DE3117958A1

DE3117958A1 - Verfahren zum wahlweisen verbinden dekorativer edelmetallegierungen mit gegenstaenden aus rostfreiem austenitischen stahl

Info

Publication number: DE3117958A1
Application number: DE19813117958
Authority: DE
Inventors: Akira Yokohama Shibata
Original assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Chugai Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 1980-05-15
Filing date: 1981-05-07
Publication date: 1982-03-18
Also published as: GB2076020A; CH646460A5; JPS5716194A; FR2482630A1; US4309461A; GB2076020B

Description

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Verfahren zum wahlweisen Verbinden dekorativer Edelmetallegierungen mit Gegenständen aus rostfreiem austenitischen Stahl

Beschreibung

Austenitischer rostfreier Stahl weist eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit und leichte Bearbeitbarkeit auf und wird daher in weitem Umfang für Brillenfassungen, Uhrengehäuse, Uhrenarmbänder, andere Schmuckarmbänder und Halsbänder verwendet. Diese Gegenstände werden oftmals auswahlmäßig an ihren äußeren Flächen durch eine Legierung aus Edelmetallen gewünschter Reinheit aufplattiert, beispielsweise Gold von 18 und 14 Karat, um die dekorativen Wirkungen zu steigern.

Das Verbinden von austenitischen rostfreien Stählen mit einer Legierung aus Edelmetallen, beispielsweise Goldlegierung, um beispielsweise eine Überdeckung oder Einlage zu erzielen, werden nach dem Stand der Technik gemäß einem gesonderten Plattierungs- oder ifbdeckplattierungsverfahren hergestellt. Dieses gesonderte Plattierungsverfahren ist nicht wirtschaftlich, um kontinuierlich Gegenstände von geringen Abmessungen in einem industriell annehmbaren Rahmen zu verarbeiten, beispielsweise Gegenstände der obigen Art« Daher wird das Abdeckverfahren nach dem Stand der Technik so durchgeführt, daß die Gegenstände an ihren äußeren Oberflächen, ausgenommen denjenigen, wo sie plattiert werden sollen, abgedeckt werden, wobei diese besonderen Abschnitte mit einer gewünschten Edelmetallegierung elektrolytisch plattiert werden. Gemäß einem anderen

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bekannten Verfahren zum Verbinden dekorativer Gegenstände aus austenitisehern rostfreien Stahl mit einer Goldlegierung werden diese überdeckt oder eingelegt, indem eine dünne Schicht aus achtzehnkarätigem Gold "beispielsweise mit einem SiIb erhart lot verbunden wird«

Bei dem erstgenannten bekannten Verfahren, d.h. Abdeckplattierverfahren, ist es jedoch schwierig, eine Oberfläche des aus rostfreiem Stahl bestehenden Basismaterials in wirksamer Weise mit einer gleichmäßigen und sehr dichten Schicht aus der Edelmetallegierung zu verbinden, und zwar mit einer Dicke, welche höher liegt als ein beschränkter Bereich von etwa 1,5 Mikron, da die Legierungsbestandteile unterschiedlich und ungleichmäßig in einer einzigen Elektrolytlösung ionisiert sind, so daß Risse oder Poren in den Bestandteilen entstehen, welche auf der Oberfläche beim Legieren niedergeschlagen werden. Diese Risse und Poren vermindern die mechanische Festigkeit, insbesondere die Abriebfestigkeit der dekorativen Legierungsoberfläche. Bei dem letztgenannten Verfahren, d.h. dem Lötverfahren, entstehen ebenfalls Nachteile, obgleich man eine Edelmetallegierung von jeder gewünschten Dicke auf das aus rostfreiem Stahl bestehende Grundmaterial aufbringen kann, insofern, als es äußerst zeitaufwendig und schwierig ist, ein kleines Stück aus einem dünnen Metallegierungsplättchen an seine Stelle auf dem Stahl zu bringen und durch Lote fest auf- oder einzubringen, wobei noch hinzukommt, daß Lote, welche beim Verbinden des dünnen blattförmigen Legierungsstückes auf das Grundmetall verwendet werden, verhältnismäßig bald korrodieren und den Glanzeffekt vermindern, welcher einem Gegenstand durch die dekorative Legierung verliehen wird.

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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Verbindung einer Edelmetallegierung gewünschter Reinheit, beispielsweise aus 18- oder 14-karätigem Feingold, mit gewählten äußeren Bereichen eines Schmuckgegenstandes aus rostfreiem austenitischen Stahl, insbesondere von einem Verfahren zur Herstellung von metallischen Verbundstoffen für solche Gegenstände, Die metallischen Verbundstoffe, beispielsweise als längliches Band in Form einer kontinuierlichen Reihe solcher Gegenstände, werden verwendet, wenn sie abgelängt, vorgeformt oder abschließend geformt sind, als Bestandteile eines Brillengestells, eines Uhrengehäuses, eines Uhrenarmbandes, eines Halsbandes und anderer metallischer Schmuckgegenstände<,

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Unterschied zu dem vorangehend erwähnten bekannten Abdeckplattierverfahren, bei welchem ein Grundmaterial teilweise durch eine gewünschte Edelmetalllegierung an sich in einem einzigen Plattiervorgang elektrolytisch plattiert wird, wobei lediglich bestimmte Legierungen mit begrenzten Bestandteilsverhältnissen, beispielsweise Au-Co (2-5 %) und Au-Cu-Cd (Cu und Cd maximal bis 25 %) elektrolytisch plattierbar sind, jede oder eine Gruppe von Bestandteilsmetallen einer gewünschten Edelmetallegierung zuerst auf gewählte Teile eines Grundmetalls unabhängig voneinander in einem unabhängigen elektrolytischen Bad aufeinanderfolgend in verschiedenen Bädern aufplattiert, so daß mehrere dünne Schichten der Bestandteilsmetalle gebildet werden, welche abschnittsweise auf dem das Grundmaterial bildenden austenitischen rostfreien Stahl niedergeschlagen werden, und zwar in einer Dicke proportional zu den Verhältnissen der jeweiligen Bestandteilsmetalle in der Legierung

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und von einer gewünschten Reinheit. Das auf diese Weise mit mehreren dünnen Metallschichten überdeckte oder eingelegte Grundmaterial wird alsdann über eine kurze Zeitperiode sowie in einer nichtoxidierbaren oder Wasserstoffatmosphäre auf eine genügend hohe Temperatur erwärmt, um zu bewirken, daß die Metallschichten schmelzen und ineinander diffundieren, wobei eine Legierung gebildet wird, welche sich in einer gewünschten Dicke und gewünschter Reinheit verfestigt, beispielsweise als 18- oder 14-karätiges Seingold auf dem Grundmaterial. Die Reinheit kann in einem größeren Bereich festgelegt werden, beispielsweise Feingold von 12 bis 20 Karat= Eine solche Einstellung kann lediglich durch pulvermetallurgisches Sintern vorgesehen werden. Es ist als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betrachten, daß beim stufenweisen Aufplattieren der Bestandteilsmetalle einer Legierung auf einen metallischen Gegenstand in aufeinanderfolgender Weise sowie in verschiedenen elektrolytischen Bädern jedes Bad ein einzelnes Metall als Anode für Gleichstrom enthält, welcher in dem Bad verläuft, und daß jedes Metall, welches in entsprechendes Metallsalz in dem Bad umgewandelt wurde, in natürlicher Weise Ionen von gleichem Potential enthält, so daß sich diese auf dem austenitischen rostfreien Stahl als Kathode in jeder gewünschten Dicke niederschlagen, und zwar in gleichmäßigen, feinen und sehr dichten Schichten» Ein auf diese Weise erhaltenes rostfreies Stahlmaterial für Schmuckbestandteile verschiedener Gegenstände, welches eine stab- oder streifenartige Form aufweist, beispielsweise als Aufeinanderfolge solcher Bestandteile, wird, falls erforderlich, gerollt oder gezogen, um die Oberfläche abschließend zu behandeln und zu formen. Das Material wird in gewünschte Stücke ge-

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schnitten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können Legierungen aus jedem Edelmetall einschließlich Au, Pt und Pd wirksam mit einem Gegenstand aus rostfreiem austenitisehen Stahl verbunden werden. Hierbei sind insbesondere folgende Legierungen möglich, ohne daß dies jedoch eine Beschränkung darstellt:

Au-Ag-Cu Au-Ag-Cu-Zn-Sn Au-Ag-Cd Au-Ag Au-Ni-Zn Au-Cu-Ni-Zn Au-Cu-Ni Au-Pt-Ag Pt-Cu Au-Pt-Ag-Cu Pd-Ag Pd-Cu Au-Cu-Zn-Cd Au-Ag-Cu-Zn-Cd Au-Ag-Cu-Zn Au-Ag-Cu-Zn-Cd-Sn Au-Ag-Cu-Ni-Zn Au-jfr-Pd Au-Ag-Pd-Cu Au-Ag-Pd-Cu-Zn Au-Ag-Pd-Cu-Cd

Die obigen Logierungeι können auch weiterhin Co und/oder In enthalten und auf den das Grundmaterial bildenden Stahl aufgebracht werden. Zur Durchführung des Verfahrens kann die Dicke einer Schicht eines bestimmten

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Bestandteilsmetalls der Legierung aus einem oder mehreren der Metalle Au, Pt und Pd von gewünschter Reinheit, welche auf den Gegenstand aufzubringen sind, leicht durch folgende Gleichung bestimmt werden:

Dicke eines bestimmten Bestandteilsmetalles-=

Prozentanteil des Metalls Dicke der Legierung χ ^der le 100

Dichte der Legierung

Dichte des Metalls-

Eine Schicht von der Dicke eines der Bestandteilsmetalle einer Legierung aus Au, Pt und/oder Pd kann auf einem Gegenstand nach dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht ausgebildet werden, indem die Parameter der elektrolytischen Plattiervorgänge kontrolliert werden. Es ergab sich, daß die Reihenfolge der Schichten der Bestandteilsmetalle, wie sie auf dem Gegenstand ausgebildet werden, keine wesentlichen Unterschiede in Bezug auf die hierbei herzustellenden Legierungen ergeben«

Nachfolgend ist die Erfindung in Einzelheiten sowie in Bezug auf Beispiele erläutert, bei denen Gold von 18 und 14 Karat legiert und auf einen Gegenstand aufgeschichtet werden. Abgehandelt werden Legierungen aus einem oder mehreren der Metalle Au, Pt und Pd,

Beispiel 1.

Ein länglicher Streifen aus rostfreiem austenitischen Stahl (rostfreier Stahl i8*-8 mit niedrigem Kohlenstoff gehalt sowie einem Gehalt von 17-19 % Chrom und 8-10 %

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Wickel) von halbkreisförmigem Querschnitt mit einer Basisbreite von 5 mm wurde mit Hydrofluorsäure behandelt, um die Oberflächen zu reinigen. Die Grundfläche und zwei Seitenflächen, die sich von der Grundfläche über 2 mm erstreckten, wurden abgedeckt. Das auf diese Weise abgedeckte Stahlmaterial wurde aufeinanderfolgend durch drei elektrolytische Bäder geleitet, in welchen der Stahl als Kathode geschaltet war, während Ag, Cu und Au jeweils als Anode dienten. Das Plattiersalz im dem Ag-Bad war KAg (CN) dasjenige in dem Cu-Bad war CuSO^ und dasjenige m dem Au-Bad war KAu (CN)^* Wenn der Stahl durch das Ag-Bad gelaufen war, natte sich eine Silberschicht von 4 Mikron auf der oberen halbkreisförmigen freiliegenden Oberfläche niedergeschlagen. Nach dem Durchlaufen des Cu-Bades war die Silberschicht mit einer Kupferschicht von 3,13 Mikron plattiert. Der Stahl wurde ferner in einem folgenden Au-Bad mit einer Goldschicht von 10,87 Mikron

°0 plattiert. Es wurden also folgende Plattierschichten hergestellt:

Ag-Schicht 4- Mikron (I5 Gewichts-%) Cu-Schicht 3,13 Mikron (10 Gewichts-%) Au-Schicht 10,87 Mikron (75 Gewichts-%)

Die Gesamtdicke der Schichten betrug 18 Mikron, wobei die Bestandteile einer Feingoldauflage von 18 Karat entsprachen. Alsdann wurde die Abdeckung von dem Stahl entfernt. Der Stahl wurde durch eine Wasserstoff atmosphäre über 4- Sekunden geführt, in welcher der Stahl abschnittsweise um die Schichten auf etwa 970 C durch Hochfrequenzinduktionsspulen mit einer Frequenz von 4-0 KHz erwärmt wurde. Der auf diese Weise mit einer 18-karätigen Feingoldschicht über-

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deckte Stahlstreifen -wurde durch Rollen geführt, so daß sein Querschnitt auf genau eine solche Form gebracht wurde, welche derjenigen der Glieder für ein Uhrenarmband entsprach» Dieser Formvorgang diente auch zum Feinpolieren der Oberfläche der Plattierschicht und der freiliegenden Stahlteile.

Wenn der Stahl quer zu seiner Längsrichtung auf gewünschte Abschnitte abgelängt wurde, ergaben sich in gewünschter Weise die Gliederstücke.

Beispiel 2.

Es wurden die Verfahrensschritte des Beispiels 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Plattiervorgänge so gesteuert wurden, daß drei Schichten mit folgender Dicke erzeugt wurden:

Ag-Schicht 2,5 Mikron (20,84 %) Cu-Schicht 3,0 Mikron (20,83 %) Au-Schicht 3,8 Mikron (58,33 %)

Die Gesamtdicke betrug 9,3 Mikron, was einem ieingoldgehalt von 14 Karat entsprach. Die Erwärmung dieser Schichten zum Zwecke der Legierung erfolgte durch Erwärmung auf etwa 850⁰O über 3 Sekunden mittels einer Hochfrequenzspule bei einer Frequenz von 40 KHz sowie in einer Argon-Atmosphäre.

Die nach den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Stahlstreifen wurden einer Prüfung unterworfen, und zwar 1.) "if-fache Verdrillung um 180°, 2.) Biegung um 90°, wobei sich die plattierten Oberflächen oben befanden, und 3.) Eintauchen in synthetischen Schweiß über 7 Tage bei Raumtemperatur, Bei den Prüfungen gemäß

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1.) und 2.) ergaben sich keine physikalischen Änderungen der Streifen, bei der Prüfung zu 3·) entstand kein Rost.

Claims

Oi K. ,r ' iss.-*- hnv. fair 65 P 55 Chugai Denki Kogyo Kabushiki-Kaisha 13/3, Nihonbashi-Kayabacho 2-chome, Chuo-ku, Tokio, Japan Verfahren zum waiilweisen Verbinden dekorativer Edelmetallegierungen mit Gegenständen aus rostfreiem austenitischen Stahl

1. Verfahren zum Beschichten eines austenitischen rostfreien Stahles für Schmuckgegenstände und Ornamente mit einer Legierung auf Au-, Pt- und/oder Pd-Grundlage, gekennzeichnet durch Aufplattieren gewählter Oberflächen des Materials mit den Bestandteilen der Legierung in mehreren aufeinanderfolgenden Schichten, jeweils mit einer Dicke solchen Wertes, v/eiche den Bestandteilsverhältnissen der Legierung einer gewünschten Reinheit sowie gewünschter Abmessungen entspricht, und Erwärmen der Schichten auf eine ausreichende Temperatur, um diese zu legieren.

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2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abdecken des Materials an seinen Außenflächen, welche nicht zu plattieren sind, vor den Metallschicht-Plattiervorgängen erfolgt und daß die Abdeckung vor der Erwärmung entfernt wird.

3« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus folgenden Elementen besteht* Au-is-Gu, Au-Ag-Cu-Zn-Sn, Au-Ag-Cd, Au-Ag, Au-M-Zn, Au-Cu-Ni-Zn, Au-Cu-Ni, Au-Pt-Ag, Pt-Cu, Au-Pt-Ag-Cu, Pd-Ag, Pd-Cu, Au-Cu-Zn-Cd, Au-Ag-Cu-Zn-Cd, Au-Ag-Cu-Zn, Au-Ag-Cu-Zn-Cd-Sn, Au-Ag-Cu-Ni-Zn, Au-Pt-Pd, Au-Ag-Pd-Cu, Au-Ag-Pd-Cu-Zn, Au-Ag-Pd-Cu-Cd oder aus einer der obigen Legierungen in Verbindung mit Co und/oder In.