DE10351517B4

DE10351517B4 - Formmasse zum Formen von Edelmetall und Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern aus Edelmetall

Info

Publication number: DE10351517B4
Application number: DE10351517A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Fuchu Fujimaru; Akiyoshi Fuchu Yatsugi; Tomoaki Fuchu Kasukawa
Original assignee: Aida Chemical Industries Co Ltd
Current assignee: Aida Chemical Industries Co Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: KR20040040359A; GB2394962B; CN1504288A; GB0325874D0; ITTO20030866A1; US6840979B2; TW200414952A; HK1066757A1; US20040139778A1; JP3867786B2; CH697776B1; GB2394962A; AU2003259670A1; TWI243724B; DE10351517A1; KR100556144B1; CN1273248C; JP2004156077A; AU2003259670B2

Abstract

Formmasse zum Formen von Edelmetallen, die aus einem gekneteten Gemisch aus einem Mischpulver von Edelmetallen, das als Hauptkomponenten 30 bis 70 Gewichts-% eines Pulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 2,2 bis 3,0 μm und 70 bis 30 Gewichts-% eines Pulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 20 μm umfasst, und einer wässerigen Lösung eines organischen Bindemittels gebildet ist.

Description

HINDEGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Formmasse zum Formen von Edelmetallen, die als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Formkörpern aus Edelmetallen mit kunsthandwerklichen Elementen, wie Schmuckstücken aus Edelmetallen, Kunstgegenständen und dekorativen Verzierungen, verwendbar ist und bei nur geringster Schrumpfung gesintert werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern aus Edelmetallen.
In neuerer Zeit war man bei der Herstellung von Formkörpern aus Edelmetallen mit kunsthandwerklichen Elementen bestrebt, eine Verfahrensweise anzuwenden, bei der die angestrebten Formkörper aus Edelmetallen unter Verwendung einer Formmasse hergestellt werden, die das Edelmetall in Pulverform und ein organisches Bindemittel als Grundbestandteile enthält, die Formmasse zu einer vorbestimmten Form verformt wird, die verformte Formmasse getrocknet wird und der getrocknete Formkörper gesintert wird, wobei die Bindemittelzusammensetzung durch Zersetzung, Verdampfen oder Verbrennung entfernt wird, und die Cohäsion der einander benachbarten Teilchen des pulverförmigen Edelmetalls verursacht wird.

Es war bekannt, dass das vorstehend erwähnte konventionelle Produkt, d.h. die Formmasse zum Formen von Edelmetallen, ein pulverförmiges Edelmetall mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 30 um enthielt und als überwiegenden Anteil Teilchen mit Durchmessern im Bereich von 1 bis 100 μm und ein organisches Bindemittel umfasste, das aus 0,02 bis 3 Gew.-% Stärke und 0,02 bis 3,0 Gew.-% eines wasserlöslichen Celluloseharzes bestand.

Eine Untersuchung, in der das Sintern bei niederer Temperatur unter Verwendung von pulverförmigen Edelmetallen mit unterschiedlichen Teilchendurchmessern angegeben ist, wurde durchgeführt, wie in der JP-A-2002-241802 beispielsweise beschrieben ist.

Die vorstehend beschriebene konventionelle Formmasse zum Formen von Edelmetallen erreicht zwar eine völlig zufriedenstellende Festigkeit und die Schrumpfung wird erfolgreich auf einen geeigneten niedrigen Wert beschränkt, wenn sie bei einer Temperatur im Bereich vom Schmelzpunkt des Edelmetalls bis zu einer Temperatur, die 250°C niedriger ist als der Schmelzpunkt, gesintert wird, es ist jedoch nicht möglich, eine vollständig zufriedenstellende Festigkeit zu erreichen, wenn sie bei einer niedrigeren Temperatur als in dem vorstehend erwähnten Temperaturbereich gesintert wird. Wenn ein Elektroofen verwendet wird, der die Fähigkeit hat, die Formmasse bei einer ausreichend hohen Temperatur zu halten, ist es möglich, einen Sinterkörper zu erzielen, der völlig zufriedenstellende Festigkeit hat. Ein Elektroofen einer solchen Kapazität ist jedoch sehr teuer. Im Gegensatz dazu ist ein Elektroofen zur Verwendung im Haushalt klein und einfach, hat jedoch in den meisten Fällen nicht die Fähigkeit, ausreichend zu erhitzen und die Temperatur zu regeln. Es ist daher unmöglich, das Innere des Ofens bei hoher Temperatur zu halten oder die Temperatur genau zu regeln und daher war es mit dessen Hilfe häufig unmöglich, einen Sinterkörper mit vollständig zufriedenstellender Festigkeit herzustellen. Um zu ermöglichen, dass die Formmasse zum Formen von Edelmetallen zur Bildung eines Sinterkörpers mit vollständig zufriedenstellender Festigkeit führt, war es erforderlich, den dafür vorgesehenen Bereich der Sintertemperatur zu verbreitern.

Es war bereits bekannt, dass dieser Temperaturbereich dadurch verbreitert werden kann, dass mehrere Pulver mit unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchendurchmessern verwendet werden, wie sie in der Formmasse vorliegen, die in der vorstehend erwähnten JP-A-2002-241802 erwähnt ist. Zumindest die Formmasse gemäß dieser Veröffentlichung führt jedoch unvermeidbar zu einer Verstärkung der Schrumpfung (Schrumpfung von etwa 12 bis 20%) durch das Sintern. Bei dem Formen eines Formkörpers war es daher erforderlich, die Größe des Formkörpers zu erhöhen, indem die nach der Sinterung erhaltene Größe abgeschätzt wird, d.h., indem die zu erwartende Schrumpfung berücksichtigt wird. Insbesondere dann, wenn ein Produkt hergestellt werden soll, in welchem Keramik und verschiedene schmückende Metallteile kombiniert sind, führte eine unangemessen große Abschätzung der Schrumpfung möglicherweise zur Lockerung und dem Abfallen der schmückenden Teile von dem Keramikteil während der Sinterung. Wird im Gegenteil die Schrumpfung übermäßig klein eingeschätzt, so führt dies dazu, dass der angestrebte Formkörper nicht geformt werden kann und dass statt dessen ein deformierter Formkörper gebildet wird. Dabei wird schließlich die Bildung einer schönen Form unmöglich, weil der Teil der Formmasse, der den schmückenden Teilen benachbart ist, deformiert wird, wie durch die Bildung von Vorsprüngen bei starker Schrumpfung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorstehend erläuterten Probleme auszuschalten und eine Formmasse zum Formen von Edelmetallen zur Verfügung zu stellen, die bei Temperaturen innerhalb eines breiten Bereiches wirksam sintert und nur zu einer geringen Schrumpfung aufgrund der Sinterung führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Formmasse zum Formen von Edelmetallen ist aus einem gekneteten Gemisch eines Edelmetall-Mischpulvers, das als Hauptbestandteile 30 bis 70 Gewichts-% eines Pulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 2,2 bis 3,0 μm und 70 bis 30 Gewichts-% eines Pulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 20 μm aufweist, und einer wässerigen Lösung eines organischen Bindemittels gebildet. Aus Gründen der Bequemlichkeit soll sieh die Bezeichnung "Gewichts-%", die in dieser Beschreibung verwendet wird, auf die Gewichtsprozent des Edelmetalls in dem Mischpulver beziehen und die Bezeichnung "Gew.-%" bezieht sich auf die Gewichtsprozente in der Formmasse zum Formen von Edelmetallen.

Die Erfindung betrifft außerdem die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Edelmetall-Sinterkörpers, das folgende Stufen umfasst:
Formen der vorstehend erwähnten Formmasse zum Formen von Edelmetallen, wobei ein Formkörper aus der Formmasse erhalten wird, Trocknen des Formkörpers aus der Formmasse und Sintern des getrockneten Formkörpers bei einer Temperatur im Bereich vom Schmelzpunkt des verwendeten Edelmetall-Mischpulvers bis zu einer Temperatur, die um 36O°C niedriger als der Schmelzpunkt ist, während einer Dauer von fünf Minuten.

Durch Mischen von mehreren Arten eines Edelmetallpulvers mit unterschiedlichen durchschnittlichen Teilchendurchmessern, wie es vorstehend beschrieben wird, wird ermöglicht, einen Sinterkörper hoher Dichte zu erzielen und den Grad der Schrumpfung zu erniedrigen, selbst wenn die Sintertemperatur auf einen Wert von 360°C unterhalb des Schmelzpunkts des Edelmetalls eingestellt wird, weil sich kleinere Teilchen zwischen die großen Teilchen einlagern und die Hohlräume ausfüllen.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das erfindungsgemäß zu verwendende Mischpulver von Edelmetallen enthält mindestens ein Mitglied aus der Gruppe, die aus reinen Edelmetallpulvern besteht, wie Gold, Platin, Palladium und Silber, und Legierungspulvern, in denen diese Elemente als Hauptkomponenten vorliegen, und ist ein Gemisch, das aus 30 bis 70 Gewichts-% eines Pulvers mit einem durchschnittlichien Teilchendurchmesser im Bereich von 2,2 bis 3,0 μm und zum restlichen Anteil aus einem Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 20 μm gebildet ist.

Es wurde festgestellt, dass durch Kombinieren von mehreren Arten von Pulvern mit unterschiedlichem Teilchendurchmesser in der oben geschriebenen Weise die gebildete Formmassen-Zusammensetzung bei relativ niederer Temperatur gebrannt werden kann. Dadurch, dass ermöglicht wird, dass kleine Teilchen (nachstehend auch als "feine Teilchen" bezeichnet) zwischen große Teilchen (nachstehend auch als "Riesenteilchen" bezeichnet) eingelagert werden und verursacht wird, dass die feinen Teilchen die Zwischenräume zwischen den Riesenteilchen ausfüllen, wird ermöglicht, dass der gebildete Sinterkörper aus Edelmetall hohe Dichte annimmt und nur einen niederen Grad der Schrumpfung zeigt und speziell durch Festlegung der durchschnittlichen Teilchendurchmesser und des Gehalts an feinen Teilchen und an Riesenteilchen wird ermöglicht, dass die resultierende Formmasse wirksam in einem Bereich vom Schmelzpunkt bis zu einer Temperatur um 360°C niedriger als der Schmelzpunkt sintert, der Grad der Schrumpfung durch die Sinterung auf weniger als 10% (als Länge) unterdrückt wird und Bruchfestigkeit erreicht wird und trotzdem das Biegen ermöglicht wird.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden feinen Teilchen eines Edelmetalls sind, wie vorstehend beschrieben wurde, solche mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 2,2 bis 3,0 μm. Wenn feine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 2,2 μm verwendet werden, wird die Gesamtoberfläche dieser feinen Teilchen übermäßig erhöht und die Menge an organischem Bindemittel, die zum Bedecken der Oberfläche notwendig ist, erhöht sich proportional und die gebildete Formmasse führt schließlich zu einer übermäßig hohen Schrumpfung. Wenn die Schrumpfung erhöht wird, ist es erforderlich, die Größe eines zu formenden Formkörpers zu erhöhen, indem auf die Größe des Formkörpers nach der Sinterung geschlossen wird, d.h. eine entsprechende Berücksichtigung für die anzunehmende Schrumpfung vorzunehmen. Wenn dabei ein Produkt hergestellt wird, in dem Keramik und verschiedene schmückende Metallteile kombiniert sind, gibt es zum Beispiel Fälle, in denen das Produkt nicht in der angestrebten Gestalt erhalten wird, sondern in einer verformten Gestalt, weil es möglich ist, dass schmückende Teile sich während des Brennens von dem Formteil ablösen und herabfallen, wenn die Schrumpfung als übermäßig groß eingeschätzt wird oder der Teil des Formkörpers, der den schmückenden Teilen benachbart ist, stark vortritt bis zu einer Verwerfung des Formkörpers als Folge der großen Schrumpfung, wenn die Schrumpfung als übermäßig klein eingeschätzt wird. Es ist daher nicht unwahrscheinlich, dass das Produkt in einer Form erhalten wird, die sich von dem im Verlauf des Formens des Formkörpers angestrebten Bild unterschiedet. Somit führt die Fehlformung dazu, dass kein ansprechender Formkörper gebildet wird. Wenn feine Teilchen verwendet werden, deren durchschnittlicher Teilchendurchmesser 3,0 μm überschreitet, ist die erhaltene Formmasse nicht mehr befähigt, einen Sinterkörper mit hoher Dichte auszubilden, weil der Größenunterschied dieser feinen Teilchen gegenüber den Riesenteilchen so stark vermindert ist, dass die Sinterung bei einer wie vorstehend erwähnten niederen Temperatur unwirksam wird.

Wenn der Anteil an feinen Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 2,2 bis 3,0 μm weniger als 30 Gewichts-% beträgt, ist der gebildete Sinterkörper nicht mehr fähig, eine hohe Dichte zu erreichen, weil die Sinterung bei der vorstehend erwähnten niederen Temperatur nicht wirksam erfolgt. Nur die Sinterung bei hoher Temperatur führt zuverlässig zur Ausbildung eines Sinterkörpers, der niedere Schrumpfung und hohe Festigkeit aufweist. Wenn der Anteil 70 Gewichts-% überschreitet, treten Schwierigkeiten bei der Kombination mit den vorstehend erwähnten schmückenden Teilen auf und das schließlich erhaltene Produkt unterscheidet sich von der bildlichen Vorstellung im Verlauf der Bildung eines Formkörpers, weil der Schrumpfungsgrad 10% überschreitet. Die Sinterung bei einer hohen Temperatur erhöht die Schrumpfung.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Riesenteilchen aus Edelmetall sind solche, die, wie vorstehend beschrieben wurde, einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 20 μm besitzen. Wenn Riesenteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 5 μm verwendet werden, wird eine Sinterung bei einer niederen Temperatur nicht mehr erreicht, weil die Differenz zwischen der Größe dieser Riesenteilchen und der der feinen Teilchen übermäßig klein wird. Wenn Riesenteilchen mit Teilchendurchmessern von mehr als 20 μm verwendet werden, wird die durch den erhaltenen Sinterkörper erreichte Dichte teilweise heterogen. Der Anteil der Riesenteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 5,0 bis 20 μm fällt in einen ungefähren Bereich von 70 bis 30 Gewichts-%, obwohl et von dem Anteil der vorstehend erwähnten feinen Teilchen abhängt.

Wenn feine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 2 μm verwendet werden, wie beispielsweise in der vorstehend zitierten Literaturstelle angegeben ist, wird die Schrumpfung durch die Sinterung übermäßig groß (Schrumpfung von etwa 12 bis 20%), wie vorstehend erwähnt ist. Wenn die Schrumpfung derart groß ist, unterscheidet sich das resultierende Fertigprodukt natürlich von dem während des Formens eines Formkörpers angestrebten Bild und die Herstellung eines Produkts, das mit dekorativen Teilen kombiniert ist, führt zum Ablösen der dekorativen Teile von dem Formkörper und dem Herabrollen oder dazu, dass der Formkörper Verwerfungen unterliegt.

Die Erfindung der vorstehend genannten Literaturstelle umfasst eine Ausführungsform unter Verwendung von Riesenteilchen mit übermäßig großen Durchmessern. Im Fall dieser Ausführungsform wird die Dichte des gebildeten Sinterkörpers teilweise heterogen. Diese Erfindung umfasst außerdem eine Ausführungsform, bei der ermöglicht wird, dass sich die Teilchendurchmesser von feinen Teilchen und Riesenteilchen sehr stark annähern. Im Fall dieser Ausführungsform wird keine Sinterung bei niederer Temperatur erreicht und der gebildete Sinterkörper kann eine hohe Dichte nicht erreichen.

Die vorstehend erwähnten Teilchen eines Edelmetallpulvers müssen nicht auf eine spezielle Gestalt beschränkt sein, wie Kugeln, Aggregate und Tropfen (Tränentropfen). Vorzugsweise wird ein Pulver hoher Dichte, das einen niederen Prozentsatz an Hohlräumen enthält, verwendet. Wenn beispielsweise ein durch ein Nassverfahren hergestelltes Pulver verwendet wird, hat es einen übermäßig großen inneren Anteil an Hohlräumen, so dass während der Sinterung der Formmasse die Teilchen des Pulvers thermisch schmelzen und durch die Oberflächenspannung zur Kugelbildung neigen und die enthaltenen Hohlräume nehmen erhöhte Dichte an, wenn sie mit geschmolzenem Metall gefüllt werden. Das scheinbare Volumen dieses Pulvers erniedrigt sich daher und der Schrumpfungsgrad erhöht sich.

Es wird bevorzugt, dass das Mischpulver von Edelmetall einen Anteil im Bereich von 75 bis 99 Gew.-% ausmacht, wenn es mit einem organischen Bindemittel und Wasser unter Bildung einer Form-Zusammensetzung gemischt und geknetet wird. Wenn die Menge dieses Mischpulvers von Edelmetall weniger als 75 Gew-% beträgt, wird die gebildete Formmasse bzw. Form-Zusammensetzung zu weich, so dass sie nicht leicht gehandhabt werden kann, weil die Menge des organischen Bindemittels und des Wassers sich proportional erhöhen. Wenn die Menge 99 Gew.-% überschreitet, hat die gebildete Formzusammensetzung verschlechterte Formbarkeit und es wird schwierig, deren Form beizubehalten.

Das erfindungsgemäß zu verwendende organische Bindemittel enthält vorzugsweise Stärke und wasserlösliches Celluloseharz, wie nachstehend gezeigt wird.

Stärke tritt in zwei Arten auf, d.h. β-Stärke, die keine Löslichkeit in kaltem Wasser zeigt, keine Viskosität hat und nicht leicht verdaut oder durch ein Enzym zersetzt wird, und α-Stärke, die Löslichkeit selbst in kaltem Wasser zeigt. Wenn die im allgemeinen in kaltem Wasser unlösliche β-Stärke in Gegenwart von Wasser erhitzt wird, beginnen ihre Teilchen zu quellen, werden viskos und nehmen schließlich eine gleichmäßige transparente oder durchscheinende pastenartige Form an. Dieser Zustand stellt als solcher die sogenannte α-Umwandlung dar. Das Resultat dieser Umwandlung wird α-Stärke genannt. Diese α-Stärke wird rasch dehyratisiert und getrock net und die resultierende trockene Masse wird pulverisiert, wobei α-Stärke erhalten wird. Sie löst sich rasch in kaltem Wasser und führt zu einer pastenartigen Flüssigkeit. Für die Erfindung kann die Stärke beider Typen verwendet werden.

Die Stärke erhöht die Trockenfestigkeit eines Formkörpers aus der Formmasse, wenn der Formkörper getrocknet ist. Wenn als organisches Bindemittel die Stärke allein verwendet wird, erleidet die Formmasse Risse in ihrer Textur während des Verformens der Formmasse und die Formzusammensetzung neigt dazu, an den Händen zu kleben. Diese Schwierigkeit kann dadurch beseitigt werden, dass die Stärke in Kombination mit einem wasserlöslichen Celluloseharz verwendet wird. Wenn der Gehalt dieser Stärke weniger als 0,02 Gew.-% beträgt, führt ihr Mangel zu einer unzureichenden Festigkeit, wenn die Formmasse getrocknet wird und der gebildete Formkörper bricht leicht während der Entnahme aus der Form. Wenn der Gehalt 3 Gew.-% überschreitet, verursacht der Überschuss, dass die Formmasse Elastizität aufweist, verhindert, dass sie leicht zu der erwarteten Gestalt verformt werden kann und dass sie Risse in ihrer Textur erleidet. Er vergrößert außerdem den Schrumpfungsgrad.

Wenn das wasserlösliche Celluloseharz einen Anteil von weniger als 0,02 Gew.-% hat, führt der Mangel dazu, dass das Harz die Rissbildung der Textur nicht verhindern kann und dass nicht ausreichend verhindert wird, dass die Formmasse an den Händen klebt. Wenn der Anteil 3 Gew.-% überschreitet, bewirkt der Überschuss wieder, dass die Formmasse leicht an den Händen haftet und verursacht, dass die Formmasse einen erhöhten Grad der Schrumpfung annimmt. Als konkrete Beispiele für wasserlösliche Celluloseharze der zur erfindungsgemäßen Verwendung geeigneten Qualität können Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose etc. genannt werden. Das Harz wird als Lösung in Wasser verwendet.

Die Menge des organischen Bindemittels, das die Stärke und das wasserlösliche Celluloseharz enthält, ist vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 4 Gew.-%. Wenn die Menge des organischen Bindemittels weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, führt der Mangel dazu, dass die Formmasse an unzureichender Formbarkeit leidet und nur schwierig ihre Gestalt beibehält. Weiterhin treten Schwierigkeiten auf, wie Verringerung der Festigkeit der Formmasse nach den Stufen des Formens und Trocknens. Wenn andererseits die Menge des organischen Bindemittels 4 Gew.-% überschreitet, führt der Überschuss dazu, dass die Formmasse an einer verstärkten Schrumpfung leidet und erhöhte Klebrigkeit an den Händen zeigt. Wenn die Formmasse unter dieser Bedingung zu einem Formkörper verformt wird, unterliegt sie keiner perfekten plastischen Verformung, weist Elastizität auf und ist schwierig zu der gewünschten Gestalt zu verformen.

Es wird vorausgesetzt, dass Wasser in einer Menge zugesetzt werden soll, die erforderlich ist. Wenn die Menge übermäßig gering ist, wird die Formmasse übermäßig hart. Wenn die Menge übermäßig groß ist, wird die Formmasse zu weich um leicht gehandhabt werden zu können und die Klebrigkeit der Formmasse an den Händen wird verstärkt. Wenn die Formmasse getrocknet wird, zeigt sie eine Verminderung des Volumens, die dem Wasserverlust proportional ist und zusätzlich zu dem Grad der Schrumpfung während der Sinterungsstufe beiträgt.

Als Beispiel für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Formmassen-Zusammensetzung zum Formen von Edelmetallen unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Bestandteile kann zuerst eine wässerige Lösung des organischen Bindemittels hergestellt werden, indem Cellulose und Stärke mit verschie denen Auflösungsbedingungen in Form eines Pulvers gründlich gemischt werden, das Pulver in warmes Wasser gegeben wird, und das erhaltene Gemisch dispergiert und erhitzt wird, wobei zuerst β-Stärke gelöst wird und anschließend das heiße Gemisch abgekühlt wird, um auch die Cellulose aufzulösen. Wahlweise kann die Formmassen-Zusammensetzung durch Dispergieren des Pulvers in kaltem Wasser, um Cellulose zu lösen, und anschließendes Erhitzen des kalten Gemisches zur Auflösung von β-Stärke hergestellt werden.

Danach kann eine pastöse Substanz durch gründliches Vermischen der wie vorstehend hergestellten wässerigen Lösung des organischen Bindemittels und Pulver von Edelmetallen in einem vorgegebenen Verhältnis und gründliches Kneten des Gemisches erhalten werden.

Die so erhaltene pastöse Masse wird zu einer gewünschten Gestalt verformt und dann gesintert. Das Sintern erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von dem Schmelzpunkt des Edelmetalls bis zu einer Temperatur, die 360°C niedriger als der Schmelzpunkt ist, während einer Dauer von 5 bis 30 Minuten. Wenn dieser Zeitraum 30 Minuten überschreitet, überschreitet der Schrumpfungsgrad 10%, was nicht wünschenswert ist.

Wie vorstehend erläutert wurde, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, dass Riesenteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 bis 20 μm und feine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,2 bis 3,0 μm in einem vorbestimmten Verhältnis vermischt werden und das Sintern bei einer Temperatur bis 360°C unterhalb des Schmelzpunkts des Gemisches während einer Dauer von 5 Minuten durchgeführt wird, die Herstellung von Edelmetall-Sinterkörpern mit einem Schrumpfungsgrad von nicht mehr als 10% mit guter Reproduzierbarkeit.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Die in Tabellen 1 bis 6 gezeigten Bewertungen stellen die Ergebnisse eines Tests der Biegefestigkeit dar. Diese sind in zwei Grade unterteilt, d.h. einen Grad mit der Bewertung "O", der anzeigt, dass die entsprechenden Testproben gebogen wurden und unter den Bedingungen von nicht mehr als 10% Schrumpfungsgrad und nicht weniger als 10 kg/mm² Biegefestigkeit nicht gebrochen sind und der andere Grad mit der Bewertung "X" zeigt an, dass die entsprechenden Testproben einen Schrumpfungsgrad von nicht weniger als 10% hatten oder eine Biegefestigkeit von nicht mehr als 10 kg/mm² zeigten.

Beispiel 1:
Eine Formzusammensetzung wurde durch Vermischen von 92 Gew.-% eines Mischpulvers aus Silber, das aus 50 Gewichts-% (46 Gew.-%) Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,5 μm und 50 Gewichts-% (46 Gew.-%) Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm bestand, mit einem wasserlöslichen Bindemittel erhalten, das aus 0,7 Gew.-% Stärke, 0,8 Gew.-% Cellulose und Rest Wasser bestand. Diese Formzusammensetzung wurde zu Testproben einer Länge von 50 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1,5 mm verformt und die Testproben wurden unter folgenden Bedingungen gebrannt. Methylcellulose (hergestellt von Shin-etsu Chemical Industry Co., Ltd., vertrieben unter dem Warennamen "Methylose SM8000") wurde als Cellulose verwendet und β-Kartoffelstärke (hergestellt von Nichiden Kagaku K.K., vertrieben unter dem Warennamen "DELICA M-9") wurde als Stärke verwendet.
Tabelle 1
Die Ergebnisse zeigen, dass die Testproben, die unter den Bedingungen von 590°C während 5 Minuten und 590°C während 30 Minuten hergestellt worden waren, unzureichende Festigkeit zeigten und gebrochen sind.
Die Testproben, die unter Anwendung der anderen Bedingungen hergestellt wurden, zeigten dagegen Schrumpfungsgrade von nicht mehr als 10% und überstanden das Biegen ohne Bruch.
Vergleichsbeispiel 1:
Eine Formzusammensetzung wurde durch Vermischen von 92 Gew.-% eines Silber-Mischpulvers, das aus 81,5 Gewichts-% (75 Gew.-%) Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,5 μm und 18,5 Gewichts-% (17 Gew.-%) Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm bestand, mit einem wasserlöslichen Bindemittel erhalten, das aus 0,7 Gew.-% Stärke, 0,8 Gew.-% Cellulose und Rest Wasser bestand. Diese Formzusammensetzung wurde zu Teststücken mit einer Länge von 50 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1,5 mm verformt und die Teststücke wurden unter den folgenden Bedingungen gebrannt.
Tabelle 2
Die Ergebnisse zeigen, dass der Schrumpfungsgrad ünter der Bedingung von 600°C während 5 Minuten 10% überschritt.
Vergleichsbeispiel 2:
Eine Formzusammensetzung wurde durch Vermischen von 92 Gew.-% eines Silber-Mischpulvers, das aus 32,6 Gewichts-% (30 Gew.-%) Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,5 μm und 67,4 Gewichts-% (62 Gew.-%) Silberpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm bestand, mit einem wasserlöslichen Bindemittel erhalten, das aus 0,7 Gew.-% Stärke, 0,8 Gew.-% Cellulose und Rest Wasser bestand. Diese Formzusammensetzung wurde zu Teststücken mit einer Länge von 50 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1,5 mm verformt und die Teststücke wurden unter den folgenden Bedingungen gebrannt.
Tabelle 3
Die Ergebnisse zeigen, dass der Schrumpfungsgrad unter der Bedingung von 600°C während 5 Minuten 10% überschritt.
Beispiel 2:
Eine Formzusammensetzung wurde durch Vermischen von 94 Gew.-% eines Mischpulvers von Gold, das aus 50 Gewichts-% (47 Gew.-%) pulverförmigem Gold mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,5 μm und 50 Gewichts-% (47 Gew.-%) pulverförmigem Gold mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm bestand, mit einem wasserlöslichen Bindemittel erhalten, das aus 0,5 Gew.-% Stärke, 0,6 Gew.-% Cellulose und Rest Wasser bestand. Diese Formzusammensetzung wurde geformt, wobei Teststücke mit einer Länge von 50 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1,5 mm geformt wurden, und die Teststücke wurden unter folgenden Bedingungen gebrannt.
Tabelle 4
Die Ergebnisse zeigen, dass Teststücke, bei denen die Bedingungen 690°C und 5 Minuten und solche, bei denen die Bedingungen 690°C und 30 Minuten angewendet wurden aufgrund der unzureichenden Festigkeit gebrochen waren.
Die anderen Teststücke zeigten Schrumpfungsgrade von nicht mehr als 10% und zerbrachen nicht.
Vergleichsbeispiel 3
Eine Formzusammensetzung wurde durch Vermischen von 94 Gew.-% eines Mischpulvers von Gold, das aus 79,8 Gewichts-% (75 Gew.-%) pulverförmigem Gold mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,5 μm und 20,2 Gewichts-% (19 Gew.-%) pulverförmigem Gold mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm bestand, mit einem wasserlöslichen Bindemittel erhalten, das aus 0,5 Gew.-% Stärke, 0,6 Gew.-% Cellulose und Rest Wasser bestand. Diese Formzusammensetzung wurde unter Bildung von Teststücken einer Länge von 50 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1,5 mm verformt und die Teststücke wurden unter den nachstehenden Bedingungen gebrannt.
Tabelle 5
Die Ergebnisse zeigen, dass der Schrumpfungsgrad unter Bedingungen entsprechend 700°C und 5 Minuten 10% überschritt.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Formzusammensetzung wurde durch Vermischen von 94 Gew.-% eines Mischpulvers von Gold, das aus 31,9 Gewichts-% (30 Gew.-%) pulverförmigem Gold mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,5 μm und 68,1 Gewichts-% (64 Gew.-%) pulverförmigem Gold mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm bestand, mit einem wasserlöslichen Bindemittel erhalten, das aus 0,5 Gew.-% Stärke, 0,6 Gew.-% Cellulose und Rest Wasser bestand. Diese Formzusammensetzung wurde unter Bildung von Teststücken einer Länge von 50 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1,5 mm verformt und die Teststücke wurden unter den nachstehenden Bedingungen gebrannt.
Tabelle 6
Die Ergebnisse zeigen, dass der Schrumpfungsgrad unter Bedingungen entsprechend 700°C und 5 Minuten 10% überschritt.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf die Bespiele beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieser Beispiel beschränkt und kann modifiziert werden, ohne dass von dem in den beigefügten Patentansprüchen beschriebenen Prinzip der Erfindung abgewichen wird.
Wie vorstehend erläutert wurde, kann erfindungsgemäß eine Formzusammensetzung bzw. Formmasse zum Formen von Edelmetallen und ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus einem Edelmetall zur Verfügung gestellt werden. Der Sinterkörper kann bei einer Temperatur, die 360°C niedriger als der Schmelzpunkt des Edelmetallpulvers ist, hergestellt werden und der so hergestellte Sinterkörper hat hohe Dichte und niedere Schrumpfung. Eine Verbreiterung des Bereiches der Sintertemperaturen ermöglicht es, das Sintern unter Verwendung einer einfachen Sinterofens und einer preiswerten Vorrichtung durchzuführen, ohne dass es erforderlich ist, ein feines Profil der Temperaturerhöhung zu kontrollieren. Die Sinterung in dem Niedertemperaturbereich ermöglicht eine Verminderung der Energiekosten.

Claims

Formmasse zum Formen von Edelmetallen, die aus einem gekneteten Gemisch aus einem Mischpulver von Edelmetallen, das als Hauptkomponenten 30 bis 70 Gewichts-% eines Pulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 2,2 bis 3,0 μm und 70 bis 30 Gewichts-% eines Pulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 20 μm umfasst, und einer wässerigen Lösung eines organischen Bindemittels gebildet ist.
Formmasse nach Anspruch 1, wobei das organische Bindemittel 0,02 bis 3,0 Gewichts-% Stärke und 0,02 bis 3,0 Gewichts-% eines wasserlöslichen Celluloseharzes enthält.
Formmasse nach Anspruch 1, wobei das organische Bindemittel einen Anteil im Bereich von 0,1 bis 4 Gew.-% ausmacht.
Formmasse nach Anspruch 2, wobei das organische Bindemittel einen Anteil im Bereich von 0,1 bis 4 Gew.-% ausmacht.
Verfahren zur Herstellung eines Edelmetall-Sinterkörpers, welches die folgenden Stufen umfasst: Verformen einer Formmasse zum Formen von Edelmetallen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zu einer beabsichtigten Form, wobei ein Formkörper aus der Formmasse erhalten wird, Trocknen des Formkörpers aus der Formmasse und Sintern des trockenen Formkörpers aus der Formmasse bei einer Temperatur im Bereich vom Schmelzpunkt des verwendeten Edelmetall-Mischpulvers bis zu einer Temperatur, die um 360°C niedriger als der Schmelzpunkt ist, während einer Dauer von 5 Minuten.