AT389674B

AT389674B - Ummanteltes material fuer ornamentale verwendung

Info

Publication number: AT389674B
Application number: AT0157485A
Authority: AT
Original assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1990-01-10
Also published as: FR2565161B1; JPS60255425A; FR2565161A1; US4666795A; DE3518021A1; ATA157485A

Description

Nr. 389674

Die Erfindung betrifft ein ummanteltes Material für ornamentale Verwendung. Diese ornamentale Verwendung umfaßt Verwendungen wie z. B. für Brillengestelle, Armbänder und Uhrenaimbänder. "Ummanteltes Material" bedeutet hierbei sogenanntes plattiertes Material (Clad-Material), welches aus einem oder mehreren Kernen oder Kemschichten und einem oder mehreren Mantelschichten besteht, welch letztere auf den Kern oder die Kemschichten unter Druckeinwirkung und gegebenenfalls unter Wärmeeinwirkung aufgebracht sind. Hierzu gehören auch die sogenannten "Manteldrähte".

Ti-enthaltendes ummanteltes Material ist bekannt. Zum Beispiel ist es bekannt, einen Kern aus Ti oder Ti-Basislegierung mit einem Mantel zu umhüllen im sogenannten Plattierverfahren, welcher aus Ni, Ni-Basislegierung, Au-Basislegierung oder Cu-9%Ni-2%Sn-Legierung besteht Der Einschluß von Ti im Kern führt zu einem leichten Gewicht und hoher mechanischer Festigkeit, während der Einschluß von Legierungen im Mantel zu sehr guter Verarbeitbarkeit, gutem Löt- und Plattierungsvermögen, und schönem Aussehen führt. Die bekannten ummantelten Materialien dieser Art werden gern für Brillengestelle und Armbanduhrenbänder verwendet

Neben diesen Vorteilen hat das bekannte ummantelte Material dieser Art jedoch auch mehrere unvermeidbare Nachteile. Im Falle der oben beschriebenen ummantelten Materialien haben die für den Mantel verwendeten Legierungen ein verhältnismäßig großes spezifisches Gewicht und geringe mechanische Festigkeit. Deshalb ist die Dicke des Mantels, welche offenbar die Bearbeitbarkeit und die Eignung zum Löten und Plattieren verbessert nach obenhin begrenzt Demgegenüber hat ein größerer Anteil von Ti im Kern, welcher offensichtlich zu einem leichteren Gewicht und höheren mechanischen Festigkeiten führen würde, unvenneidbar eine Beeinträchtigung der Bearbeitbarkeit des ummantelten Materials zur Folge. Eine niedrige Bearbeitbarkeit verhindert die Herstellung von Brillengestellen mit komplizierten Gestaltungen und kompliziertem Design. Obwohl es denkbar ist, den Querschnitt des ummantelten Materials zu erhöhen, hat eine Querschnittsvergrößerung unvermeidlich auch eine Gewichtszunahme zur Folge.

Durch die Erfindung soll die Möglichkeit geschaffen werden, ummanteltes Material industriell in Großserie herstellen zu können, welches ein geringes Gewicht und hohe mechanische Festigkeit sowie gleichzeitig ideale Bearbeitbarkeit und gute Eignung zum Löten und Plattieren hat.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs näher bezeichnten ummantelten Material erfindungsgemäß gelöst durch einen aus Ti oder Ti-Basislegierung hergestellten Kern und einen auf diesen Kern aufplattierten Mantel aus alterungshärtbarer oder vergütbarer Legierung.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von Beispielen näher beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Musters eines ummantelten Materials nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt eines weiteren Beispiels eines ummantelten Materials nach der Erfindung, und Fig. 3 ein Kurvendiagramm zur Darstellung der Ergebnisse von Zugfestigkeitstests.

Das in Fig. 1 gezeigte ummantelte Material hat die Form eines Drahtes oder Manteldrahtes (10), bei welchem ein Kem (11) aus Ti oder Ti-Basislegierung vollständig von einem Mantel (12) aus alterungshärtbarer Legierung umschlossen ist Die für den Mantel verwendete Legierung muß gut geeignet sein zum Löten und Plattieren sowie zum guten Alterungshärten oder Vergüten. Zusätzlich muß die Legierung vor dem Aushärten ausgezeichnet bearbeitbar sein. Zum Beispiel werden vorzugsweise Cu-(10 ~ 25 Gew.-%)Ni-(5 ~ 25 Gew.-%)Mn Legierungen, Cu-(5 ~ 25 Gew.-%)Ni-(l ~ 8 Gew.-%)A1 Legierungen, Cu-(0,1 ~ 5 Gew.-%)Be Legierungen, Cu-(0,1 - 5 Gew.-%)Be-(0,l - 10 Gew.-%)Ni Legierungen, Ni-(1 ~ 30 Gew.-%)Sn Legierungen, und Ni-(4 - 20 Gew.-%)Cr-(0,l ~ 2,0 Gew.-%)Be-(0,l - 2,0 Gew.-%)Cu Legierungen verwendet.

Das Querschnittsflächenverhältnis des Mantels (12) mit Bezug auf den Kem sollte vorzugsweise im Bereich von 5,26 % bis 25 % liegen. Wenn das Verhältnis die obere Grenze überschreitet kann das Aufbringen des Mantels durch Plattieren wegen des Unterschiedes der mechanischen Festigkeit zwischen Mantel (12) und Kem . (11) nicht mehr glatt durchgeführt werden.

Im Falle des in Fig. 1 gezeigten plattierten Materials bzw. ummantelten Materials erfolgt nach dem Aufbringen durch Plattieren ein Alterungshärten oder Vergüten, um die mechanische Festigkeit des Mantels (12) zu erhöhen. Eine hohe mechanische Festigkeit des Mantels (12) ermöglicht eine dünnere Konstruktion und damit ein leichteres Gewicht Dank der ausgezeichneten Bearbeitbarkeit und der guten Löt* und Plattieibarkeit des Mantels (12) sollte die Bearbeitung vorzugsweise vor da- Alterungshärtung stattfinden. Der Einschluß von Ti im Kem (11) verbessert merklich das leichte Gewicht und die Federkraft des ummantelten Materials (10), was seinerseits wiederum sich günstig auf die Herstellung von Brillengestellen mit komplizierter Gestaltung und kompliziertem Design auswirkt.

Das in Fig. 2 gezeigte ummantelte Material bzw. plattierte Material hat die Form einer Platte (20), bei welcher ein aus Ti oder Ti-Basislegierung hergestellter Kem (21) zwischen zwei Mäntel (22) gefaßt ist, welche aus alteningshärtbarer Legierung bestehen. -2-

Nr. 389674

Beispiele!

Ein Teststück (Nr.l), welches aus ummanteltem Material nach der Erfindung hergestellt wurde, und andere Teststücke (Nr. 2 bis 4) wurden aus anderen ummantelten Materialien zubereitet.

Bei der Herstellung des Teststückes Nr. 1 wurde ein Mantel aus Cu-20%Ni-20%Mn-Legierung im Plattier-Verfahren auf einen Ti-Kem (JIS-Art-2-Rundstab) mit einem Querschnittsflächenverhältnis von 21,9 % aufgebracht Nach dem Aufbringen bzw. Plattieren wurde das ummantelte Material einer Zwischenvergütung bei 560° C und einem Drahtziehvorgang zur Bildung eines Drahtes von 2,6 mm Durchmesser unterworfen. Als nächstes wurde dieser Draht kontinuierlichen Vergütungen bei 560° C in einer ^-Gasumgebung zur Lösung der

Mantellegierung unterworfen. Anschließend wurde durch Drahtziehen ein Draht von 1,3 mm Durchmesser hergestellt, welcher dann einer Alterungshärtung bei 380° C für 2,5 Stunden in einer ^-Gasumgebung unterworfen wurde. Die Arbeitsrate betrug 75 %.

Zum Vergleich wurde der gleiche Draht vor der Alterungsaushärtung als Teststück Nr. 2 verwendet. "Alterungshärten" ("age-hardening") bedeutet hierbei die Erzeugung einer spontanen strukturellen Änderung nach einiger Zeit zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.

Zum weiteren Vergleich wurde das Teststück Nr. 3 nur aus Ti hergestellt. Das Teststück Nr. 4 enthielt einen Ni-Mantel, der durch Plattieren auf einen Ti-Kem mit der gleichen Arbeitsrate wie im Falle des Teststückes Nr. 1 aufgebracht wurde.

Die Teststücke Nr. 1 bis 4 wurden einem Zugfestigkeitstest unterworfen, dessen Ergebnis in Fig. 3 graphisch dargestellt ist; dabei wurde auf der Abszisse die Dehnung in % und auf der Ordinate die Zug-Spannung in N/mm^ aufgetragen. Fig. 3 zeigt eine gepunktete Kurve für das Teststück No. 1, eine gestrichelte Kurve für das Teststück No. 2, eine ausgezogene Kurve für das Teststück No. 3, und eine strich-punktierte Kurve für das Teststück No. 4.

Fig. 3 zeigt deutlich, daß das Teststück No. 1, welches aus ummanteltem Material gemäß der Erfindung hergestellt ist, höhere mechanische Festigkeit aufweist als die in bekannter Weise hergestellten ummantelten Materialien. Da das Festigkeitsverhältnis des ummantelten Materials nach der Erfindung mit Bezug auf die herkömmlichen ummantelten Materialien ungefähr 1,8 beträgt, erwartet man eine 45 %-ige Reduktion des Querschnittes für die Herstellung von Produkten der gleichen mechanischen Festigkeit.

Brillengestelle mit dem gleichen Design wurden sowohl aus Teststücken No. 1 als auch aus einem Teststück No. 5, welches aus Ni-Cr-Legierung gefertigt wurde, hergestellt und ihre Gewichte sowie ihre Gewichtsreduzierungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Teststück Gewicht (g) Gewichtsredu zierungsrate (%) Klassifikation No. 1 9 57 Erfindung No. 4 13 40 Konventionell No. 5 21 - Konventionell

Bei der Herstellung eines Brillengestells der gleichen Gestalt wie das Teststück No. 5 und dem gleichen Material wie das Teststück No.l ergab sich eine Gewichtsreduzierung von 40 %. Bei der Herstellung eines Brillengestells von der gleichen Festigkeit wie das Teststück No. 5 und dem gleichen Material wie das Teststück No. 1 ergab sich eine Gewichtsreduzierung von 67 %. Wenn die für gelötete Teile erforderliche Festigkeit mitberücksichtigt wurde, ergab sich ein tatsächlicher Wert von 57 %.

Die Tabelle zeigt klar, daß das Gewicht von Brillengestellen bis zu 57 % reduziert werden kann, wenn das ummantelte Material der Erfindung für deren Herstellung verwendet wird.

Begriffserklärung:

Wenn der Querschnittsflächenbereich eines Stabes vom Wert A auf den Wert B durch plastische Verformung während der Bearbeitung reduziert wird, beispielsweise in einem Ziehvorgang, Walzvorgang oder durch Extrudieren, dann ist die in der Beschreibung verwendete "Arbeitsrate" wie folgt definiert:

A-B -x100(%)

A -3-

Claims

10 Nr. 389674 5 PATENTANSPRÜCHE 1. Ummanteltes Material für ornamentale Verwendung, gekennzeichnet durch einen aus Ti oder Ti-Basislegierung hergestellten Kern (11; 21) und einen auf diesen Kern aufplattierten Mantel aus alterungshärtbarer oder vergütbarer Legierung.

2. Ummanteltes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer Cu· Basislegierung hergestellt ist, welche aus 10 bis 25 Gewichtsprozent Ni, 5 bis 25 Gewichtsprozent Mn und im übrigen Cu besteht.

3. Ummanteltes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer Cu-20 Basislegierung hergestellt ist, welche aus 5 bis 15 Gewichtsprozent Ni, 1 bis 8 Gewichtsprozent Al und im übrigen Cu besteht.

4. Ummanteltes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer Cu* Basislegierung hergestellt ist, welche aus 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Be und im übrigen Cu besteht 25

5. Ummanteltes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer Cu-Basislegierung hergestellt ist, welche aus 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Be, 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Ni und im übrigen Cu besteht

6. Ummanteltes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer Ni- Basislegierung hergestellt ist welche aus 1 bis 30 Gewichtsprozent Sn und im übrigen Ni besteht.

7. Ummanteltes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer Ni-Basislegierung hergestellt ist, welche aus 4 bis 20 Gewichtsprozent Cr, 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent Be, 0,1 bis 35 2,0 Gewichtsprozent Cu und im übrigen Ni besteht.

8. Ummanteltes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsflächenverhältnis des Mantels in bezug auf den Kem im Bereich von 5,26 % bis 25 % liegt 40 Hiezu 1 Blatt Zeichnung 45 -4-