CH646460A5

CH646460A5 - Verfahren zum belegen eines austenitischen rostfreien stahlmaterials mit einer legierung auf basis von au, pt und/oder pd.

Info

Publication number: CH646460A5
Application number: CH300981A
Authority: CH
Inventors: Akira Shibata
Original assignee: Chugai Electric Ind Co Ltd
Priority date: 1980-05-15
Filing date: 1981-05-08
Publication date: 1984-11-30
Also published as: JPS5716194A; US4309461A; GB2076020B; DE3117958A1; GB2076020A; FR2482630A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen einer Edelmetallegierung mit einer gewünschten Reinheit, wie Gold mit einer Feinheit von 18 oder 14 Karat, auf ausgewählte äussere Teile eines dekorativen Gegenstandes, der aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellt ist, und insbesondere auf das Verfahren zur Herstellung zusammengesetzter Metallmaterialien für derartige Gegenstände. Die zusammengesetzten Metallmaterialien, die beispielsweise aus einem langgestreckten Streifen in Form einer zusammenhängenden Kette derartiger Gegenstände bestehen, werden nach dem Zerschneiden und Verformen oder endgültigen Formen als Bestandteile von Brillengestellen, Uhrengehäusen, Uhrenarmbändern, Halsbändern und anderen dekorativen Metallgegenständen verwendet.

Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich von der oben erwähnten üblichen «mask-plating»-Methode, bei der ein Metallgrundmaterial in einer einzigen Plattierungs-stufe mit einer gewünschten Edelmetallegierung für sich teilweise elektrolytisch plattiert wird und mit der nur spezifischen Legierungen mit beschränkten Zusammensetzungsverhältnissen, die Au-Co (2 bis 5% Co) und Au-Cu-Cd (wobei Cu und Cd höchstens bis zu 25% ausmachen) elektrolytisch plattierbar sind. Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich dadurch von diesem üblichen Verfahren, dass man ausgewähtle Oberflächen eines austenitischen rostfreien Stahlmaterials in mehreren aufeinanderfolgenden Schichten mit den Bestandteilen einer Legierung auf Basis von Au, Pt und/oder Pd plattiert, wobei die Dicke der Schichten jeweils ein solches Volumen ergibt, das dem Verhältnis der betreffenden Bestandteile in der Legierung bei einer gewünschten Reinheit und bei den gewünschten Abmessungen entspricht. Das so mit einem Belag oder einer Einlegearbeit aus mehreren dünnen Metallschichten versehene Grundmaterial wird dann kurze Zeit, vorzugsweise in einer nicht oxidierenden oder Wasserstoffatmosphäre, auf eine Temperatur erhitzt, die genügt, damit die genannten Metallschichten schmelzen und ineinander diffundieren, wodurch sie eine Legierung bilden, die in einer gewünschten Dicke und in der gewünschten Reinheit, wie Gold mit einer Feinheit von 18 oder 14 Karat, fest mit dem Metallgrundmaterial verbunden wird. Die Reinheit kann innerhalb breiterer Grenzen gesteuert werden, wie beispielsweise Gold mit einer Feinheit von 12 bis 20 Karat. Die Möglichkeit einer solchen Steuerung war nur mit Hilfe des pulvermetallurgischen Sinterns vorhersehbar. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass, da die Metallbestandteile einer Legierung stufenweise und nacheinander in verschiedenen elektrolytischen Bädern auf einen Metallgegenstand plattiert werden, jedes der Bäder ein einziges Metall als Anode für den Gleichstrom, der durch das Bad hindurchgeht, enthält und jedes der Metalle, das in dem Bad in das entsprechende Metallsalz übergeführt worden ist, natürlicherweise Ionen mit einem gleichen Potential bildet,

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was dazu führt, dass sie auf dem austenitischen rostfreien Stahlmaterial als Kathode in jeder gewünschten Dicke in gleichmässigen, feinen und sehr dichten Schichten abgeschieden werden. Das so erhaltene rostfreie Stahlmaterial für dekorative Bestandteile verschiedener Gegenstände, das eine stabähnliche oder streifenähnliche Form hat, beispielsweise als eine Kette derartiger Bestandteile, wird erforderlichenfalls gewalzt oder gezogen, um seine Oberfläche zu veredeln und zu formen. Schliesslich wird es zu den gewünschten Stücken zerschnitten.

Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens können Legierungen von beliebigen Edelmetallen, einschliesslich Au, Pt und Pd, erfolgreich mit Gegenständen aus austenitischem rostfreiem Stahl kombiniert werden.

Die Legierungen der genannten Edelmetalle können beispielsweise die folgenden sein:

Au-Ag-Cu

Au-Ag-Cu-Zn-Sn

Au-Ag-Cd

Au-Ag

Au-Ni-Zn

Au-Cu-Ni-Zn

Au-Cu-Ni

Au-Pt-Ag

Pt-Cu

Au-Pt-Ag-Cu

Pd-Ag

Pd-Cu

Au-Cu-Zn-Cd

Au-Ag-Cu-Zn-Cd

Au-Ag-Cu-Zn

Au-Ag-Cu-Zn-Cd-Sn

Au-Ag-Cu-Ni-Zn

Au-Pt-Pd

Au-Ag-Pd-Cu

Au-Ag-Pd-Cu-Zn

Au-Ag-Pd-Cu-Cd

Die obigen Legierungen, die ausserdem Co und/oder In enthalten, können ebenfalls erfindungsgemäss mit dem Stahlgrundmaterial kombiniert werden. Bei der Ausführung des Verfahrens kann die Dicke einer Schicht aus einem spezifischen Metallbestandteil der Legierung von Au und/oder Pt und/oder Pd mit einer gewünschten Reinheit, die auf einem Gegenstand gebildet werden soll,leicht aus der folgenden Gleichung bestimmt werden.

worin

Dk = Dicke einer Metallkomponente Dl = Dicke der Legierung

Pk = Prozentgehalt der Legierung an der Metallkomponente

SGl = spezifisches Gewicht der Legierung

SGk = spezifisches Gewicht der Metallkomponente

Eine Schicht der genannten Dicke eines der Metallbestandteile einer Legierung von Au, Pt und/oder Pd kann beim erfindungsgemässen Verfahren leicht auf einem Gegenstand gebildet werden, indem man die Parameter des elektrolytischen Plattierungsprozesses steuert. Es wurde auch gefunden, dass die Reihenfolge der Schichten der Metallbestandteile, die auf dem Gegenstand gebildet werden, keine feststellbaren Unterschiede bei den aus ihnen hergestellten Legierungen ergibt.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand von Beispielen beschrieben, in denen Gold mit einer Feinheit von 18 bzw. 14 Karat als Ausführungsformen von Legierungen von Au, Pt und/oder Pd auf einem Gegenstand legiert und abgeschieden werden.

Beispiel 1

Ein langgestreckter Streifen von austenitischem rostfreiem Stahl (rostfreier Stahl 18-8 mit einem geringen Kohlenstoffgehalt, der 17 bis 19% Chrom und 8 bis 10% Nickel enthält) mit einem halbkreisförmigen Querschnitt mit einer Grundlinie von 5 mm wurde mit Flusssäure behandelt, um seine Oberflächen zu reinigen. Die Grundfläche und zwei Seitenflächen, die sich jeweils 2 mm von der Grundfläche aus erstreckten, wurden maskiert. Das so maskierte Stahlmaterial wurde nacheinander durch drei elektrolytische Bäder geleitet, in denen der Stahl als Kathode angeordnet war, während Ag, Cu bzw. Au die Anoden darstellten. Das Plattiersalz in dem Ag-Bad war KAg(CN)2, dasjenige in dem Cu-Bad war CuS04 und dasjenige in dem Au-Bad war KAu(CN)2.

Als der Stahl durch das Ag-Bad geleitet wurde, wurde eine . Silberschicht von 4 um Dicke auf die obere halbkreisförmige freiliegende Oberfläche plattiert, und als er anschliessend durch das Cu-Bad geleitet wurde, wurde die Silberschicht mit einer Kupferschicht von 3,13 um plattiert. Der Stahl wurde schliesslich in dem darauffolgenden Au-Bad mit einer Goldschicht von 10,87 um Dicke plattiert.

Die Plattierungsschichten waren folgendermassen:

Ag-Schicht: 4 [im (15 Gew.%)

Cu-Schicht: 3,13 |im ( 10 Gew.%)

Au-Schicht: 10,87 um (75 Gew.%)

Die Gesamtdicke der Schichten betrug 18 (im, und die Bestandteile entsprachen einem Gold mit einer Feinheit von 18 Karat. Die Maske wurde von dem Stahl entfernt. Dann wurde der Stahl etwa 4 Sekunden lang durch eine Wasserstoffatmosphäre geführt, worin die Teile um die genannten Schichten durch Hochfrequenzinduktionsspulen von 40 Kilohertz auf ca. 970°C erhitzt wurde. Der auf diese Weise mit Gold mit einer Feinheit von 18 Karat belegte Stahlstreifen wurde durch Walzen geführt, so dass sein Querschnitt eine Form erhielt, die genau derjenigen der gewünschten Blöcke für ein Uhrenarmband entsprach.

Dieser Formprozess bewirkte auch eine feine Polierung der Oberfläche des Belages und der freiliegenden Stahlteile.

Wenn der Stahl quer zu seiner Längsrichtung in Stücke mit der gewünschten Länge zerschnitten wurde, wurden Stücke der Blöcke erzeugt.

Beispiel 2

Die Stufen des Beispiels 1 wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass die Plattierprozesse so gesteuert wurden, dass die drei Schichten die folgenden Dicken haben:

Ag-Schicht: 2,5 um (20,84 Gew.%)

Cu-Schicht: 3,0 um (20,83 Gew.%)

Au-Schicht: 3,8 (im (58,33 Gew.%)

Die Gesamtdicke betrug 9,3 (im, und die Bestandteile sind Gold mit einer Feinheit von 14 Karat äquivalent. Das Erhitzen dieser Schichten zwecks Legierung derselben erfolgte, indem man sie in einer Argonatmosphäre mit Hilfe von Hochfrequenzinduktionsspulen von 40 Kilohertz ca. 3 Sekunden lang auf ca. 850°C erhitzte.

Die in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Stahlstreifen wurden den folgenden Tests unterworfen: (1) viermaliges s

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Verdrehen um 180°, (2) Biegen um 90° mit den plattierten Oberflächen nach oben und (3) siebentägiges Eintauchen in synthetischen Sch weiss bei Raumtemperatur. Die Testresultate waren folgendermassen: Bei den Tests 1) und 2) war keine physikalische Veränderung der Streifen feststellbar, und der Test 3) ergab keinen Rost.

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Claims

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1. Verfahren zum Belegen eines austenitischen rostfreien Stahlmaterials für dekorative Gegenstände und Ornamente mit einer Legierung auf Basis von Au, Pt und/oder Pd, dadurch gekennzeichnet, dass man ausgewählte Oberflächen des Materials in mehreren aufeinanderfolgenden Schichten mit den Bestandteilen der Legierung plattiert, wobei die Dicke der Schichten jeweils ein solches Volumen ergibt, das dem Verhältnis der betreffenden Bestandteile in der Legierung bei einer gewünschten Reinheit und bei den gewünschten Abmessungen entspricht, und die Schichten auf eine Temperatur erhitzt, die genügt, um sie miteinander zu legieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Stahlmaterial vor dem Plattieren mit den Metallschichten an seinen äusseren Oberflächen, die nicht plattiert werden sollen, maskiert und die Maskierung vor dem Erhitzen der Metallschichten entfernt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Legierung Au-Ag-Cu, Au-Ag-Cu-Zn-Sn, Au-Ag-Cd, Au-Ag, Au-Ni-Zn, Au-Cu-Ni-Zn, Au-Cu-Ni, Au-Pt-Ag, Pt-Cu, Au-Pt-Ag-Cu, Pd-Ag, Pd-Cu, Au-Cu-Zn-Cd, Au-Ag-Cu-Zn-Cd, Au-Ag-Cu-Zn, Au-Ag-Cu-Zn-Cd-Sn, Au-Ag-Cu-Ni-Zn, Au-Pt-Pd, Au-Ag-Pd-Cu, Au-Ag-Pd-Cu-Zn, Au-Ag-Pd-Cu-Cd oder eine der obigen Legierungen, die ausserdem Co und/oder In enthält, verwendet.

Austenitischer rostfreier Stahl, der eine hervorragende Abriebfestigkeit hat und leicht zu bearbeiten ist, wird in grossem Umfang für Brillengestelle, Uhrengehäuse, Uhrarmbänder oder andere dekorative Armbänder und Halsketten verwendet. Diese Gegenstände werden häufig an ihren äusseren Oberflächen selektiv mit einer Legierung von Edelmetallen mit einer gewünschten Reinheit, wie beispielsweise Gold mit einer Feinheit von 18 Karat bzw. 14 Karat, belegt, um ihre dekorativen Wirkungen zu erhöhen.

Austenitische rostfreie Stahlmaterialien, die mit einer Legierung von Edelmetallen, wie Goldlegierungen, kombiniert sind, so dass sie einen Belag oder eine Einlagearbeit aufweisen, werden. z.B. üblicherweise mittels der sogenannten «separate plating» oder «masking plating»-Methode hergestellt. Die «separate plating«- Methode ist für die kontinuierliche Verarbeitung von kleindimensionierten Waren, wie Gegenständen der oben genannten Art, in technisch akzeptablem Massstab nicht wirtschaftlich. Daher ist es üblicher, die «masking»-Methode anzuwenden, bei der die Gegenstände an ihren äusseren Oberflächen mit Ausnahme der spezifischen Teile, die plattiert werden sollen, maskiert werden und die genannten spezifischen Teile dann mit einer gewünschten Edelmetallegierung elektrolytisch plattiert werden. Ein anderes Verfahren zum Kombinieren von dekorativen Gegenständen aus austenitischem rostfreiem Stahl mit einer Goldlegierung besteht darin, dass diese Gegenstände mit einem Belag oder einer Einlegearbeit versehen werden,

indem man ein dünnes Blatt von Gold mit einer Feinheit von 18 Karat z.B. mit Hilfe eines Silberhartlotes damit verbindet.

Bei der oben genannten «mask-plating»-Methode ist es jedoch schwer, eine Oberfläche des rostfreien Stahlgrundmaterials in wirksamer Weise mit einer gleichmässigen und sehr dichten Schicht von Edelmetallegierung mit einer Dicke von mehr als ca. 1,5 am zu kombinieren oder plattieren, weil die Bestandteile der Legierung in einer einzigen elektrolytischen Lösung verschieden und ungleichmässig ionisiert sind, so dass sich in den auf die Oberfläche abgeschiedenen Bestandteilen Risse oder kleine Löcher bilden, wenn sie sich legieren.

Diese Risse und kleinen Löcher schwächen die mechanische Festigkeit, insbesondere die Abriebfestigkeit, der dekorativen Legierungsschicht. Die oben zuletzt genannte Methode, nämlich das Löten, ist zwar geeignet, um eine Edelmetallegierung mit jeder gewünschten Dicke auf das rostfreie Stahlgrundmaterial als Belag oder Einlegearbeit aufzubringen, aber es hat ebenfalls Nachteile, weil es ausserordentlich mühsam und schwierig ist, ein winziges Stück eines dünnen Legierungsmetallblattes an der gewünschten Stelle auf den Stahl aufzubringen und mit Hilfe von Loten fest als Belag oder Einlegearbeit darauf anzubringen und weil die Lote, die bisher zum Plattieren des Stückes des dünnen Legierungsblattes auf das Grundmaterial verwendet wurden, verhältnismässig schnell korrodieren und den glänzenden Effekt, den die dekorative Legierung einem Gegenstand verleiht, beeinträchtigen.