DE2052749B2

DE2052749B2 - Verfahren zur Herstellung von duktilem Gold und duktilen Goldlegierungen mit hoher Härte und Warmzugfestigkeit

Info

Publication number: DE2052749B2
Application number: DE19702052749
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Chem. 6451 Bruchkoebel Adam; Manfred Dipl.-Ing. Dr. 6451 Erlensee Poniatowski
Original assignee: Deutsche Gold und Silber Scheideanstalt
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1970-10-28
Filing date: 1970-10-28
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE2052749C3; DE2052749A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von duktilem Gold und duktilen Goldlegierungen mit hoher Härte und Warmzugfestigkeit durch geraeinsame Fällung von Gold und gegebenenfalls weiteren Edelmetallen zusammen mit Titanverbindüngen und Strangpressen des entstandenen Pulvers.

Feingold besitzt nur eine geringe Warmzugfestigkeit, so daß es trot7 günstiger korrosionschemischer Eigenschaften keine weite Verbreitung in der Technik gefunden hat. Auch das Zulegieren von Edel- und/oder Unedelmctallen zu Gold zwecks Härte-Itsigerung brachte keine wesentliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.

Eis wurde daher neuerdings versucht, die mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise Härte und Warmzugfestigkeit, von Gold und Goldlegierungen dadurch zu erhöhen, daß man feindisperse Teilchen, insbesondere Metall- und Metalloidoxide, in die Goldmatrix einbaute.

So ist es bekannt, derartige Werkstoffe nach dem Sinterverfahren herzustellen, indem man Metall- und Oxidpulver zunächst vermischt, dann preßt und bei erhöhter Temperatur zu einem kompakten Werkstoff zusammensintert. Man erhält hierbei zwar einen Werkstoff mit erhöhter Härte und Warmfestigkeit, doch ist es bei diesem Verfahren sehr schwierig, eine gleichmäßige Verteilung des Oxids in sehr feinteiliger Form zu erreichen, so daß das so hergestellte Material sehr spröde ist und die Weiterverarbeitung Schwierigkeiten bereitet.

Außerdem ist es bekannt, dispersionsgehärtete Goldwerkstoffe auf elektrochemischem Weg herzustellen, indem man das Oxid bei der elektrolytischen Abscheidung des Goldes aus der Elektrolytlösung in die Metallmatrix einbaut. Hierbei scheidet sich das im Elektrolyten dispergierte Oxid in feiner Verteilung zusammen mit dem Metall ab. Aber auch hier ist eine homogene Verteilung der Oxidteilchen nur schwer zu erreichen, so daß diese Werkstoffe ebenfalls meist spröde sind.

Auch wurde versucht, das bekannte Verfahren der inneren Oxydation auf Goldlegierungen anzuwenden, doch zeigt das Gold nur eine sehr geringe Löslichkeit und Diffusionsgeschwindigkeit für Sauerstoff, so daß man eine Oxidausscheidung nur an den Korngrenzen im Oberflächenbereich der Legierung erhält und keinen brauchbaren Werkstoff herstellen kann.

Auch die Methode der gemeinsamen Fällung von Metall und Oxid ist zur Herstellung dispersiousgehärteter Werkstoffe im Prinzip schon bekannt, doch konnten mit dieser Methode bisher bei Gold und Goldlegierungen keine technisch verwertbaren Produkte erhalten werden.

Es wurde nunmehr gefunden, daß sich duktile Werkstoffe aus Gold und Goldlegierungen mit hoher Härte und Warmzugfestigkeit dadurch herstellen lassen, daß man eine stark saure, wäßrige Goldsalzlösung mit der wäßrigen Lösung einer Titanverbindung versetzt, die — bezogen auf den Edelmetallgehalt — 0,1 bis l°/o Titan enthält, das Gemisch mit einer ammoniakalischen Lösung eines Reduktionsmittels ausfällt, den Niederschlag bei 600 bis 950° C ausglüht und das entstandene Pulver durch Strangpressen zu Halbzeug in den gewünschten Abmessungen verdichtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich nicht auf die Herstellung von dispersionsgehärtetem Feingold, sondern es können bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 20%, des Goldgehaltes durch andere Edelmetalle, wie Silber, Platin, Palladium oder Rhodium, ersetzt sein.

Als Reduktionsmittel wird vorteilhafterweise Hydrazin verwendet, doch können auch andere Reduktionsmittel, wie beispielsweise Natriumborhydrid, für das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung finden.

Bei der Fällung entsteht ein Gemisch aus metallischem Gold und feinverteiltem Titanoxidhydrat, das beim anschließenden Glühen in Titandioxid übergeht.

Besonders bewährt hat sich eine Glühtemperatur von 650 bis 800^J C und eine Strangpreßtemperatur von 700 bis 900° C. Wie sich röntgenographisch nachweisen läßt, liegt das Titandioxid dann in der besonders stabilen Rutilform vor, was ausschlaggebend für die günstigen Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Materials ist.

In den folgenden Beispielen soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden:

1. 998 ml einer stark salzsauren 10°/oigen Goldchloridlösung (pH = 1) werden mit 20 ml einer salzsauren l%igen Titanchloridlösung versetzt und unter ständigem Rühren tropfenweise in 11 einer stark ammoniakalischen 25%igen Hydrazinlösung einlaufen gelassen, wobei nach Beendigung der Reaktion noch überschüssiges Ammoniak vorhanden sein muß. Der entstehende Niederschlag setzt sich schnell ab und kann durch Dekantieren und Filtrieren leicht von der Lösung getrennt werden. Nach dem Trocknen

bei 110° C wurde das Pulver in loser Schüttung ki ein Aluminiumoxidrohr gefüllt und bei 10 ³ Torr innerhalb von 2 Stunden auf 700° C aufgeheizt. Nach halbstündiger Glühung bei 700° C wurde innerhalb einer Stunde auf 200° C abgekühlt und das Pulver dem Ofen entnommen. Es wurde anschließend mit einem Druck von 4,2 t/cm* zu Preßkörpern verdichtet und bei 850⁰C zu Bolzen von 12 mm Durchmesser stranggepreßt. Der Preßstrang ließ sich ohne Schwierigkeiten walzen und ziehen und wurde zu 90 μΐη-Draht weiterverarbeitet. Das Material enthielt 0,2 Vo Titan in Form von Titandioxid.

2. Analog zu Beispiel 1 wurde ein Ausgangsgemisch aus 992 ml lOVoiger Goldchloridlösung und 30 ml l%iger Titanchloridlösung verwendet. Der getrocknete Niederschlag wurde 1 Stunde bei 64O⁰V, ausgeglüht, das entstandene Pulver verdichtet, bei 900° C stranggepreßt und der Preßkörper zu 90 μπι-Draht weiterv ei arbeitet. Das Material enthielt 0,8 °/o Titan in Form von Titandioxid.

3. Analog zu Beispiel 1 wurde ein Ausgangsgemisch aus 800 ml lOVoiger Goldchloridlösung, 195 ml 10°/oiger Palladiumchloridlösung und 50 ml l°/oiger Titanchloridlösung verwendet. Das Ausgehen erfolgte während 15 Minuten bei 920° C, das Strangpressen bei 700° C. Das Material enthielt 8O°/o Gold, 19,5 »/0 Palladium und 0,5 Vo Titan als Titandioxid

Von den nach den Beispielen 1 bis 3 hergestellten WerkstoSen wurden die Brinellhärten und die Warmzugfestigkeit a_B bei verschiedenen Temperaturen bestimmt (s. Tabelle).

Tabelle

	Ar.laG-	BrineUhiirte	(kp/tnm³)
Werkstoff	temperatur (1 St4„ Luft)	(kp/mm^ä)	13,0
	(⁰C)	75	11,1
Au	?.O	45	8,9
	200	24	3,7
	400	14	19,3
	700	81	17,2
Au; 0,2 Ti	20	77	13,7
	200	61	10,4
	400	50	22,8
	700	106	21,6
Au; 0,8 Ti	20	105	18,5
	200	95	14,0
	400	76	24,1
	700	95	23,6
Au; 19,5 Pd;	20	94	21,2
0,5 Ή	200	87	11,3
	400	65
	700

Die erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffe aus Gold und Goldlegierungen zeigen eine ausgezeichnete, bisher nicht erreichte Warmzugfestigkeit und besitzen auch bei hohen Temperaturen noch gute Härtewerte.

Die erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffe können daher besonders auf solchen Gebieten Anwendung finden, wo eine hohe Härte auf Warmfestigkeit erforderlich ist. Man verwendet uolche Goldlegierungen beispielsweise für Schmuckwaren, für elektrische Kontakte, für Zündkerzenelektroden und für Auskleidungen und Geräte in der chemischen Industrie.

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von duktilem Gold und duktilen Goldlegierungen mit hoher Härte und Warmzugfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine stark saure, wäßrige Goldsalzlösung mit einer wäßrigen Titansalzlösung versetzt wird, die — bezogen auf den iü Edelmetallgehalt — 0,1 bis 1% Titan enthält, das Gemisch mit einer ammoniakalischen Lösung eines Reduktionsmittels ausgefällt, der Niederschlag bei 600 bis 950° C ausgeglüht und das entstandene Pulver durch Strangpressen zu Halbzeug verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausglühen bei 65Ü bis 800° C und das Strangpressen bei 700 bis 950° C vorgenommen wird.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 auf ein Lösungsgemisch mit Hydrazin als Reduktionsmittel.

4. Anwendung nach Anspruch 1 bis 3 auf eine Goldsalzlösung, in der bis zu 50 %, vorzugsweise bis zu2O°/o, des Goldgehaltes durch andere Edelmetalle, wie Silber, Platin, Palladium oder Rhodium, ersetzt sind.