmuckgegenstände bzw. deren Rohlinge nach dem Schutzgas-, Vakuum- oder Schutzsalz-Tränkverfahren die Sintertemperaturen und Tränktemperaturen herabgesetzt werden. Dabei können diese Metalle zusammen mit den mindestens 30 Gew.% Au, Ag, Cr und/oder Ni und den Boriden als Pulver gesintert werden, oder sie können als Schmelze zur Tränkung eines Skelettkörpers aus den Boriden dienen.
Die Verwendung der spezifizierten Metallboride bringt weitere wesentliche Vorteile. Insbesondere lassen sich Formkörper, die keine einfache geometrische Form aufweisen, was bei Schmuckgegenständen in der Regel der Fall ist, aus Metallboriden sehr leicht nach einfachen pulvermetallurgischen Verfahren herstellen. Es ist z. B.
das bequeme Tränkverfahren anwendbar, bei dem keine Mass änderung der Formkörper auftritt.
Zur Herstellung von Formkörpern aus Metallcarbiden muss meist das teuere, komplizierte Doppelsinter verfahren benutzt werden, auf das bei Boriden verzichtet werden kann, obwohl es auch hier zu guten Resultaten führt. Auch ergibt die Drucksinterung einwandfreie Produkte, die praktisch porenfrei sind.
Es ist bekannt, dass die Metallboridmaterialien brüchiger sind als die Werkstoffe auf der Grundlage von Metallcarbiden, d. h. sie weisen eine geringere Druckund Schlagfestigkeit auf. Daher haben erstere Materialien im Vergleich zu Metallcarbidwerkstoffen bis heute nur eine geringe Anwendung gefunden. Es ist nicht bekannt, dass die für die erfindungsgemässen Schmuckgegenstände verwendeten Materialien bisher in der Bii jouterie verwendet wurden. Die Druck- und' Schlagfestigkeit der erfindungsgemässen Schmuckgegenstände ist aber mehr als ausreichend, denn die Werte übertreffen diejenigen der Edelmetalle und Edelstein bei weitem.
Die erfindungsgemässen, in der feinteiligen Phase zumindest Metallboride enthaltenden Schmuckgegenstände besitzen eine weichere und wärmere Farbe (wogegen Hartmetalle meist eine härtere Färbung aufweisen) sowie einen sehr schönen Glanz, der unter vergleichbaren korrodierenden Bedingungen (atmosphärische Einwirkungen, körperliche Absonderungen) viel länger erhalten bleibt als bei Hartmetallen. Fleckenbildung wie bei der Korrosion von Hartmetalien konnte nicht beobachtet werden.
Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes angegeben. Sie beschränken sich auf die Angabe der Materialien; deren Herstellung sowie Verarbeitung zu Schmuckgegenständen ist dem Fachmann geläufig.
Beispiel I
Das Material enthält als feinteilige disperse Phase 90 Gew.% CrB2 und als Bindemetallphase 10 Gew.% Ferrochrom, welches 70 Gew.% Chrom enthält.
Beispiel 2
Das Material besteht zu 80 Gew.% aus TiB2 feinteilige disperse Phase und je 10 Gew.% aus Nickel und Ferromangan mit 80 Gew.% Mn (Bindemetallphase).
Beispiel 3
Man verwendet ein Material folgender Zusammensetzung:
70 Gew.% Mischkristalle aus 90 at.% TiB2 und 10 at.% ZB2 (disperse Phase)
20 Gew.% Ni
10 Gew.% Ag Bindemetallphase
Beispiel 4
Man verwendet ein Material, das die folgende Zusammensetzung besitzt:
60 Gew.% W2B5
40 Gew.% Bindemetall;
Zusammensetzung: Cu: 50 Gew.%
Ag: 25 Gew.%
Au: 25 Gew.%
Beispiel 5
Man verwendet ein Material, das die folgende Zusammensetzung besitzt:
50 Gew.% Mischkristalle aus 90 at.% TiB2 und 10 at.% ZrB2
50 Gew.% Bindemetall;
Zusammensetzung: Ni: 60 Gew.% Cu: 24 Gew.
Sn: 11 Gew.%
B: 5 Gew.%
Beispiel 6
Man verwendet ein Material der folgenden Zusammensetzung:
50 Gew.% Chromborid CrB3
50 Gew.% Bindemetall;
Zusammensetzung: Cr: 40 Gew.%
Mo: 20 Gew.%
Ni: 30 Gew.%
Cu: 10 Gew.%
Jewelery containing metal
The present invention relates to a metal-containing jewelry item, preferably one that is at least temporarily and partially in contact with the human body, secretions from the skin or organic products. Such jewelry items are, for example, rings, earrings, necklaces, pendants, brooches, cufflinks, bracelets, bangles, watch straps, etc.
The so-called hard metals are known to have found their way into the jewelry industry. Hard metals are almost diamond-hard, temperature-resistant materials that for the most part, up to 95%, consist of hard carbide powders of tungsten, titanium, molybdenum, tantalum, etc., which are replaced by a metallic binder, e.g. B. cobalt or nickel, are held together. Hard metals are products of powder metallurgy and are basically manufactured by compressing finely divided powder of the components and then subjecting the pellet to a heat treatment to achieve a solid bond.
In addition to cobalt and nickel, iron, chromium, copper, silver or alloys containing these metals have also been used from binder metals. Instead of the metal carbides mentioned, mixed carbides can also be present in the hard metal.
Jewelry items, e.g. B. rings, brooches or watch straps that are wholly or partially made of hard metal are characterized by a good metallic luster and, thanks to their high scratch hardness, retain a scratch-free surface for a long time. But they have the disadvantage that they are in the presence of atmospheric air, which is known to contain moisture and harmful impurities, and especially under the action of organic products, such. B. secretions from the skin, smoke and household products lose their luster over time and show signs of corrosion, which often appear in the form of very unsightly stains.
The present invention has set itself the goal of creating jewelry items which, with comparable hardness, have increased chemical resistance than those made of known hard metals. It has been found that materials based on other metal compounds meet the set goal if at the same time the binder metal has a particular composition.
The jewelery item according to the invention is characterized in that it contains at least one finely divided boride of a metal from groups IVa, Va or VIa of the periodic table as hard material and a binding metal phase which is at least 30% of its weight from at least one of the metals nickel, chromium, silver and gold consists.
The ornament therefore consists of a first phase (disperse phase), which contains at least one finely divided boride of a subgroup metal of IV. To VI. Group of the periodic table contains, and a binding metal phase (matrix) of certain composition. Subgroup metals of the type mentioned are, for. B.
Ti, Zr, Hf, Th, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W. The use of borides of Ti, Zr, Cr and W is preferred. These borides can also be present as a mixture or else as mixed crystals. Furthermore, the finely divided disperse phase can also contain silicides, nitrides and / or carbides, such as subgroup metals, such as in the form of mixtures with the boride or the borides or as mixed crystals.
The proportion of the amount of binding metal depends on the particular properties that the jewelry item should have. In general, the hardness of the object increases as the proportion of binding metal decreases, but the brittleness also increases. By choosing relatively noble metals in the binder metal phase, e.g. B. of Cu, Ag and Au, the corrosion resistance increases so that relatively larger amounts of binder metal can be used. Usually the minimum binder metal content is about 5% by weight of the material.
The remaining maximum 70% by weight of the binder metal phase can consist of any desired metals and alloys, heavy metals such as Fe, Mn, Co, Cu, Sn, Mo, Sb, Bi, etc. being used as a rule. These metals can be present alone, in a mixture or as an alloy. The proportion of Cu, Sn, Sb, Mo and Bi is generally up to half, i.e. H. 50%, of the matrix mentioned. The type and amount of the metal or metal mixture used depends on the desired strength, toughness, machinability, corrosion resistance, surface hardness, color, embellishment, etc.
Additions of boron (up to 50% of the rest of the matrix), for example, increase the toughness of the matrix; the appearance, the shine and the corrosion resistance of the jewelery item are not reduced as a result.
By adding the above-mentioned metals Cu, Sn, Sb, Mo and / or Bi, the sintering temperatures and soaking temperatures can be reduced during the production of the jewelry or their blanks by the protective gas, vacuum or protective salt impregnation process. These metals can be sintered as a powder together with the at least 30% by weight of Au, Ag, Cr and / or Ni and the borides, or they can serve as a melt to impregnate a skeletal body made from the borides.
The use of the specified metal borides brings further significant advantages. In particular, molded bodies that do not have a simple geometric shape, which is usually the case with jewelry items, can be produced very easily from metal borides by simple powder-metallurgical processes. It is Z. B.
the convenient impregnation process can be used in which there is no change in the dimensions of the moldings.
For the production of shaped bodies from metal carbides, the expensive, complicated double sintering process must usually be used, which can be dispensed with with borides, although here too it leads to good results. Pressure sintering also results in perfect products that are practically pore-free.
It is known that the metal boride materials are more brittle than the metal carbide based materials; H. they have a lower pressure and impact resistance. Therefore, the former materials have found little use in comparison to metal carbide materials to date. It is not known that the materials used for the jewelry according to the invention were previously used in the boutique. The pressure and impact resistance of the jewelry according to the invention is more than sufficient, because the values far exceed those of the precious metals and precious stones.
The jewelry articles according to the invention, which contain at least metal borides in the finely divided phase, have a softer and warmer color (whereas hard metals usually have a harder color) and a very beautiful shine, which remains much longer under comparable corrosive conditions (atmospheric influences, physical secretions) than with Hard metals. The formation of spots, as with the corrosion of hard metals, could not be observed.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are given below. You are limited to specifying the materials; the skilled person is familiar with their manufacture and processing into jewelry items.
Example I.
The material contains 90% by weight of CrB2 as the finely divided disperse phase and 10% by weight of ferrochrome as the binding metal phase, which contains 70% by weight of chromium.
Example 2
The material consists of 80% by weight of TiB2 finely divided disperse phase and 10% by weight each of nickel and ferromanganese with 80% by weight of Mn (binder metal phase).
Example 3
A material of the following composition is used:
70 wt.% Mixed crystals from 90 at.% TiB2 and 10 at.% ZB2 (disperse phase)
20 wt% Ni
10 wt.% Ag binder metal phase
Example 4
A material is used that has the following composition:
60 wt% W2B5
40 wt% binder metal;
Composition: Cu: 50 wt.%
Ag: 25% by weight
Au: 25% by weight
Example 5
A material is used that has the following composition:
50% by weight mixed crystals from 90 at.% TiB2 and 10 at.% ZrB2
50 wt% binder metal;
Composition: Ni: 60% by weight Cu: 24% by weight
Sn: 11 wt%
B: 5% by weight
Example 6
A material of the following composition is used:
50% by weight of chromium boride CrB3
50 wt% binder metal;
Composition: Cr: 40% by weight
Mo: 20% by weight
Ni: 30 wt%
Cu: 10% by weight