DE2941016C2 - Verfahren zur Erzeugung einer korrosionsfesten und harten Oberfläche - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung einer korrosionsfesten und harten OberflächeInfo
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Description
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Goldlegierungspulver zumindest eins gepulverte binäre Goldverbindung aus der
Gruppe Gold-Germanium, Gold-Silizium und Gold-Zinn eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Goldlegierung, die aus 8 und
16 Gew.-% Germanium und im übrigen aus Gold besteht, eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Goldlegierung, die aus 3 und
9 Gew.-% Silizium und im übrigen aus Gold besteht, eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Goldlegierung, die aus 15 und
25 Gew.-% Zinn und im übrigen aus Gold besteht, eingesetzt wird
6. Verfahren nach den Ansj -flehen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Aufschlämmung, enthaltend maximal 5 Gew.-% des Oxid-Iösenden Flußmittels und maximal 15Gew.-% einer organischen
Flüssigkeit, welche mindestens einen Bestandteil der Gruppe Äthylenglykol, Cyclohexanol und Äthyloder Methylalkohol enthält, eingesetzt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschlämmung »on
Oxid-lösendem Flußmittel und organischer Flüssigkeit, welche bis zu 15Gew.-% an Flußmittel sowie
als organische Flüssigkeit mindestens einen der Bestandteile Äthylenglykol, Cyclohexanol und
Äthyl- oder Methylalkohol enthält, eingesetzt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Flüssigkeit im wesentlichen gleiche Volumenteile Äthyjenglykol, Cyclohexanol und Äthyl- oder Methylalkohol
eingesetzt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganisches, Oxid-lösendes
Flußmittel hauptsächlich Borate, Karbonate, Fluoride und Chloride der Alkalimetalle eingesetzt
werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung
einer korrosionsfesten und harten Oberfläche an einem Substrat, welches aus einem unedleren Metall als Gold
besteht, bei dem die Oberfläche des unedleren Metallsubstrats zuerst mit einer Aufschlämmung überzogen wird, die Partikel einer Goldlegierung und eine
organische Flüssigkeit enthält, und bei dem das mit der Schlämme überzogene Metallsubstrat dann gebrannt
wind, wobei die Goldlegierung aufgeschmolzen wird s und sich über die Oberfläche des Metallsubstrates
verteilt
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 28 51 729
bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird das Gold — eine Goldlegierung oder reines Gold — in Form von
ίο GoklkOgelchen verwendet, die mit einerr öl unter
Zusatz von Äthykellulose zu einer streichfähigen Paste
vermischt sind, welche zum Verblenden gegossener oder gesinterter metallischer Zahnprothesen oder
Zahnprothesenteile, insbesondere solcher aus GoId-Ba
sis-Legierungen, mit Dentalporzellan verwendet und bei
einer Brenntemperatur von 950 bis 1270" C gebrannt wird. Die auf diese Weise erhaltene Goldschicht dient
dann als Basis für eine später noch aufzubringende Schicht aus Zahnporzellan.
Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren
anzugeben, nach welchem Metalloberflächen mit einer bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Goldlegierung überzogen werden können, um auf einem
Grundmaterial, welches eine geringere Korrosionsbeständigkeit und Härte besitzt, eine korrosionsfeste und
harte Oberflächenschicht zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß eine pulverisierte Goldlegierung mit
einem Schmelzpunkt unter 6000C verwendet und der
oxidlösendes Flußmittel zugesetzt wird.
Grundmaterial so gewählt werden, daß aus bestimmten spezifischen Eigenschaften Nutzen gezogen werden
kann, beispielsweise aus der Gießfähigkeit, aus der leichten Verarbeitbarkeit sowie aus den niedrigen
Kosten. Die erforderliche Korrosionsbeständigkeit wird
durch eine dünne Oberflächenschicht aus einer Goldlegierung erzielt, die einstückig an das Grundmaterial
angebunden ist
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die einstückige Bindung einer Schicht aus einer bei
niedrigen Temperaturen schmelzenden Goldlegierung kontrollierter Dicke auf die Oberfläche eines unedlen
Metalles, insbesondere auf Silber- oder Kupferlegierungen, möglich. Oberflächen-Details des Grundmaterials
werden dabei genau reproduziert, vorausgesetzt, daß
die Goldlegierun^sschicht, die jeweils aufgebracht wird,
nicht dicker als ungefähr 100 bis 150μΐπ ist Die
Korrosionsbeständigkeit der erhaltenen Oberfläche entspricht derjenigen der Goldlegierung, die als
Oberzug verwendet wird. Die Korrosionsbeständigkeit
verringert sich jedoch mit zunehmender Tiefe im
Überzug aufgrund der wachsenden Legierung der Oberflächenschicht mit dem Grundmaterial.
Die Wärme beim Brennvorgang kann zugeführt werden, indem eine Gasflamme, beispielsweise ein
Bunsenbrenner, ein Propanbrenner oder dergleichen verwendet wird; es kann auch ein elektrischer bzw. ein
Induktionsöfen eingesetzt werden.
Die Aufschlämmung, die auf das Grundmaterial aufgebracht wird, besteht im wesentlichen aus drei
hauptsächlichen Bestandteilen: einem Pulver einer bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Goldlegierung,
einem Pulver eines Oxid-Iösenden Flußmittels bzw. einer Emulsion und einer organischen Flüssigkeit,
welche der Träger ist, der die Goldlegierung und die
Flußmitielteilchcm ober die Grundmetallfläche ausbreitet
Die Goldlegierung sollte in feinverteilter Form vorliegen und vorzugsweise durch ein Sieb mit einer
DIN-Siebgröße von >100 gehen. Hierdurch wird die Aufbringung einer Schicht gleichförmiger Dicks er-
Die bevorzugte, bei niedrigen Temperaturen schmelzende Goldlegierung für das Überzugsmaterial ist eine
eutektische oder nahezu eutektische Gold-Germaniumlegierung iüe S8Gew.-% Gold und 12Gew.-%
Germanium enthält Andere Goldlegierungen, die verwendet werden können, sind die eutektischen
Legierungen von Gold-Silizium und Gold-Zinn, welche 94Gew.-% Gold und 6 Gew.-°/o Silizium bzw.
80 Gew.-% Gold und 20 Gew.-% Zinn enthalten. Die Schmelztemperaturen dieser eutektischen Goldlegierungen
liegen bei 356" C für Gold-Germanium, bei 3700C für Silizium und bei 2800C für Gold-Zinn. Eine
Kombination von zwei oder drei dieser eutektischen M Legierungen läßt sich ebenfalls als Üterzugsmaterial
verwenden.
Die Aufschlämmung enthält außerdem ein Oxid-Iösendes
Flußmittel. Die Aufgabe des Flußmittels in der Aufschlämmung besteht darin, Oberflächenoxide zu
lösen und die Benetzung und Verteilungswirkung der verflüssigten Goldlegierung zu verbessern. Wenn das
Flußmittel erwärmt wird, beginnt es bei ungefähr 350"C
die Oxide langsam zu lösen; das Flußmittel wird oberhalb von 5500C vollständig aktiv. Zum Aufbringen
von Oberzügen auf Silber- und Kupferlegierungen sind verschiedene Löt-Flußmittel kommerziell erhältlich, die
zu diesem Zweck geeignet sind. Die wichtigsten, Oxid-Iöscnden Bestandteile in diesen Flußmitteln sind
Borate, Karbonate, Fluoride und Chloride der Alkalimetalle
Natrium und Kalium. Die Flußmittel werden in einem Temperaturbereich zwischen 550 und 6000C
vollständig aktiv.
Das Flußmittel kann in Pulverform verwendet werden und entweder dem Goldlegierungspulver
zugemischt oder in den organischen Flüssigkeitsträger eingebracht werden. Wenn es dem Goldlegierungspulver
zugegeben wird, reichen ungefähr 2 Gew.-°/o Flußmittel aus. Wenn das Flußmittel andererseits in die
organische Flüssigkeit eingebracht wird, sind ungefähr 15Gew.-% notwendig. Dabei sei angemerkt, daß es
wichtig ist, nicht zu viel Flußmittel zuzugeben, da beim Brennen die Blasenbildung und das Steigen der Schicht
zu stark werden kann, was auf der Entwicklung von Hydrationswasser aus den Flußmittelbestandteilen so
beruht.
Die organische Flüssigkeit der Aufschlämmung wird als Träger verwendet, welcher das Goldpulver und dia
Flußmittelteilchen über die Fläche des Grundmaterials verteilt. Der Dampfdruck der organischen Flüssigkeit
sollte ausreichend hoch sein, damit die Aufschlämmung relativ rasch abtrocknet, wenn sie mit einer Bürste
aufgebracht oder aufgesprüht wird. Die Flüssigkeit sollte außerdem etwas wasserlöslich sein, da sonst
möglicherweise die Flußmittelteilchen agglomerieren, so Es gibt mehrere organische Flüssigkeiten, die Siedepunkte
unter dem von Wasser (1000C) besitzen und die
auch in gewissem Ausmaß wasserlöslich sind. Der bevorzugte organische Flüssigkeitsträger ist eine
Mischung aus drei flüssigen organischen Bestandteilen: er besteht aus ungefähr Hnem Teil Äthylenglykol, einem
Teil Cyclohexanol und einem Teil Äthyl- oder Methylalkohol (Angabe in Volumenteilen).
Die pulverisierten Farbstoffe der Auf&rhU
bestehen also aus 1 bis 5Gw.-% ^m-- riufyrsi!1 i'pitl-ViPs7
welche.« Oxid-Iösende Besiry -öu-Mc entlüU, wobei
der '',esf ein Goldlegierungspulver ist. Das Goldlegierungspuiver
besteht zu 88G^w.-% aus Gold und
>:? Οι:ν,-% Germanium. Die organische Flüssigkeit, die
als Träger beim Aufbringen der Goldlegierung und des Flußmittelpulvers auf die Grundmetalloberfläche dient,
besteht aus ungefähr 1 Teil Äthylenglykol, 1 Teil Cyclohexanol und 1 Teil Äthyl- oder Methylalkohol
(Volumenteile).
Das gemischte Goldlegienings-Flußmittelpulver
kann mit der organischen Flüssigkeit in solchen Proportionen vermischt werden, daß sich eine Aufschlämmung
der gewünschten Viskosität ergibt, so daß ein Aufbürsten oder Aufsprühen auf die Grundmetalloberfläche
möglich ist
Nach dem Aufbringen der Aufschlämmung auf die GrundmetallP.äche wird Wärme zugeführt, weiche den
Oberzug schmilzt und die Goldlegierung über die Oberfläche des Metalls verbreitet D>;e Erwärmung
kann durch eine offene Gasflamme oder in einem Ofen erfolgen. Keine besonderen Vorkehrungen sind gegen
die Oxidation während des Brennprozesses erforderlich, wenn auch eine reduzierende bzw. inerte Atmosphäre
zu bevorz'-gen ist Wenn das mit der Aufschlämmung überzogene Grundmaterial über einer Gasflamme
erwärmt wird, beispielsweise über einem Bunsen- oder Propanbrenner, sollte die Wärme langsam und gleichförmig
zugeführt werden, indem die Flamme kontinuierlich über die gesamte Oberfläche bewegt wird.
Hierdurch soll eine lokale Überhitzung vermieden werden, die wegen einer zu raschen Verdampfung und
Austreibung der organischen Bestandteile zu einem Abspalten bzw. Abschälen des Überzugs führen könnte.
Für die betrachteten Zusammensetzungen von Flußmittels und Goldlegierungen ist eine Temperatur von
ungefähr 6000C zum Aufschmelzen und Ausbreiten der Legierung angemessen und sollte nicht überschriuen
werden. Mit zunehmender Erfahrung kann das Bedienungspersonal das Erreichen der erforderlichen Temperatur
»ihne weiteres anhand der raschen Ausbreitung
der Goldlegierung über die Oberfläche erkennen. Wenn diese Ausbreitung erfolgt ist, sollte die Flamme entfernt
werden, um eine Überhitzung oder eine zu starke Legierung der Goldlegierung mit dem Grundmetall zu
vermeiden.
Der Überzug, der auf das Grundmaterial aufgebracht ist kann auch in einem elektrischen oder Induktionsofen
unter genauer geregelten Bedingungen gebrannt werden. Wiederum darf die Wärme nicht zu rasch
zugeführt werden, damit ein übermäßiges Abheben bzw. lokalisiertes Abblättern des Überzugs vermieden wird.
Wenn ein elektrischer Widerstandsofen verwendet wird, besteht ein empfohlenes Verfahren, dem man
folgen kann, in folgeiiitem: Das mit der Aufschlämmung
überzogene Grundmaterial wird in die Ofenkammer gebracht die sich ajf einer Temperatur von ungefähr
5400C befindet, jedoch nicht 5600C übersteigt. Dk
Temperatur wir J 3 bis 5 Minuten aufrechterhalten und dann auf ungefähr 600°C angehoben. Dies benötigt bis
zu 5 Minuten Die Temperatur von 600°C wird dann weitere 3 bis 5 Minuten aufrecht?rhalten; danach wird
die Zusammensetzung entfern: :nd in Wasser abgeschreck'..
Die gesarr.ie Ofenzeit sollte etwa to bis
15 Minuten betrafen. Yväh.end der anfängliche-! Her:
ode von 3 bis * Minuten bei 540" bis 500'C verflüssigt
sich das FluPmittel in dem Überzug langsam, wobei ein
minimales Ansteigen und Blasenbilden stattfindet. Das Flußmittel entfernt die Oberflächenoxide, während es
sich auf der Oberfläche des Grundmaterials verteilt. Gleichzeitig verflüssigt sich auch das Goldlegierungspulver und verteilt sich über die Oberfläche. Die zweite
Periode von 3 bis 5 Minuten im Ofen, bei der eine Temper&fur von ungefähr 6000C aufrechterhalten wird,
stellt sicher, daß die Verteilung der flüssigen Goldlegierung unter dem Einfluß der Oberflächenspannung
vollständig erfolgen kann.
Die Dicke der Goldlegierungsüberzüge läßt sich ohne weiteres dadurch regeln, daß die Dicke des Überzugs
variiert wird. Kontinuierliche Schichten aus Goldlegierungen können in einem einzigen Schritt mit einer Dicke
von mehreren μηι bis zu 150μιτι aufgebracht werden.
Wenn Dicken über 100 um gewünscht werden, ist zu empfehlen, daß der Überzug in zwei oder mehreren
Schritten aufgebracht wird. Bei einem einzigen Schritt sollte die Dicke nicht so groß sein, daß die
Gewichtskräfte die Oberflächenspannung übersteigen; dann könnte nämlich die flüssige Legierung zu unteren
Zonen der zu überziehenden Struktur fließen.
Nachfolgend werden einige Beispiele von Metallen und Legierungen angegeben, die sich leicht und in
wirksamer Weise unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren und Bestandteile auf eine Oberfläche
aufbringen ließen.
| Beispiel | Grundmetall | Härte | Belag | Oberflächen-Überzug | Härte | Belag |
| Nr. | Legierung | Vickers | (1'/.Na2S) | Legierung | Vickers | (1% Na2S) |
| 1. | Ag-Cu-Ge | 95 | braun | 190-280 | keiner | |
| (71.1-27.6-1.3) | 88Au-12Ge | |||||
| 2. | Ag-Cu-Ge | 95 | braun | 150-280 | keiner | |
| (71.1-27.6-1.3) | 94Au-6Si | |||||
| 3. | Ag-Cu-Ge | 95 | braun | 150-250 | keiner | |
| (71.1-27.6-1.3) | 80Au-20Sn | |||||
| 4. | Messing | 75 | orange | 190-280 | keiner | |
| (7OCu-3OZn) | 8rVu-12Ge | |||||
| 5. | Messing | 75 | orange | 150-280 | keiner | |
| (7OCu-30Zn) | 94Au-6Si | |||||
| 6. | Messing | 75 | orange | 150-250 | keiner | |
| (7OCu-3OZn) | 60 | schwarz | 80A-J-20Sn | 190-280 | keiner | |
| 7. | Kupfer | 130 | keiner | 88Au-12Ge | 190-280 | keiner |
| 8. | Schweißstahl | 88Au-12Ge | ||||
Die Härte des Oberflächenüberzuges variiert mit der Tiefe im Überzug und der Feinheit der MikroStruktur.
Die Härte wächst mit der Feinheit der MikroStruktur. Das Ausmaß der Belagfreiheit ist nur qualitativ und
wurde bestimmt, indem die Verfärbung festgehalten wurde, die sich ergab, nachdem ein polierter Abschnitt
des Metalles einige Sekunden lang mit einer l%igen Na2S-Lösung geputzt wurde.
Die Erfindung wird weiter anhand der Zeichnungen näher beschrieben; es zeigt
F i g. 1 das Mikrofoto einer Zahnkrone in 8facher Verstärkung;
Fig.2 das Mikrofoto der Goldschicht an der Wand
der Krone von F i g. 1 bei einer 200fachen Vergrößerung.
Die in F i g. 1 gezeigte Zahnkrone wurde mit einer eutektischen Gold-Germaniumlegierung überzogen, die
88Gew.-% Gold und 12Gew.-% Germanium enthält
Das Kronenmaterial ist eine Silber-Kupfer-Germaniumlegierung, wie sie in der US-Patentschrift 41 24 380
beschrieben ist; diese entspricht dem obigen Beispiel 1. Der polierte Querschnitt der Krone wurde einer
l%igen Natriumsulfidlösung ausgesetzt, welche das
Grundmetall, jedoch nicht die Goldlegierungsschicht anätzte. Der Goldlegierungsüberzug besitzt eine Dicke
von ungefähr 150 μπι und läßt sich vom Grundmaterial
deutlich unterscheiden.
F i g. 2 zeigt die Goldschicht der Wand der Krone von F i g. 1 unter stärkerer Vergrößerung. Die Oberflächenzone der Goldschicht zeigt die charakteristische
MikroStruktur einer eutektischen Gold-Germaniumlegierung. Die Diir.tsionszone, Zone B, in welcher die
einstöckige AnbinJung erfolgt, ist ungefähr 75 μπι dick
und hat eine Vickers-Härte von 160. Die Oberflächenzone der GoldlcgierungEschicht, Zone 4, hat eine Dicke
von ungefähr 70 μπι und eine Vickers-Härte von 280.
Das Grundmaterial hat eine Vickers-Härte von 95.
Mit dem beschriebenen Konzept ist es möglich, ein Grundmaterial zu verwenden, das nach bestimmten
charakteristischen Eigenschaften, beispielsweise nach
der Gießfähigkeit und der Verarbeitbarkeit sowie nach
den Kosten des Materials, gewählt wird. Die dünne Oberflächenschicht aus der Goldlegierung, die einstükkig an das Grundmaterial angebunden ist, Sorgt für die
Härte und die Korrosionsbeständigkeit, die bei Zahn
prothesen notwendig sind.
Claims (1)
1. Verfahren zur Erzeugung einer korrosionsfesten und harten Oberfläche an einem Substrat,
welches aus einem unedleren Metall als Gold besteht, bei dem die Oberfläche des unedleren
Metallsubstrats zuerst mit einer Aufschlämmung überzogen wird, die Partikel einer Goldlegierung
und eine organische Flüssigkeit enthält, und bei dem das mit der Schlämme überzogene Metallsubstrat
dann gebrannt wird, wobei die Goldlegierung aufgeschmolzen wird und sich über die Oberfläche
des Metallsubstrates verteilt, dadurchgekennze ich η et, daß eine pulverisierte Goldlegierung
mit einem Schmelzpunkt unter 6000C verwendet
und der Aufschlämmung ein im wesentlichen anorganisches, oxidlösendes Flußmittel zugesetzt
wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2941016A DE2941016C2 (de) | 1979-10-10 | 1979-10-10 | Verfahren zur Erzeugung einer korrosionsfesten und harten Oberfläche |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2941016A DE2941016C2 (de) | 1979-10-10 | 1979-10-10 | Verfahren zur Erzeugung einer korrosionsfesten und harten Oberfläche |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2941016A1 DE2941016A1 (de) | 1981-04-23 |
| DE2941016C2 true DE2941016C2 (de) | 1982-11-25 |
Family
ID=6083120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2941016A Expired DE2941016C2 (de) | 1979-10-10 | 1979-10-10 | Verfahren zur Erzeugung einer korrosionsfesten und harten Oberfläche |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (5)
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| EP0098045B1 (de) * | 1982-05-25 | 1988-11-02 | Unisys Corporation | Goldhaltiger Aufzeichnungsfilm zur Speicherung digitaler Daten unter Verwendung eines Schreiblasers mit geringer Leistung |
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| US4466830A (en) * | 1982-11-19 | 1984-08-21 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Thick film gold metallization composition |
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-
1979
- 1979-10-10 DE DE2941016A patent/DE2941016C2/de not_active Expired
Also Published As
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