-
Die
Erfindung betrifft in erster Linie neue Palladium-Schmucklegierungen
sowie mit Hilfe dieser Legierungen gefertigte Halbzeuge.
-
Palladium
ist ein Element aus der Gruppe der sogenannten Platinmetalle. Es
ist hellweiß wie Platin,
jedoch viel leichter als Platin und deutlich härter. Es ist in der Regel auch
viel billiger als Platin.
-
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.
-
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.
-
Trotz
dieser grundsätzlich
günstigen
Eigenschaften von Palladium für
den Schmuckbereich sind derzeit nach Kenntnis der Anmelderin für Schmuckwaren
neben Feinpalladium (999) nur Palladiumlegierungen mit einem Feingehalt
von 950 und 500 erhältlich.
-
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 180 HV (Vickers-Härte) angestrebt.
-
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
20 beschrieben. Weiter umfasst die Erfindung die Halbzeuge gemäß den Ansprüchen 21
und 22.
-
Der
Wortlaut sämtlicher
Ansprüche
wird hiermit zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
-
Nach
der Erfindung umfasst die neue Palladium-Schmucklegierung
- – 58,0
Gew.-% bis 76,5 Gew.-% Palladium (Pd),
- – 0,5
Gew.-% bis 41,5 Gew.-% Silber (Ag) und/oder Kupfer (Cu),
- – 0,1
Gew.-% bis 15,0 Gew.-% mindestens eines Elements ausgewählt aus
der Gruppe Gallium (Ga), Germanium (Ge) und Indium (In), und
- – 0,1
Gew.-% bis 10,0 Gew.-% Zink (Zn).
-
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. Der Einfluss des Zusatzes an Zink zur Legierung wirkt
sich auf Umformeigenschaften und Härte positiv aus.
-
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.
-
Schließlich ist
es weiter bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Schmucklegierung darüber hinaus
0,001 Gew.-% bis 1,0 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.
-
Bei
allen genannten erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
sind bezüglich
des Silbergehalts Silbergehalte zwischen 10,0 Gew.-% und 32,0 Gew.-%
bevorzugt. Innerhalb dieses Bereichs sind Silbergehalte zwischen
10,0 Gew.-% und 20,0 Gew.-% einerseits oder zwischen 23,0 Gew.-%
und 32,0 Gew.-% andererseits besonders hervorzuheben.
-
Darüber hinaus
sind bei allen genannten erfindungsgemäßen Schmucklegierungen bezüglich des
Kupfergehalts Kupfergehalte zwischen 3,0 Gew.-% und 15,0 Gew.-%
bevorzugt. Innerhalb dieses Bereichs sind Kupfergehalte zwischen
3,0 Gew.-% und 8,0 Gew.-% einerseits oder zwischen 8,0 Gew.-% und
15,0 Gew.-% andererseits besonders hervorzuheben.
-
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 Legierun gen, die diese Elemente
nicht enthalten. Außerdem
können
diese Elemente die Härte
der erhaltenen Legierungen erhöhen.
-
In
diesem Zusammenhang beträgt
der Gehalt der erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
an Gallium, Germanium und/oder Indium vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis
3,0 Gew.-%, insbesondere 0,5 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%. Innerhalb des
zuletzt genannten Bereiches sind Gehalte zwischen 0,8 Gew.-% bis
1,6 Gew.-% besonders hervorzuheben.
-
Weiter
ist es bei der Erfindung in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn
aus der genannten Gruppe von Elementen (Gallium, Germanium und Indium)
mindestens Gallium enthalten ist, vorzugsweise in der Legierung
nur Gallium als ein solcher Zusatz vorgesehen ist.
-
Der
Zinkgehalt der erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
beträgt
vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 4,0 Gew.-%, insbesondere 1,0 Gew.-% bis
3,0 Gew.-%. Innerhalb des zuletzt genannten Bereichs sind Zinkgehalte
zwischen 1,2 Gew.-% und 2,5 Gew.-% besonders hervorzuheben.
-
Der
Gehalt an Wolfram und/oder Cobalt beträgt bei den erfindungsgemäßen Schmucklegierungen
vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%, insbesondere 0,1 Gew.-%
bis 1,0 Gew.-%. Innerhalb des zuletzt genannten Bereichs sind Gehalte
an Wolfram und/oder Cobalt zwischen 0,2 Gew.-% und 0,6 Gew.-% besonders
hervorzuheben.
-
In
Weiterbildung ist es bei der Erfindung bevorzugt, wenn es sich bei
dem Element aus der Gruppe Wolfram und Cobalt vorzugsweise um Wolfram handelt.
-
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
ausge führt,
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.
-
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 0,02 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% beträgt. Innerhalb des zuletzt genannten
Bereichs sind Gehalte an Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium zwischen
0,02 Gew.-% bis 0,08 Gew.-% weiter hervorzuheben.
-
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.
-
In
Weiterbildung lassen sich bei der Erfindung drei Untergruppen von
bevorzugten Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Palladium-Schmucklegierung
hervorheben. Diese Ausführungsformen
gruppieren sich um die Palladiumfeingehalte von 585 (d. h. 58,5
Gew.-%), 600 (d. h. 60,0 Gew.-%) und 750 (d. h. 75,0 Gew.-%), wobei
die Ausführungsformen
mit Palladiumfeingehalten von 585 besonders hervorzuheben sind.
-
Dementsprechend
besteht eine erste Gruppe von bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schmucklegierung
aus
- – 58,0
Gew.-% bis 59,0 Gew.-%, vorzugsweise 58,5 Gew.-%, Palladium,
- – 25,0
Gew.-% bis 30,0 Gew.-% Silber,
- – 10,0
Gew.-% bis 12,0 Gew.-% Kupfer,
- – 0,9
Gew.-% bis 1,1 Gew.-% Gallium, Germanium und/oder Indium, vorzugsweise
Gallium,
- – 1,4
Gew.-% bis 1,6 Gew.-% Zink,
- – 0,3
Gew.-% bis 0,6 Gew.-% Wolfram und/oder Cobalt, vorzugsweise Wolfram,
und
- – 0,04
Gew.-% bis 0,06 Gew.-% Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium, vorzugsweise
Ruthenium.
-
Insbesondere
besteht eine solche Schmucklegierung aus
- – 58,5 Gew.-%
Palladium,
- – 27,85
Gew.-% Silber,
- – 10,8
Gew.-% Kupfer,
- – 1,0
Gew.-% Gallium,
- – 1,5
Gew.-% Zink,
- – 0,3
Gew.-% Wolfram und
- – 0,05
Gew.-% Ruthenium.
-
Dementsprechend
besteht eine zweite Gruppe von bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schmucklegierung
aus
- – 59,0
Gew.-% bis 61,0 Gew.-%, vorzugsweise 60,0 Gew.-%, Palladium,
- – 25,0
Gew.-% bis 30,0 Gew.-% Silber,
- – 8,0
Gew.-% bis 10,0 Gew.-% Kupfer,
- – 0,9
Gew.-% bis 1,1 Gew.-% Gallium, Germanium und/oder Indium, vorzugsweise
Gallium,
- – 1,8
Gew.-% bis 2,2 Gew.-% Zink,
- – 0,3
Gew.-% bis 0,6 Gew.-% Wolfram und/oder Cobalt, vorzugsweise Wolfram,
und
- – 0,04
Gew.-% bis 0,06 Gew.-% Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium, vorzugsweise
Ruthenium.
-
Insbesondere
besteht eine solche Schmucklegierung aus
- – 60,0 Gew.-%
Palladium,
- – 27,75
Gew.-% Silber,
- – 8,7
Gew.-% Kupfer,
- – 1,0
Gew.-% Gallium,
- – 2,0
Gew.-% Zink,
- – 0,5
Gew.-% Wolfram und
- – 0,05
Gew.-% Ruthenium.
-
Dementsprechend
besteht eine dritte Gruppe von bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schmucklegierung
aus
- – 74,0
Gew.-% bis 76,0 Gew.-%, vorzugsweise 75,0 Gew.-% Palladium,
- – 13,0
Gew.-% bis 17,0 Gew.-% Silber,
- – 4,5
Gew.-% bis 7,0 Gew.-% Kupfer,
- – 1,4
Gew.-% bis 1,6 Gew.-% Gallium, Germanium und/oder Indium, vorzugsweise
Gallium,
- – 1,8
Gew.-% bis 2,2 Gew.-% Zink,
- – 0,2
Gew.-% bis 0,4 Gew.-% Wolfram und/oder Cobalt, vorzugsweise Wolfram,
und
- – 0,04
Gew.-% bis 0,06 Gew.-% Iridium, Rhodium und/oder Ruthenium, vorzugsweise
Ruthenium.
-
Insbesondere
besteht eine solche Schmucklegierung aus
- – 75,0 Gew.-%
Palladium,
- – 15,25
Gew.-% Silber,
- – 5,9
Gew.-% Kupfer,
- – 1,5
Gew.-% Gallium,
- – 2,0
Gew.-% Zink,
- – 0,3
Gew.-% Wolfram und
- – 0,05
Gew.-% Ruthenium.
-
In
Weiterbildung besitzt die erfindungsgemäße Schmucklegierung vorzugsweise
eine sogenannte Vickers-Härte
von ≥ 180
HV (geglüht),
insbesondere von 200 (±10)
HV.
-
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.
-
Darüber hinaus
weist die erfindungsgemäße Schmucklegierung
vorzugsweise ein spezifisches Gewicht ≤ 12,0 g/cm3,
insbesondere ≤ 11,5
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.
-
Weiter
kann die erfindungsgemäße Palladium-Schmucklegierung
ein Schmelzintervall unterhalb von 1250°C besitzen. Vorzugsweise liegen
solche Schmelzintervalle zwischen 1140°C und 1220°C.
-
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.
Für die
Verarbeitung solcher Legierungen ist es daher von Vorteil, wenn
solche Schmelzintervalle möglichst
niedrig liegen, so dass sie in einfacher Weise erschmolzen und weiterverarbeitet
werden können.
-
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.
-
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.
-
Die
Erfindung ist insgesamt mit einer ganzen Reihe von Vorteilen verbunden.
-
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.
-
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).
-
Bei
den erfindungsgemäßen Legierungen lassen
sich ohne weiteres Härten
von mindestens 180 HV (Vickers-Härte,
geglüht,
d. h. sogenannte Weichhärte)
erreichen, so dass solche Legierungen, insbesondere auch mit einem
Palladiumfeingehalt von 585 (58,5 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 180 HV (ohne Verformung).
-
Weiter
sei nochmals hervorgehoben, dass das spezifische Gewicht der erfindungsgemäßen Legierungen
mit insbesondere weniger als 12,0 g/cm3, vorzugsweise
weniger als 11,5 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.
-
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.
-
Schließlich sei
noch hervorgehoben, dass die erfindungsgemäßen Legierungen im herkömmlichen
Stranggussverfahren hergestellt werden können. Das Stranggießen ist
dem Fachmann bekannt als ein Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus
Metallen und Legierungen, wobei dieses Verfahren in der Regel kontinuierlich
durchgeführt
wird, so dass ein Endlosstrang des gewünschten Halbzeugs bereit gestellt
wird. Da die Schmelzintervalle der erfindungsgemäßen Legierungen, wie bereits
erwähnt, in
der Regel unterhalb von 1250°C
liegen, können
sie mit einem solchen Verfahren in einfacher Weise erschmolzen und
weiterverarbeitet werden. Gerade beim Stranggießen ist es ja erforderlich,
keine zu hohen Schmelzintervalle bei einer Legierung zu haben, um
dieses Verfahren anwenden zu können.
Beim Stranggießen
muss das erschmolzene Material über einen
bestimmten Zeitraum ausreichend dünnflüssig sein, um das Material
in den Strang umzuwandeln. Ein zu frühes Erstarren des Materials
muss verhindert werden.
-
Die
geschilderten und weiteren Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
dem nachfolgenden Beispiel in Verbindung mit den Unteransprüchen. Dabei
können
die einzelnen Merkmale für
sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
-
Beispiel
-
Es
wird eine erfindungsgemäße Palladiumlegierung
hergestellt, die, bezogen auf das Gesamtgewicht 1000 (in ‰), einen
Feingehalt an Palladium von 585 besitzt. Die einzelnen Bestandteile
sind wie folgt:
- – 585 Palladium (Pd),
- – 278,
5 Silber (Ag),
- – 108
Kupfer (Cu),
- – 10
Gallium (Ga),
- – 15
Zink (Zn),
- – 3
Wolfram (W), und
- – 0,5
Ruthenium (Ru).
-
Umgerechnet
auf Gew.-% besitzt diese erfindungsgemäße Legierung somit die Zusammensetzung:
- – 58,5
Gew.-% Palladium,
- – 27,85
Gew.-% Silber,
- – 10,8
Gew.-% Kupfer,
- – 1,0
Gew.-% Gallium,
- – 1,5
Gew.-% Zink,
- – 0,3
Gew.-% Wolfram und
- – 0,05
Gew.-% Ruthenium.
-
Diese
Bestandteile werden in einem Induktionsofen unter Verwendung geeigneter
Vorlegierungen geschmolzen.
-
Die
erhaltene Legierung besitzt ein Schmelzintervall zwischen 1145°C und 1220°C und lässt sich
dementsprechend in einem Stranggussverfahren zu Halbzeugen, insbesondere
zu Rohren und Ringen, verarbeiten. Die Härte der Legierung beträgt geglüht (bei
850°C) 180
HV bis 200 HV. Die Legierung hat ein spezifisches Gewicht von 10,9
g/cm3. Die Legierung ist feinkörnig (mittlere
Korngröße unterhalb
50 μm) und
lässt sich
ausgezeichnet (zer)spanend bearbeiten (Dreh- und Fräsbearbeitung)
sowie Umformen, Diffusionsschweißen und Polieren.