-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft eine Platinlegierung. Sie ist insbesondere auf
Platinlegierungen gerichtet, die für die Herstellung von
Schmuckerzeugnissen wie Ringen, Halsketten, Armreifen, Ohrringen,
Uhrarmbändern, Uhrgehäusen und anderen geeignet
sind. Weiterhin betrifft sie ein aus der Platinlegierung hergestelltes Schmuckerzeugnis.
-
STAND DER TECHNIK FÜR
DIE ERFINDUNG
-
Platin
ist ein Edelmetall und relativ teuer. In den letzten Jahren hat
es zunehmende Bedeutung als ein Metall, das für die Schmuckherstellung
verwendet wird, gewonnen. Platin für Edelschmuck wird üblicherweise in
hohen Konzentrationen von über 85 Gew.% verkauft.
-
Reines
Platinmetall (Pt1000) ist weich und hat für die meisten
Schmuckapplikationen nicht die erforderliche mechanische Festigkeit.
Aus diesem Grund werden in den meisten Schmuckapplikationen verschiedene
Platinlegierungen verwendet. Platinlegierungen sind wegen ihrer
neutralen Farbe, wenn sie mit Edelsteinen kombiniert werden, erwünscht,
sie sind hypoallergen, sie haben eine hohe Zugfestigkeit und aufgrund
ihrer hohen Dichte ein angenehmes Gewicht.
-
In
der Schmuckindustrie werden drei Hauptklassen von Platinlegierungen
verwendet. Diese Klassen sind Pt950, Pt900 und Pt850. Diese Legierungen
haben einen Platingehalt von 95, 90 bzw. 85 Gew.%. Kommerziell erhältliche
Legierungen, die häufig zur Schmuckherstellung verwendet
werden, umfassen Pt/Ir 900/100 (90 Gew.% Platin und 10 Gew.% Iridium),
PtCu950 (95 Gew.% Platin und 5 Gew.% Kupfer) und PtCo950 (95 Gew.%
Platin und 5 Gew.% Cobalt.
-
Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Schmuckmaterialien mit hohem
Platingehalt bekannt. Dabei bedeutet die Bezeichnung "hoher Platingehalt",
wie sie hier verwendet wird, Platinlegierungen mit einem Platingehalt
von gleich oder größer als 85 Gew.%.
-
So
ist zum Beispiel im
US Patent
4 165 983 eine Legierung für die Schmuckherstellung
beschrieben, die mindestens 95 Gew.% Platin, 1,5 bis 3,5 Gew.% Gallium
und den Rest aus mindestens einem von Indium, Gold, Palladium, Silber,
Kupfer, Cobalt, Nickel, Ruthenium, Iridium und Rhodium enthält.
In dem
US-Patent 5 846 352 ist
eine wärmebehandelte Platin-Gallium-Legierung für
die Schmuckherstellung beschrieben, die 1 bis 9 Gew.% Gallium und
einen kleinen Palladiumanteil enthält. In der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung
JP
61-133340 ist eine Legierung für die Schmuckherstellung
beschrieben, die aus 84 bis 96 Gew.% Platin, 1 bis 10 Gew.% Gallium,
0,5 bis 10 Gew.% Kupfer und 0,01 bis 5 Gew.% Cobalt besteht. In
der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
JP 61-034133 ist eine
Legierung für die Schmuckherstellung beschrieben, die 84
bis 96 Gew.% Platin, 0,5 bis 10 Gew.% Cobalt, 0,5 bis 10 Gew.% Kupfer
und 0,01 bis 0,5 Gew.% Y, B, CaB-Mischmetall enthält.
-
Obwohl
diese Legierungen zufriedenstellende mechanische und optische Eigenschaften
haben, die sie für die Schmuckherstellung geeignet sein
lassen, sind sie aufgrund ihres hohen Platingehalts teuer in der Herstellung.
-
Aus
dem Stand der Technik ist auch eine Anzahl von Schmuckmaterialien
mit niedrigem Platingehalt bekannt. Dabei bedeutet die Bezeichnung
"niedriger Platingehalt", wie sie hier verwendet wird, Platinlegierungen
mit einem Platingehalt von kleiner als 85 Gew.%.
-
So
ist im
US-Patent Nr. 6 048 492 eine
Platinlegierungszusammensetzung für die Verwendung in Schmuckerzeugnissen
beschrieben, die etwa 58,5 Gew.% Platin, 26,5 bis 36,5 Gew.% Palladium
und 5 bis 15 Gew.% von entweder Iridium, Kupfer oder Ruthenium enthält.
Im
US-Patent 2 279 763 ist
eine duktile Platinlegierung beschrieben, die 10 bis 80 Gew.% Platin,
12 bis 90 Gew.% Palladium und 1 bis 15 Gew.% Ruthenium enthält.
-
In
WO 2004/059019 A1 sind
auf Pt basierende sich verfestigende amorphe Schüttlegierungen
beschrieben, für welche Platin und andere Bestandteile
verwendet werden und welche das Vorhandensein von Phosphor erfordern.
Die in jenem Dokument beschriebenen amorphen Legierungen werden
durch Abschrecken der geschmolzenen Legierung von oberhalb der Schmelztemperatur
auf Umgebungstemperatur und somit Erreichen eines im Wesentlichen
nichtkristallinen Gefüges der Legierung, was erfordert,
dass sich mehr als 50% im amorphen Zustand befinden, hergestellt.
-
Ein
Nachteil bekannter Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt
besteht darin, dass sie, verglichen mit den Schmuckmaterialien mit
hohem Platingehalt, oftmals schlechtere mechanische und physikalische Eigenschaften haben.
Insbesondere ist die Gießfähigkeit bekannter Schmuckmaterialien
mit niedrigem Platingehalt nicht so gut wie diejenige von Legierungen
mit hohem Platingehalt. Auch unterscheidet sich die Farbe bekannter
Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt von der typischen
"Platinfarbe" der Pt950-Legierungen, die von den meisten Käufern
von Edelschmuck gewünscht wird. Somit werden Schmuckmaterialien
mit niedrigem Platingehalt von den Kunden oftmals aus ästhetischen
Gründen abgelehnt. Tatsächlich ist es sehr schwierig,
ein Schmuckmaterial mit niedrigem Platingehalt herzustellen, das
sowohl die mechanische Festigkeit und Bearbeitbarkeit als auch die
visuellen Eigenschaften von Materialien mit hohem Platingehalt in
sich vereinigt.
-
Aufgrund
der potentiellen Verbesserungen von Eigenschaften und Leistungsfähigkeit
solcher Legierungen besteht ein Bedarf an weiteren Legierungen,
die für eine Verwendung in der Schmuckherstellung und der
Kunst geeignet sind.
-
Deshalb
wäre es wünschenswert, eine für die Schmuckindustrie
geeignete Platinlegierungszusammensetzung bereitzustellen, die weniger
teuer als das Platin ist, das bisher erhältlich ist, und
dennoch ein Platinschmuckerzeugnis mit den gewünschten
technologischen und visuellen Eigenschaften ergibt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Erfindungsgemäß wird
eine verbesserte Legierungszusammensetzung mit niedrigem Platingehalt
bereitgestellt, die 63,01 bis 69,99 Gew.% Platin, 1,5 bis 10 Gew.%
Cobalt und 20,01 bis 35,49 Gew.% Kupfer enthält. Die erfindungsgemäßen
Legierungen sind insbesondere für die Herstellung von Schmuckerzeugnissen wie
Ringen, Halsketten, Ohrringen, Uhrarmbändern, Uhrgehäusen
und anderen gut geeignet.
-
Überraschenderweise
ist festgestellt worden, dass trotz ihres relativ niedrigen Platingehaltes
die erfindungsgemäßen Legierungen ausgezeichnete
mechanische und visuelle Eigenschaften besitzen, die sie für
die Herstellung von Schmuckerzeugnissen wie Goldschmiedearbeiten
jeder Art äußerst geeignet sein lassen. Aufgrund
der geringeren Dichte der erfindungsgemäßen Legierungen
ist es möglich, dünnere, leichtere Gestaltungen
und Gusserzeugnisse bei beträchtlich niedrigeren Kosten
als mit Legierungen mit hohem Platingehalt (beispielsweise Pt850,
Pt900 und Pt950) herzustellen.
-
Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungen haben einen
tieferen Schmelzbereich, verglichen mit den bekannten Legierungen
mit geringem Platingehalt, wie sie beispielsweise im
US-Patent 6 048 492 beschrieben sind.
Aufgrund ihrer relativ niedrigen Schmelztemperatur lassen sie sich
leichter vergießen als bisher bekannte Platinlegierungen
und sind energieeffizienter. Diese Niedertemperaturlegierung erlaubt
auch eine niedrigere Formtemperatur und einen kleineren Anteil an
Ausschuss wegen Schrumpfporosität, Genaugussrissen, Einschlüssen
und Verschmutzungen, die bei höheren Temperaturen leichter
auftreten.
-
Die
erfindungsgemäßen Legierungen sind aufgrund ihrer
verbesserten Härte-, Bearbeitbarkeits-, Gießfähigkeits-,
Verformbarkeits-, Verschleiß- und Abriebeigenschaften und
ihrer Korrosionsbeständigkeit besonders gut für
die Herstellung von Schmuckerzeugnissen geeignet. Die erfindungsgemäße
Platinlegierungszusammensetzung erscheint wie und sieht nicht anders
aus als 95%iges Platin, ist aber wesentlich leichter, weniger dicht
und somit weniger kostspielig in der Herstellung. Tatsächlich
hat die erfindungsgemäße Platinlegierungszusammensetzung
im Wesentlichen dieselbe Farbe und dasselbe Aussehen wie die PtCu950-Legierung.
-
Die
erfindungsgemäße Legierung kann durch Formulieren
und Mischen der Legierungskomponenten mit den festgelegten Anteilen
und deren gemeinsames Schmelzen hergestellt werden. Insbesondere
kann die erfindungsgemäße Legierung durch Vermischen
der Komponenten der Legierung und Schmelzen der Legierung hergestellt
werden.
-
Die
Legierung kann zu der gewünschten Gestalt geformt werden.
Solche Arbeitsgänge sind vielfältig und umfassen
das Gießen oder die maschinelle Bearbeitung. Einige Herstellungsbeispiele
sind Walzen der Legierung zu einem Blech, Ziehen eines Drahtes,
Formen, Gießen, Schmieden, Kaltumformen oder Aufbauen des
Gegenstands oder der Form, der/die als Schmuckkomponente nützlich
ist.
-
Ferner
betrifft die Erfindung die Verwendung solcher Legierungen zur Herstellung
von Schmuckerzeugnissen wie z. B. Goldschmiedearbeiten. Außerdem
betrifft die Erfindung solche Legierungen umfassende Schmuckerzeugnisse.
-
Dementsprechend
ist es eine erfindungsgemäße Aufgabe, eine verbesserte
Platinlegierungszusammensetzung mit niedrigem Platingehalt bereitzustellen.
-
Eine
weitere erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der
Bereitstellung einer verbesserten Platinlegierungszusammensetzung,
die für eine Verwendung in der Schmuckindustrie für
den kommerziellen Massenmarkt geeignet ist.
-
Eine
andere erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der
Bereitstellung einer verbesserten Platinlegierungszusammensetzung,
die wesentlich leichter und weniger dicht als herkömmliche
Platinlegierungszusammensetzungen ist.
-
Eine
wieder andere erfindungsgemäße Aufgabe besteht
in der Bereitstellung von Platinlegierungen, die leichter als bekannte
Platinlegierungen vergossen werden können.
-
Darüber
hinausgehende erfindungsgemäße Aufgaben und Vorteile
sind teilweise offensichtlich und gehen teilweise aus der folgenden
Beschreibung hervor.
-
SPEZIELLE BESCHREIBUNG
-
Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungszusammensetzungen
enthalten Platin mit einem Anteil von 63,01 bis 69,99 Gew.%. Der
Platingehalt der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzungen
ist deutlich niedriger als derjenige der herkömmlichen
Pt850-, Pt900- und Pt950-Platinlegierungen, die üblicherweise
in der Schmuckindustrie verwendet werden.
-
Entsprechend
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
enthält die Platinlegierung:
- – 63,01
bis 69,99 Gew.% Platin,
- – 1,5 bis 10 Gew.% Cobalt und
- - 22,01 bis 35,49 Gew.% Kupfer.
-
Vorzugsweise
beträgt der Platingehalt dieser Legierung 63,5 bis 66,5
Gew.% und insbesondere 64 bis 66 Gew.%, bezogen auf die gesamte
Legierungszusammensetzung. Beträgt der Platingehalt der
Legierung weniger als etwa 63 Gew.%, werden Bearbeitbarkeit und
Pressbarkeit der Legierung deutlich schlechter, und die Legierung
verliert ihre Platinfarbe. Beträgt der Platingehalt der
Legierung mehr als etwa 70 Gew.%, steigen die Produktionskosten
der Legierung deutlich, während gleichzeitig sich die mechanischen
und chemischen Eigenschaften der Legierung nicht signifikant verbessern.
-
Vorzugsweise
beträgt der Cobaltgehalt der erfindungsgemäßen
Legierungen 1,5 bis 10 Gew.% und insbesondere 2,0 bis 8,0 Gew.%
oder 2,0 bis 6,0 Gew.%, bezogen auf die gesamte Legierungszusammensetzung.
Beträgt der Cobaltgehalt der Legierung weniger als etwa
1,5 Gew.%, verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften und
die Bearbeitbarkeit der Legierung deutlich, und die Legierung verliert
ihre platinähnliche Farbe. Beträgt der Cobaltgehalt
der Legierung mehr als etwa 8 Gew.%, wird diese zu hart.
-
Vorzugsweise
besteht der Rest der erfindungsgemäßen Legierungen
aus Kupfer.
-
Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungen können
weiterhin 0,001 bis 2 Gew.% mindestens eines ersten Metalls, das
aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Iridium und Ruthenium
besteht, umfassen. Es kann auch eine Kombination aus diesen Elementen
zugesetzt werden, solange der Gesamtanteil 2 Gew.% der Legierungszusammensetzung
nicht übersteigt. Iridium und/oder Ruthenium können
als Härtungsmetalle zugesetzt werden, um die Härte
der Legierung zu erhöhen, wobei Iridium das bevorzugte
Härtungsmetall ist, da es eine allmähliche Härteerhöhung über
einen großen Konzentrationsbereich ohne Verschlechterung
der Legierungseigenschaften bietet.
-
Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungen können
ferner 0,001 bis 2 Gew.% mindestens eines zweiten Metalls umfassen,
das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Indium und Gallium
besteht. Eine Kombination aus diesen Elementen kann auch zugesetzt
werden, solange der Gesamtanteil 2 Gew.% der Legierungszusammensetzung
nicht übersteigt. Indium und Gallium können zugesetzt
werden, um das Ausscheidungshärten der Legierung zu verbessern.
Die erfindungsgemäßen Platinlegierungen können
außerdem Palladium mit einem Anteil von 0,001 bis 5 Gew.%
und vorzugsweise 0,25 bis 2,5 Gew.% enthalten. Der Palladiumzusatz
ist nützlich, um die Farbe der Legierung zu verändern.
-
Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungen können
darüber hinaus Silicium mit einem Anteil von 0,001 bis
0,5 Gew.% und vorzugsweise 0,1 bis 0,3 Gew.% enthalten. Es ist festgestellt
worden, dass durch einen Siliciumzusatz mit den genannten Anteilen
die Gießeigenschaften der Legierung verbessert werden und
er in einer glatteren Oberfläche des Gusserzeugnisses resultiert.
Dieser Effekt ist besonders erwünscht, wenn die erfindungsgemäße
Legierung für die Herstellung eines Schmuckerzeugnisses
verwendet wird, für welches ausgezeichnete Gießeigenschaften
erforderlich sind. Dabei ist festgestellt worden, dass Silicium
mit den genannten Anteilen in den erfindungsgemäßen
Pt-Co-Cu-Legierungen löslich ist und den zuvor genannten
Effekt hat. Im Gegensatz dazu führt ein Siliciumzusatz
zu Legierungen mit hohem Platingehalt im Allgemeinen zu inhomogenen
niedrig schmelzenden Phasen und ist somit unerwünscht.
-
Die
erfindungsgemäßen Platinlegierungen können
zusätzlich Zirconium mit einem Anteil von 0,001 bis 0,5
Gew.% und vorzugsweise mit einem Anteil von 0,1 bis 0,3 Gew.% enthalten.
Dabei ist festgestellt worden, dass durch einen Zirconiumzusatz
mit dem genannten Anteil die Bearbeitbarkeit der Legierungen verbessert wird.
-
Entsprechend
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform übersteigt
der Gesamtanteil der anderen Elemente, die neben Pt, Cu und Co in
der Platinlegierung vorhanden sind, etwa 10 Gew.%, vorzugsweise
etwa 7,5 Gew.%, besonders bevorzugt etwa 5 Gew.%, und am meisten
bevorzugt etwa 4 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Platinlegierung,
nicht.
-
Die
erfindungsgemäße Platinlegierung kann in einem
kristallinen oder amorphen Zustand vorliegen. Vorzugsweise liegt
die erfindungsgemäße Platinlegierung in einem
im Wesentlichen kristallinen Zustand vor. Dabei bedeutet die Bezeichnung
"im Wesentlichen kristalliner Zustand", wie sie hier benutzt wird,
dass die Platinlegierung zu mehr als fünfzig Volumenprozent
kristallin ist. Die Platinlegierung ist vorzugsweise zu mindestens
etwa neunzig Volumenprozent, besonders bevorzugt zu mindestens fünfundneunzig
Volumenprozent, und am meisten bevorzugt zu etwa einhundert Volumenprozent
kristallin.
-
Obwohl
Phosphor in einigen Platinlegierungen als Additiv verwendet werden
kann, um die Legierung spröder und/oder amorpher zu machen,
ist der Phosphorzusatz zu der erfindungsgemäßen
Legierung nicht besonders bevorzugt, da die Herstellung einer amorphen
Legierung nicht erwünscht ist. Deshalb sollte, wenn der
erfindungsgemäßen Platinlegierungen Phosphor zugesetzt
wird, dieser Zusatz in mäßigen Anteilen erfolgen.
Der in der erfindungsgemäßen Platinlegierung enthaltene
Phosphoranteil beträgt vorzugsweise weniger als 4,2 Gew.%,
besonders bevorzugt weniger als 3,4 Gew.%, noch mehr bevorzugt weniger
als 2,3 Gew.%, und am meisten bevorzugt weniger als etwa 1,5 Gew.%
Phosphor, bezogen auf die gesamte Legierungszusammensetzung. Entsprechend
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält
die erfindungsgemäße Platinlegierung weniger als
etwa 2,0 Gew.% und besonders bevorzugt weniger als etwa 1 Gew.%
Phosphor, bezogen auf die gesamte Legierungszusammensetzung.
-
Vorteilhafterweise
kann die Legierung eines einer Anzahl von Eigenschaften verbessernden
Mitteln enthalten, einschließlich eines Desoxidationsmittels,
eines die Korngröße verringernden Mittels, eines
die Viskosität senkenden Mittels oder eines die Farbe verändernden
Mittels. Zahl und Anteil der anderen Additive können in
Abhängigkeit von den gewünschten mechanischen
Eigenschaften der Legierung variieren und lassen sich leicht durch
Routineversuche vom Fachmann bestimmen.
-
Entsprechend
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
besteht die Platinlegierung, abgesehen von Verunreinigungen, im
Wesentlichen aus:
- – 63,5 bis 67,5
Gew.% Platin,
- – 1,5 bis 8 Gew.% Cobalt und
- – 24,5 bis 35 Gew.% Kupfer,
wobei Kupfer durch
eines oder mehrere der folgenden Elemente mit den nachstehenden
Anteilen ersetzt werden kann:
- – 0,001 bis 2 Gew.% mindestens eines der ersten Metalle,
- – 0,001 bis 2 Gew.% mindestens eines der zweiten Metalle,
- – 0,001 bis 5 Gew.% Palladium,
- – 0,001 bis 0,5 Gew.% Silicium und/oder
- – 0,001 bis 0,5 Gew.% Zirconium.
-
Die
erfindungsgemäßen Legierungen besitzen ausgezeichnete
mechanische und physikalische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Vickers-Härte
und Bruchdehnung. Die Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen Platinlegierungen
liegt im Bereich von 450 bis 800 N/mm2.
Die Vickers-Härte der erfindungsgemäßen
Platinlegierungen, gemessen im weichgeglühten Zustand,
liegt im Bereich von 130 bis 210 HV10. Die Bruchdehnung der erfindungsgemäßen
Platinlegierungen beträgt mindestens etwa 20%.
-
Ein
weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin,
dass der Farbton der Platinlegierung im Wesentlichen dem platinweißen
Farbton einer PtCu950-Legierung entspricht, der ästhetisch
sehr ansprechend ist.
-
Die
erfindungsgemäßen Legierungen können
durch herkömmliche Legierungsverfahren hergestellt werden,
die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Herstellung der
Legierung umfasst im Allgemeinen die Stufe des Schmelzens von Platin,
Cobalt und Kupfer und einer weiteren Komponente mit den festgelegten Anteilen.
Das Verfahren kann ferner die Stufe des Aushärtens der
Legierung durch Kaltbearbeitung oder Wärmebehandlung umfassen.
-
Das
Verfahren kann die Stufen Glühen und anschließendes
Abschrecken der Legierung vor deren Härten umfassen.
-
Die
Legierungen werden üblicherweise aus Schmelzen unter einem
Schutzgas gegossen und anschließend geformt. Nach der Formgebung
können sie einer Wärmebehandlung, möglicherweise
unter Schutzgas, unterworfen werden, um ihre mechanischen Eigenschaften
zu verbessern.
-
Um
die erfindungsgemäße Platinlegierungszusammensetzung
herzustellen, wird ein Hochtemperaturschmelzvorgang durchgeführt.
Dies kann unter Verwendung einer Induktionsschmelzausrüstung,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, durchgeführt
werden. Zu jeder Zeit sollte extreme Sorgfalt walten gelassen werden,
um Metallverunreinigungen zu begrenzen, da Platin von vielen Elementen,
die üblicherweise in der Umgebung vorhanden sind, leicht
verschmutzt wird. Diese Sorgfalt kann ausgeübt werden,
indem die Metalle entweder in einem Vakuum oder einer Inertgasatmosphäre
geschmolzen werden, um den Kontakt mit anderen Metallen und ein
Vermischen mit auf Siliciumdioxid basierenden Produkten zu verhindern.
-
Die
Platinlegierung wird vorzugsweise durch Induktionserwärmung
in für Platinlegierungen geeigneten Tiegeln erschmolzen
und vermischt. Nach dem Schmelzvorgang kann die Legierung in Wasser
gegossen, um einen Granulatschuss zu erzeugen, und danach getrocknet,
gewogen und zum Gießen verwendet werden.
-
Für
die Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung
werden die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
vorzugsweise in einem Siliciumdioxidtiegel (für kleine,
schnelle Schmelzen) oder einem Zirconiumoxidtiegel (für
große, langsame Schmelzen) in einem Induktionsofen geschmolzen.
Dabei ist es bevorzugt, ein Vakuum oder Inertgas im Schmelzvorgang
zu verwenden und alle Komponenten der Legierungszusammensetzung
im Schmelztiegel gleichzeitig anzuordnen. Beim Erschmelzen der Legierung
sollten die geschmolzenen Metalle vorzugsweise "gewendet" werden
(Anwendung von Induktionsfeldern mit mittlerer bis niedriger Frequenz),
um ein geeignetes Durchmischen der Metalle zu erhalten.
-
Nach
der Schmelzstufe können die erhaltenen Legierungskornelemente
kaltgewalzt und/oder geglüht werden, um die mechanischen
Eigenschaften der Mischung zu verbessern. Danach kann die gemischte
Metallzusammensetzung wahlweise wie zuvor erneut geschmolzen und
ein Granulat oder ein Blech hergestellt werden.
-
Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Platinlegierungen
kann ferner eine Glühstufe umfassen. Das Glühen
kann entweder in einem Ofen oder mit einem Brenner, wie es aus dem
Stand der Technik bekannt ist, durchgeführt werden. Die
Glühtemperatur hängt von dem Platingehalt und
dem Schmelzpunkt der Legierung ab und lässt sich durch
Routineversuche leicht vom Durchschnittsfachmann bestimmen. Vorzugsweise
wird das Glühen in einem Ofen durchgeführt, dessen
Atmosphäre mit Schutzgas kontrolliert wird.
-
Das
Schutzgas kann eines der nichtoxidierenden inerten Gase wie Argon,
Stickstoff oder ein Gemisch davon und der antioxidierenden Gase
wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder "Formiergas" bzw. "Ammoniakspaltgas"
(Stickstoff mit einigen Prozenten Wasserstoff) sein. Das Stück
kann auch vor Oxidation geschützt werden, indem es mit
kommerziell erhältlichen Wärmebehandlungsumhüllungen
versehen wird.
-
Die
Legierungen können für eine große Vielfalt
von Schmuckkomponenten wie Ringe, Haken, Federteile, sogar Druckfedereinfassungen
für Edelsteine und dergleichen verwendet werden.
-
Weiterhin
können die Legierungen. erforderlichenfalls wiederholt
geglüht und wärmebehandelt/bei Normaltemperatur
ausgehärtet werden.
-
Wie
sie hier verwendet wird, ist die Bezeichnung "Aushärten
bei Normaltemperatur" im Wesentlichen synonym mit der Bezeichnung
"Ausscheidungshärten", das aus der Bildung kleiner Teilchen
aus einem neuen Bestandteil (Phase) in einer festen Lösung
resultiert. Durch das Vorhandensein dieser Teilchen wird eine Spannung
in der Legierung erzeugt und deren Streckfestigkeit und Härte
erhöht. Siehe
B. A. Rogers, "The Nature of Metals",
S. 320 (Iowa State University Press, 1964),
H.
W. Polock, "Materials Science and Metallurgy", S. 266 (Reston Pub.
Inc. 1981) und
"The Metals Handbook", S. 1 und
2 (Am. Soc'y Metals, 1986).
-
In
ihrem geglühten/ungehärteten Zustand können
die Legierungen durch Standardschmuckherstellungsverfahren bearbeitet
werden: Sie können gewalzt, gezogen, angelötet,
geformt, gebogen, gepresst usw. werden. Diese Legierungen können
für eine Vielfalt von Gestaltungen für Federn,
Edelsteinfassungen in Ringen, Gehänge, Armreifen, Ketten,
Edelmetallkunstobjekte und dergleichen verwendet werden.
-
Dazu
ist festzustellen, dass beim Entwerfen der Struktur des Schmucks
oder Kunstobjekts der kleinste Querschnitt und die Form einer Komponente
zu berücksichtigen sind. Dabei ist es möglich,
das Design der Legierung an fast jede Gestaltung anzupassen. Die
Grundformen dieser Gestaltungen können von einem einfachen
Blech zu Ringformen und zu komplexeren Schrauben, V-Formen und dergleichen
variieren. Die Objekte können Draht, Blech, Federn aller
Art, Gehänge, Kettenschließen, Broschen und eine
Vielzahl anderer sein. Es können Standardschmucklötverfahren
angewendet und Reparaturen, die Hitze erfordern, durchgeführt werden.
Die Legierungen können geformt, gebogen, aufgebaut, geglüht,
und, wenn das Stück fertig ist, können Federkraft
und Härte durch eine Wärmebehandlung zurückgewonnen
werden.
-
Das
Schmuckerzeugnis kann durch Gießen hergestellt werden.
Dabei kann auch die Härte der Legierungen durch eine Wärmebehandlung
weiter erhöht werden. Die Wärmebehandlung kann
in einem Bereich von 300 bis 950°C, wobei ein geeigneter
Wert im Bereich von 600 bis 950°C liegt, und typischerweise
bei etwa 800°C durchgeführt werden. Die Legierungen
können durch Standardglühvorgänge, typischerweise
bei etwa 1000 bis 1030°C, weichgeglüht werden.
-
Die
Legierungen können in Form eines Drahtes, eines Blechs
oder eines anderen bearbeiteten Artikels verwendet werden, und es
können ihnen aufgrund ihrer großen Härte,
zusammen mit großer Duktilität, komplizierte Gestalten
und Formen verliehen werden.
-
Die
erfindungsgemäßen Legierungen können
beispielsweise für die Herstellung von Trauringen verwendet
werden. Trauringe werden im Allgemeinen hergestellt, indem aus Rohren
Rohlinge herausgesägt und durch geeignete Arbeitsgänge
wie Fräsen, Ziehen, Schmieden und Polieren weiter bearbeitet
werden.
-
Weitere
Schmuckerzeugnisse, die aus den erfindungsgemäßen
Legierungen hergestellt werden können, umfassen beispielsweise
Ringe, Halsketten, Armreifen, Ohrringe, Fußreifen, Krawattennadeln,
Uhrarmbänder, Uhrgehäuse, Armbanduhren, Zahnstocher
sowie weitere dekorative Artikel wie Kugelschreiber, Brieföffner,
Taschenmessergriffe und dergleichen.
-
Die
folgenden Beispiele sollen bestimmte erfindungsgemäße
Merkmale veranschaulichen, wobei es selbstverständlich
ist, dass ein Beispiel den von den Patentansprüchen definierten
Erfindungsumfang nicht beschränkt.
-
BEISPIEL
-
Eine
Legierung mit der in der folgenden Tabelle spezifizierten Zusammensetzung
wurde gewogen und unter Vakuum in einem Zirconiumdioxidtiegel in
einem Vakuuminduktionsofen bei einer Temperatur von 1480 bis 1500°C
geschmolzen, um eine homogene Schmelze zu erhalten. Die Legierung
wurde in eine Stahlform gegossen, um Blöcke mit den Abmessungen
20 mm × 140 mm zu bilden.
-
In
der folgenden Tabelle sind die physikalischen Eigenschaften der
so gebildeten Legierungsprobekörper angegeben. Der Schmelzbereich
wurde durch Messen der Abkühlungskurve der Legierung mit
dem Degussa-Widerstandsofen HR1/Pt/PtRH10, der mit einem Linseis-Thermoelement
und dem Temperatur-Zeit-Plotter L250 ausgerüstet war, bestimmt.
Die Vickers-Härte wurde entsprechend DIN 50133 unter
Verwendung eines Wolpert V-Testor-4521-Geräts bestimmt.
Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Streckspannung wurden entsprechend DIN
50145 unter Verwendung eines Zwick-2010-Geräts
bestimmt. Die Farbe wurde visuell geprüft.
-
VERGLEICHSBEISPIEL
-
Eine
kommerziell erhältliche Pt/Cu-950/50-Legierung wurde gewogen
und unter Vakuum in einem Zirconiumdioxidtiegel in einem Vakuuminduktionsofen
geschmolzen, um eine homogene Schmelze zu erhalten. Die Legierung
wurde in eine Stahlform gegossen, um Blöcke mit den Abmessungen
20 mm × 140 mm zu bilden.
-
Die
physikalischen Eigenschaften der so gebildeten Legierungsprobekörper
wurden wie zuvor beschrieben geprüft und sind in der folgenden
Tabelle angegeben. Tabelle
| BEISPIEL
1 | BEISPIEL
2 | VERGLEICHSBEISPIEL |
| | | |
Zusammensetzung | Pt
65 Gew.%
Cu 31,5 Gew.%
Co 3,5 Gew.% | Pt
65 Gew.%
Cu 31,25 Gew.%
Co 3,5 Gew.%
Si 0,25 Gew.% | Pt
95 Gew.%
Cu 5 Gew.% |
| | | |
Dichte | 14,4 | 14,4 | 20,3 |
Farbe | platinweiß | platinweiß | platinweiß |
Schmelzbereich | 1390–1450 | 1390–1450 | 1730–1745 |
Gießfähigkeit | sehr
gut | ausgezeichnet | annehmbar |
Bearbeitbarkeit | gut | gut | gut |
| | | |
Härte
[HV] | | | |
weichgeglühter
Zustand | 120 | 120 | 110 |
20%
kaltgewalzt | 190 | 190 | 185 |
40%
kaltgewalzt | 230 | 230 | 210 |
60%
kaltgewalzt | 260 | 260 | 235 |
| | | |
Zugfestigkeit
[N/mm2 ] | | | |
weichgeglühter
Zustand | 600 | 600 | 320 |
60%
kaltgewalzt | ~1000 | ~1000 | ~800 |
| | | |
Streckspannung
[N/mm2 ] | 350 | 350 | 130 |
| | | |
Bruchdehnung
[%] | > 35 | > 35 | > 30 |
-
Die
Versuchsergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäße
Legierung überlegene Gieß-, Verschleiß-
und Abriebeigenschaften, verglichen mit einer herkömmlichen Pt/Cu-950/50-Legierung,
aufweist. Die Ergebnisse des Beispiels 1 zeigen ferner, dass die
Gießfähigkeit der erfindungsgemäßen
Legierung durch den Zusatz kleiner Siliciumanteile verbessert wird.
Weiterhin zeigen die Versuchsergebnisse, dass die Formgebungseigenschaften
und der Farbton der erfindungsgemäßen Legierung
vergleichbar sind mit denjenigen einer herkömmlichen Pt/Cu-950/50-Legierung.
Es wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäße
Legierung ein ausgezeichnetes Material für die Herstellung
von Schmuckerzeugnissen wie Ringen, Armreifen oder Halsketten ist.
-
Das
erfindungsgemäße Prinzip und die für
die Anwendung dieses Prinzips als am besten betrachtete Ausführungsform
sind beschrieben worden. Es ist festzustellen, dass die Beschreibung
nur veranschaulichend ist und dass andere Mittel und Verfahren angewendet
werden können, ohne von dem in den folgenden Patentansprüchen
definierten wahren Erfindungsumfang abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4165983 [0006]
- - US 5846352 [0006]
- - JP 61-133340 [0006]
- - JP 61-034133 [0006]
- - US 6048492 [0009, 0016]
- - US 2279763 [0009]
- - WO 2004/059019 A1 [0010]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - B. A. Rogers,
"The Nature of Metals", S. 320 (Iowa State University Press, 1964) [0053]
- - H. W. Polock, "Materials Science and Metallurgy", S. 266 (Reston
Pub. Inc. 1981) [0053]
- - "The Metals Handbook", S. 1 und 2 (Am. Soc'y Metals, 1986) [0053]
- - DIN 50133 [0062]
- - DIN 50145 [0062]