DE10038698A1 - Weißgoldlegierung - Google Patents

Abstract

Weißgoldlegierung DOLLAR A mit Gold in einer für Schmuckwaren gebräuchlichen Menge, DOLLAR A mit 0,5-10 Gew.-% Mangan, DOLLAR A mit 0,5-8 Gew.-% Chrom, DOLLAR A mit 0-8 Gew.-% Kupfer, DOLLAR A mit zusammengenommen 0-4% sonstigen Wahlbestandteilen, und mit einem zwingenden Gehalt an Silber als Rest.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Weißgoldlegierung mit Gold als notwendigem erstem Bestandteil in einer für Schmuckwaren gebräuchlichen Menge, mit Silber als notwendigem zweitem Bestandteil, mit Mangan als drittem notwendigem Be­ standteil und mit weiteren Bestandteilen, die teils notwendig, teils wahlfrei sind. Eine solche Legierung ist aus der DE 43 20 928 C1 bekannt.

Bis heute sind nur zwei verschiedene Legierungstypen für Weißgold gebräuch­ lich, nämlich einerseits Legierungen auf der Basis von Gold-Nickel-Kupfer-Zink und andererseits Legierungen auf der Basis von Gold-Palladium-Silber (Grahame P. O'Connor: "Improvement of 18 Carat White Gold Alloys", Gold Bulletin, 1978, 11 (2), Seiten 35 bis 39; Greg Normandeau: "White Golds: A Review of Commer­ cial Material Characteristics & Alloy Design Alternatives", Gold Bulletin, 1992, 25 (3), Seiten 94 bis 103. Diese beiden Legierungstypen haben sich technologisch bewährt. Nickelhaltige Weißgoldlegierungen können jedoch zu allergischen Re­ aktionen führen. Deshalb gibt es Bestrebungen, nickelhaltige Weißgoldlegierun­ gen zu vermeiden oder den Nickelgehalt mindestens soweit zu reduzieren, daß keine allergischen Reaktionen mehr auftreten (M. Dabalà et al.: "Production and characterisation of 18 carat white gold alloys conforming to European Directive 94/27 CE", Gold Technology, Nr. 25, April 1999, Seiten 29 bis 31).

O'Connor (a. a. O.) hat zahlreiche Legierungsmetalle auf ihre Eignung als Weiß­ macher für Weißgoldlegierungen untersucht, nämlich Silber, Aluminium, Kobalt, Chrom, Eisen, Indium, Mangan, Niob, Nickel, Palladium, Zinn, Tantal, Titan, Va­ nadium und Zink. Als Ergebnis seiner systematischen Untersuchung kommt O'Connor zu dem Schluß, daß nur mit Nickel und Palladium Legierungen herge­ stellt werden kannten, welche Eigenschaften aufwiesen, die den Anforderungen der Schmuckhersteller genügten. Diese Anforderungen sind in erster Linie

• - eine gute weiße Farbe und ein gutes Reflexionsvermögen (Glanz), eine Härte von nicht mehr als 200 HV, vorzugsweise zwischen 120 und 150 HV,
• - eine gute Kaltverformbarkeit mit einer Streckfähigkeit von wenigstens 25%,
• - eine Liquidustemperatur von nicht mehr als 1200°C,
• - die Eignung zum Gießen
• - und vertretbare Kosten, was zu teure Edelmetalle als Legierungsbestandteile ausschließt.

Anforderungen, die in zweiter Linie von Bedeutung sind, sind

• - die Eignung zum Weichlöten und Hartlöten,
• - die Eignung elektrolytisch beschichtet zu werden,
• - Rißfreiheit nach Behandlung bei hohen Temperaturen,
• - eine gute Polierfähigkeit,
• - Korrosionsbeständigkeit und schließlich
• - keine Schwierigkeiten bei der Wiederaufarbeitung.

Schon die in erster Linie genannten Anforderungen sämtlich zu erfüllen, ist au­ ßerordentlich schwierig. Von den Legierungsmetallen, welche O'Connor unter­ suchte, wiesen nur Silber, Chrom, Eisen, Nickel, Palladium und Vanadium eine hinreichend stark entfärbende Wirkung auf Gold auf, aber Chrom führte zu einer Versprödung, die die Kaltverformung behindert; Eisen machte das Weißgold bei hohen Konzentrationen ebenfalls zu spröde, es sei denn man verwendete Eisen in Kombination mit Nickel; Vanadium erwies sich als ungeeignet, weil es die Le­ gierung zu hart machte und toxikologisch bedenklich ist. So blieben als gute Weißmacher die schon bisher verwendeten Legierungsbestandteile Silber, Nickel und Palladium übrig. Greg Normandeau (a. a. O.) zog aus den Untersuchungen den Schluß, es sei sehr unwahrscheinlich, daß man eine geeignete Weißgoldle­ gierung entwickeln könne, welche weder Nickel noch Palladium enthalte. Auch M. Dabalà et al. (a. a. O.) berichten, daß brauchbare nickelfreie Weißgoldlegierun­ gen nur dann erhalten wurden, wenn sie Palladium enthielten, wobei sie als Nachteil anmerken, daß die palladiumhaltige Legierung wegen ihres Palladium­ gehaltes teuer wird. In der Tat ist der Preis von Palladium in den letzten Jahren enorm gestiegen. Auch Cretu und von der Lingen: "Coloured Gold Alloys", Gold Bulletin 1999, 32 (4), Seiten 115 bis 126 sehen derzeit keine Alternative zu Weißgoldlegierungen, die entweder Palladium oder Nickel enthalten, wobei die palladiumhaltigen Weißgoldlegierungen wegen ihrer hohen Liquidustemperatur, wegen ihrer hohen Dichte und insbesondere wegen der angestiegenen Palladi­ umkosten als nicht attraktiv bezeichnet werden.

Die DE 43 20 928 C1 offenbart eine 14-karätige Weißgoldlegierung aus 58,5-60 Gew.-% Gold, 25-40,5 Gew.-% Silber, 0,5-10 Gew.-% Mangan, 0,5-5 Gew.-% Gallium und/oder Germanium sowie mit den Wahlbestandteilen 0-5 Gew.-% Zink, 0-3 Gew.-% Zinn, 0-5 Gew.-% Indium, 0-10 Gew.-% Kupfer, 0-8 Gew.-% Eisen und 0-1 Gew.-% Ruthenium, Rhodium, Rhenium und/oder Iridi­ um. Als 18-karätige Weißgoldlegierung offenbart die DE 43 20 928 C1 eine Le­ gierung aus 75-85 Gew.-% Gold, 1-20 Gew.-% Silber, 0,5-10 Gew.-% Man­ gan, 0,5-5 Gew.-% Gallium und/oder Germanium, 0-5 Gew.-% Zink, 0-5 Gew-% Zink, 0-3 Gew.-% Zinn, 0-3 Gew.-% Indium, 0-4 Gew.-% Kupfer, 0-4 Gew.-% Eisen und 0-1 Gew. % Ruthenium, Rhodium, Rhenium und/oder Iridi­ um. In den aus der DE 43 20 928 C1 bekannten Legierungen dienen das Gallium und das Germanium zur Herabsetzung des Schmelzpunktes, um die Legierung leichter gießen zu können. Die Wahlkomponenten Zink, Zinn, Indium, Kupfer und Eisen dienen zur Beeinflussung der Farbe und der mechanischen Eigenschaften der Legierung, die Wahlkomponenten Ruthenium, Rhodium, Rhenium und Iridium dienen als Kornfeinungsmittel.

Mangan ist kein guter Weißmacher. Die meisten der in der DE 43 20 928 C1 of­ fenbarten Legierungen werden deshalb als "gelbweiß" bezeichnet. O'Connor und Cretu et al. (a. a. O.) beurteilen Mangan übereinstimmend als schlechten Weißma­ cher und weisen außerdem darauf hin, daß Mangan ein starker Oxidbildner ist. Deshalb neigt Mangan zur Bildung von Braunstein, was bei einer Wärmebehand­ lung und bei längerer Lagerzeit der bekannten Weißgoldlegierung zu einer nicht hinnehmbaren Braunverfärbung des Weißgoldes führt. Außerdem läßt sich die bekannte Legierung schlecht löten. Die in der DE 43 20 928 C1 offenbarten Le­ gierungen haben sich wegen der genannten Nachteile nicht durchsetzen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weißgoldlegierung anzugeben, welche kein Nickel enthält und auch kein Palladium enthalten muß, um die wesentlichsten Anforderungen an die Verarbeitbarkeit und Farbe der Le­ gierung für Schmuckzwecke zu erfüllen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Weißgoldlegierung mit der im Patentan­ spruch 1 angegebenen Zusammensetzung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäße Weißgoldlegierungen enthalten
Gold als ersten notwendigen Bestandteil in einer für Schmuckwaren gebräuchli­ chen Menge,
Silber als zweiten notwendigen Bestandteil,
0,5-10 Gew.-% Mangan als dritten notwendigen Bestandteil,
0,5-8 Gew.-% Chrom als vierten notwendigen Bestandteil,
0-8 Gew.-% Kupfer und
0-4 Gew.-% Wahlbestandteile,
wobei die restliche Menge auf das Silber entfällt.

Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß die entfärbende und weißmachen­ de Wirkung der Kombination der Legierungselemente Chrom und Mangan besser ist als die von Mangan allein und gleich gut oder sogar nach besser ist als die von Chrom allein. Weiterhin hat sich überraschenderweise gezeigt, daß in der Weißgoldlegierung zum einen die Neigung des Mangans zur Oxidbildung durch die gleichzeitige Verwendung von Chrom als Legierungsbestandteil erheblich herabgesetzt wird und daß zum andern die Neigung des Chroms, in der Weiß­ goldlegierung harte Ausscheidungen zu bilden, durch die gleichzeitige Verwen­ dung von Mangan als Legierungsbestandteil erheblich herabgesetzt und durch die Wahlbestandteile praktisch vollständig unterbunden werden kann. Die Nach­ teile, die dem Chrom und dem Mangan als Legierungsbestandteilen von Weiß­ goldlegierungen in der Literatur beigemessen werden, treten erstaunlicherweise nicht auf, wenn Chrom und Mangan in Kombination als Legierungsbestandteile verwendet werden. Es ist die Kombination von Chrom und Mangan, die es er­ laubt, Weißgoldlegierungen herzustellen, die weder Nickel noch Palladium ent­ halten müssen und dennoch hinreichend weiß sind, ein hohes Reflexionsvermö­ gen haben, mit einer Härte von weniger als 200 HV hergestellt werden können, für Schmuckzwecke gut kalt verformbar sind, durch Gießen verarbeitet werden können und als Legierungspartner des Goldes keinen teuren Legierungsbestand­ teil wie das Palladium enthalten müssen. Erfindungsgemäße Legierungen lassen sich weich löten und hart löten, was sie wesentlich von den aus der DE 43 20 928 C1 bekannten Weißgoldlegierungen unterscheidet, welche zwar Mangan, aber kein Chrom enthalten, sie lassen sich elektrolytisch polieren und beschich­ ten und sind hinreichend korrosionsfest.

Unterhalb eines Gehaltes von 0,5% Chrom und 0,5% Mangan ist die entfärben­ de Wirkung zu gering. Oberhalb eines Gehaltes von 8 Gew.-% Chrom und 10 Gew.-% Mangan tritt eine weitere Verbesserung der Weißfärbung nicht ein, aber es leidet die Kaltverformbarkeit und die Polierbarkeit der Legierung. Optimale Er­ gebnisse werden erzielt mit einem Chromgehalt von 2-6 Gew.-% und mit einem Mangangehalt von 1-4 Gew.-%.

Die Wahlbestandteile können einzeln oder in Kombination vorhanden sein, sie müssen aber nicht vorhanden sein. Sie können, wie in bekannten Weißgoldlegie­ rungen, dazu dienen, den Farbton und/oder die mechanischen Eigenschaften der Legierung zu optimieren. Zudem können sie die Löslichkeit der Legierungs­ bestandteile in Gold und/oder Silber und/oder Kupfer erhöhen. Eisen und Zinn unterstützen die entfärbende Wirkung der Kombination aus Mangan und Chrom und werden vorzugsweise in Mengen von 1-2 Gew.-% vorgesehen. In diesen Mengen wirken sie sich nicht nachteilig auf das mechanische Verhalten der Weißgoldlegierungen aus und erhöhen in erwünschter Weise die Härte der Le­ gierung nach vorausgegangener Kaltverformung auf Werte von z. B. 200 HV bis 240 HV.

Ein Gehalt an Kupfer ist geeignet, den Farbton des Weißgoldes etwas wärmer zu machen und erhöht etwas die Härte der im übrigen gut kalt verformbaren Weißgoldlegierung.

Die üblichen kornfeinernden Zusätze (siehe DE 43 20 928 C1) können in einer erfindungsgemäßen Legierung nach Bedarf in geringen Mengen (bis ca. 1 Gew.-%) enthalten sein.

Die erfindungsgemäße Legierung könnte aus technologischen Gründen auch et­ was Palladium enthalten, doch ist das aus Kostengründen unerwünscht.

Die gebräuchlichsten Weißgoldlegierungen haben Goldgehalte von 18 Karat, 14 Karat, 10 Karat, 9 Karat und 8 Karat.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße 18-karätige Weißgoldlegierung enthält 75 Gew.-% Gold und 1-4 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-% Mangan, 2-6 Gew.-%, insbesondere 4 Gew.-% Chrom und 0-4 Gew.-%, insbesondere 1-2 Gew.-% Wahlbestandteile aus der Eisen, Zinn, Gallium und Indium enthaltenden Gruppe sowie als Rest Silber, wobei ein Teil des Silbers durch bis zu 8 Gew.-% Kupfer ersetzt werden kann.

In den angegebenen Weißgoldlegierungen darf der Goldgehalt die für Schmuck­ legierungen üblichen oder zulässigen Abweichungen vom nominalen Gehalt aufweisen.

Ausführungsbeispiel

Eine besonders gut geeignete 18-karätige Weißgoldlegierung enthält 75 Gew.-% Gold, 2 Gew.-% Mangan, 4,3 Gew.-% Chrom, 0,7% Gallium und 18 Gew.-% Sil­ ber. Diese Legierung wurde unter Einsetzen einer AuCr18-Vorlegierung induktiv erschmolzen. Als Schmelztiegel eignete sich sowohl ein Graphittiegel als auch ein Keramiktiegel. Die Schmelze wurde zwei Minuten lang auf ihrer Temperatur gehalten und dann in eine Stahlkokille gegossen. Diese Legierung hat nach dem Gießen eine Härte von 140 HV, welche durch Kaltverformung, nämlich durch Auswalzen zu einem 1 mm dicken Blech, auf 240 HV anstieg und nach 0,5 Stun­ den Zwischenglühen bei 750°C wieder auf 160 HV fiel.

Claims (12)

1. Weißgoldlegierung
mit Gold in einer für Schmuckwaren gebräuchlichen Menge,
mit 0,5-10 Gew.-% Mangan,
mit 0,5-8 Gew.-% Chrom,
mit 0-8 Gew.-% Kupfer,
mit zusammengenommen 0-4% sonstigen Wahlbestandteilen, und
mit einem zwingenden Gehalt an Silber als Rest.

2. Weißgoldlegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Chrom­ gehalt von 2-6 Gew.-%.

3. Weißgoldlegierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Mangangehalt von 1-4 Gew.-%.

4. Weißgoldlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als Wahlbestandteil bis zu 4 Gew.-%, vorzugsweise 1-2 Gew.-% Eisen enthält.

5. Weißgoldlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als Wahlbestandteil bis zu 4 Gew.-%, vorzugsweise 1-2 Gew.-% Zinn enthält.

6. Weißgoldlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als Wahlbestandteil bis zu 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5-2 Gew.-% Gallium enthält.

7. Weißgoldlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als Wahlbestandteil bis zu 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5-2 Gew.-% Indium enthält.

8. Weißgoldlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche 75 Gew.-% Gold enthält.

9. Weißgoldlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche 58,5 Gew.-% Gold enthält.

10. Weißgoldlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche 41,7 Gew.-% Gold enthält.

11. Weißgoldlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche 37,5 Gew.-% Gold enthält.

12. Weißgoldlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche 33,3 Gew.-% Gold enthält.