DE202005021636U1

DE202005021636U1 - Platinlegierung

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Publication number: DE202005021636U1
Application number: DE202005021636U
Authority: DE
Original assignee: Degussa GmbH; Allgemeine Gold und Silberscheideanstalt AG
Current assignee: Allgemeine Gold und Silberscheideanstalt AG; Evonik Operations GmbH
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2015-08-05
Also published as: DE602005016318D1; EP1913168B1; JP2009515034A; WO2007014577A1; IL189220A0; CN101258253A; CA2618220A1; ES2332600T3; US20100139319A1; EP1913168A1; ATE440973T1; HK1117202A1

Abstract

Platinlegierung, enthaltend
– 63,01 bis 69,99 Gew.% Platin,
– 1,5 bis 10 Gew.% Cobalt und
– 20,01 bis 35,49 Gew.% Kupfer.

Description

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
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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]

Claims

Platinlegierung, enthaltend – 63,01 bis 69,99 Gew.% Platin, – 1,5 bis 10 Gew.% Cobalt und – 20,01 bis 35,49 Gew.% Kupfer.
Platinlegierung nach Anspruch 1, die ein im Wesentlichen kristallines Gefüge besitzt.
Platinlegierung nach Anspruch 1, die 63,5 bis 66,5 Gew.% Platin enthält.
Platinlegierung nach Anspruch 1, die 64 bis 66 Gew.% Platin enthält.
Platinlegierung nach Anspruch 1, die etwa 65 Gew.% Platin enthält.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die 2,0 bis 6,0 Gew.% Cobalt enthält.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die 2,5 bis 5,5 Gew.% Cobalt enthält.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die weiterhin 0,001 bis 2 Gew.% mindestens eines ersten Metalls enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Iridium und Ruthenium besteht.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner 0,001 bis 2 Gew.% mindestens eines zweiten Metalls enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Indium und Gallium besteht.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die außerdem 0,001 bis 5 Gew.% Palladium enthält.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die darüber hinaus 0,001 bis 0,5 Gew.% Silicium enthält.
Platinlegierung nach Anspruch 11, die 0,1 bis 0,3 Gew.% Silicium enthält.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die zusätzlich 0,001 bis 0,5 Gew.% Zirconium enthält.
Platinlegierung nach Anspruch 13, die 0,1 bis 0,3 Gew.% Zirconium enthält.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Gesamtanteil der anderen Elemente, die in dieser Platinlegierung neben Pt, Cu und Co vorhanden sind, 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Platinlegierung, nicht übersteigt.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Gesamtanteil der anderen Elemente, die in dieser Platinlegierung neben Pt, Cu und Co vorhanden sind, 7,5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Platinlegierung, nicht übersteigt.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Gesamtanteil des in dieser Platinlegierung vorhandenen Phosphors weniger als etwa 2,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Platinlegierung, beträgt.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, die im Wesentlichen aus – 63,5 bis 67,5 Gew.% Platin, – 1,5 bis 8 Gew.% Cobalt und – 24,5 bis 35 Gew.% Kupfer besteht, 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.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, deren Zugfestigkeit im Bereich von 450 bis 800 N/mm² liegt.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, deren Vickers-Härte, gemessen im ungehärteten Zustand, im Bereich von 130 bis 210 HV10 liegt.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, deren Bruchdehnung mindestens 20% beträgt.
Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, deren Farbton im Wesentlichen dem platinweißen Farbton einer PtCu950-Legierung entspricht.
Platinfarbenes Material für Schmuckzwecke, das eine Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 umfasst.
Schmuckerzeugnis, das die Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 umfasst.
Schmuckerzeugnis nach Anspruch 24, das ein Ring, eine Halskette, ein Ohrring, ein Uhrarmband, ein Uhrgehäuse oder eine andere Goldschmiedearbeit ist.
Verwendung einer Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 zur Herstellung eines Schmuckerzeugnisses wie eines Rings, einer Halskette, eines Ohrrings, eines Uhrarmbandes, eines Uhrgehäuses oder einer anderen Goldschmiedearbeit.