DE3501163A1 - Mehrschichtiges material fuer brillengestelle - Google Patents
Mehrschichtiges material fuer brillengestelleInfo
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Description
γ -
Unser Az.: PA 337 DE Nippon Gakki Seizo
Kabushiki Kaisha
14. Januar 1985
Die Erfindung betrifft mehrschichtiges Material für Brillengestelle, welches einen aus Ti oder Ti-Basis- ■?
legierung hergestellten Kern und eine aus Gold oder einer Goldbasislegierung hergestellte, auf den Kern
aufgebrachte Hülle enthält,sogenanntes Clad-Material.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein mehrschichtiges Material für Brillengestelle, bei
welchem die Hülle unter Krafteinwirkung auf den Kern aufgepreßt ist (Clad-Verfahren oder cladding).
Das mehrschichtige Material nach der Erfindung läßt sich sehr gut bearbeiten und hat eine schöne Oberfläche.
Die Verwendung von Ti (Titan) oder Titanbasislegierungen zur Herstellung von Brillengestellen hat wegen deren
niedrigem Gewicht, deren großen Steifigkeit und deren ausgezeichneten Antikorrosionseigenschaften zugenommen.
Gewöhnlich wird Au (Gold) auf das Titan- oder Titanbasislegierungs-Gestell plattiert, um die Schönheit
H
- ζ -
- ζ -
seiner Oberfläche zu erhöhen. Diese Goldplattierung erfordert jedoch ein kompliziertes Verfahren. Zusätzlich
führt die chemische Inaktivität des Titans zu einem schlechten Verbund der Goldplattierung mit
der Basis, was oft eine unerwünschte Abtrennung der Goldplattierung während der Verwendung des Brillengestells
zur Folge hat.
Um eine solche Schwierigkeit zu verhindern, schlägt die Japanische Patent-Offenlegungsschrift No. 52-135751
eine neue Materialart für Brillengestelle vor, welche einen Titankern und eine Gold- oder Goldbasislegierungshülle
aufweist, welche im cladding-Verfahren unter Kraft auf den Kern aufgebracht ist. Im Falle
dieses neu vorgeschlagenen Materials neigt jedoch der signifikante Unterschied in der Gold- oder Goldbasislegierung
für die Hülle dazu, die Oberfläche der Hülle während der Bearbeitung zu verschlechtern
und damit auch die Qualität des Produkts beträchtlich zu verschlechtern. Insbesondere gibt es Unterschiede
in der Dehnung und der Zugfestigkeit zwischen beiden Metallen. Das heißt, Titan dehnt sich weit stärker
als Gold. Als Konsequenz treten, wenn die Kombination einer Biegung oder ähnlichem unterworfen wird, Scherkräfte
auf, die Risse in der Goldhülle verursachen. Zusätzlich gestattet der relativ dünne Aufbau der
Hülle, wenn ein intermetallischer Verbund zwischen dem Kern und der Hülle vorhanden ist, sehr leicht
eine unerwünschte Freilage der Oberfläche des intermetallischen Verbundes, oder die dünne Hülle folgt
sehr leicht der Struktur des intermetallischen Verbundes und beeinträchtigt damit das Aussehen des
Produktes erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Clad-Material bzw.
zusammengesetztes Material für Brillengestelle zu schaffen, welches eine sehr gute Bearbeitbarkeit
und gleichzeitig schöne Oberflächenqualität besitzt, die von jedem schädlichen Einfluß durch eine intermetallische
Verbund-Entwicklung frei ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung ist ein umhülltes Material für Brillengestelle gegeben, welches einen Kern, hergestellt
aus Titan oder einer Titanbasislegierung, und eine Hülle aufweist, die den Kern unter Spannung
umgibt bzw. unter Kraft nach dem Clad-Verfahren
aufgebracht wurde und aus einer Gold- oder Goldbasislegierung hergestellt ist. Eine metallische Zwischenschicht
ist zwischen den Kern und die Hülle eingesetzt, welche aus einem Material hergestellt ist,
das aus einer Gruppe,bestehend aus Ni (Nickel), Nickelbasislegierungen, Cu (Kupfer), Kupferbasislegierungen,
Pd (Palladium) und Palladiumbasislegierungen, ausgewählt wird.
Eine Ausführungsform des mehrschichtigen Materials nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Die Zeichnung zeigt
einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des Clad-Materials nach der Erfindung.
Das mehrschichtige Material bzw. Clad-Material 1
enthält einen Titankern 2, eine metallische Zwischenschicht 3, die den Kern 2 ganz umfaßt und durch
cladding aufgebracht bzw. aufgezogen ist, und eine Goldhülle 4, welche die metallische Zwischenschicht
3 ganz umfaßt und durch cladding aufgebracht bzw. aufgezogen wurde.
Der Kern 2 ist aus Ti oder Ti-Basislegierungen hergestellt,
welche Cr, Cu, Mo, Zr, Al und/oder V enthalten. Zum Beispiel ist eine Ti-Basislegierung wie
z.B. Ti - 3 Al - 2,5 V oder Ti - 15 Mo - 5 V - 5 Zr vorzugsweise verwendbar.
Für die Hülle 4 werden Gold- oder Goldbasislegierungen,
z.B. 14, 18 und 20 karätiges Gold verwendet. Die
Goldbasislegierung kann Ag, Cu, Zn, Ni, Pd, Pt und/oder Rh enthalten.
Die metallische Zwischenschicht 3, die den Kern der Erfindung bildet, ist aus Ni, Ni-Basislegierungen,
Cu, Cu-Basislegierungen, Pd oder Pd-Basislegierungen
hergestellt. Die Ni-Basislegierung kann Mo, Nb, Zr, Al, Ti, Mn, Si, Mg und/oder C enthalten. Die Cu-Basislegierung
kann Ni, Zn, Sn, Mn und/oder Mg enthalten. Die Pd-Basislegierung kann Au, Ag, Cu, Ni und/oder
Zn enthalten.
Im Fall der Ni-Basislegierungen sollte die Legierung vorzugsweise mehr als 85 Gewichtsprozent Ni enthalten.
Jedes Anteilsverhältnis, das unterhalb dieser Grenze liegt, könnte die Bearbeitbarkeit des Clad-Materials
mehr oder weniger verringern und einen schlechten Vorbund zwischen der metallischen Zwischenschicht 3
und der Hülle 4 verursachen.
S -
Im Fall der Cu-Basislegierungen sollte die Legierung
vorzugsweise mehr als 60 Gewichtsprozent Cu enthalten. Jedes Anteilsverhältnis, das unterhalb dieser Grenze
liegt, könnte die Bearbeitbarkeit des Clad-Materials
mehr oder weniger verringern und einen schlechten Verbund zwischen der metallischen Zwischenschicht 3
und der Hülle 4 verursachen.
Im Fall der Pd-Basislegierungen sollte die Legierung
vorzugsweise mehr als 50 Gewichtsprozent Pd enthalten. Jedes Anteilsverhältnis, das unterhalb dieser Grenze
liegt, könnte die Bearbeitbarkeit des Clad-Materials mehr oder weniger verringern und einen schlechten
Verbund zwischen der metallischen Zwischenschicht 3 und der Hülle 4 verursachen.
In jedem Fall sollte die Stärke der metallischen Zwischenschicht 3 vorzugsweise in einem Bereich
von 10 % bis 300 % von der der Hülle 4 liegen. Jede Stärke unterhalb der unteren Grenze würde
keinen, dem Vorhandensein der metallischen Zwischenschicht zuschreibbaren Vorteil zeigen. Während jede
über der oberen Grenze liegende Stärke das spezifische Gewicht des Produkts so erhöhen würde, daß der Vorteil,
der von der Verwendung des leichten Titans stammt, beeinträchtigt wird.
Gemäß einem Herstellungsverfahren des Clad-Materials bzw. mehrschichtigen Materials nach der Erfindung
wird eine metallische Zwischenschicht-Hülse über einen Kernstab gefügt und außerdem wird eine Hüll-Hülse
über die metallische Zwischenschicht-Hülse gefügt, um einen Rohblock zu bilden, welcher dann
wiederholt Wärmebehandlungen bzw. Vergütungen und
i
- k -
- k -
Streckungen bei großen Querschnittsflächen - Verringerungsraten
ausgesetzt wird.
Nach einem anderen Herstellungsverfahren des Clad-Materials
bzw. mehrschichtigen Materials nach der Erfindung wird eine Kernstange in einer geeigneten
Form plaziert, eine geschmolzene metallische Zwischenschicht wird in einen röhrenförmigen Zwischenraum
um die Kernstange gegossen, und darauffolgend wird die geschmolzene Hülle in einen röhrenförmigen
Zwischenraum um die metallische Zwischenschicht gegossen. Als nächstes wird ein so vorbereiteter Rohblock
zum Beispiel wiederholten Rollvorgängen unterworfen.
Es wurden mehrere Muster des umhüllten Materials nach der Erfindung hergestellt, wobei das Material
für und die Stärke der metallischen Zwischenhülse verändert wurde. Für jedes Muster wurde ein Ti-Kernstab
von 50 mm Durchmesser und eine 12-Karat-Goldhüllen-Hülse
(50 Au - 5 Ni - 2 Zn - 43 Cu) von 0,5 mm verwendet.
Für Muster Nr. 2 bis 7 wurde Ni von 98 % Reinheit für
die metallischen Zwischenschichthülsen verwendet. Für die Muster Nr. 9 bis 14 wurde die erste Ni-Basislegierung
(90 Ni - 5 Cu - 5 Cr) für die metallischen Zwischenschichthülsen verwendet. Für die Muster Nr.
bis 19 wurde die zweite Ni-Basislegierung (85 Ni 12Cr-Ag)
für die metallische Zwischenhüllen-Hülsen verwendet.
In jeder Gruppe wurde die Stärke der metallischen Zwischenschicht-Hülse in fünf Schritten im Bereich
von 0,1 mm bis 2,5 mm verändert.
Für jedes Muster wurde eine metallische Zwischenschicht-Hülse über einen Ti-Kernstab gefügt und
außerdem wurde eine 12-Karat-Goldhüllen-Hülse über
die metallische Zwischenschicht-Hülse gefügt, um einen Rohblock herzustellen. Der so hergestellte
Rohblock wurde zuerst für eine Stunde einer Vergütung bei einer in den folgenden Tabellen eingetragenen
Temperatur ausgesetzt, wonach durch Drahtziehen eine Querschnittflächen-Verringerungsrate
von 15 % vorgenommen wurde. Durch Wiederholung von gleichen Vergütungen, gefolgt von gleichen
Drahtziehungen, erhielt man einen Draht von 3 mm ν
Durchmesser, welcher dann einer Vergütung bei derselben
Temperatur, aber für 10 Minuten Dauer, und einer nachfolgenden Pressung unterzogen wurde,
um ein Prüfstück von 1,0 mm Stärke zu erhalten.
Die Muster Nr. 1 und 8, welche keine metallische Zwischenschicht-Hülse enthalten, wurden zum Vergleich
hergestellt und demselben Verfahren unterzogen .
— Ά _
Tabelle 1
Ni von 98 % Reinheit
Ni von 98 % Reinheit
Muster Dicke der me- Bearbeit- Spezifi- Binde-Nr.
tallischen barkeit sches festig-Zwischenschicht
(mn)
(mn)
Gewicht keit
(kg/mnr)
Vergütungsternperatur
keine 0.1 0.5
1.0
2.0 2.5
4.8
8.7
4.9
12.0
5.0
12.0
5.1
12.1
5.3
12.3
5.5
12.0
500
0.5
5.0
5.0
700
Tabelle 2
Ni-Basislegierung (9ONi-5Cu-5Cr)
Ni-Basislegierung (9ONi-5Cu-5Cr)
| Muster Nr. |
Dicke der me tallischen Zwischenschicht (mm) |
Bearbeit barkeit |
Spezifi sches Gewicht |
Binde festig keit (kg/nm2) |
Vergütungs temperatur TO |
| 8 | keine | Λ | 4.8 | 5.2 | 600 |
| 9 | 0.1 | Δ | 4.9 | 11.0 | |
| 10 | 0.5 | O | 5.0 | 11.3 | 800 |
| 11 | 1.0 | C | 5.1 | 11.2 | |
| 12 | 2.0 | C | 5.3 | 11.0 | |
| 13 | 2.5 | C | 5.5 | 11.0 | |
| 14 | O. 5 | Δ | 5.0 | 4.3 |
Tabelle 3
Ni-Basislegierung (85Ni-12Cr-2Cu-Ag)
Ni-Basislegierung (85Ni-12Cr-2Cu-Ag)
| Muster Nr. |
Dicke der me tallischen Zwischenschicht (nm) |
Bearbeit barkeit |
Spezifi sches Gewicht |
Binde festig keit (kg/rim2) |
Vergütungs- temperatur (0C) |
| 15 | 0.1 | Δ | 4.9 | 2.1 | 800 |
| 16 | 0.5 | Δ | 5.0 | 2.4 | |
| 17 | 1.0 | Δ | 5.1 | 2.5 | |
| 18 | 2.0 | Δ | 5.3 | 2.9 | |
| 19 | 2.5 | Δ | 5.5 | 3.0 |
Zur Messung der Verbundfestigkeit wurde Silber auf
2
ein 5 nun Teilstück jedes Teststückes hartgelötet und nachfolgend einem Abtrennungstest unterzogen.
ein 5 nun Teilstück jedes Teststückes hartgelötet und nachfolgend einem Abtrennungstest unterzogen.
Für die Würdigung der Bearbeitbarkeit wurden der Betrag der Oberflächenbeschädigung beim Drahtziehen
und die erlaubbare maximale Querschnittsflächen-Verringerungsrate betrachtet. In den Tabellen zeigt ©
gute Bearbeitbarkeit, O mittelmäßige Bearbeitbarkeit und /\ schlechte Bearbeitbarkeit.
Die Ergebnisse in den Tabellen 1 bis 3 zeigen deutlich, daß ein Ni-Anteil in einer Ni-Basislegierung, welcher
85 Gewichtsprozent nicht überschreitet, eine schlechte Bearbeitbarkeit des Produkts zur Folge hat. Um diesen
Nachteil auszugleichen, wäre eine Eskalation der Vergütungstemperatur erforderlich, welche jedoch die
Entwicklung einer intermetallischen Verbindung zwischen Ti und Ni fördert und als eine Folge zu
einer schlechten Verbundfestigkeit des Produkts führt. Wenn die Dicke der metallischen Zwischenschicht 300 %
von der der Hülle (=0,5 mm) überschreitet, wächst das spezifische Gewicht des Produkts zu einem Umfang
an, welcher den Vorteil des leichten Gewichts des Ti, welches für den Kern verwendet wird, beeinträchtigt.
Mehrere Muster des Clad-Materials nach der Erfindung
wurden hergestellt, indem das Material für und die Dicke der metallischen Zwischenschicht-Hülse verändert
wurde. Für jedes Muster wurde derselbe Kernstab und dieselbe Hüll-Hülse wie die im Beispiel 1
verwendet.
BAD 0RK3INAL
-M-
Bei den Mustern Nr. 21 bis 26 wurde für die metallische Zwischenschichthülsen Cu von 99 % Reinheit verwendet.
Bei den Mustern Nr. 28 bis 33 wurde die erste Cu-Basislegierung (89 Cu - 9 Ni - 2 Cu) für die metallischen
Zwischenschicht-Hülsen verwendet. Bei den Mustern 34 bis 38 wurde die zweite Cu-Basislegierung (50 Cu 30
Ni - 15 Zn - 5 Sn) für die metallischen Zwischenschicht-Hülsen
verwendet.
Bis auf den Wechsel der Vergütungstemperatur wurden die Rohblöcke im Grunde in derselben Weise behandelt,
wie die in Beispiel 1, um Teststücke zu erhalten.
Wie im Beispiel 1, wurden die Muster 20 und 27, welche keine metallische Zwischenschichthülse enthielten,
zum Vergleich hergestellt und demselben Verfahren unterzogen.
Die Messung der Haft- oder Verbundfestigkeit und die Würdigung der Bearbeitbarkeit wurden beide in derselben
Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Cu von 99 % Reinheit
Muster Dicke der me- Bearbeit- Spezifi- Binde-
Nr. tallischen barkeit sches festig-Zwischenschicht Gewicht keit (mn) (kg/ram2)
Vergütungstemperatur
(Pc)
keine 0.1 0.5 1.0 2.0 2.5
4.8
8.4
4.9
11.3
5.0
11.3
5.1
11.4
5.3
11.4
5.5
11.0
500
0.5
5.0
4.5
700
Tabelle 5
Cu-Basislegierung (89Cu-9Ni-2Cu)
Cu-Basislegierung (89Cu-9Ni-2Cu)
| Muster Nr. |
Dicke der me tallischen Zwischenschicht (itm) |
Bearbeit barkeit |
Spezifi sches Gewicht |
Binde festig keit (kg/irrn ) |
Vergütungs temperatur (6C) |
| 27 | keine | Δ | 4.8 | 4.9 | 550 |
| 28 | 0.1 | Δ | 4.9 | 10.2 | 650 |
| 29 | 0.5 | 0 | 5.0 | 10.8 | |
| 30 | 1.0 | 0 | 5.1 | 10.5 | |
| 31 | 2.0 | C | 5.3 | 10.2 | |
| 32 | 2.5 | C | 5.5 | 10.1 | |
| 33 | 0.5 | Δ | 5.0 | 4.0 |
45
- ys -
Tabelle 6
Cu-Basislegierung (5OCu-3ONi-15Zn-5Sn)
Cu-Basislegierung (5OCu-3ONi-15Zn-5Sn)
| Muster Nr. |
Dicke der me tallischen Zwischenschicht (mm) |
Bearbeit barkeit |
Spezifi sches Gewicht |
Binde festig keit (kg/ran2) |
Vergütungs temperatur (°C) |
| 34 | 0.1 | Δ | 4.9 | 1.8 | 650 |
| 35 | 0.5 | Δ | 5.0 | 1.9 | |
| 36 | 1.0 | Δ | 5.1 | 2.1 | |
| 37 | 2.0 | Λ | 5.3 | 2.5 | |
| 38 | 2.5 | Δ | 5.5 | 3.5 |
Die Ergebnisse in den Tabellen 4 bis 6 zeigen deutlich, daß ein Cu-Anteil in einer Cu-Basislegierung, welcher
60 Gewichtsprozent nicht übersteigt, eine schlechte Bearbeitbarkeit des Produkts zur Folge hat. Um diesen
Nachteil auszugleichen, ist eine Eskalation in der Vergütungstemperatur erforderlich, welche jedoch die
Entwicklung einer intermetallischen Verbindung zwischen Ti und Cu fördert und als Folge davon zu einer
schlechten Haft- bzw. Verbundfestigkeit des Produkts
führt. Wenn die Dicke der metallischen Zwischenschicht 300 % von der der Hülle (= 0,5 mm) überschreitet,
wächst das spezifische Gewicht des Produkts so stark an, daß der Vorteil des leichten Gewichts des Ti,
welches für den Kern verwendet wird, beeinträchtigt wird.
Mehrere Muster des umhüllten bzw. Clad-Materials nach
der Erfindung wurden hergestellt, bei denen Pd von 99 % Reinheit für die metallischen Zwischenschichthülsen
verwendet wurde und die Dicke der metallischen Zwischenschicht-Hülse verändert wurde. Für jedes Muster
wurde derselbe Kernstab und dieselbe Hüll-Hülse wie in Beispiel 1 verwendet.
Bis auf den Wechsel der Vergütungstemperatur wurden die Rohblöcke in einer im Grunde gleichen Weise behandelt,
wie in Beispiel 1, um Teststücke herzustellen.
Die Messung der Haft- bzw. Verbundfestigkeit und die Würdigung der Bearbeitbarkeit wurden beide in derselben
Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
Tabelle 7
Pd von 99 % Reinheit
Pd von 99 % Reinheit
| Muster Nr. |
Dicke der me tallischen Zwischenschicht (mm) |
Bearbeit barkeit |
Spezifi sches Gewicht |
Binde festig keit (kg/mm2) |
Vergütungs temperatur (0C) |
| 39 | 0.1 | Δ | 4.9 | 13.0 | 600 |
| 40 | 0.5 | 0 | 5.0 | 13.2 | 800 |
| 41 | 1.0 | & | 5.1 | 13.3 | |
| 42 | 2.0 | Θ | 5.4 | 13.4 | |
| 43 | 2.5 | @ | 5.G | 13.0 | |
| 44 | 0.5 | Δ | 5.0 | 7.0 |
Claims (8)
1. Mehrschichtiges Material für Brillengestelle, - Clad-Material -,
welches einen aus Ti oder Ti-Basislegierung herge- , stellten Kern und eine aus GoId^ oder einer Gold- ^
basislegierung hergestellte, auf den Kern aufge- * brachte Hülle enthält,
gekennzeichnet durch eine zwischen dem Kern (2) und der Hülle (4) angeordnete metallische Zwischenschicht (3) ,
welche aus einem Material hergestellt ist, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Ni,
Ni-Basislegierungen, Cu, Cu-Basislegierungen,
Pd und Pd -Basislegierungen besteht.
2. Material nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zwischenschicht aus einer
Ni-Basislegierung hergestellt ist, welche mehr als 85 Gewichtsprozent Ni enthält.
3. Material nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ni-Basislegierung Mo, Nb, Zr, Al, Ti, Mn,
Si, Mg und/oder C enthält.
4. Material nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zwischenschicht aus einer
Cu-Basislegierung hergestellt ist, welche mehr als 60 Gewichtsprozent Cu enthält.
5. Material nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-Basislegierung Ni, Zn, Sn, Mn und/oder
Mg enthält.
6. Material nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zwischenschicht aus einer
Pd-Basislegierung hergestellt ist, welche mehr als 50 Gewichtsprozent Pd enthält,
7. Material nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pd-Basislegierung Au, Ag, Cu, Ni und/oder
Zn enthält.
8. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stärke der metallischen Zwischenschicht (3) in einem Bereich von 10 % bis 300 % von der der
Hülle (4) liegt.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP619884A JPS60149789A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | めがねフレ−ム用クラツド材 |
| JP9829184A JPS60242048A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | めがねフレ−ム用クラツド材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3501163A1 true DE3501163A1 (de) | 1985-08-14 |
Family
ID=26340280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853501163 Withdrawn DE3501163A1 (de) | 1984-01-17 | 1985-01-16 | Mehrschichtiges material fuer brillengestelle |
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