Verfahren zum Herstellen von einen Überzug aus Edelmetall aufweisenden metallischen Gegenständen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von einen Überzug aus Edelmetall auf weisenden metallischen Gegenständen aus warm aushärtbaren NE-Metallegierungen, auf die nach ihrer Formgebung der Edelme'tallüberzug aufgebracht und durch Diffusionsglühen mit der Grundmetallegie- rung verbunden wird.
Es ist bekannt, dass die Verarbeitung von Mate rialien mit veredelter Oberfläche mit verschiedenen Nachteilen verbunden ist. So schwankt beispielsweise bei aus Doubl'e-Draht hergestellten Gegenständen die Stärke der Goldauflage häufig um mehr als 100 %. Dies ist darauf zurückzuführen, dass schon beim Aus walzen die Sträke der Goldschicht ungleich verändert wird.
Eine weitere Ungleichheit der Stärke der Gold schicht wird durch Verformung des Double-Drahtes bei der Fertigung eines bestimmten Gegenstandes her vorgerufen, da die Verformung örtlich verschieden ist.
Auch wird durch die wiederholte Verformung und das jeweils anschliessende Glühen die Goldschicht grobkörnig, so dass an den Stellen, an denen bei der end'gül'tigen Formgebung Flächen mit kleinem Krüm- mungsradius entstehen, die Oberfläche raun und un eben wird. Zur Erzielung einer gleichmässigen Ober fläche müssen diese Stellen stärker poliert werden, so dass die Stärke der Goldschicht an diesen Stellen noch weiter verringert wird.
Erfolgt die Verarbeitung des ausgewalzten Doub1e- Drahtes mittels Schnittwerkzeugen, so tritt an den Schnittkanten das Unterlagemetall hervor, so dass, um auch an diesen einer starken Abnützung aus- gesetzten Stellen einen Korrosionsschutz zu bewirken, diese Stellen nachträglich vergoldet werden müssen, was jedoch nur eine mangelhafte Notlösung darstellt.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde schon vorgeschlagen, Gegenstände, bei deren Herstellung das Ausgangsmaterial stark und insbesondere an den einzelnen Stellen des Gegenstandes ungleich stark verformt werden muss, aus Unedelmetall herzustellen und nach der endgültigen Formgebung auf sie eine Edel'metallauflage aufzubringen, die durch Diffusion mit der Unterlage mechanisch untrennbar verbunden wird.
Um die Diffusion bei genügend hoher Tempe ratur kurzzeitig durchführen zu können, ohne dass eine Deformation der bei so hohen Temperaturen weich werdenden Metalle auftritt, wird gemäss einem bekannten Verfahren dabei in einer Salzschmelze ge arbeitet.
Ein schwerwiegender Nachteil des Verfah rens zum Verbinden von Grundmetall und Überzug durch Diffusion liegt jedoch darin, dass das Grund metall durch die Wärmebehandlung seine Festi'gkeits- und Federungseigenschaften verliert. Beim Diffusions vorgang tritt nämlich eine Rekristallisation auf, durch die das Grundmetall wieder weich und unelastisch wird.
Daher kann dieses Verfahren dann nicht an- gewendet werden, wenn der fertige, überzogene Gegenstand bestimmte Festigkeits- und Federungs eigenschaften aufweisen muss.
Es ist auch bekannt, Edelmetallauflagen nur durch galvanisches Plattieren, also ohne eine nach herige, die lästige Rektristallisation hervorrufende Diffusion, auf Körper aus Unedelmetallen aufzubrin gen. Für elastischen Beanspruchungen unterworfene und einer starken Korrosion ausgesetzte Gegenstände ist diese Art der Aufbringung einer EdelmetaRauflage aber nicht geeignet.
Nun ist es bekannt, dass bestimmte Legierungen, insbesondere Kupferlegierungen, sogenannte aushärt- bare Legierungen, durch Wärmebehandlung eine we sentliche Festigkeitssteigerung erlangen.
Verwendet man zur Herstellung kompliziert geformter Teile Le gierungen dieser Art, so besteht die Möglichkeit, die- sen Gegenständen ihre endgültige Form zu geben, so lange das Material noch gut verformungsfähig ist und danach erst durch eine Anlassbehandlung am Fertig- teil diesen Gegenständen die gewünschte Festigkeit zu erteilen. Derartige aushärtbare Legierungen <RTI
ID="0002.0015"> sind zwar auch schon als Grundmetall bei dem bekannten Diffusionsverfahren verwendet worden, jedoch ohne dass ihre Eigenschaft der Aushärtbarkeit dabei aus genutzt wurde.
Vielmehr wurde das Diffusionsglühen in Temperaturbereichen durchgeführt, bei denen es nicht zu einer Aushärtung des Grundmetalls kommt,
und die dadurch verursachte Festigkeitsabnahme in einigen Anwendungsfällen wenigstens zum Teil durch Zusatz härtender Bestandteile zum Grundmetall aus geglichen.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Herstellen von einen Überzug aus Edelmetall aufwei senden metallischen Gegens't'änden aus warmaushärt- baren NE-Metallegierungen, auf die nach ihrer Form- gebung der Edelmetallüberzug aufgebracht und durch Diffusionsglühen mit der Grundmetallegierung ver bunden wird,
bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden können.
Gemäss der Erfindung werden die Gegenstände zur Durchführung des Diffusions- und des Aushär- tungsprozesses einer einzigen Wärmebehandlung unterworfen.
Der Überzug kann aus einem oder mehreren Me tallen oder Metallegierungen bestehen und vorzugs weise auf das Grundmetall galvanisch aufgebracht sein.
Der gemäss .der Erfindung hergestellte Gegenstand hat eine gleichmässige dicke, fest verankerte Edel- metallauflage und weist eine sehr grosse Härte und Festigkeit auf.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass das Material während der Fertigung nicht so hart zu sein braucht.
Das Verfahren verbindet also die Eigenschaften von aushärtbaren Legierungen mit allen vorteilhaften Eigenschaften von wärmebehandelten, insbesondere galvanischen Überzügen. Diese beiden gleichzeitigen Voraussetzungen machen es möglich, Gegenstände sowohl mit ausgezeichneten mechanischen Eigen schaften als auch mit einem grösstmöglichen Korro sionsschutz herzustellen.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung von Brillengestellen, die aus entsprechend ausgewalzten Profildrähten gefertigt und dann galva nisch vergoldet werden. Anschliessend wird das Ge stell bei etwa 500 etwa 30 Minuten lang ausgehärtet. Das Gestell erlangt dadurch die notwendige Elastizität und Federkraft und braucht nur noch etwas poliert zu werden.
Durch Auswahl entsprechender Legierungen, ins besondere Kupferlegierungen, können den einzelnen Verwendungszwecken angepasste Eigenschaften erzielt werden, je nachdem bei einem bestimmten Teil mehr auf grosse Härte oder mehr auf hohe Elastizität Wert gelegt wird.
Bei Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Brillengestellen, bei denen als Überzug vorzugs weise Gold bzw. Goldlegierungen verwendet werden, spielt die Zusammensetzung des vortei'lhafterweise auf galvanischem Weg aufgebrachten Überzuges keine Rolle. Es können beliebige handelsübliche Gold- bzw. Goldlegierüngsbäder verwendet werden.
Auch bei Verwendung sehr verschiedenartiger Überzüge auf dem gleichen Grundmaterial weist die ses stets dieselbe Aushärtungstemperatur auf, da die Diffusionstemperatur für den Überzug ausschliesslich von der Aushärtungstemperatur der Unterlage abhän gig ist.
1n der nachfolgenden Tabelle werden einige Grundhnetalle mit ihrer Aushärtungstemperatur bzw. ihren AushUtungsbereichen angegeben sowie die durchschnittliche, für das Erreichen der Aushärtung aufgewandte Zeit.
EMI0002.0161
<I>Tabelle</I>
<tb> Unterlage-Legierung <SEP> Aushärtungsbereich <SEP> Zeit <SEP> überzugsmetall
<tb> <B>0/0</B> <SEP> Cu <SEP> <B>%</B> <SEP> Be
<tb> 98-98,3 <SEP> 1,7-2,U <SEP> 325 <SEP> 1-4 <SEP> Stunden <SEP> Au <SEP> oder <SEP> Au <SEP> Legierungen
<tb> Cu <SEP> % <SEP> si <SEP> % <SEP> Mn
<tb> 95 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> 8-20 <SEP> Stunden <SEP>
<tb> 94 <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 600 <SEP> 4-16 <SEP> <SEP>
<tb> 94,8-93,3 <SEP> 3,5-5 <SEP> 1,7 <SEP> 400 <SEP> 20 <SEP> <SEP>
<tb> Rest <SEP> 2-5 <SEP> 1-2 <SEP> 350-4.00 <SEP> 12 <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> 90 <SEP> 2,75 <SEP> 7,65 <SEP> 400 <SEP> 1 <SEP> <SEP>
<tb> Cu <SEP> % <SEP> 8i <SEP> % <SEP> Ni
<tb> Rest <SEP> 0,5-0,7 <SEP> 1,7-2,1 <SEP> 400-470 <SEP> <B>1/27-2</B> <SEP> <SEP>
<tb> Rest <SEP> 0,8-1,0 <SEP> 3,2-4,
0 <SEP> 400-470 <SEP> 1/2-2 <SEP> <SEP> Die Härtesteigerung der angeführten Legierungen liegt dabei zwischen dem Anfangszustand und dem durch Aushärten erzielbaren Endzustand zwischen 70 und 280 HB-Härte bei den Kupfer-Silizium- und Kupfer-Silizium-Manganlegierungen, bei den Kupfer- Beryllium-Legierungen zwischen 90 und 360 HV.
The invention relates to a method for producing a coating of noble metal on facing metallic objects from thermosetting non-ferrous metal alloys, onto which the precious metal coating is applied after shaping and by diffusion annealing with the base metal alloy.
It is known that the processing of materials with a refined surface is associated with various disadvantages. For example, in the case of objects made from double wire, the thickness of the gold plating often fluctuates by more than 100%. This is due to the fact that the thickness of the gold layer is changed unevenly when rolling out.
Another inequality in the thickness of the gold layer is caused by the deformation of the double wire during the manufacture of a particular object, since the deformation is locally different.
As a result of the repeated deformation and the subsequent annealing, the gold layer becomes coarse-grained, so that the surface becomes rough and uneven at the points at which surfaces with a small radius of curvature arise during the final shaping. To achieve a uniform surface, these areas must be polished more so that the thickness of the gold layer is further reduced at these points.
If the rolled out Doub1e wire is processed using cutting tools, the base metal protrudes at the cut edges, so that in order to also provide corrosion protection in these areas that are exposed to heavy wear, these areas have to be subsequently gold-plated, which, however, is only one represents inadequate stopgap solution.
In order to avoid these disadvantages, it has already been proposed to produce objects from base metal, in the production of which the starting material has to be deformed strongly and, in particular, at the individual points of the object, and to apply a Edel'metallauflage on them after the final shaping Diffusion is mechanically inseparable from the base.
In order to be able to carry out the diffusion briefly at a sufficiently high temperature without deformation of the metals, which become soft at such high temperatures, a known method is used to work in a molten salt.
A serious disadvantage of the method for connecting base metal and coating by diffusion, however, is that the base metal loses its strength and resilience properties as a result of the heat treatment. During the diffusion process, recrystallization occurs, which makes the base metal soft and inelastic again.
Therefore, this method cannot be used when the finished, coated object must have certain strength and resilience properties.
It is also known to apply precious metal coatings to bodies made of base metals only by electroplating, i.e. without a subsequent diffusion causing the annoying rectrystallization. However, this type of application of a precious metal coating is not suitable for items that are subject to elastic stresses and are exposed to strong corrosion .
It is now known that certain alloys, in particular copper alloys, so-called age-hardenable alloys, achieve a substantial increase in strength through heat treatment.
If alloys of this type are used to manufacture parts with complex shapes, it is possible to give these objects their final shape as long as the material is still easily deformable and only afterwards the desired strength of these objects by tempering the finished part granted. Such age-hardenable alloys <RTI
ID = "0002.0015"> have already been used as base metal in the known diffusion process, but without using their hardenability property.
Rather, the diffusion annealing was carried out in temperature ranges in which the base metal does not harden,
and the resulting decrease in strength in some applications is at least partially offset by the addition of hardening constituents to the base metal.
The invention now relates to a method for producing a coating of noble metal aufwei send metallic objects made of thermosetting non-ferrous metal alloys, to which the noble metal coating is applied after its shaping and connected to the base metal alloy by diffusion annealing,
in which the disadvantages of the known methods can be avoided.
According to the invention, the objects are subjected to a single heat treatment for carrying out the diffusion and hardening processes.
The coating can consist of one or more metals or metal alloys and preferably be applied to the base metal by electroplating.
The object manufactured according to the invention has a uniformly thick, firmly anchored noble metal coating and is very hard and strong.
Another advantage of the process is that the material does not need to be so hard during manufacture.
The method thus combines the properties of age-hardenable alloys with all the advantageous properties of heat-treated, in particular galvanic, coatings. These two simultaneous requirements make it possible to produce objects with excellent mechanical properties as well as the greatest possible corrosion protection.
The method is particularly suitable for the production of spectacle frames, which are made of appropriately rolled profile wires and then galvanically gold-plated. The Ge is then cured at about 500 for about 30 minutes. This gives the frame the necessary elasticity and spring force and only needs to be polished a little.
By selecting appropriate alloys, in particular copper alloys, properties adapted to the individual purposes can be achieved, depending on whether a certain part places more emphasis on great hardness or more on high elasticity.
When using the method for the production of spectacle frames in which gold or gold alloys are preferably used as the coating, the composition of the coating, which is advantageously applied by electroplating, is irrelevant. Any commercially available gold or gold alloy baths can be used.
Even if very different types of coatings are used on the same base material, this always has the same curing temperature, since the diffusion temperature for the coating is solely dependent on the curing temperature of the substrate.
In the following table, some basic metals are given with their hardening temperature or their hardening ranges as well as the average time expended to achieve hardening.
EMI0002.0161
<I> table </I>
<tb> base alloy <SEP> hardening area <SEP> time <SEP> coating metal
<tb> <B> 0/0 </B> <SEP> Cu <SEP> <B>% </B> <SEP> Be
<tb> 98-98.3 <SEP> 1,7-2, U <SEP> 325 <SEP> 1-4 <SEP> hours <SEP> Au <SEP> or <SEP> Au <SEP> alloys
<tb> Cu <SEP>% <SEP> si <SEP>% <SEP> Mn
<tb> 95 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> 8-20 <SEP> hours <SEP>
<tb> 94 <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 600 <SEP> 4-16 <SEP> <SEP>
<tb> 94.8-93.3 <SEP> 3.5-5 <SEP> 1.7 <SEP> 400 <SEP> 20 <SEP> <SEP>
<tb> Remainder <SEP> 2-5 <SEP> 1-2 <SEP> 350-4.00 <SEP> 12 <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> 90 <SEP> 2.75 <SEP> 7.65 <SEP> 400 <SEP> 1 <SEP> <SEP>
<tb> Cu <SEP>% <SEP> 8i <SEP>% <SEP> Ni
<tb> remainder <SEP> 0.5-0.7 <SEP> 1.7-2.1 <SEP> 400-470 <SEP> <B> 1 / 27-2 </B> <SEP> <SEP >
<tb> remainder <SEP> 0.8-1.0 <SEP> 3.2-4,
0 <SEP> 400-470 <SEP> 1 / 2-2 <SEP> <SEP> The increase in hardness of the alloys listed is between the initial state and the final state that can be achieved through hardening between 70 and 280 HB hardness for the copper-silicon and copper-silicon-manganese alloys, with copper-beryllium alloys between 90 and 360 HV.