DE3022112C2

DE3022112C2 -

Info

Publication number: DE3022112C2
Application number: DE3022112A
Authority: DE
Inventors: Masaki Omiya Saitama Jp Morikawa; Hiroshi Koganei Tokio/Tokyo Jp Ikeda; Naoyuki Osaka Jp Hosoda; Chuji Ageo Saitama Jp Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1979-07-02
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1988-10-06
Also published as: JPS6036354B2; DE3022112A1; FR2460744A1; GB2055901B; IT1145664B; FR2460744B1; JPS569084A; IT8049148A0; GB2055901A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines farb lich gemusterten metallischen Verbundmaterials gem. dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1 sowie ein nach diesem Verfahren her gestelltes Verbundmaterial.

Es ist bekannt, insbesondere Alu-Folien, -Granulat oder -Pulver durch Kaltwalzen, Warmtiefziehen oder Extrudieren, durch Form pressen und anschließendes Extrudieren sowie durch Formpressen in einer inerten Atmosphäre und anschließendem Sintern zu einem Verbundmaterial mit einer regelmäßig gemusterten Oberfläche mit einander dauerhaft zu verbinden und die Oberfläche mittels ano discher Oxidation einzufärben oder in ihren Poren zu füllen und die Oberfläche anschließend auf Hochglanz zu polieren; vgl. US- PS 39 63 589.

Solche Farbschichten sind extrem dünn, sie liegen in aller Regel im µ-Bereich, so daß bei einer formverändernden Weiterverarbeitung eines solchen Verbundmaterials eine solch dünne Farbschicht sofort wieder zerstört wird. Dieses Verbund material kann daher nur durch Stanzen in die gewünschte End form, z. B. in ein Uhrengehäuse gebracht werden, oder muß vor der anodischen Oxidation bereits die gewünschte Form, beispiels weise die Form eines Manschettenknopfes aufweisen, andernfalls das erzeugte Farbdekor zerstört wird.

Es ist auch bekannt, Verbundwerkstoffe aus Edel- und anderen Metallen und deren Legierungen zur Herstellung von Schmuckwa ren, Schmuckelementen, modischen Accessoires und handwerklichen Produkten, wie Armbänder, Armbänder für Uhren, Feuerzeuge, Bro schen, Schließen, Füllfederhalter, Zigarettenetuis, Anhänger, Krawattennadeln, Manschettenknöpfe u. ä., im Einlegeverfahren, durch Löten oder Kleben miteinander zu verbinden.

Das Einlegeverfahren ist wenig zufriedenstellend, da vielfach Lücken oder kleine Spalte an den Berührungsflächen der zu ver bindenden Metalle entstehen, die ein Lösen der zusammengefüg ten Metalle voneinander begünstigen. Selbst wenn die Metalle sich nicht voneinander lösen, so hat ein nach diesem Verfah ren hergestelltes Verbundmaterial doch den Nachteil, daß sich in den Lücken leicht Fremdkörper wie Staub, Schmutz u. ä. ab setzen können, worunter das Aussehen der aus solchem Verbund material gefertigten Endprodukte erheblich leidet, was aus Gründen der Ästhetik unerwünscht ist.

Auch das Lötverfahren und das Verkleben erfüllt nicht die Er wartung, da der jeweilige Lötstoff bzw. der Kleber unweiger lich an den Berührungsflächen der miteinander zu verbindenden Metallteile etwas austritt, also von außen sichtbar wird. Hier durch werden angestrebte Farbgebungen des Verbundmaterials be einträchtigt.

Auch lassen sich mit dem zuvor genannten Verfahren nur wenige Metalle zu Verbundmaterial verarbeiten, so daß zwar Verbund material mit einfachen Farbzusammenstellungen auf dem Markt zu haben ist, Verbundmaterial mit vielschichtigen Farbkombina tionen aber nicht erhältlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Meidung der ange führten Mängel ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund materials sowie ein Verbundmaterial zu schaffen, das mit ge ringem fertigungstechnischen Aufwand und kostengünstig her stellbar ist und sowohl hinsichtlich der Farbgebung als auch der Strukturierung bisher nicht erzielbare Effekte ermöglicht sowie diese auch bei einer formgebenden Weiterverarbeitung des Verbundmaterials dauerhaft beibehalten werden.

Ausgehend von einem metallischen Verbundmaterial der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe für das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und für das Ver bundmaterial durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 7 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Als Ausgangswerkstoff für das erfindungsgemäße Verbundmaterial dienen also mehr als zwei Metalle unterschiedlicher Färbung in Form von Pulver, Granulaten, Stäben, Plättchen oder Spänen u. ä., die in einen Metallbehälter mit vorzugsweise höherem Schmelz punkt als den metallischen Ausgangswerkstoffen gefüllt werden, der beispielsweise auf seiner Innenwandung ein die Verformung begünstigendes Schmiermittel aufweisen kann. Der Metallbehäl ter wird anschließend vakuumverschlossen und durch Warmwalzen, Warm-Extrudieren, Extrudieren unter hydrostatischem Druck, Warmziehen u. ä. bis auf mehr als 30% seines ursprünglichen Volumens reduziert, wobei die aneinanderstoßenden Metallteile der Ausgangswerkstoffe in Metallbehältern metallurgisch mitein ander verbunden werden. Nach dem Abnehmen des Metallbehälters durch Beizen, Schleifen, oder mit Hilfe eines spanabhebenden Verfahrens, verbleibt ein Verbundmaterial, dessen Oberfläche infolge der während der Bearbeitungsvorgänge und der Hitze ent stehenden Bearbeitungs- oder Fließspuren eine vielschichtige Musterung verschiedenster Farbkombinationen aufweist. Das auf diese Weise erhaltene Verbundmaterial kann noch einem Satinie rungs- oder Mattierungsverfahren unterzogen werden, um eine matte Oberfläche zu erreichen, bei der die farblichen Kontraste besser zur Geltung kommen.

Durch die Volumenreduzierung auf mehr als 30% werden alle Aus gangswerkstoffe vollständig miteinander zu dem gewünschten Ver bundmaterial metallisch verbunden, so daß Verschiebungen oder ein Ablösen der Komponenten auch dann nicht vorkommen kann, wenn das Verbundmaterial starken Beanspruchungen, wie z. B. bei nachfolgenden Verformungsverfahren unterworfen wird. Darüber hinaus hat das Verbundmaterial in seinem modischen Aussehen einen inhärenten dekorativen Effekt erhalten und läßt sich ohne Aufwand und mit geringen Kosten herstellen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Metallbehälters in Form eines Zylinders, der mit metallischen Ausgangsstoffen unterschiedlicher Färbung gefüllt ist,

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung, in der der mit Metallstoffen gefüllte Zylinder zusammengedrückt ist und

Fig. 3 perspektivisch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfah ren hergestellten Verbundwerkstoff.

Die Herstellung eines in Fig. 3 dargestellten Verbundmaterials in Form eines Rohlings (R) wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnungen anhand von drei Beispielen im einzelnen beschrieben.

Beispiel 1

18 K Goldlegierungspartikel (75% Au-25% Cu) mit rötlicher Färbung, 18 K Goldlegierungspartikel (75% Au-20% Pd- 5% Ag) weißlicher Färbung und 18 K Goldlegierungspartikel (75% Au-17% Ag-8% Cu) gelblicher Färbung - die Pro zentangaben sind Gewichtsprozente - dienen als Ausgangsma terial.

Die in Fig. 1 mit P bezeichneten Partikel dieser 18Gold legierungen haben einen Durchmesser von 1 bis 3 mm. Die Le gierungen wurden zu gleichen Teilen vermischt und das Ge misch wurde dann in einen an einer Stirnseite geschlossenen zylindrischen Behälter 1 aus Fließstahl gefüllt, vgl. Fig. 1. Dieser zylindrische Behälter ist 50 mm lang, der lichte Durch messer beträgt 30 mm und die Wandstärke 2 mm. Der Innendruck im Metallbehälter wurde auf 10^-5 Torr evakuiert und dieser Druck durch vakuumdichtes Verschließen des Metallbehälters aufrechterhalten.

Der nunmehr verschlossene Behälter wurde auf eine Temperatur von 750°C erhitzt und dreimal im Warmwalzverfahren zwecks Überführung in die in Fig. 2 gezeigte Form gewalzt. Der Metallbe hälter wurde anschließend in ein verdünntes Schwefelsäurebad eingetaucht, damit sich der Behältermantel von dem darin be findlichen Metall löst. Die nunmehr von ihrer Umhüllung, näm lich dem Behälter, befreite Goldlegierung wurde einer Wärme behandlung von 750°C unterworfen und anschließend siebenmal warmgewalzt, so daß sie auf 20% ihrer ursprüng lichen Dicke reduziert wurde. Das Verbundmaterial R einer gesinterten Goldlegierung hat nunmehr die in Fig. 3 gezeigte Dicke.

Bei dem nach diesem Verfahren erzielten Verbundmaterial sind die drei unterschiedlichen Goldlegierungen in Teilchenform voll ständig metallurgisch an ihren jeweiligen Berührungsflächen miteinander verbunden. Das Verbundmaterial weist ferner ein vielseitiges Dekor in verschiedenen Farbzusammenstel lungen auf, das das beim Warmwalzen entstandene Fließgebilde wiederspiegelt.

Beispiel 2

Das Ausgangsmaterial für das Verbundmaterial bestand hier aus Plättchen aus rostfreiem, weißlichem Stahl (Japanische Normbezeich nung SUS 385) und aus reinen Kupferplättchen roter Farbe. Hieraus wurde zu gleichen Teilen ein Gemisch hergestellt. Das Gemisch wurde in eine Form gefüllt, deren Aufnahmeraum 50 mm lang, 100 mm breit und 10 mm tief war. Die Metallplätt chen wurden nunmehr unter Druck von 30 kg/mm² zu einem festen Teil gesintert. Dieses feste Teil wurde in einen kastenförmi gen Behälter aus weichem Stahl mit einer Wandstärke von 5 mm gelegt. Der Innenraum des Behälters hatte die Abmessungen 100 mm Breite, 50 mm Länge und 9 mm Tiefe. Der Behälter wurde nunmehr vakuumverschlossen. Anschließend wurde der Behälter auf 900°C erhitzt und durch zweimaliges Warmwalzen auf 30% seiner ursprünglichen Dicke reduziert. Der gewalzte Behälter wurde dann in ein verdünntes Schwefelsäurebad zwecks Ent fernen des Behälters getaucht. Nach diesem Ätzvorgang war das Verbundmaterial fertig. Der Vorgang wur de so ausgeführt, daß die Stahlplättchen und die Kupfer plättchen an ihren jeweiligen Berührungsflächen vollständig metallisch miteinander verbunden waren. Infolge der beim Warm walzen auftretenden Fließspuren erhielt die Oberfläche des Verbundmaterials ein neuartiges dekoratives Muster, das auf der Farbkombination beruht.

Das auf diese Weise hergestellte Verbundmaterial kann im Kaltwalz verfahren zu Platten mit einer für die praktische Verwendung geeigneten Dicke gewalzt werden.

Beispiel 3

Das nach dem Beispiel 1 hergestellte Verbundmaterial aus drei verschiedenen Goldlegierungen wurde nunmehr geschwabbelt und in einem bekannten Trommelverfahren satiniert, um eine matte Oberfläche zu erzielen. Auf diese Weise konnte eine auffallende Änderung in der Tönung des Dekors im Verbundmaterial erzielt werden. Die Mattierung kann auch durch andere bekann te Verfahren erreicht werden, beispielsweise durch Ätzen oder durch spanabhebende Verfahren, wie Diamantschleifen.

Außer den in den vorgenannten Beispielen aufgeführten Metal len können als Ausgangsmaterial auch andere Metalle ver wendet werden. Für einen weißlichen Ton eignen sich Flußstahl, Nickel und Nickellegierungen, Aluminium und Aluminiumlegie rungen, Titan und Titanlegierungen, Kupfernickellegierungen, Monel-Metall, Alpaca, also Nickel-Silberlegierungen, Silber und Silberlegierungen u. ähnl. Als Ausgangsmaterial im Gelb ton eignet sich Gold, Messing, Aluminiumbronze; als Ausgangs material mit rötlicher Färbung dagegen reines Kupfer, niedrig legiertes Kupfer und ähnl.

Das erfindungsgemäße metallische Verbundmaterial weist erhebliche Vorteile auf, da die einzelnen Metallbestandteile metallurgisch fest miteinander verbunden sind, so daß Verschiebungen oder ein Ablösen der Komponenten auch dann nicht vorkommen kann, wenn das Verbundmaterial starken Beanspruchungen, wie bei nachfolgenden Verformungsverfahren, unterworfen wird.

Darüber hinaus weist das Verbundmaterial im modi schen Aussehen einen inhärenten dekorativen Effekt auf und läßt sich ohne Aufwand mit geringen Kosten herstellen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Verbund materials für Schmuck- und ähnliche Waren unter Anwen dung einer mechanischen Behandlung zwecks Erzeugung von Materialfließspuren der sich verbindenden Materialkompo nenten, gekennzeichnet durch folgende Ver fahrensschritte:

a) Einbringen mindestens zweier Metall in Form von Par tikeln, Plättchen, o. ä. unterschiedlicher Färbung in einen Metallbehälter,
b) anschließendes Evakuieren und vakuumdichtes Verschlie ßen des Metallbehälters,
c) Reduzieren der ursprünglichen Stärke des die Metalle umfassenden Metallbehälters bis auf weniger als 30% durch Warmwalzen zum Zwecke der Verformung und der metallurgischen Verbindung der Metalle an ihrem beim Warmwalzen entstehenden jeweiligen Berührungsflächen und
d) Ablösen des Metallbehälters zwecks Aufbringung des ein den unregelmäßigen Bearbeitungs- oder Fließspuren ent sprechendes, dekoratives Muster unterschiedlicher Tönung aufweisenden Verbundmaterial-Rohlings.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Rohling nach dem Ablösen des Behälters ei ner weiteren Warmbehandlung unterworfen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Metalle vor Einbringung in den Behälter in einer Form gesintert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Oberfläche des Verbundmaterial-Rohlings nach Abnehmen des Behälters mattiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Metalle in einer vorbestimmten Partikelkon figuration verwendet werden.

6. Metallisches Verbundmaterial, hergestellt nach den Merk malen der Patentansprüche 1-5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verbundmaterial (R) aus mindestens zwei Metallen (P) unterschiedlicher Färbung besteht, die an ihren jeweiligen, durch Warmwalzen entstandenen Fließ gebilden als Berührungsflächen zwecks Bildung eines dauer haften, dekorativen Dekors metallurgisch miteinander ver bunden sind.

7. Verbundmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß es eine mattierte Oberfläche besitzt.