DE19625807A1 - Legierungen auf der Basis von Gold - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Legierungen auf der Basis von Gold, die auf dem Gebiet der Goldschmiedekunst zur Herstellung von Goldschmiedeartikeln sowie Münzen und Goldbarren mit unterschiedlichen Goldgehalten (Feingehalten) von 8 bis 22 Karat und unterschiedlichen Anteilen an anderen Bestandteilen, darunter Silber, Kupfer und Zink, verwendbar sind.

Bekanntlich ist reines Gold äußerst weich, während zur Herstellung von Goldschmiedeartikeln ein Material erforderlich ist, das besonders hart und dauerhaft ist und gleichzeitig eine warme und brillante Färbung behält.

Legierungen auf der Basis von Gold werden im allgemeinen ausgehend vom ternären System Au-Ag-Cu hergestellt und weisen unterschiedliche Feingehalte von 8 bis 24 Karat auf. Dazwischenliegende handelsübliche Feingehalte sind 9, 10, 12, 14, 18, 20, 21 und 22 Karat.

Bis in jüngste Zeit beschränken sich die Untersuchungen über Gold, einem Metall, das seit Jahrhunderten für Schmuckzwecke insbesondere wegen seiner besonderen Farbe und wegen seiner Verschmutzungsbeständigkeit verwendet wird, auf leicht bearbeitbare und ansprechend gefärbte Legierungen.

Mit der Erhöhung des Goldpreises, der zu bestimmten Zeitpunkten 800 Dollar pro Unze überstiegen hat, ist es offensichtlich erforderlich geworden, über leichtere, aber dennoch beständige Schmuckstücke zu verfügen.

Ferner ist es für besonders auffallende Gegenstände, insbesondere (hohle) Armreife, Ohrringe und auch für die Herstellung von sehr feinen Ketten oder ähnlichen Produkten, wie sie beispielsweise in der italienischen Patentanmeldung VI 95A000085 der gleichen Anmelderin erwähnt sind, erforderlich, leichtere und beständigere Produkte bereitzustellen, was nicht nur wirtschaftliche sondern auch ästhetische Gründe hat.

Diese Erfordernisse haben dazu geführt, daß zu den drei Grundelementen, die die Bestandteile für Schmucklegierungen darstellen, andere Metalle in reinem Zustand hinzugekommen sind.

Zink ist das Metall, das überwiegend zur Bildung der üblichen quaternären Legierung auf der Basis von Gold verwendet wird. Es wird in kleinen Mengen (weniger als 0,5%) als Reduktionsmittel oder in größeren Mengen, beispielsweise bis zu 10% oder mehr, zur Modifikation der Farbe, der Bearbeitbarkeit und der mechanischen Eigenschaften zugesetzt.

Das System der Legierungen Gold-Silber-Kupfer-Zink umfaßt praktisch sämtliche Goldlegierungen, die üblicherweise für die Schmuckherstellung eingesetzt werden.

Diese Legierungen unterscheiden sich jeweils dadurch, daß den vier Grundelementen geringe prozentuale Anteile an weiteren Metallen zugesetzt sind, wie Nickel, Kobalt, Eisen, Silicium, Bor, Ruthenium, Iridium, Indium und andere.

Nachstehend werden beispielhafte Patentveröffentlichungen aufgeführt, die in Zusammenhang mit dem vorstehend geschilderten Sachverhalt stehen und die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie unterschiedliche Bestandteile für die Bildung einer Legierung auf der Basis von Gold enthalten:

• - US-2 141 157 (Peterson): 33 bis 84% Gold, 10 bis 67% Kupfer, 2 bis 10% Zink, 2 bis 10% Silber und 0,1 bis 5% Kobalt, wobei das Kobalt zur Erzielung einer reversiblen Härtung verwendet wird.
• - US-2 229 463 (Leach): 35 bis 75% Gold, 5 bis 25% Silber, 12 bis 35% Kupfer, 0,1 bis 12% Zink und 1 bis 5% Eisen, wobei das Eisen zur Erzielung einer reversiblen oder irreversiblen Härtung verwendet wird.
• - US-2 248 100 (Loebich): 33 bis 66% Gold, 1 bis 30% Silber, 10 bis 55% Kupfer, 0,5 bis 15% Zink und 0,1 bis 5% Eisen.
• - US-3 981 723: Eine Legierung auf der Basis von Weißgold mit einem Gehalt an Palladium, Silber, Indium und 0,005% Iridium oder Ruthenium.
• - Ferner wird auf die neuesten Legierungen verwiesen, die in US-5 180 551 (Leach & Garner) sowie in US-5 173 132 (Solomon) beschrieben sind. Hierbei werden unterschiedliche prozentuale Kombinationen von Kobalt und Nickel mit dem Ziel eingesetzt, eine erhebliche Verbesserung der Kornstruktur zu erhalten, die Farbe zu optimieren und die mechanische Beständigkeit zu erhöhen.

Mit der vorliegenden Erfindung werden weitere Legierungen vorgeschlagen, die durch die Anwesenheit des Elements Titan, das ein wesentliches erfindungsgemäßes Merkmal darstellt, gekennzeichnet sind.

Die Härte der Legierung ist auf Fällungserscheinungen in der festen Phase oder auf Übergangserscheinungen während der Unordnungs-Ordnungs-Phase zurückzuführen, die unterhalb bestimmter Temperaturen und für bestimmte Atomverhältnisse der Legierungselemente auftreten.

An dieser Stelle setzt die Wirkung des Titans ein, das unter Beteiligung an den vorerwähnten Fällungserscheinungen der Legierung, deren Bestandteil es ist, neue Eigenschaften verleiht.

Wie sich aus der Aufzählung der vorstehenden, den Stand der Technik auf dem Gebiet der Goldschmiedekunst wiedergebenden Patentveröffentlichungen ergibt, erscheint das Element Titan hierbei nicht, da die Bearbeitung von Legierungen mit einem Gehalt an diesem Element spezielle Maßnahmen erfordert, was darauf zurückzuführen ist, daß dieses Element bei erhöhten Temperaturen eine erhebliche Reaktivität mit Luft, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff aufweist. Diese Maßnahmen bestehen üblicherweise in der Bildung einer Schutzatmosphäre während der Behandlungsschritte der Solubilisierung, Alterung, Kaltbearbeitung, des Schmelzens oder ähnlicher Vorgänge.

Als Legierungselement für Goldlegierungen ist Titan gemäß dem gegenwärtigen Stand der Technik nur in der bekannten Goldlegierung mit der Bezeichnung "Gold 990" enthalten.

Die Goldlegierung 990 ist eine hochkarätige Legierung, die in Untersuchungen während der 70′-Jahre entstanden ist und die dazu bestimmt war, zwei Probleme zu lösen: Härtung einer Legierung mit einem sehr niederen prozentualen Anteil an legierenden Elementen; und gleichzeitig Bereitstellung einer Legierung, die ästhetischen Ansprüchen, darunter in bezug auf die Farbe, entspricht.

Es wurde eine Legierung mit einem Feingehalt von 23,76 Karat Gold und 1 Gew.-% Titan entwickelt, die bei der Verwendung eine gleichwertige Beständigkeit wie eine Legierung mit 18 Karat aufweist; vgl. insbesondere US-1 023 334 und DE-35 02 914.5.

Titan ist außerdem in Form von Titannitrit bei der galvanischen Behandlung zur Oberflächenhärtung zur Erhöhung der Gebrauchsfestigkeit und der Abriebbeständigkeit von Schmuckstücken mit hohem Feingehalt vorhanden (vgl. A. R. Zielonka Gold Tecnology, Nr. 14, November 1994).

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bereitstellung von Legierungen auf der Basis von Gold mit einem Feingehalt von 8 bis 22 Karat, ausgehend vom ternären System Au-Ag-Cu, wobei zusätzlich die Elemente Zn, Ru, Ir, B, Si, In und andere enthalten sein können; die erfindungsgemäßen Legierungen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie grundsätzlich das Element Titan mitenthalten.

Insbesondere ersetzt das Titan in der Praxis zwei Elemente, die bisher zur Herstellung von Schmuckstücken eingesetzt worden sind, nämlich Nickel und Kobalt.

Diese beiden Elemente zeigen den Nachteil, daß sie ferromagnetisch sind und ihre Anwesenheit in der Legierung den Verkauf von Schmuckstücken auf den Märkten, wo diesbezüglich einschränkende Bestimmungen gelten, begrenzt.

Ferner ist bekannt, daß Nickel schwere Formen von Hautallergien hervorrufen kann. Aus diesem Grund wurden in zahlreichen Ländern, darunter Japan, Großbritannien und Deutschland, Bestimmungen erlassen, die den Vertrieb von Goldschmiedeprodukten mit einem Gehalt an diesem Element beschränken.

Durch Bereitstellung einer Legierung auf der Basis von Gold, die etwa 58,5% Gold sowie 5 bis 10% Silber, 15 bis 25% Kupfer, 10 bis 20% Zink und 0,1 bis 1% Titan enthält, wird ein Goldprodukt bereitgestellt, das sich für die vorstehend beschriebenen Anwendungszwecke eignet, eine beachtliche mechanische Festigkeit und Dauerhaftigkeit aufweist (160 HV bei einer Glühbehandlung und sogar 280 HV bei einer Alterungsbehandlung, bei einer Kornabmessung von 8 ASTM) und gleichzeitig eine angenehme Farbe besitzt, die ähnlich der Farbe der am stärksten verbreiteten Legierung von 18 Karat ist (vgl. die nachstehende Tabelle).

Die vorerwähnten Eigenschaften ergeben sich außerdem aus der Zeichnung. Im Diagramm von Fig. 1 ist nämlich der Zusammenhang zwischen Behandlungsdauer und Härte bei einer thermischen Alterungsbehandlung dargestellt.

Die speziellen Mengen der einzelnen reinen Metalle, die in Gew.-% angegeben sind, können je nach den speziellen Anwendungszwecken der Legierung auf der Basis von Gold variiert werden.

Somit beschreibt die Erfindung die Bereitstellung von Goldlegierungen auf der Basis des ternären Systems Au-Ag-Cu sowie Legierungen vom quaternären Typ und weiteren Legierungen mit variablen Titangehalten, je nach Anwendungszweck.

Claims (5)

1. Legierungen auf der Basis von Gold vom mindestens ternären Typ (Au-Ag-Cu) mit einem Feingehalt von 8 bis 22 Karat und in unterschiedlichen prozentualen, auf das Gewicht bezogenen Kombinationen, die zur Herstellung von Schmuckstücken, Münzen und Goldbarren geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von Titan vorgesehen ist.

2. Legierungen auf der Basis von Gold nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von Titan in Goldlegierungen vom quaternären Typ (Au-Ag-Cu-Zn) mit einem Feingehalt von 8 bis 22 Karat und mit unterschiedlichen prozentualen, auf das Gewicht bezogenen Kombinationen vorgesehen ist.

3. Legierungen auf der Basis von Gold nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von Titan in Goldlegierungen vorgesehen ist, die mindestens dem ternären Typ (Au-Ag-Cu) entsprechen und einen Feingehalt von 8 bis 22 Karat sowie unterschiedliche prozentuale, auf das Gewicht bezogene Kombinationen aufweisen, wobei außerdem geringe Mengen an weiteren Elementen, wie Silicium, Bor, Indium, Iridium, Ruthenium und andere, vorhanden sind.

4. Legierungen auf der Basis von Gold nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung von Titan in quaternären Legierungen (Au-Ag-Cu-Zn) mit 8 bis 22 Karat Feingehalt in unterschiedlichen prozentualen, auf das Gewicht bezogenen Kombinationen vorgesehen ist, wobei außerdem geringe Mengen an weiteren Elementen, wie Silicium, Bor, Indium, Ruthenium, Iridium und andere, vorhanden sind.

5. Legierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundelemente gewählt sind: etwa 58,5 Gew.-% Gold, 5 bis 10 Gew.-% Silber, 15 bis 25 Gew.-% Kupfer, 10 bis 20 Gew.-% Zink und 0,1 bis 1 Gew.-% Titan.