DE102009059046A1

DE102009059046A1 - Palladium-Schmucklegierung

Info

Publication number: DE102009059046A1
Application number: DE200910059046
Authority: DE
Inventors: Katja Spohn; Gerolf Bossert; Werner Zoll
Original assignee: Wieland Dental and Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Wieland Edelmetalle KG
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-16

Abstract

Eine Palladium-Schmucklegierung umfasst 82,0 Gew.-% bis 97,0 Gew.-% Palladium, 0,01 Gew.-% bis 7,0 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und mindestens ein weiteres Metall ausgewählt aus der Gruppe Kupfer, Wolfram und Rhenium, wobei mindestens vier der genannten Elemente in der Legierung enthalten sind.
Die erfindungsgemäße Legierung ist in besonderer Weise zur Herstellung von Halbzeug für die Schmuckindustrie, insbesondere für die Herstellung von Halbzeugen für Ringe, von Halbzeugen für Uhren und von Halbzeugen für Brillen geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft neue Palladium-Schmucklegierungen sowie mit Hilfe dieser Legierungen gefertigte Halbzeuge.
Palladium ist ein Element aus der Gruppe der sogenannten Platinmetalle und ist somit ein Edelmetall. Es ist hellweiß wie Platin, jedoch viel leichter als Platin und in der Regel auch viel billiger als Platin. Im geglühten Zustand ist Palladium weich und duktil, bei Kaltverformung steigt die Festigkeit und Härte aber schnell an.
Bei der Schmuckherstellung hat Palladium hauptsächlich als Zusatz zu anderen Elementen, insbesondere Gold, Verwendung gefunden. So wird Palladium häufig als Legierungszusatz bei der „Entfärbung” von Gold zu sogenanntem Weißgold oder Graugold eingesetzt.
Trotz seiner günstigen Eigenschaften ist Schmuck aus Palladium oder aus Palladium-Legierungen bisher vergleichsweise selten. Dies verwundert, da Palladium bei Raumtemperatur nicht mit Sauerstoff reagiert, sehr anlaufbeständig ist und seinen metallischen Glanz behält.
Trotz dieser grundsätzlich günstigen Eigenschaften von Palladium für den Schmuckbereich sind derzeit aber für Schmuckwaren neben Feinpalladium (999) nur wenige Palladium-Legierungen erhältlich.
Weiter sind Palladium-Legierungen mit einem Feingehalt an Palladium von 950 bekannt, die als weiteren Legierungsbestandteil Ruthenium enthalten. Der Zusatz von Ruthenium erhöht zwar die Ausgangshärte des Palladiums (in weichgeglühtem Zustand) in der gewünschten Weise, jedoch neigen diese Legierungen zu inhomogenen Gefügestrukturen. Diese führen dazu, dass solche Palladium-Ruthenium-Legierungen nach der Herstellung im Gießverfahren nur bei erhöhter Temperatur umformbar sind (d. h. durch Warmumformung) und zudem eine vermehrte Rissneigung, die sogar zu Absplitterungen des Legierungsmaterials führen kann, aufweisen.
Weiter weisen das Feinpalladium und die genannten Palladium-Legierungen Nachteile auf, die mit den Eigenschaften des Palladiums selbst im Zusammenhang stehen. So nimmt Palladium bekanntermaßen leicht Gase wie Wasserstoff oder Sauerstoff in die Gitterstruktur auf, was zu einer Versprödung des entsprechenden Materials führen kann. Weiter zeigt Palladium eine erhöhte Kaltverschweißneigung, beispielsweise an Zieh- und Stanzwerkzeugen aus Stählen. Schließlich ist bei Palladium bzw. seinen Legierungen noch ein erhöhter Werkzeugverschleiß an Diamantwerkzeugen, insbesondere Diamantdrehwerkzeugen, zu nennen. Dieser Werkzeugverschleiß ist darauf zurückzuführen, dass Palladium mit Diamant (Kohlenstoff) Reaktionen eingeht, die in einer hohen Abnutzung des Werkzeugs resultieren.
Dementsprechend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, neue Palladium-Legierungen für Schmuckwaren zur Verfügung zu stellen. Diese Palladium-Legierungen sollen die genannten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise vermeiden. Idealerweise sollen Legierungen bereitgestellt werden, die ohne Warmumformung, beispielsweise ohne Heißschmieden, bearbeitet werden können. Diese Legierungen sollen darüber hinaus nicht zur Rissbildung neigen und einen Werkzeugverschleiß bzw. eine Kaltverschweißneigung reduzieren. Schließlich sollen sie eine geringere Neigung zur Aufnahme von Gasen, im Vergleich zu Palladium oder bekannten Palladium-Legierungen, aufweisen.
Die neuen Legierungen sollen dabei insbesondere für die Herstellung von Halbzeugen wie Rohren und Ringen, beispielsweise zur Fertigung von Schmuckringen, insbesondere von Trauringen, geeignet sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Palladium-Schmucklegierungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Legierungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 beschrieben. Weiter umfasst die Erfindung die Halbzeuge gemäß Anspruch 15. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Der Begriff „Schmuck” soll im Rahmen der Beschreibung dieser Erfindung umfassend verstanden werden und u. a. Gegenstände wie Ringe, insbesondere Trauringe, aber auch dekorative Gebrauchsgegenstände wie z. B. Brillen oder Uhren mit einschließen.
Die neue Palladium-Schmucklegierung umfasst erfindungsgemäß

– 82,0 Gew.-% bis 97,0 Gew.-% Palladium (Pd),
– 0,01 Gew.-% bis 7,0 Gew.-% Ruthenium (Ru) und/oder Niob (Nb), und
– mindestens ein weiteres Metall ausgewählt aus der Gruppe Kupfer (Cu), Wolfram (W) und Rhenium (Re),

Eine charakteristische Größe bei der Kennzeichnung von Legierungen ist der sogenannte Feingehalt. Er ist definiert durch den Masse-Anteil des mengenmäßig am meisten in der Legierung vorhandenen Edelmetalls und wird in Promille, also in 1000 Teilen des Gesamtgewichts, angegeben. In der beanspruchten Schmucklegierung definiert somit der angegebene Palladiumgehalt den Feingehalt. Ein erfindungsgemäßer Palladiumgehalt von 82,0 Gew.-% entspricht also einem Feingehalt von 820 Palladium.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung vier oder fünf der oben genannten Elemente. Weist die Legierung insgesamt vier Komponenten (hier: Metalle) auf, so handelt es sich um eine sogenannte quarternäre Legierung. Weist die Legierung insgesamt fünf Komponenten (hier: Metalle) auf, so spricht man von einer pentanären (quinternären) Legierung. Insbesondere quarternäre und pentanäre erfindungsgemäße Legierungen fallen nach dem Erschmelzen bereits sehr homogen an, sodass eine weitere Homogenisierung unter Umständen überflüssig ist. Ein weiterer Aspekt, der insbesondere pentanären erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierungen zugewiesen werden kann, ist, dass eine wesentlich kleinere Korngröße im Vergleich zu Legierungen mit einer geringeren Anzahl an Metallen bereitgestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung vorzugsweise einen Palladiumgehalt zwischen 85,0 Gew.-% und 95,0 Gew.-% auf. Bevorzugt sind Palladiumgehalte einer erfindungsgemäßen Schmucklegierung von ca. 85,0 Gew.-% (850 Palladium), ca. 90,0 Gew.-% (900 Palladium) und ca. 95,0 Gew.-% (950 Palladium). Bei diesen ausgewählten Palladiumgehalten handelt es sich um besonders gebräuchliche Feingehalte für Palladium-Schmucklegierungen.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Schmucklegierung an Ruthenium und/oder Niob beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-%, wobei Gehalte zwischen 0,3 Gew.-% und 6,0 Gew.-% bevorzugt sind. Insbesondere Gehalte zwischen 0,5 Gew.-% und 5,0 Gew.-% an Ruthenium und/oder Niob in der erfindungegemäßen Legierung sind hervorzuheben.
Der Einfluss der Elemente Ruthenium und/oder Niob auf die erfindungsgemäßen Legierungen ist in erster Linie auf deren Charakter als hochschmelzende Metalle (Übergangsmetalle) zurückzuführen. Bekanntlich werden als hochschmelzende Metalle in der Regel solche Metalle bezeichnet, die einen Schmelzpunkt ≥ 2000 K (Kelvin) besitzen. Durch die Zugabe mindestens eines dieser beiden Elemente kann der Schmelzbereich gegenüber Legierungen, die diese Elemente nicht aufweisen, erhöht werden.
Darüber hinaus ist Ruthenium auch noch als sogenannter Kornfeiner für Legierungen bekannt. Ein derartiger Zusatz führt zu einer geringeren mittleren Korngröße im Vergleich zu Legierungen ohne Zusatz derartiger Elemente.
Schließlich hat insbesondere Niob noch einen Einfluss auf die Härte sowie die Farbe der entsprechenden Legierung.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Gesamtgehalt des mindestens einen weiteren Metalls ausgewählt aus der Gruppe Kupfer, Wolfram und Rhenium in der erfindungsgemäßen Legierung vorzugsweise mindestens 1,0 Gew.-% und insbesondere zwischen 1,0 Gew.-% und 15,0 Gew.-%.
Erfindungsgemäß weist in diesem Zusammenhang eine derartige Palladium-Schmucklegierung vorzugsweise einen Kupfergehalt zwischen 0,2 Gew.-% und 10,0 Gew.-% auf. Bevorzugt sind vor allem Kupfergehalte der erfindungsgemäßen Legierung zwischen 0,2 Gew.-% und 10,0 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 Gew.-% und 8,0 Gew.-%.
Die Zugabe von Kupfer hat dabei u. a. einen positiven Einfluss auf die spanende Bearbeitbarkeit sowie auf die Umformbarkeit der Legierung.
Weiter weist die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung vorzugsweise einen Wolframgehalt zwischen 0 Gew.-% und 7,0 Gew.-% auf. Innerhalb des genannten Bereichs sind Wolframgehalte zwischen 0,5 Gew.-% und 5,0 Gew.-% bevorzugt.
Wolfram ist im Zusammenhang mit Legierungen neben seinem Charakter als hochschmelzendem Metall ebenfalls als sogenannter Kornfeiner bekannt. Durch Zugabe von Wolfram kann sich somit ein positiver Einfluss auf die Feinheit der Körnung der Legierung ergeben. Des Weiteren kann die Zugabe von Wolfram die Härte der erhaltenen Legierungen erhöhen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Gehalt der erfindungsgemäßen Schmucklegierung an Rhenium vorzugsweise zwischen 0 Gew.-% und 5,0 Gew.-%. Weiter bevorzugt sind Rheniumgehalte zwischen 0 Gew.-% und 3,0 Gew.-%.
Rhenium ist ebenfalls ein hochschmelzendes Metall und kann bei Zugabe zu der Legierung deren Schmelzbereich erhöhen. Durch Zusatz von Rhenium zur erfindungsgemäßen Legierung kann auch die Härte der Legierung erhöht werden.
In einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung:

– 82,0 Gew.-% bis 87,0 Gew.-% Palladium,
– 2,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und
– 8,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-% Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium, wobei Gehalte zwischen 10,0 Gew.-% bis 13,0 Gew.-% an Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium besonders bevorzugt sind.

Insbesondere umfasst eine derartige Palladium-Schmucklegierung neben der angeführten Palladiummenge von 82,0 Gew.-% bis 87,0 Gew.-%:

– 0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Ruthenium,
– 0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Niob,
– 5,0 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% Kupfer,
– 2,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Wolfram, und
– 0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Rhenium.

In einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierung umfasst die Legierung:

– 88,0 Gew.-% bis 92,0 Gew.-% Palladium,
– 3,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und
– 5,0 Gew.-% bis 10,0 Gew.-% Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium, wobei Gehalte zwischen 6,0 Gew.-% bis 9,0 Gew.-% an Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium besonders bevorzugt sind.

Insbesondere umfasst eine derartige Palladium-Schmucklegierung neben der angeführten Palladiummenge von 88,0 Gew.-% bis 92,0 Gew.-%:

– 0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Ruthenium,
– 0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Niob,
– 2,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Kupfer,
– 2,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Wolfram, und
– 0 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% Rhenium.

In einer dritten besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung:

– 93,0 Gew.-% bis 97,0 Gew.-% Palladium,
– 1,0 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und
– 0,5 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium, wobei Gehalte zwischen 1,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% an Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium besonders bevorzugt sind.

Insbesondere umfasst eine derartige Palladium-Schmucklegierung neben der angeführten Palladiummenge von 93,0 Gew.-% bis 97,0 Gew.-%:

– 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Ruthenium,
– 1,0 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% Niob,
– 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Kupfer,
– 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Wolfram, und
– 0 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Rhenium.

In Weiterbildung kann in der erfindungsgemäßen Legierung noch mindestens ein zusätzliches, vorzugsweise hochschmelzendes, Metall bzw. Übergangsmetall enthalten sein. Als zusätzliche Metalle zu nennen sind hier beispielsweise Molybdän (Mo), Tantal (Ta), Iridium (Ir), Rhodium (Rh), Platin (Pt), Gold (Au) und/oder Silber (Ag). Dieser Zusatz kann dabei abhängig von den gewünschten Eigenschaften der Legierung gewählt werden. Handelt es sich z. B. um Molybdän und/oder Tantal, so kann durch diese hochschmelzenden Metalle der Schmelzbereich der erfindungsgemäßen Legierung erhöht werden.
In diesem Zusammenhang können die erwähnten zusätzlichen Metalle in unterschiedlichen Gehalten vorliegen. In einer erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierung, die einen Palladiumgehalt zwischen 82,0 Gew.-% und 90,0 Gew.-% aufweist, kann der Gehalt an zusätzlichen Metallen insgesamt vorzugsweise zwischen 0 Gew.-% und 5,0 Gew.-% betragen. In einer erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierung, die einen Palladiumgehalt zwischen 90,0 Gew.-% und 97,0 Gew.-% aufweist, kann der Gehalt der zusätzlichen Metalle insgesamt vorzugsweise zwischen 0 Gew.-% und 2,0 Gew.-% betragen.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung frei von Nickel und/oder Cobalt. Bei den Metallen Nickel und Cobalt handelt es sich um sogenannte allergene Metalle, die für eine Vielzahl von Kontaktallergien verantwortlich gemacht werden. Damit wird durch einen Verzicht auf diese Metalle das Allergiepotential einer erfindungsgemäßen Legierung beträchtlich gesenkt.
Erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierungen weisen vorzugsweise eine mittlere Korngröße kleiner 100 μm, insbesondere kleiner 50 μm auf. Insbesondere pentanäre (5 Komponenten) Legierungen weisen dabei bevorzugt eine mittlere Korngröße auf, die ca. 1/5 bis ca. 1/10 kleiner (oder sogar noch kleiner) im Vergleich zu mittleren Korngrößen binärer (2 Komponenten) oder ternärer (3 Komponenten) Legierungen aus dem Stand der Technik, ist.
Eine erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung besitzt vorzugsweise eine so genannte Vickers-Härte von mindestens 90 HV (geglüht), insbesondere von ≥ 110 HV.
Die Härteprüfung nach Vickers ist dem Fachmann bekannt. HV5 entspricht dabei der Prüfkraft von 50 N (Newton). Bei Edelmetalllegierungen ist diese Angabe üblich für die Härte solcher Materialien.
Die Schmelzintervalle der erfindungsgemäßen Legierungen haben vorzugsweise eine Untergrenze, die sogenannte Solidustemperatur, zwischen 1350°C (in der Regel für Legierungen mit ca. 82,0 Gew.-% bis ca. 87,0 Gew.-% Palladium) und 1450°C (in der Regel für Legierungen mit ca. 88,0 Gew.-% bis ca. 97,0 Gew.-% Palladium) und liegen damit in einem Bereich, in dem sie für die jeweilige Verwendung gut verarbeitbar sind.
Legierungen für die Schmuckindustrie besitzen üblicherweise keine scharfen Schmelzpunkte, sondern einen Schmelzbereich, der als Schmelzintervall bezeichnet wird. Innerhalb dieses Schmelzintervalls tritt, beginnend bei der Solidustemperatur, zunächst eine Erweichung der Legierungen ein, bis sie sich dann zunehmend verflüssigen und erst bei der Liquidustemperatur in einen tatsächlich flüssigen Zustand übergehen.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein Halbzeug für die Schmuckherstellung, das mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig aus einer erfindungsgemäßen Legierung gefertigt ist. Unter Halbzeugen versteht man bekanntlich vorgefertigte geometrische Formen aus dem entsprechenden Legierungsmaterial, die anschließend handwerklich oder industriell zu den jeweiligen Endprodukten weiterverarbeitet werden. Im Schmuckbereich handelt es sich bei solchen Halbzeugen in der Regel z. B. um Rohre, Stangen, Ringe, Bleche, Bänder, Drähte und dergleichen. Handelt es sich bei den Halbzeugen beispielsweise um Halbzeuge für die Brillenherstellung, so kann es sich um vorgefertigte Formen für Brillengestelle, -fassungen oder -bügel handeln. Solche Halbzeuge können dann insbesondere blechartig, drahtartig oder bandartig ausgebildet sein. Die Halbzeuge können auch so modifiziert werden, dass sie besonders gut zur Herstellung von Uhrengehäusen geeignet sind. Die erfindungsgemäßen Halbzeuge werden dabei zunächst als Gusshalbzeug hergestellt und dann in der Regel zum endgültigen Halbzeug mit den gewünschten Abmessungen weiterbearbeitet, vorzugsweise umgeformt.
Die Erfindung ist insgesamt mit einer ganzen Reihe von Vorteilen verbunden.
So kommen regelmäßig die eingangs erläuterten Vorteile, die mit einem Einsatz von Palladium verbunden sind, zum Tragen. Die erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierungen besitzen eine schöne weißgraue Farbe mit hoher Farbstabilität sowie einem edlen dauerhaften Glanz. Da die Legierungen sehr anlaufbeständig sind, ist eine Rhodiumbeschichtung (Rhodinierung) nicht erforderlich, außer wenn dies aus rein ästhetischen Gründen gewünscht wird. Bei dem sogenannten Rhodinieren handelt es sich bekanntlich um eine chemische oder galvanische Beschichtung von Metallen mit Rhodium. Solche Überzüge sind chemisch und mechanisch sehr beständig und besitzen einen chromähnlichen Glanz.
Weiterhin zeichnen sich die erfindungsgemäßen Legierungen dadurch aus, dass sie ein sehr geringes Allergiepotenzial aufweisen können, da sie in der Regel frei von Nickel und/oder Cobalt sind. Gerade bei der Herstellung von Schmuckgegenständen, die häufig in Kontakt mit der Haut sind, ist es deshalb von besonderer Bedeutung Legierungen einzusetzen, die keine allergenen Metalle enthalten.
Als weiterer Vorteil ist die verbesserte Spanbarkeit der erfindungsgemäßen Legierungen im Vergleich zu Legierungen aus dem Stand der Technik anzuführen. Dementsprechend kommt es zu einer leichteren Bearbeitbarkeit des Legierungsmaterials, einer geringeren Abnutzung des Zerspanwerkzeugs sowie geringeren Materialeinbußen, da es in der Regel beim Zerspanen zu weniger unkontrollierten Absplitterungen der Legierung und damit zu weniger Verschnitt kommt. Dementsprechend sind die Legierungen sowohl mit Handwerkzeugen als auch mit Maschinenwerkzeugen, beispielsweise mit allen gängigen CNC(computerised numerical control)-Techniken, bearbeitbar.
In diesem Zusammenhang ist auch hervorzuheben, dass die erfindungsgemäßen Legierungen einen deutlich verringerten Werkzeugverschleiß an Diamantwerkzeugen aufweisen sowie eine vergleichsweise geringe Kaltverschweißneigung im Vergleich zu bekannten Palladium Legierungen.
Vorteilhaft erweist sich auch eine geringe Korngröße, wie sie durch die erfindungsgemäßen Legierungen bereitgestellt werden kann. Damit geht eine höhere Festigkeit sowie eine reduziertere Gefahr der Rissbildung aufgrund einer gleichmäßigeren Dichte der Legierung einher. Auch für eine spätere Weiterverarbeitung weisen solche erfindungsgemäßen Legierungen durch ihre geringere Korngröße eine bessere Eignung auf.
Ein weiterer Vorteil, der besonders hervorzuheben ist, ist die homogene Struktur erfindungsgemäßer Legierungen. Zur Herstellung werden Legierungen in einer Gussanlage, wie beispielsweise Vakuumblockgussanlage, erschmolzen. Legierungen aus dem Stand der Technik, die z. B. zwei Metalle (binäre Legierungen) oder drei Metalle (ternäre Legierungen) enthalten, müssen nach dem Erschmelzen für eine solche Homogenisierung bei hoher Temperatur, in der Regel zwischen 1100°C bis 1250°C, warmumgeformt, insbesondere heißgeschmiedet, werden, in der Regel mehr als 50%. Heißschmieden bedeutet dabei das spanlose Umformen bei hoher Temperatur. Die Angabe 50% beschreibt die Tatsache, dass der Querschnitt des Werkstücks um die Hälfte (50%) beim Heißschmieden reduziert wird. Bei den erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierungen, die vorzugsweise vier oder fünf Metalle aufweisen, kann das Heißschmieden entfallen, da sie bereits nach dem Abkühlen ausreichend homogen anfallen. Damit kommt es bei der Herstellung derartiger Legierungen zu einer beträchtlichen Kosten- sowie Zeitersparnis.
Die deutliche Reduzierung der Schwierigkeiten beim Umformen und die deutliche Reduzierung der Rissbildung bei den erfindungsgemäßen Legierungen kann in erster Linie mit dem vergleichsweise feinkörnigen Gefüge dieser Legierungen in Zusammenhang gebracht werden. Dieses feinkörnige Gefüge entsteht durch die Mehrfachmischkristallbildung bei den mindestens quarternären, insbesondere quarternären oder pentanären, Legierungen.
Schließlich ist hervorzuheben, dass die erfindungsgemäßen Legierungen eine deutlich geringere Neigung zur Aufnahme von Gasen wie Wasserstoff oder Sauerstoff aufweisen. Dies reduziert die daraus resultierenden Probleme, wie beispielsweise eine Versprödung der entsprechenden Materialien.
Die geschilderten und weiteren Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Beispiel in Verbindung mit den Unteransprüchen. Dabei können die einzelnen Merkmale für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
Beispiel

Es werden erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierungen mit den folgenden Bestandteilen hergestellt: Tabelle 1

Legierung	Pd(%)	Ru(%)	Re(%)	Nb(%)	Cu(%)	W(%)	Mo(%)	Härte	Farbe	Dichte
1	95		1	1	1	2		90	weißgrau	12,1
2	95			1	1	3		90	weißgrau	12,1
3	95		0,5	3,5	0,5	0,5		140	hellgrau	11,9
4	95	3,5	0,5		0,5	0,5		120	weißgrau	12,0
6	95	0,5		2,5	0,5	0,5	1	120	weißgrau	11,8
6	90		2	4	2	2		160	hellgrau	11,9
7	90	3	2		2	3		130	weißgrau	12,2
8	90	1		2	5	2		120	hellgrau	11,8
9	85		2	2	8	3		105	hellgrau	11,8
10	85	3	3		7	2		130	hellgrau	12,0
11	85	1		4	5	5		160	grau	11,8
12	85	0,02	0,02	0,02	14,94			110	grau	11,4

Die Bestandteile der einzelnen Legierungen werden dabei in Gew.-% angegeben.
Die Bestandteile der Legierungen werden bereitgestellt und in einer Vakuumblockgussanlage unter Erhalt der erfindungsgemäßen Legierungen erschmolzen.
Für die Bearbeitung der Legierungen aus Tabelle 1 gilt, dass sie sich sehr gut (zer-)spanend bearbeiten (Dreh- und Fräsbearbeitung) sowie sehr gut zu Halbzeugen umformen lassen. Bei diesen Halbzeugen handelt es sich insbesondere um Halbzeuge für Schmuckringe, Trauringe, Brillengestelle, Brillenfassungen und Uhrengehäuse. Zur Verdeutlichung der verbesserten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen wird auf die beiliegenden und verwiesen.
In diesem Zusammenhang zeigt das Gefüge einer binären Palladium-Kupfer-Legierung mit 85,0 Gew.-% Gewichtsanteil Palladium und 15,0 Gew.-% Gewichtsanteil Kupfer. Diese Legierung wird wie die erfindungsgemäßen Legierungen durch Zusammenschmelzen in einer Vakuumblockgussanlage bereitgestellt.
zeigt das Gefüge der pentanären erfindungsgemäßen Legierung Nr. 12 gemäß Tabelle 1. Wie in Tabelle 1 erläutert besteht diese erfindungsgemäße Legierung aus 85,0 Gew.-% Palladium, 0,02 Gew.-% Ruthenium, 0,02 Gew.-% Rhenium, 0,02 Gew.-% Niob und 14,94 Gew.-% Kupfer.
Wie aus dem Vergleich der und für den Fachmann ohne weiteres hervorgeht, ist das pentanäre Gefüge der erfindungsgemäßen Legierung Nr. 12 ( ) wesentlich feinkörniger als das Gefüge der Vergleichslegierung gemäß . Diese Gefügeänderung resultiert auch in verbesserten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung.
So lässt sich die Legierung gemäß deutlich einfacher spanend bearbeiten und sie neigt deutlich weniger zum Kaltverschweißen und zum Werkzeugverschleiß. Sie ist ohne Anwendung hoher Temperaturen umformbar, insbesondere muss sie nicht heißgeschmiedet werden. Ihre Affinität zu Gasen wie Sauerstoff und Wasserstoff und auch ihre Affinität zu Kohlenstoff ist deutlich reduziert. Dementsprechend werden die im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Legierungen diskutierten Vorteile durch die Legierung Nr. 12 in vollem Umfang bereitgestellt. Dies wird durch die Gefügeabbildung verdeutlicht.

Claims

Palladium-Schmucklegierung umfassend – 82,0 Gew.-% bis 97,0 Gew.-% Palladium, – 0,01 Gew.-% bis 7,0 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und – mindestens ein weiteres Metall ausgewählt aus der Gruppe Kupfer, Wolfram und Rhenium, wobei die Legierung mindestens vier der oben genannten Elemente umfasst.
Palladium-Schmucklegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung vier oder fünf der genannten Elemente umfasst.
Palladium-Schmucklegierung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Palladiumgehalt zwischen 85,0 Gew.-% und 95,0 Gew.-% beträgt, wobei Palladiumgehalte von 85,0 Gew.-%, 90,0 Gew.-% und 95,0 Gew.-% bevorzugt sind.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Ruthenium und/oder Niob mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,3 Gew.-% und 6,0 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 Gew.-% und 5,0 Gew.-% beträgt.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt der weiteren Metalle in der Legierung mindestens 1,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 1,0 Gew.-% und 15,0 Gew.-% beträgt.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupfergehalt in der Legierung zwischen 0,2 Gew.-% und 15,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,2 Gew.-% und 10,0 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 Gew.-% und 8,0 Gew.-%, beträgt.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wolframgehalt in der Legierung zwischen 0 Gew.-% und 7,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,5 Gew.-% und 5,0 Gew.-% beträgt.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rheniumgehalt in der Legierung zwischen 0 Gew.-% und 5,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0 Gew.-% und 3,0 Gew.-% beträgt.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst: – 82,0 Gew.-% bis 87,0 Gew.-% Palladium, – 2,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und – 8,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-%, insbesondere 10,0 Gew.-% bis 13,0 Gew.-% Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium.
Palladium-Schmucklegierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst: – 0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Ruthenium, – 0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Niob, – 5,0 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% Kupfer, – 2,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Wolfram, und – 0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Rhenium.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst: – 88,0 Gew.-% bis 92,0 Gew.-% Palladium, – 3,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und – 5,0 Gew.-% bis 10,0 Gew.-%, insbesondere 6,0 Gew.-% bis 9,0 Gew.-% Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium.
Palladium-Schmucklegierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst: – 0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Ruthenium, – 0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Niob, – 2,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Kupfer, – 2,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Wolfram, und – 0 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% Rhenium.
Palladium-Schmucklegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst: – 93,0 Gew.-% bis 97,0 Gew.-% Palladium, – 1,0 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% Ruthenium und/oder Niob, und – 0,5 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, insbesondere 1,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% Kupfer, Wolfram und/oder Rhenium.
Palladium-Schmucklegierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst: – 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Ruthenium, – 1,0 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% Niob, – 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Kupfer, – 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Wolfram, und – 0 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Rhenium.
Halbzeug für die Schmuckherstellung, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gefertigt ist.