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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Platinlegierung und daraus hergestellte
Schmuckerzeugnisse. Sie betrifft insbesondere eine Platinlegierung,
die für die Fertigung von Schmuckartikeln wie Ringen, Halsketten,
Armbändern, Ohrringen, Uhrarmbändern, Uhrgehäusen
und anderen Schmucksachen geeignet ist.
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STAND DER TECHNIK FÜR
DIE ERFINDUNG
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Platin
ist ein relativ teures Edelmetall. In den letzten Jahren erfreut
sich Platin zunehmender Beliebtheit als Material für die
Schmuckfertigung. Die für die Schmuckfertigung verwendeten
Platinlegierungen weisen üblicherweise einen Platingehalt
von über 85 Gew.-% auf.
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Reines
Platinmetall (Pt1000) ist weich und besitzt für die meisten
Verwendungen in der Schmuckindustrie nicht die erforderliche mechanische
Festigkeit. Aus diesem Grund werden in den meisten Schmuckapplikationen
verschiedene Arten von Platinlegierungen verwendet. Platinlegierungen
sind wegen ihrer neutralen Farbe, wenn sie zusammen mit Edelsteinen
verwendet werden, beliebt, sie sind hypoallergen, haben eine hohe
Zugfestigkeit und aufgrund ihrer hohen Dichte ein angenehmes Gewicht
und eine gute Haptik.
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In
der Schmuckindustrie werden drei Hauptklassen von Platinlegierungen
verwendet. Diese sind Pt950, Pt900 und Pt850. Diese Legierungen
haben einen Platingehalt von 95, 90 bzw. 85 Gew.-%. Beispiele für
kommerziell erhältliche Legierungen, die häufig
in der Schmuckfertigung verwendet werden, sind Pt/Ir 900/100 (90
Gew.-% Platin und 10 Gew.-% Iridium), PtCu950 (95 Gew.-% Platin
und 5 Gew.-% Kupfer) und PtCo950 (95 Gew.-% Platin und 5 Gew.-%
Cobalt).
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Schmuckmaterialien mit hohem
Platingehalt bekannt. Dabei bedeutet die hier benutzte Bezeichnung
"hoher Platingehalt" eine Platinlegierung mit einem Platingehalt von
85 Gew.-% oder mehr.
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So
ist zum Beispiel in dem
US-Patent
4 165 983 eine Legierung für die Schmuckfertigung
beschrieben, die mindestens 95 Gew.-% Platin, 1,5 bis 3,5 Gew.-%
Gallium und den Rest aus mindestens einem von Indium, Gold, Palladium,
Silber, Kupfer, Cobalt, Nickel, Ruthenium, Iridium und Rhodium enthält.
Im
US-Patent 5 846 352 ist
eine wärmebehandelte Platin-Gallium-Legierung für
die Schmuckfertigung beschrieben, die 1 bis 9 Gew.-% Gallium und
einen kleinen Palladiumanteil enthält. In der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung
JP
61-133340 ist eine Legierung für die Schmuckfertigung
beschrieben, die aus 84 bis 96 Gew.-% Platin, 1 bis 10 Gew.-% Gallium,
0,5 bis 10 Gew.-% Kupfer und 0,01 bis 5 Gew.-% Cobalt besteht. In
der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
JP 61-034133 ist eine
Legierung für die Schmuckfertigung beschrieben, die 84
bis 96 Gew.-% Platin, 0,5 bis 10 Gew.-% Cobalt, 0,5 bis 10 Gew.-%
Kupfer und 0,01 bis 0,5 Gew.-% Y, B, CaB-Mischmetall enthält.
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Obwohl
diese Legierungen zufriedenstellende mechanische und optische Eigenschaften
besitzen und für die Schmuckfertigung geeignet sind, sind
sie aufgrund ihres hohen Platingehalts sehr teuer in der Herstellung.
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Aus
dem Stand der Technik ist ferner eine Anzahl von Schmuckmaterialien
mit niedrigem Platingehalt bekannt. Dabei bedeutet die hierin benutzte
Bezeichnung "niedriger Platingehalt" Platinlegierungen mit einem Platingehalt
von weniger als 85 Gew.-% ist.
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In
dem
US-Patent 2 279 763 ist
eine duktile Platinlegierung beschrieben, die 10 bis 80 Gew.-% Platin, 12
bis 90 Gew.-% Palladium und 1 bis 15 Gew.-% Ruthenium enthält.
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Nachteilig
an bekannten Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt ist,
dass diese oftmals, verglichen mit den Schmuckmaterialien mit hohem
Platingehalt, schlechtere mechanische und physikalische Eigenschaften
aufweisen. Insbesondere ist die Vergießbarkeit der bekannten Schmuckmaterialien
mit niedrigem Platingehalt nicht so gut wie diejenige der Legierungen
mit hohem Platingehalt. Auch unterscheidet sich die Farbe der bekannten
Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt von der typischen
"Platinfarbe" von Pt950-Legierungen, die von den meisten Kunden
von edlem Schmuck gewünscht wird. Deshalb werden Schmuckmaterialien
mit niedrigem Platingehalt oftmals aus ästhetischen Gründen
von den Kunden abgelehnt. Tatsächlich ist es sehr schwierig,
ein Schmuckmaterial mit niedrigem Platingehalt herzustellen, das
sowohl die mechanische Festigkeit und Bearbeitbarkeit als auch die
optischen Eigenschaften der Materialien mit hohem Platingehalt in
sich vereinigt.
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Es
besteht daher ein Bedarf an Platinlegierungen, die für
die Schmuckindustrie geeignet und weniger teuer als die derzeit
zur Verfügung stehenden Platinlegierungen sind und aus
denen sich dennoch Platinschmuck mit den gewünschten mechanischen
und optischen Eigenschaften herstellen läßt.
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Ferner
besteht Bedarf an einer Platinlegierung mit niedrigem Platingehalt,
die im Wesentlichen aus Platin und Nichtedelmetallen besteht und
in welcher der Platingehalt 58,5 Gew.-% oder 75 Gew.-% beträgt (was
14 Karat oder 18 Karat auf einer Skala von 24 Karat entspricht).
Auf diese Weise wird Kunden, die mit der Karatskala von Goldlegierungen
vertraut sind, das Verständnis des Platingehalts der Legierung
erleichtert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird
eine verbesserte Platinlegierung mit niedrigem Platingehalt bereitgestellt,
die 47,5 bis 79,5 Gew.-% Platin, 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
5 bis 50 Gew.-% Kupfer enthält.
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Die
erfindungsgemäßen Legierungen sind insbesondere
für die Herstellung von Schmuckartikeln wie Ringen, Ketten,
Hals- und Armreifen, Ohrringen, Uhrarmbändern, Uhrgehäusen
und anderem Schmuck, insbesondere geprägtem, gestanztem
und tiefgezogenem Schmuck sowie für montierte und spanend
hergestellte Teile geeignet.
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Überraschend
wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäßen
Legierungen trotz ihres relativ niedrigen Platingehalts ausgezeichnete
mechanische und optische Eigenschaften besitzen und sich hervorragend zur
Schmuckfertigung eignen. Aufgrund der geringeren Dichte der erfindungsgemäßen
Legierungen ist es möglich, dünnere und leichtere
Gestaltungen und Gusserzeugnisse bei beträchtlich niedrigeren
Kosten als mit Legierungen mit hohem Platingehalt (beispielsweise
Pt850, Pt900 und Pt950) herzustellen.
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Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungen haben einen
tieferen Schmelzbereich, verglichen mit bekannten Legierungen mit
niedrigem Platingehalt wie sie beispielsweise im
US-Patent 6 048 492 beschrieben sind.
Aufgrund ihrer relativ niedrigen Schmelztemperatur lassen sie sich
leichter vergießen als bisher bekannte Platinlegierungen
und sind energieeffizienter. Diese Legierung mit niedrigerer Schmelztemperatur
erlaubt auch eine niedrigere Formungstemperatur und weniger Ausschuss
aufgrund von Schrumpfungsporosität, Rissen, Einschlüssen
und Verunreinigungen, die leichter bei höheren Temperaturen
auftreten.
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Überraschend
wurde ferner festgestellt, dass sich die erfindungsgemäßen
Platinlegierungen nicht nur – wie für bekannte
Platinlegierungen im Schmuckbereich üblich – im
Kokillen- oder Vakuumguß, sondern auch im Strangguß vergießen
lassen. Insbesondere wurde festgestellt, dass sich die erfindungsgemäßen
Platinlegierungen selbst zum Strangguß von Gussteilen eignen,
die einen Gießquerschnitt von größer
100 mm2 besitzen.
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Die
erfindungsgemäßen Legierungen sind aufgrund ihrer
verbesserten Härte, Bearbeitbarkeit, Vergießbarkeit,
Verformbarkeit, Verschleiß- und Abriebeigenschaften und
Korrosionsbeständigkeit besonders für die Herstellung
von Schmucksachen geeignet. Die erfindungsgemäße
Platinlegierungszusammensetzung sieht so aus und unterscheidet sich
nicht von 95%igem Platin, ist aber wesentlich leichter und weniger
dicht und somit billiger in der Herstellung. Die erfindungsgemäße
Platinlegierungszusammensetzung hat im Wesentlichen dieselbe Farbe
und dasselbe Aussehen wie die Legierung PtCu950.
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Die
erfindungsgemäßen Legierungen können
mit einem Verfahren hergestellt werden, in dem deren Komponenten
mit den vorgeschriebenen Anteilen formuliert, vermischt und zusammen
geschmolzen werden.
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Der
Legierung kann die gewünschte Form verliehen werden. Derartige
Arbeitsgänge sind vielfältig und umfassen das
Gießen oder die maschinelle Bearbeitung. Einige Beispiele
für die maschinelle Bearbeitung sind Walzen der Legierung
zu einem Blech, Ziehen zu einem Draht, Formgeben, Gießen,
Schmieden, Pressen, Stanzen, Umformen oder Ziehen zu Schmuckteilen.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung dieser Legierungen
bei der Herstellung dekorativer Erzeugnisse wie Schmuckartikeln.
Außerdem betrifft die Erfindung Schmuckerzeugnisse, die
diese Legierungen umfassen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Platinlegierungszusammensetzung
mit niedrigem Platingehalt bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Platinlegierung
bereitzustellen, die für die Massenfertigung von Schmuckartikeln
geeignet ist.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Platinlegierung
bereitzustellen, die eine geringere Dichte als bekannte Platinlegierungen
mit hohem Platingehalt besitzen.
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Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Platinlegierung
bereitzustellen, die sich leichter als bekannte Platinlegierungen
vergießen läßt und insbesondere für
den Strangguß geeignet ist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Legierung
mit niedrigem Platingehalt bereitzustellen, deren prozentualer Platingewichtsanteil
14 und 18 Karat auf einer 24-Karat-Skala gleichwertig ist.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungen weisen einen
Platingehalt von 47,5 bis 79,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Legierung, auf. Damit ist der Platingehalt der erfindungsgemäßen
Legierungszusammensetzungen deutlich niedriger als der Platingehalt
der bekannten Platinlegierungen Pt850, Pt900 und Pt950, die üblicherweise
in der Schmuckindustrie verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäße Platinlegierung enthält
folgende Legierungsbestandteile:
- – 47,5
bis 79,5 Gew.-% Platin,
- – 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
- – 3 bis 50,49 Gew.-% Kupfer.
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Der
Platingehalt der erfindungsgemäßen Legierung kann
in dem oben angegebenen Bereich variieren. Liegt der Platingehalt
der Legierung unter 47,5 Gew.-%, verschlechtern sich die Verarbeitbarkeit
und die Korrosionseigenschaften der Legierung erheblich und die
Legierung verliert ihre platinähnliche Farbe. Liegt der Platingehalt
der Legierung über 79,5 Gew.-%, dann steigen die Kosten
für die Legierung stark an, während sich gleichzeitig
die mechanischen und chemischen Eigenschaften nicht erheblich verbessern.
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Der
Palladiumgehalt der erfindungsgemäßen Legierung
beträgt 2,01 bis 25 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt
der Palladiumgehalt der Legierung 2,01 bis 20, insbesondere 3 bis
15, noch bevorzugter 5 bis 13 und am bevorzugtesten 8 bis 12 Gew.-%,
bezogen auf die gesamte Legierungszusammensetzung. Liegt der Palladiumgehalt
der Legierung unter 2,01 Gew.-%, so verschlechtern sich ihre Korrosionseigenschaften
und die Legierung verliert ihre platinähnliche Farbe. Liegt
der Palladiumgehalt der Legierung über 25 Gew.-%, so wird die
Legierung zu teuer und die mechanischen Eigenschaften der Legierung
verschlechtern sich in Folge von Graphitaufnahme.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Palladiumgehalt
der Legierung ferner 0,5 bis 25 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 20
Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.-% und noch bevorzugter 0,5 bis
12,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Legierung,
betragen.
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Die
erfindungsgemäße Legierung kann Kupfer in einer
Menge von 3 bis 50,49 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Legierungszusammensetzung,
enthalten. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße
Legierung Kupfer in einer Menge von größer 5 Gew.-%,
insbesondere größer 7,5 Gew.-%, bevorzugt größer
10 Gew.-%, noch bevorzugter größer 12,5 Gew.-%,
noch weiter bevorzugt größer 15 Gew.-%, noch weiter
bevorzugt größer 17,5 Gew.-%, noch weiter bevorzugt
größer 20 Gew.-%, noch weiter bevorzugt größer
22,5 Gew.-% und am bevorzugtesten größer 25 Gew.-%.
Die vorstehenden Zahlenwerte geben die Untergrenze für
den Kupfergehalt in der erfindungsgemäßen Legierung
an. Die Obergrenze für den Kupfergehalt der erfindungsgemäßen Legierung
in Gew.-% kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung durch folgende Formel berechnet werden: 100 minus
Summe der übrigen Legierungsbestandteile in Gew.-%. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht
die erfindungsgemäße Platinlegierung im Rest aus
Kupfer.
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Die
erfindungsgemäße Platinlegierung kann weiterhin
0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines ersten Metalls enthalten, das
aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Iridium und Ruthenium
besteht. Auch kann eine Kombination aus diesen Elementen zugesetzt
werden, solange der Gesamtanteil 2 Gew.-% der Legierungszusammensetzung
nicht übersteigt. Iridium und/oder Ruthenium kann/können
als Metallhärter zugesetzt werden, um die Härte
der Legierung zu erhöhen, wobei Iridium der bevorzugte
Härter ist, da es allmähliche Härteverbesserungen über
einen großen Konzentrationsbereich ohne Verschlechterung
der Legierungseigenschaften bietet.
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Die
erfindungsgemäße Platinlegierung kann außerdem
0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines zweiten Metalls enthalten, das
aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Indium und Gallium
besteht. Auch kann eine Kombination aus diesen Elementen zugesetzt
werden, solange der Gesamtanteil 2 Gew.-% der Legierungszusammensetzung
nicht übersteigt. Indium und Gallium können zugesetzt
werden, um das Ausscheidungshärten der Legierung zu verbessern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Legierung
weiterhin mindestens ein eigenschaftsverbesserndes Additiv enthalten.
Zu den bekannten eigenschaftsverbessernden Additiven zählen
insbesondere Desoxidationsmittel, Korngrößenverkleinerer,
viskositätserniedrigende Mittel oder Farbveränderer.
Anzahl und Anteil der weiteren Additive können in Abhängigkeit
von den gewünschten mechanischen Eigenschaften der Legierung
variieren und lassen sich vom Durchschnittsfachmann leicht im Rahmen von
Routineversuchen ermitteln.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Legierung besitzt ausgezeichnete
mechanische und physikalische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Vickers-Härte
und Bruchdehnung. Die Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen
Platinlegierung liegt im Bereich von 250 bis 900 N/mm2,
insbesondere 450 bis 800 N/mm2. Die Vickers-Härte
der erfindungsgemäßen Platinlegierung, gemessen
im ungehärteten Zustand, liegt im Bereich von 70 bis 260 HV10,
insbesondere 130 bis 210 HV10. Die Bruchdehnung der erfindungsgemäßen
Platinlegierung beträgt mindestens etwa 15%, insbesondere
mindestens etwa 20%.
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Ein
weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin,
dass der Farbton der Platinlegierung im Wesentlichen dem platinweißen
Farbton der Legierung PtCu950 entspricht, der ästhetisch
sehr ansprechend ist.
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Die
erfindungsgemäße Legierung kann ferner eines oder
mehrere Nichtedelmetalle in einer Menge von jeweils 0,01 bis 15
Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 7,5 Gew.-%,
und am bevorzugtesten 0,5 bis 5 Gew.-% enthalten.
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Dabei
bedeutet der Begriff "Nichtedelmetall", wie er hier verwendet wird,
ein Metall, das nicht zu der Gruppe der Edelmetalle (Gold, Silber,
Quecksilber, Rhenium, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium
und Platin) gehört. Nichtedelmetalle, die in der erfindungsgemäßen
Legierung enthalten sein können, sind beispielsweise Kupfer,
Eisen, Cobalt, Nickel, Indium und/oder Gallium.
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Die
Formulierung "besteht im Wesentlichen aus", wie sie hier verwendet
wird, bedeutet, dass damit alle Legierungsbestandteile mit Ausnahme
von üblichen Verunreinigungen und eigenschaftsverbessernden Additiven
wie Härter (beispielsweise Iridium und/oder Ruthenium),
Desoxidationsmittel, Korngrößenverkleinerer, viskositätserniedrigende
Mittel oder Farbveränderer angegeben sind. Der Gesamtanteil
der eigenschaftsverbessernden Mittel beträgt dabei vorzugsweise
weniger als 5 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 3 Gew.-%, noch
bevorzugter weniger als 2 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 1
Gew.-%, und am bevorzugtesten weniger als 0,5 Gew.-%.
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Die
erfindungsgemäße Platinlegierung kann im kristallinen
oder im amorphen Zustand vorliegen. Vorzugsweise liegt die erfindungsgemäße
Platinlegierung in einem im wesentlichen kristallinen Zustand vor.
Die Formulierung "im wesentlichen kristallinen Zustand", wie sie
hier verwendet wird, bedeutet, dass die Platinlegierung zu mehr
als etwa 50 Volumenprozent im kristallinen Zustand vorliegt. Vorzugsweise
liegt die Platinlegierung zu wenigstens etwa 90 Volumenprozent,
insbesondere zu wenigstens etwa 95 Volumenprozent und am bevorzugtesten
zu etwa 100% im kristallinen Zustand vor. Die erfindungsgemäße
Legierung ist ferner vorzugsweise nicht duktil.
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Die
erfindungsgemäße Legierung ist vorzugsweise im
wesentlichen frei von Nickel, Chrom, Phosphor und/oder Kobalt. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt
die Menge der vorgenannten Elemente in der Legierung jeweils weniger
als 5 Gew.-%, insbesondere weniger als 3 Gew.-%, bevorzugt weniger
als 2 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.-% und am bevorzugtesten
weniger als 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der
Legierung.
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Die
erfindungsgemäße Legierung kann durch herkömmliche
aus dem Stand der Technik bekannte Legierungsverfahren hergestellt
werden. Dabei umfasst die Herstellung der Legierung im Allgemeinen
den Schritt des Schmelzens von Platin, Palladium und Kupfer und
der gegebenenfalls weiteren Legierungsbestandteile in den entsprechenden
Mengenanteilen. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Härtens
der Legierung durch Kaltverformung oder Wärmebehandlung
umfassen.
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Das
Verfahren kann ferner die Schritte Glühen sowie anschließendes
Abschrecken der Legierung vor ihrem Aushärten umfassen.
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Die
Legierung wird üblicherweise aus einer Schmelze unter Schutzgas
gegossen und anschließend geformt. Nach der Formgebung
kann die Legierung einer Wärmebehandlung, gegebenenfalls
unter Schutzgas, unterworfen werden, um ihre mechanischen Eigenschaften
zu verbessern.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Platinlegierung
erfolgt vorzugsweise durch Hochtemperaturschmelzen, z. B. durch
Induktion. Dabei sollte Sorge dafür getragen werden, jegliche
Verunreinigung der Legierung zu begrenzen, da Platin leicht Elemente
aus der Umgebung (Luft, Tiegel etc.) verunreinigt wird. Es empfiehlt
sich daher, die Metalle entweder in einem Vakuum oder unter Inertgasatmosphäre
zu schmelzen, wobei ein Kontakt mit anderen Metallen und das Vermischen
mit auf SiO2-haltigen Produkten verhindert
werden sollte.
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Die
Platinlegierung wird vorzugsweise durch Induktionserwärmen
in einem für Platinlegierungen geeigneten Tiegel vermischt
und erschmolzen. Nach dem Schmelzen kann die Legierung in Wasser
gegossen werden, wodurch ein Granulat erzeugt wird, und anschließend
getrocknet, gewogen und zum Gießen verwendet werden.
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Zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung werden
die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
vorzugsweise in einem Siliziumdioxidtiegel (für kleine,
schnelle Schmelzen) oder einem Zirkoniumoxidtiegel (für
große, langsame Schmelzen) in einem Induktionsofen geschmolzen.
Dabei ist es bevorzugt, im Schmelzvorgang ein Vakuum oder Inertgas
zu verwenden und alle Komponenten der Legierungszusammensetzung
zeitgleich in den Tiegel zu geben. Beim Erschmelzen der Legierung
sollten die geschmolzenen Metalle vorzugsweise "gewendet" werden
(unter Anwendung von Induktionsfeldern mit mittlerer bis niedriger
Frequenz), um das richtige Durchmischen der Metalle zu erreichen.
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Nach
dem Schmelzschritt können die erhaltenen kornförmigen
Legierungsbestandteile kaltgewalzt und/oder geglüht werden,
um die mechanischen Eigenschaften des Gemischs zu verbessern. Danach
kann die gemischte Metallzusammensetzung wahlweise wie zuvor erneut
geschmolzen und ein Schrot oder ein Blech hergestellt werden.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Platinlegierung
kann weiterhin einen Glühschritt umfassen. Das Glühen
kann entweder in einem Ofen oder in einer Flamme, wie aus dem Stand
der Technik bekannt, durchgeführt werden. Dabei ist die
Glühtemperatur von Platingehalt und Schmelzpunkt der Legierung
abhängig und lässt sich leicht vom Durchschnittsfachmann
im Rahmen von Routineversuchen bestimmen. Vorzugsweise wird das
Glühen in einem Ofen unter Schutzgasatmosphäre
durchgeführt.
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Das
Schutzgas kann eines der nichtoxidierenden inerten Gase wie Argon,
Stickstoff oder ein Gemisch davon, antioxidierenden Gase wie Wasserstoff
und Kohlenmonoxid oder "Formiergas" bzw. "Spaltammoniak" (Stickstoff
mit wenigen Prozenten Wasserstoff) sein. Das Werkstück
kann auch vor Oxidation geschützt werden, indem es mit
im Handel erhältlichen Wärmebehandlungshüllen
umgeben wird.
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Die
Legierung kann für eine breite Vielfalt von Schmuckkomponenten
wie Ringe, Schließhaken, Federteile, Druckfederfassungen
für Edelsteine und dergleichen verwendet werden.
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Weiterhin
kann die Legierung, wenn gewünscht, wiederholt geglüht
und wärmebehandelt/ausgehärtet werden.
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Dabei
ist der Begriff "Aushärten", wie er hier verwendet wird,
im Wesentlichen synonym mit dem Begriff "Ausscheidungshärten",
welches aus der Bildung winziger Teilchen aus einem neuen Bestandteil
(Phasen) in einer festen Lösung resultiert. Durch das Vorhandensein
dieser Teilchen wird eine Spannung in der Legierung erzeugt und
deren Streckgrenze und Härte erhöht. Siehe beispielsweise
B.
A. Rogers, "The Nature of Metals", S. 320 (Iowa State University
Press, 1964),
H. W. Polock, "Materials Science
and Metallurgy", S. 266 (Reston Pub. Inc., 1981) und
"The
Metals Handbook", S. 1–2 (Am. Soc'y Metals, 1986).
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Im
geglühten/ungehärteten Zustand kann die Legierung
durch Standardverfahren zur Schmuckfertigung bearbeitet werden.
So kann sie beispielsweise gewalzt, gezogen, gelötet, geformt,
gebogen, gelasert, gepresst und gestanzt werden. Die Legierung kann
für eine Vielfalt von Designs für Federn, Edelsteinfassungen
in Ringen, Anhängern, Armbändern, Ketten, Edelmetall-Kunsthandwerksgegenstände
und dergleichen verwendet werden.
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Aus
der erfindungsgemäßen Legierung können
Körper, insbesondere Schmuckartikel, beliebiger Größe
und Form hergestellt werden. Die Grundformen Körper können
variieren, von einem einfachen Blech bis zu Ringformen und komplexeren
Schraubenformen, V-Formen und dergleichen. Die Körper können
ein Draht, ein Blech, eine Feder jeder Art, Anhänger, Kettenglieder,
Broschen usw. sein. Es können die in der Schmuckindustrie üblichen
Standardlötverfahren oder Laserverfahren angewendet werden.
Die Legierung kann geformt, gebogen, aufgebaut und geglüht
werden, und, wenn das Stück fertig ist, können
Federkraft und Härte durch eine Wärmebehandlung
wiederhergestellt werden.
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Das
Schmuckerzeugnis kann ferner durch Gießen, insbesondere
durch Kokillen- oder Vakuumguß, aber auch durch Strangguß hergestellt
werden. Die Legierungshärte kann durch eine Wärmebehandlung
weiter erhöht werden. Die Wärmebehandlung kann
in einem Bereich von 300 bis 950°C durchgeführt
werden, wobei ein geeigneter Wert im Bereich von 600 bis 950°C
und typischerweise bei etwa 800°C liegt. Die Legierung kann
durch Standardglühvorgänge, typischerweise bei
etwa 850 bis 950°C, weichgeglüht werden.
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Die
Legierung kann in Form von Draht, Blech oder einem anderen bearbeiteten
Artikel verwendet werden, und es können ihr aufgrund ihrer
großen Härte, zusammen mit großer Duktilität,
komplizierte Gestalten und Formen verliehen werden.
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Die
erfindungsgemäße Legierung kann beispielsweise
zur Herstellung von Trauringen verwendet werden. Diese werden im
Allgemeinen hergestellt, indem Rohlinge aus Rohren herausgesägt
und durch geeignete Arbeitsgänge wie Fräsen, Ziehen,
Schmieden und Polieren weiterbearbeitet werden.
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Aus
der erfindungsgemäßen Legierung können
weitere Schmucksachen, beispielsweise Ringe, Halsketten, Armbänder,
Ohrringe, Armreifen, Anstecknadeln, Uhrarmbänder, Uhrgehäuse,
Armbanduhren und Zahnstocher, und andere dekorative Artikel wie
Kugelschreiber, Brieföffner, Taschenmessergriffe und dergleichen
hergestellt werden.
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Mit
den erfindungsgemäßen Legierungen wird ein guter
Kompromiss zwischen verschiedenen technologischen Eigenschaften
bei gleichzeitig weitgehender Beibehaltungder Platinfarbe erzielt.
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Die
erfindungsgemäßen Legierungen zeichnen sich durch
gute Vergießbarkeit aus, welches die Möglichkeit
zum Einsatz für den gesamten Bereich des Schmuckgusses
bietet. Durch ihre gute Verformbarkeit ist die Legierung hervorragend
zur Herstellung von Ringen und Ketten, geprägtem, gepresstem,
gestanztem und tiefgezogenem Schmuck geeignet, ebenso wie für
montierte und spanend hergestellte Teile. Darüber hinaus lässt
sich die Legierung sehr gut polieren, Fassungen können
ebenfalls gut ausgeführt werden. Für die Verbindungstechnik
ist das Material gut lötbar und sehr gut zu Lasern. Schließlich
sind die erfindungsgemäßen Legierungen mit dem
Handwerkszeug des Goldschmieds nach einer Wärmebehandlung
mit teilweiser Oxidation des Kupferinhaltes gut beizbar.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Die beschriebenen Beispiele dienen lediglich
zum besseren Verständnis der Erfindung und sind nicht als
Beschränkung der in den Patentansprüchen unter
Schutz gestellten Erfindung zu verstehen.
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BEISPIEL 1
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Eine
Legierung vom Typ 585PtPd100Cu mit der in der nachfolgenden Tabelle
angegebenen Zusammensetzung wurde ausgewogen und unter Vakuum in
einem ZrO2-tiegel in einem Vakuuminduktionsofen
bei einer Temperatur von 1520 bis 1560°C geschmolzen, wobei
eine homogene Schmelze zu erhalten wurde. Die Legierung wurde in
eine wassergekühlte Kupferform gegossen, wobei Barren mit
den Abmessungen 20 mm × 145 × 200 mm geformt wurden.
Nach einer Dickenverringerung um 75% durch Kaltwalzen wurde die
Legierung bei 950°C unter Stickstoffatmosphäre
geglüht.
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Die
physikalischen Eigenschaften der hergestellten Legierungsproben
sind in der Tabelle angegeben. Der Schmelzbereich wurde ermittelt,
indem die Abkühlungskurve der Legierung mit einem Degussa-Widerstandsofen
HR1/Pt/PtRH10, der mit einem Linseis-Thermoelement und einem Temperatur-Zeit-Plotter
L250 ausgerüstet war, gemessen wurde. Die Vickers-Härte
wurde entsprechend EN ISO 14577 mit einem Gerät vom
Typ Wolpert V-Testor 4521 gemessen. Zugfestigkeit, Bruchdehnung
und Streckgrenze wurden entsprechend EN 10002 mit
einem Gerät vom Typ Zwick Z010 bestimmt. Die Farbe wurde
visuell ermittelt.
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BEISPIEL 2
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Eine
Legierung vom Typ 750PtPd100Cu mit der in der Tabelle angegebenen
Zusammensetzung wurde gemäß der in Beispiel 1
angegebenen Verfahrensweise hergestellt, wobei die Legierung bei
einer Temperatur von 1680 bis 1740°C geschmolzen wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Legierungsproben
wurden wie in Beispiel 1 bestimmt und sind in der Tabelle zusammengefasst.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Eine
im Handel erhältliche Legierung vom Typ Pt/Cu 950/50 wurde
ausgewogen und unter Vakuum in einem ZrO2-Tiegel
in einem Vakuuminduktionsofen geschmolzen, wobei eine homogene Schmelze
erhalten wurde. Die Legierung wurde in eine wassergekühlte
Kupferform gegossen, wobei Barren mit den Abmessungen 20 mm × 145 × 200
mm geformt wurden. Nach einer Dickenverringerung auf 10 mm durch
Kaltwalzen wurde die Legierung 50 Minuten lang bei 1000°C
unter Stickstoffatmosphäre geglüht. Die nächsten
Verformungsschritte waren 4 mm und 1,0 mm. Zwischen diesen Schritten
wurde das Material bei 1000°C geglüht.
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Die
physikalischen Eigenschaften der so hergestellten Legierungsproben
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht und sind in der
Tabelle angegeben.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Eine
Legierung vom Typ 585PtCuCo mit der in der Tabelle angegebenen Zusammensetzung
wurde ausgewogen und unter Vakuum in einem ZrO2-Tiegel
in einem Vakuuminduktionsofen bei einer Temperatur von 1480 bis
1500°C geschmolzen, wodurch eine homogene Schmelze erhalten
wurde. Die Legierung wurde in eine wassergekühlte Kupferform
gegossen, wobei Barren mit den Abmessungen 20 mm × 145 × 200
mm geformt wurden. Nach einer Dickenverringerung um 75% durch Kaltwalzen
wurde die Legierung bei 950°C unter Stickstoffatmosphäre
geglüht.
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Die
physikalischen Eigenschaften der hergestellten Legierungsproben
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht und sind in der
Tabelle angegeben.
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Die
Versuchsergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäße
Legierung überlegene Gieß-, Verschleiß-
und Abriebeigenschaften besitzt, verglichen mit der bekannten Legierung
Pt/Cu 950/50. Weiterhin zeigen die Versuchsergebnisse, dass die
Formgebungseigenschaften und der Farbton der erfindungsgemäßen Legierung
mit denjenigen der bekannten Legierung Pt/Cu 950/50 vergleichbar
sind.
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Die
Legierungen zeichnen sich durch gute Vergießbarkeit aus,
welches die Möglichkeit zum Einsatz für den gesamten
Bereich des Schmuckgusses bietet. Durch ihre gute Verformbarkeit
ist die Legierung hervorragend zur Herstellung von Ringen und Ketten,
geprägtem, gepresstem, gestanztem und tiefgezogenem Schmuck
geeignet, ebenso wie für montierte und spanend hergestellte
Teile. Darüber hinaus lässt sich die Legierung
sehr gut polieren, Fassungen können ebenfalls gut ausgeführt
werden. Für die Verbindungstechnik ist das Material gut
lötbar und sehr gut zu Lasern. Schließlich sind
die erfindungsgemäßen Legierungen mit dem Handwerkszeug
des Goldschmieds nach einer Wärmebehandlung mit teilweiser
Oxidation des Kupferinhaltes gut beizbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4165983 [0006]
- - US 5846352 [0006]
- - JP 61-133340 [0006]
- - JP 61-034133 [0006]
- - US 2279763 [0009]
- - US 6048492 [0016]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - B. A. Rogers,
"The Nature of Metals", S. 320 (Iowa State University Press, 1964) [0056]
- - H. W. Polock, "Materials Science and Metallurgy", S. 266 (Reston
Pub. Inc., 1981) [0056]
- - "The Metals Handbook", S. 1–2 (Am. Soc'y Metals,
1986) [0056]
- - EN ISO 14577 [0067]
- - EN 10002 [0067]