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Die
Erfindung betrifft in erster Linie neue Palladium-Schmucklegierungen
sowie mit Hilfe dieser Legierungen gefertigte Halbzeuge.
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Palladium
ist ein Element aus der Gruppe der sogenannten Platinmetalle. Es
ist hellweiß wie
Platin, jedoch viel leichter als Platin und in der Regel auch viel
billiger als Platin.
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Bei
der Schmuckherstellung hat Palladium hauptsächlich als Zusatz zu anderen
Elementen, insbesondere Gold, Verwendung gefunden. So wird Palladium
häufig
als Legierungszusatz bei der „Entfärbung” von Gold
zu sogenanntem Weißgold
oder Graugold eingesetzt.
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Schmuck
aus Palladium oder Palladiumlegierungen ist trotz seiner günstigen
Eigenschaften bisher vergleichsweise selten. Dies ist an sich verwunderlich,
da Palladium bei Raumtemperatur nicht mit Sauerstoff reagiert, sehr
anlaufbeständig
ist und seinen metallischen Glanz behält.
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Trotz
dieser grundsätzlich
günstigen
Eigenschaften von Palladium für
den Schmuckbereich sind derzeit nach Kenntnis der Anmelderin für Schmuckwaren
nur wenige Palladiumlegierungen erhältlich.
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Dementsprechend
stellt sich die Erfindung die Aufgabe, für Schmuckwaren weitere Palladiumlegierungen
zur Verfügung
zu stellen. Insbesondere sollen solche Legierungen für die Herstellung
von Rohren und Ringen für
die Fertigung von Trauringen geeignet sein. Für diese Zwecke wird in der
Regel eine Härte
von mindestens 160 HV (Vickers-Härte)
in geglühtem
Zustand angestrebt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Palladium-Schmucklegierungen mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Bevorzugte Ausführungsformen
dieser Legierungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis
16 beschrieben. Weiter umfasst die Erfindung die Halbzeuge gemäß den Ansprüchen 17
und 18.
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Der
Wortlaut sämtlicher
Ansprüche
wird hiermit zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
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Nach
der Erfindung umfasst die neue Palladium-Schmucklegierung
- – 94,0
Gew.-% bis 96,5 Gew.-% Palladium (Pd),
- – 0,1
Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Silber (Ag) und/oder Kupfer (Cu), und
- – 0,1
Gew.-% bis 5,0 Gew.-% mindestens eines Elements ausgewählt aus
der Gruppe Gallium (Ga), Germanium (Ge) und Indium (In).
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Dabei
definiert der Palladiumgehalt den Feingehalt der beanspruchten Schmucklegierung.
Der Zusatz an Silber oder Kupfer beeinflusst die Umformeigenschaften
und den Farbton der Legierung. Der Zusatz von Gallium, Germanium
und/oder Indium hat einen Einfluss auf die Härte und den Schmelzpunkt der
Legierung.
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In
Weiterbildung umfasst die erfindungsgemäße Schmucklegierung zusätzlich 0,05
Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Wolfram (W) und/oder Cobalt (Co). Der Einfluss
dieser beiden Elemente auf die Legierung wirkt sich in erster Linie
auf die Feinheit der Körnung
und die Härte
aus.
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Schließlich ist
es weiter bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Schmucklegierung darüber hinaus 0,001
Gew.-% bis 2,5 Gew.-% mindestens eines Elements ausgewählt aus
der Gruppe Iridium (Ir), Rhodium (Rh) und Ruthenium (Ru) umfasst.
Der Zusatz dieser Elemente resultiert ebenfalls in einer feineren
Körnung der
Legierung.
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Bei
allen genannten erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
sind bezüglich
des Silbergehalts Silbergehalte zwischen 0 Gew.-% und 5,0 Gew.-%
bevorzugt. Innerhalb dieses Bereichs sind Silbergehalte zwischen
0 Gew.-% und 2,0 Gew.-% besonders hervorzuheben.
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Darüber hinaus
sind bei allen genannten erfindungsgemäßen Schmucklegierungen bezüglich des Kupfergehalts
Kupfergehalte zwischen 0,2 Gew.-% und 3,0 Gew.-% bevorzugt. Innerhalb
dieses Bereichs sind Kupfergehalte zwischen 0,4 Gew.-% und 2,5 Gew.-%
besonders hervorzuheben.
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Wie
bereits erwähnt
sind die in der erfindungsgemäßen Schmucklegierung
enthaltenen Elemente Gallium, Germanium und/oder Indium als sogenannte
Schmelzpunktsenker bekannt, d. h. durch Zugabe solcher Elemente
lässt sich
der Schmelzpunkt erniedrigen gegenüber Legierungen, die diese
Elemente nicht enthalten. Außerdem
können
diese Elemente die Härte
der erhaltenen Legierungen erhöhen.
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In
diesem Zusammenhang beträgt
der Gehalt der erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
an Gallium, Germanium und/oder Indium vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis
3,0 Gew.-%, insbesondere 1,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%. Innerhalb des
zuletzt genannten Bereiches sind Gehalte zwischen 2,0 Gew.-% bis
2,5 Gew.-% besonders hervorzuheben.
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Weiter
ist es bei der Erfindung in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn
aus der genannten Gruppe von Elementen (Gallium, Germanium und Indium)
mindestens Germanium enthalten ist, vorzugsweise in der Legierung
nur Germanium als ein solcher Zusatz vorgesehen ist.
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Der
Gehalt an Wolfram und/oder Cobalt beträgt bei den erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, insbesondere 0,2 Gew.-%
bis 2,5 Gew.-%. Innerhalb des zuletzt genannten Bereichs sind Gehalte
an Wolfram und/oder Cobalt zwischen 0,3 Gew.-% und 2,0 Gew.-% besonders hervorzuheben.
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In
Weiterbildung ist es bei der Erfindung bevorzugt, wenn es sich bei
dem Element aus der Gruppe Wolfram und Cobalt vorzugsweise um Wolfram
handelt.
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Wie
bereits erwähnt
ist bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung mindestens ein Element aus der Gruppe Iridium, Rhodium
und Ruthenium enthalten. Solche Elemente sind, wie ebenfalls bereits
ausgeführt,
als sogenannte Kornfeiner bekannt, da sie dafür sorgen können, dass die erhaltene Legierung
eine geringere mittlere Korngröße aufweist
im Vergleich zu Legierungen, die diese Elemente nicht enthalten.
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In
diesem Zusammenhang ist es bei der Erfindung bevorzugt, wenn der
Gehalt an Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium 0,02 Gew.-% bis 1,0
Gew.-%, insbesondere 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% beträgt. Innerhalb
des zuletzt genannten Bereichs sind Gehalte an Iridium, Rhodium
und/oder Ruthenium zwischen 0,05 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% weiter hervorzuheben.
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Erfindungsgemäß ist es
bevorzugt, wenn von den drei genannten Elementen Iridium, Rhodium
und Ruthenium mindestens Ruthenium enthalten ist, vorzugsweise nur
Ruthenium als ein solcher Zusatz vorgesehen ist.
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In
Weiterbildung lassen sich bei der Erfindung die folgenden bevorzugten
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierung
hervorheben. Diese bestehen aus
- – 94,0 Gew.-%
bis 96,5 Gew.-%, vorzugsweise 95,0 Gew.-%, Palladium,
- – 0
Gew.-% bis 2,0 Gew.-% Silber,
- – 0,2
Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Kupfer,
- – 0,1
Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Gallium, Germanium und/oder Indium, vorzugsweise
Germanium,
- – 0,1
Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Wolfram und/oder Cobalt, vorzugsweise Wolfram,
und
- – 0,05
Gew.-% bis 0,25 Gew.-% Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium, vorzugsweise
Ruthenium.
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Insbesondere
besteht eine solche Schmucklegierung aus
- – 95,0 Gew.-%
Palladium,
- – 2,2
Gew.-% Kupfer,
- – 2,4
Gew.-% Germanium,
- – 0,3
Gew.-% Wolfram und
- – 0,01
Gew.-% Ruthenium.
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Insbesondere
besteht eine solche Schmucklegierung auch aus
- – 95,0 Gew.-%
Palladium,
- – 0,5
Gew.-% Kupfer,
- – 2,3
Gew.-% Germanium,
- – 2,0
Gew.-% Wolfram und
- – 0,2
Gew.-% Ruthenium.
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In
Weiterbildung besitzt die erfindungsgemäße Schmucklegierung vorzugsweise
eine sogenannte Vickers-Härte
von ≥ 160
HV (geglüht),
insbesondere von 170 (±10)
HV.
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Die
Härteprüfung nach
Vickers ist dem Fachmann bekannt. HV 5 entspricht dabei der Prüfkraft von
50 N (Newton). Diese Angabe ist bei Edelmetalllegierungen eine übliche Angabe
für die
Härte solcher
Materialien.
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Darüber hinaus
weist die erfindungsgemäße Schmucklegierung
vorzugsweise ein spezifisches Gewicht ≤ 12,5 g/cm3,
insbesondere ≤ 12,0
g/cm3 auf. Damit handelt es sich bei solchen
bevorzugten erfindungsgemäßen Legierungen
um vergleichweise leichte und damit preiswerte Materialien. Zum
Vergleich besitzen bekannte 585 Weißgold-Legierungen mit Palladium beispielsweise
ein spezifisches Gewicht von 14,3 g/cm3 und
bekannte 750 Weißgold-Legierungen
mit Palladium sogar ein spezifisches Gewicht von 15,9 g/cm3.
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Weiter
kann die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung
ein Schmelzintervall bis maximal 1500°C besitzen. Vorzugsweise liegen
solche Schmelzintervalle zwischen 1350°C und 1500°C.
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In
diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass Legierungen, insbesondere
die in der Schmuckindustrie eingesetzten Legierungen, keine scharfen
Schmelzpunkte, sondern einen Schmelzbereich, das sogenannte Schmelzintervall
besitzen. Innerhalb dieses Schmelzintervalls erweichen die Legierungen
zunächst,
bis sie sich dann zunehmend verflüssigen und dann in den tatsächlich flüssigen Zustand übergehen.
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Schließlich umfasst
die Erfindung ein Halbzeug für
die Schmuckherstellung, das mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus
einer erfindungsgemäßen Legierung
gefertigt ist. Bekanntlich handelt es sich bei diesen Halbzeugen
um vorgefertigte geometrische Formen aus dem entsprechenden Legierungsmaterial, die
anschließend
handwerklich oder industriell zu den jeweiligen Schmuck-Endprodukten
weiterverarbeitet werden. Im Schmuckbereich handelt es sich bei
solchen Halbzeugen in der Regel beispielsweise um Rohre, Stangen,
Ringe, Bleche, Bänder,
Drähte
und dergleichen. Sie werden zunächst
als Gusshalbzeug hergestellt und dann in der Regel zum endgültigen Halbzeug
mit den gewünschten
Abmessungen weiterbearbeitet, vorzugsweise umgeformt.
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Erfindungsgemäß ist es
bevorzugt, wenn es sich bei den erfindungsgemäßen Halbzeugen um rohrartige
oder ringartige Halbzeuge handelt. Solche Halbzeuge eignen sich
besonders gut zur Herstellung von Schmuckringen einschließlich Trauringen.
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Die
Erfindung ist insgesamt mit einer ganzen Reihe von Vorteilen verbunden.
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So
kommen in der Regel die eingangs erläuterten Vorteile, die mit einem
Einsatz von Palladium verbunden sind, zum Tragen. Die erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierungen
besitzen eine schöne grauweiße Farbe
mit hoher Farbstabilität.
Da die Legierungen sehr anlaufbeständig sind, ist eine Rhodiumbeschichtung
(Rhodinierung) nicht erforderlich, außer wenn dies aus rein ästhetischen
Gründen
gewünscht
wird. Bei dem sogenannten Rhodinieren handelt es sich bekanntlich
um eine chemische oder galvanische Beschichtung von Metallen mit
Rhodium. Solche Überzüge sind
chemisch und mechanisch sehr beständig und besitzen einen chromähnlichen
Glanz.
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Weiter
besitzen die erfindungsgemäßen Legierungen
eine hohe Duktilität,
d. h. das Material hat eine hohe Umformbarkeit, bevor es bricht
oder reißt.
Zudem besitzen die erfindungsgemäßen Legierungen
ein feinkörniges
Gefüge,
beispielsweise mit mittleren Korngrößen von weniger als 50 μm, insbesondere
im Bereich von 20 bis 35 μm.
Dementsprechend sind sie sowohl mit Handwerkzeugen als auch mit
Maschinenwerkzeugen, beispielsweise mit allen gängigen CNC(computerized numerical
control)-Techniken, bearbeitbar. Dies gilt auch für konventionelle
Schneidplatten und für
Diamantwerkzeuge, einschließlich
PKD (polykristalliner Diamant).
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Bei
den erfindungsgemäßen Legierungen
lassen sich ohne weiteres Härten
von mindestens 160 HV (Vickers-Härte,
geglüht,
d. h. sogenannte Weichhärte)
erreichen, so dass solche Legierungen, insbesondere auch mit einem
Palladiumfeingehalt von 950 (95,0 Gew.-%), für die Herstellung von Trauringen
geeignet sind. In diesem Zusammenhang lassen sich unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
mit andersfarbigen Legierungen auch mehrfarbige Trauringe herstellen,
insbesondere durch das sogenannte Diffusionsschweißen. Bei
diesem Verfahren werden metallische Werkstücke miteinander verbunden und
zwar bei sehr hoher Qualität
der Schweißverbindungen.
Das Verfahren selbst und seine Verfahrensparameter sind dem Fachmann
ohne weiteres bekannt. Die erfindungsgemäßen Legierungen lassen sich
nicht nur im Diffusionsschweißverfahren
verarbeiten, sondern besitzen danach auch noch eine Härte von
mindestens 160 HV (ohne Verformung).
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Weiter
sei nochmals hervorgehoben, dass das spezifische Gewicht der erfindungsgemäßen Legierungen
mit insbesondere weniger als 12,5 g/cm3,
vorzugsweise weniger als 12,0 g/cm3 deutlich
unterhalb der spezifischen Gewichte von Legierungen anderer Metalle
vergleichbaren Feingehalts liegt. Außerdem sind die erfindungsgemäßen Legierungen
durch die Verwendung von Palladium als (Haupt-)Legierungselement
deutlich billiger als Legierungen mit vergleichbaren Feingehalten
beispielsweise an Platin.
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Dementsprechend
stellen die erfindungsgemäßen Legierungen
eine preisgünstige
Alternative beispielsweise zu Weißgold-Legierungen mit 585 Goldgehalt
dar, wobei die erfindungsgemäßen Legierungen auch
in Kombination mit solchen Legierungen eingesetzt werden können.
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Die
geschilderten und weiteren Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
dem nachfolgenden Beispiel in Verbindung mit den Unteransprüchen. Dabei
können
die einzelnen Merkmale für
sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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Beispiel
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Es
wird eine erfindungsgemäße Palladiumlegierung
hergestellt, die, bezogen auf das Gesamtgewicht 1000 (in ‰), einen
Feingehalt an Palladium von 950 besitzt. Die einzelnen Bestandteile
sind wie folgt:
- – 950 Palladium (Pd),
- – 22
Kupfer (Cu),
- – 24
Germanium (Ge),
- – 3
Wolfram (W), und
- – 1
Ruthenium (Ru).
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Umgerechnet
auf Gew.-% besitzt diese erfindungsgemäße Legierung somit die Zusammensetzung:
- – 95,0
Gew.-% Palladium,
- – 2,2
Gew.-% Kupfer,
- – 2,4
Gew.-% Germanium,
- – 0,3
Gew.-% Wolfram und
- – 0,1
Gew.-% Ruthenium.
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Zusätzlich wird
eine weitere erfindungsgemäße Palladiumlegierung
hergestellt mit den einzelnen Bestandteile wie folgt:
950
Palladium (Pd) | entspricht | 95,0
Gew.-% Palladium |
5
Kupfer (Cu) | 0,5
Gew.-% Kupfer |
23
Germanium (Ge) | 2,3
Gew.-% Germanium |
20
Wolfram (W) | 2,0
Gew.-% Wolfram |
2
Ruthenium (Ru) | 0,2
Gew.-% Ruthenium |
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Die
Bestandteile beider Legierungen werden in einem Vakuum-Induktionsofen unter
Verwendung geeigneter Vorlegierungen geschmolzen.
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Die
erhaltenen Legierungen besitzen ein Schmelzintervall zwischen 1350°C und 1500°C und lassen sich
dementsprechend zu Halbzeugen, insbesondere zu Rohren und Ringen,
verarbeiten. Die Härte
der Legierungen beträgt
geglüht
(bei 850°C)
ca. 170 HV. Die Legierungen haben ein spezifisches Gewicht von 11,6 bis
11,7 g/cm3. Die Legierungen sind feinkörnig (mittlere
Korngröße unterhalb
50 μm) und
lassen sich ausgezeichnet (zer)spanend bearbeiten (Dreh- und Fräsbearbeitung)
sowie Umformen, Diffusionsschweißen und Polieren.