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Die Erfindung betrifft eine Platinlegierung, die zwischen 93 und 97 Gew.-% Platin und Gold enthält, sowie ein aus dieser Platinlegierung hergestellter Schmuckgegenstand.
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Eine derartige Platinlegierung ist in der
US 4,165,983 sowie in der zu der Patentfamilie des vorgenannten Schutzrechtes gehörigen
DE 28 07 587 beschrieben. Diese Druckschriften offenbaren eine mindestens dreikomponentige Platinlegierung mit einem Platingehalt von – von Verunreinigungen abgesehen – mindestens 95 Gew.-%, wobei 1,5 bis 3,5 Gew.-% Gallium und zum Ausgleich auf 100 Gew.-% mindestens eines der Metalle Gold oder Indium, Palladium, Silber, Kupfer, Kobalt, Nickel, Ruthenium, Iridium und Rhodium vorgesehen sind. Die vorgenannten Ausgleichsmetalle liegen bei der bekannten Platinlegierung in einem Anteil von 2 bis 3 Gew.-% vor, so dass bei einer Verwendung von Gold als Ausgleichsmetall die bekannte Platinlegierung 2 bis 3 Gew.-% Gold enthält. Dieser Platinlegierung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man zu einer Platinlegierung mit einem Mindest-Platingehalt von 95 Gew.-%, die sich trotzdem leichter vergießen lässt als reines Platin, gelangt, wenn man zu den mindestens 95 Gew.-% Platin 1,5 bis 3,5 Gew.-% Gallium und mindestens ein weiteres der vorgenannten Ausgleichsmetalle hinzufügt.
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Nachteilig an der bekannten Platinlegierung ist, dass Gallium zwar geringe, aber durchaus nicht zu vernachlässigende toxische Eigenschaften besitzt. Die Verwendung einer derartigen Gallium enthaltende Legierung für eine Anwendung in der Schmuckindustrie wird daher nach heutigen Maßstäben – insbesondere hinsichtlich der Bio-Verträglichkeit – als unbefriedigend angesehen. Außerdem besitzt Gallium in nachteiliger Art und Weise eine hohe Sauerstoffaffinität, was negative Auswirkungen bei einem Gießprozess haben kann. Des weiteren neigen galliumhaltige Platinlegierungen bei einer Wärmebehandlung zu einer Versprödung.
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In der Schmuckindustrie wird üblicherweise sogenanntes Juwelierplatin, also eine Platinlegierung mit mindestens 95 Gew.-%, insbesondere zur Herstellung von besonders wertvollen Schmuckstücken, verwendet. Reines Platin ist zu weich für die Verwendung in der Schmuckindustrie, außerdem ist der hohe Schmelzpunkt von reinem Platin hinderlich für dessen Verarbeitung. Zur Herstellung des besser verarbeitbarem Juwelierplatins werden daher die Eigenschaften des reinen Platins diesbezüglich verbessernde Zusatzstoffe hinzugefügt: Die
JP 6118639 beschreibt eine Kombination von Platin mit Palladium und Kupfer sowie Wolfram oder Molybdän. Die
JP 61034133 offenbart eine Legierung mit Platin-Kobalt-Kupfer sowie weiterer Zusätze. In der
JP 61272333 ist eine Platin-Kobalt-Legierung mit Zusätzen von Wolfram, Molybdän, Titan, Palladium, Zink oder Eisen offenbart. Die
JP 02043332 beschreibt eine Platin-Palladium-Rhenium-Legierung mit Zusätzen von Nickel, Eisen und Kobalt. In der
JP 61281843 wird eine Platin-Legierung mit Eisen und Kupfer beschrieben und die
EP 1 254 964 beschreibt eine Legierung Platin-Eisen mit Zusätzen von Ruthenium und/oder Iridium.
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Das Ziel sämtlicher vorgenannter Legierungen ist eine Absenkung der Schmelztemperatur des Platins zur besseren Nutzung im Schmuckguss sowie eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit. Dabei soll der edle Charakter des Platin nicht beeinträchtigt und die gute mechanische Verarbeitbarkeit erhalten bleiben.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von der bekannten Platinlegierung eine, insbesondere für die Verwendung zur Schmuckherstellung geeignete, Platinlegierung zu schaffen, die einen gegenüber reinem Platin tiefer liegenden Schmelzpunkt besitzt, hinreichend mechanisch verarbeitbar und dabei die Verwendung von Gallium vermieden wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Goldanteil zwischen 1 bis 4 Gew.-% beträgt, und dass die Legierung des weiteren 1 bis 4 Gew.-% Indium enthält, wobei sich die Anteile von Platin, Indium und Gold, von Verunreinigungen abgesehen, zu 100 Gew.-% ergänzen.
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Die erfindungsgemäße Platinlegierung zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit, ein niedriges Schmelzintervall und eine gute chemische Stabilität aus. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Kombination von Platin mit Indium und Gold das Schmelzintervall der erfindungsgemäßen Platinlegierung senkt, die Härte verbessert und den edlen Charakter der erfindungsgemäßen Platinlegierung steigert. Das vergleichsweise niedrige Schmelzintervall der erfindungsgemäßen Platinlegierung lässt für einen Gießprozess genügend Freiraum, die Schmelztemperatur zu variieren, so dass die erfindungsgemäße Platinlegierung insbesondere für den Schmuckguss geeignet ist. Die erfindungsgemäße Platinlegierung ist in besonderer Art und Weise ebenfalls sehr gut geeignet für die Halbzeugfertigung, da bei ihr hohe Festigkeiten mit einer guten Formbarkeit zusammentreffen, so dass die aus der erfindungsgemäßen Platinlegierung hergestellten Halbzeuge später leicht mit einer CNC-Maschine bearbeitet werden können.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erfindungsgemäße Legierung mindestens einen Kornfeiner mit einem Gehalt von bis zu 3 Gew.-% enthält, wobei der oder die Kornfeiner vorzugsweise die entsprechende Menge von Gold ersetzen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird als Kornfeiner Iridium und/oder Ruthenium verwendet.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Platinlegierung als Kornfeiner zwischen 0,1 und 2,1 Gew.-% Iridium und/oder 0,5 bis 1,0 Gew.-% Ruthenium enthält.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Platinlegierung 95 bis 96 Gew.-% Platin, 1 bis 3 Gew.-% Gold und 2 bis 3 Gew.-% Indium enthält.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Legierung 95 bis 95,3 Gew.-% Platin, 1 bis 2,2 Gew.-% Gold und 2,5 bis 3 Gew.-% Indium und 0,1 bis 0,3 Gew.-% Iridium enthält.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Platinlegierung dass die Legierung 95 bis 95,3 Gew.-% Platin, 1 bis 2 Gew.-% Gold, 2,5 bis 3 Gew.-% Indium und 0,5 bis 1 Gew.-% Ruthenium enthält.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
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1: ein a*/b*-Diagramm der ersten drei Ausführungsbeispiele der beschriebenen Platinlegierung,
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2: eine Tabelle mit L*a*b*-Werten, und
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3: eine Tabelle mit Farbabständen der ersten drei Ausführungsbeispiele der beschriebenen Platinlegierung.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der beschriebenen Platinlegierung weist 95, 2 Gew.-% Platin, 2 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 0,1 Gew.-% Iridium auf.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der beschriebenen Platinlegierung sieht vor, dass diese 95 Gew.-% Platin, 2,2 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 1 Gew.-% Iridium aufweist.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Legierung 95 Gew.-% Platin, 2 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 3 Gew.-% Iridium aufweist.
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Das vierte Ausführungsbeispiel der beschriebenen Platin-Gold-Legierung weist eine Zusammensetzung von 95,2 Gew.-% Platin, 1,3 Gew.-% Indium, 0,5 Gew.-% Iridium auf.
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Ein fünftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die beschriebene Legierung 95,2 Gew.-% Platin, 1,1 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 1 Gew.-% Iridium besitzt.
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Ein sechstes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die beschriebene Legierung 95,2 Gew.-% Platin, 1,6 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 5 Gew.-% Ruthenium besitzt.
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Ein siebtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die beschriebene Legierung 95,2 Gew.-% Platin, 1,1 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 1 Gew.-% Ruthenium besitzt.
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Ein achtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die beschriebene Legierung 95,3 Gew.-% Platin, 1 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 1 Gew.-% Ruthenium besitzt.
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Ein neuntes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die beschrieben Legierung 95,3 Gew.-% Platin, 1 Gew.-% Gold, 2,7 Gew.-% Indium und 1 Gew.-% Iridium besitzt.
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Es hat sich gezeigt, dass die beschriebenen Eigenschaften nicht nur bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen auftreten, sondern dass der Platin-, Gold- und Indium-Gehalt in bestimmten Grenzen variierbar ist. Charakteristisch für die beschriebenen Legierungen ist ein Platin-Gehalt von 93 bis 97 Gew.-%, ein Gold-Gehalt von 1 bis 4 Gew.-% sowie ein Indium-Gehalt von 1 bis 4 Gew.-%, wobei sich die Anteile von Platin, Indium und Gold, von Verunreinigungen abgesehen, zu 100 Gew.-% ergänzen. Bevorzugt wird, dass die Platinlegierung 95 bis 96 Gew.-% Platin, 1 bis 3 Gew.-% Gold und 2 bis 3 Gew.-% Indium enthält. Weiter bevorzugt wird, dass die Platinlegierung 95 bis 95,3 Gew.-% Platin, 1 bis 2,2 Gew.-% Gold, 2,5 bis 3 Gew.-% Indium und 0,1 bis 0,3 Gew.-% Iridium enthält. Weiter bevorzugt wird, dass die Platinlegierung 95 bis 95,3 Gew.-% Platin, 1 bis 2 Gew.-% Gold, 2,5 bis 3 Gew.-% Indium und 0,5 bis 1 Gew.-% Ruthenium enthält. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass die vorgenannten Intervalle nicht als starre Intervalle zu verstehen sind, sondern dass vielmehr auch sämtliche Zwischenwerte und Kombinationen von Werten, die in die vorgenannten Intervalle fallen, von der Anmeldung mitumfasst sein sollen.
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Vorzugsweise enthalten die beschriebenen Platinlegierungen noch mindestens einen Kornfeiner in einem Anteil von bis zu 3 Gew.-%, vorzugsweise Iridium und/oder Ruthenium, wobei der Anteil von Iridium zwischen 0,1 und 2,1 Gew.-% und/oder derjenige von Ruthenium zwischen 0,5 bis 1 Gew.-% beträgt. Der Anteil des oder der Kornfeiner ersetzt dann vorzugsweise den entsprechenden Anteil von Gold.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die vorstehend genannten Platinlegierungen über Eigenschaften verfügen, welche sie deutlich von Standard-Legierungen mit 95 Gew.-% Platin unterscheiden: Insbesondere treten Farbunterschiede zu üblichen Pt950-Legierungen auf, die signifikant sind.
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1 ist nun ein a*/b*-Diagramm, welches die im L*a*b*-Farbraum gemessenen Werte enthält. Der L*a*b-Farbraum ist ein Messraum, in dem alle wahrnehmbaren Farben enthalten sind, wobei L* für die Helligkeit, a* für Grün-Rot und b* für Gelb-Blau steht. Die hier angeführten Messungen wurden nach den in der DIN 5033 definierten Standard-Bedingungen durchgeführt. Zum Vergleich wurden auch noch die entsprechenden Werte folgender Standard-Platinlegierungen gemessen:
Eine Pt950CuGa-Legierung enthält 95,1 Gew.-% Platin, 2,1 Gew.-% Gold, 2,8 Gew.-% Gallium, eine Pt950Cu-Legierung enthält 95 Gew.-% Platin und 5 Gew.-% Kupfer, eine Pt950Co-Legierung enthält 95 Gew.-% und 5 Gew.-% Kobalt und eine Pt950Ru-Legierung enthält 95 Gew.-% Platin und 5 Gew.-% Ruthenium. Des weiteren wurden noch die entsprechenden Werte für rhodiniertes Weißgold, Palladium 950 und Silber Ag 935, also die häufigste Silberlegierung, bestimmt.
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Die 1 zeigt nun das a*/b*-Diagramm der beschriebenen Platinlegierung im Vergleich, wobei das erste Ausführungsbeispiel der beschriebenen Platinlegierungen im Diagramm der 1 mit Pt950AuIn1, sowie das zweite bzw. das dritte Ausführungsbeispiel mit Pt950AuIn2 bzw. Pt950AuIn3 bezeichnet wurden.
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Man erkennt, dass die durch die beschriebenen Platinegierungen gebildete Gruppe sich im vorgenannten Diagramm deutlich von den vorstehend beschriebenen Standard-Platinlegierungen unterscheidet. Bemerkenswert ist der negative a* Wert der beschriebenen Platin-Gold-Indium-Legierungen, während alle anderen getesteten Legierungen einen neutralen oder positiven a*-Wert besitzen. Außerdem sind die b*-Werte der beschriebenen Legierungen alle kleiner als 5, der Gelbanteil ist danach niedrig.
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Die gemessenen L*, a* und b*-Werte sind in der Tabelle der 2 zusammengefasst. Außerdem ist dort in der letzten Spalte der Yellowness-Index YI enthalten. Für diesen gilt, dass je niedriger dieser Index ist, desto weißer die Farbe ist, wobei der Maßstab für die weiße Farbe Rhodium ist und galvanische Rhodium-Schichten etwa bei YI = 10 liegen. Man erkennt aus der Tabelle der 2, dass die drei Legierungen Pt950AuIn1, Pt950AuIn2 und Pt950AuIn3 im Schnitt einen Yellowness-Index von 10,6 haben, während z. B. mit einer Rhodium-Schicht überzogenes Weißgold einen Yellowness-Index von YI = 10,20 besitzt. Der Farbeindruck der beschriebenen Legierungen ist somit mit dem einer galvanischen Rhodium-Schicht vergleichbar.
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Des weiteren wurden die Farbabstände ΔE1.2 nach DIN (Deutsche-Industrie-Norm) berechnet. Die resultierenden Farbabstände sind in der Tabelle der 3 zusammengefasst. Man erkennt, dass zwischen den bereits beschriebenen Platin-Gold-Legierungen kaum Unterschiede feststellbar sind, da der Wert ΔE1.2 kleiner als 0,5 ist, was üblicherweise bedeutet, dass kein bis fast kein Unterschied feststellbar ist. Im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen Standard-Platinlegierungen ergeben sich merkliche Farbunterschiede, da hierbei ΔE1.2 zwischen 1,0 und 2,0 liegt. Ein Vergleich der beschriebenen Platinlegierungen mit Pd950, rhodiniertem Weißgold oder Ag935Cu ergibt sich ΔE1.2-Werte zwischen 2 und 4, was bedeutet, dass hier ein wahrgenommener Farbunterschied besteht. Bemerkenswert ist der Farbabstand zu der letztgenannten Ag935Cu-Legierung, der über 9 liegt, so dass üblicherweise die Differenz als eine andere Farbe bewertet wird.
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Für eine Anwendung von Platinlegierungen in der Schmuckindustrie ist eine ausreichende Härte und für eine CNC-Bearbeitung von metallischen Werkstoffen sind noch höhere Härten wünschenswert. Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, dass die beschriebenen Platin-Gold-Indium-Legierungen erstaunlich hohe Härten besitzen. Die Legierung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel besitzt eine Härte in HV von 160, die des vierten Ausführungsbeispiels eine Härte von 165 HV, die des fünften Ausführungsbeispiels von 155 HV, die des sechsten Ausführungsbeispiels von 168 HV und die des siebten Ausführungsbeispiels von 171 HV.
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Aus obigem zeigt sich eindeutig, dass insbesondere Ruthenium enthaltenen Legierungen gemäß dem sechste Ausführungsbeispiel durch eine deutlich höhere Härte auszeichnen, so dass durch die Verwendung von Ruthenium ca. 170 HV möglich ist.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Legierung ist, dass diese nicht aushärtet. Dies ist insbesondere für das Gießen oder die Wärmebehandlung wie z. B. Löten während des Verarbeitungsprozesses wichtig, da hierdurch keine unerwünschten Versprödungen auftreten.
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Die Solidus-Temperatur der beschriebenen Legierungen liegt bei ca. 1.632°C, die Liquidus-Temperatur bei ca. 1.657°C. Dieser vergleichsweise niedrige Schmelzintervall lässt in vorteilhafter Art und Weise für den Gießprozess genügend Freiraum, die Schmelztemperatur zu variieren. Die Gießversuche mit den beschriebenen Legierungen haben gute bis sehr gute Ergebnisse erbracht, die Neigung zur Porosität ist geringer ausgeprägt als bei bekannten Platin950-Legierungen und Tiegel- oder Einbettmasse-Reaktionen wurden nicht beobachtet. Außerdem zeichnen sich die beschriebenen Legierungen auch aufgrund ihres hohen Edelmetallgehalts durch eine hohe chemische Stabilität aus.
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Die vorgenannten Legierungen sind gut geeignet für die Halbzeugfertigung, insbesondere für die spätere CNC-Bearbeitung, da hohe Festigkeiten mit guter Verformbarkeit zusammentreffen.
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Zusammenfassend ist festzustellen, dass die beschriebenen Platinlegierungen gute Farb- und mechanische Eigenschaften trotz der Vermeidung von toxisch bedenklichem Gallium aufweisen und sich durch einen niedrigen Schmelzpunkt und gute mechanische Verarbeitungsqualitäten auszeichnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4165983 [0002]
- DE 2807587 [0002]
- JP 6118639 [0004]
- JP 61034133 [0004]
- JP 61272333 [0004]
- JP 02043332 [0004]
- JP 61281843 [0004]
- EP 1254964 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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