DE3841903C2

DE3841903C2 -

Info

Publication number: DE3841903C2
Application number: DE3841903A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Dr. 8755 Alzenau De Groll; Lorenz Dipl.-Ing. Dr. 8500 Nuernberg De Berchtold; Ulrich Dipl.-Ing. Dr. Benicia Calif. Us Muerrle
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1990-10-18
Also published as: DE3841903A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dekoration auf Schmuckteilen, Brillen oder Uhrgehäusen mit einer Edelmetall- oder Edelmetallegierungspulvermischung mit bi- oder mehrmodaler Teilchengrößenverteilung aus vorwiegend kugeligen Teilchen, die mit einer im wesentlichen aus Wasser bestehenden Anmischflüssigkeit zu einem modellierfähigen und durch Austreiben der Anmischflüssigkeit verdichtbaren Schlicker angesetzt wird, mit dem auf den Teilen eine Oberflächenschicht, eine Einlegearbeit oder eine reliefartige Struktur modelliert wird, die dann in einer Graphitbox oder unter Schutzgas gesintert wird.

Schmuckgegenstände (z. B. Ringe, Reife, Anhänger, Broschen usw.) Brillen oder Uhrgehäuse werden normalerweise über die Gußtechnik oder bestimmte Umformverfahren (Walzen, Ziehen, Prägen) hergestellt. Deshalb bestehen diese Teile zunächst aus einem einheitlichen Werkstoff. Zur weiteren Gestaltung dieser Gegenstände werden verschiedene Wege gegangen. Es besteht die Möglichkeit, Edelsteine oder Perlen in einer entsprechenden Fassung anzubringen. Zur farblichen Gestaltung - z. B. Kombination von Weiß- und Gelbgold oder Platin und Gelbgold - werden Einlege- oder Auflegearbeiten ausgeführt. Hierfür wird in der Regel ein Lot an die gewünschte Stellen plaziert. Mit diesem Verfahren ist ein sehr exaktes Arbeiten nicht möglich, so daß ein aufwendiger Nachbearbeitungsschritt angeschlossen werden muß. Eine Folge hiervon ist ein relativ großer Verarbeitungsverlust an Edelmetall. Insgesamt sind diese Verfahren zeit- und kostenintensiv. Ein weiterer Nachteil ist, daß mit diesen Verfahren keine definierten reliefartigen Strukturen auf den oben beschriebenen Teilen erzeugt werden können.

Für die Dekoration von Porzellan und Gläsern werden Dekorationspasten verwendet, die neben Edelmetallen Zusätze von Nichtedelmetallen, Flußmittel und nichtmetallisch anorganischen Substanzen (vorwiegend Gläser) enthalten.

Diese Zusätze fördern die Benetzung und Haftung der Dekorationsschicht auf dem keramischen Substrat (Beispiele: DE 24 35 859, DE 35 24 912, DD 1 36 827). Es ist möglich, diese Pasten mit hoher Genauigkeit zu applizieren. Zur Dekoration von metallischen Teilen der genannten Art sind sie jedoch aufgrund ihrer Zusammensetzung und ihrer Eigenschaften nicht verwendbar. Insbesondere bereitet die Modellation von Reliefs auf der Oberfläche von Schmuckteilen Probleme, da hierfür eine sehr gute Standfestigkeit der Masse vorhanden sein muß. Bei Einlegearbeiten muß die Schrumpfung des Materials möglichst gering sein, um eine Spaltbildung zu vermeiden. Die Dekorationsschicht muß außerdem duktil sein und eine gute Haftung zum Grundmaterial aufweisen, um ein Abplatzen bei mechanischer Beanspruchung zu vermeiden.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Dekorationen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zu finden, bei dem keine oder nur eine geringe Nachbearbeitung der Dekoration notwendig ist und das auch die Durchführung von Einlegearbeiten und eine reliefartige Gestaltung der Oberfläche mit einer vom Grundmaterial unterschiedlichen Farbe erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Maßnahmen des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Maßnahmen der Unteransprüche 2 bis 4.

Eine Edelmetall- oder Edelmetallegierungspulvermischung mit bi- oder mehrmodaler Teilchengrößenverteilung aus vorwiegend kugeligen Teilchen wird mit einer im wesentlichen aus Wasser bestehenden Anmischflüssigkeit zu einem modellierfähigen und durch Austreiben von Flüssigkeit verdichtbaren Schlicker angerührt. Dieser Schlicker wird auf das gewünschte Teil (Schmuck, Brille, Uhrengehäuse usw.) mit einem Pinsel oder Spatel aufgetragen und anschließend in einer Graphitbox oder unter Schutzgas gesintert, wobei das mit der Modellation versehene Teil zunächst 5 bis 25 min an der Luft getrocknet, danach 5 bis 45 min zwischen 100 und 400°C wärmebehandelt, danach mit einer mittleren Temperaturänderungsgeschwindigkeit von 20-300 K/min an Luft oder unter Schutzgas auf die Sintertemperatur T gebracht wird, die zwischen (T _solidus - 200°C) und (T _solidus - 20°) liegt, wobei T _solidus die Solidustemperatur der gesinterten Legierung ist. Bei dieser Temperatur wird 5 bis 45 min an der Luft in einer Graphitbox oder unter Schutzgas gesintert und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach Abschluß der Sinterung die Abkühlung unter Schutzgas erfolgt, oder bei Verwendung einer Graphitbox auch unter einem Vakuum von 1 bis 50 hPa. Das Schutzgas sollte dabei einen Sauerstoffpartialdruck von weniger als 5 × 10^-2 hPa aufweisen.

Die so hergestellten Dekorationen weisen eine geringe Porosität auf und lassen sich daher gut polieren. Sie sind korrosionsbeständig und wenig verfärbungsempfindlich. Es treten nur sehr geringe Dimensionsänderungen beim Sintern dieser Schlicker auf, so daß insbesondere bei Einlegearbeiten keine Spaltbildung zwischen Grundwerkstoff und Dekoration auftritt, was zu einem Abheben der Dekoration führen könnte.

Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:

1. Ein Ring aus einer Platin-Schmucklegierung wurde mit dem bekannten Wachsausschmelzverfahren hergestellt. Am Ring wurden Aussparungen angebracht, in die eine gelbe Goldlegierung als Dekoration eingebracht werden soll. Die Aussparungen werden zunächst sandgestrahlt. Eine Pulvermischung aus 85 Gew.-% Edelmetallegierungspulver Au87Pt11 (restliche Legierungszusätze je <1%), Teilchengröße <63 µm und 15 Gew.-% Goldpulver, Teilchengröße 5 µm wird mit einer Anmischflüssigkeit aus Wasser und geringen Zusätzen von Polyethylenglykol und Ethanol zu einem Schlicker mit sahniger Konsistenz angerührt. Die Solidustemperatur der gesinterten Pulvermischung liegt bei 1040°C. Mit einem Pinsel wird der Schlicker in die Aussparungen angetragen und durch Riffeln mit einem geeigneten Modellierinstrument verdichtet.
Das Teil wird an Luft ca. 5 min getrocknet und dann in eine allseitig geschlossene Graphitbox gelegt. Um eine Kontamination der Platinlegierung durch Kohlenstoff zu vermeiden, wird auf den Boden der Graphitbox ein keramisches Plättchen gelegt, worauf sich der Ring befindet. Ein direkter Kontakt zwischen der Legierung und der Graphitbox wird auf diese Weise verhindert. Nach einer 10minütigen Wärmebehandlung bei 250°C wird der Ring in der Graphitbox mit einer mittleren Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von ca. 80 K/min auf die Sintertemperatur von 940°C aufgeheizt und dort 15 Minuten gesintert. Die Abkühlung erfolgt an Luft. Die Oberfläche wird poliert. Zwischen der Platinlegierung und der Einlegearbeit aus der Goldlegierung ist kein Spalt erkennbar.
2. Auf einem rautenförmigen Blech aus einer Platin-Schmucklegierung werden sternförmige Vertiefungen angebracht. Die Vertiefungen wurden sandgestrahlt. Mit dem in der entsprechenden Anmischflüssigkeit angeteigten Edelmetallpulverschlicker von Beispiel 1 werden die Vertiefungen zunächst aufgefüllt und dann weiter Schlicker angetragen, so daß die Sterne reliefartig aus dem Blech herausstehen. Danach erfolgt der Trocken- und Sinterschnitt analog Beispiel 1.
Die Abkühlung erfolgt unter Vakuum. Nach der Abkühlung wird das Teil aus der Graphitbox entnommen. Ein Stern ist bei der Modellation zu flach geraten, es wird daher nochmals Schlicker aufgetragen und verdichtet. Die Trocknung und das Sintern erfolgt analog der ersten Sinterung.
Trotz einer zweimaligen Sinterung des Schmuckstückes sind keine Spalte zwischen Unterlage und Dekorationen erkennbar.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Dekoration auf Schmuckteilen, Brillen oder Uhrengehäusen mit einer Edelmetall- bzw. Edelmetallegierungspulvermischung mit bi- oder mehrmodaler Teilchengrößenverteilung aus vorwiegend kugeligen Teilchen, die mit einer im wesentlichen aus Wasser bestehenden Anmischflüssigkeit zu einem modellierfähigen und durch Austreiben der Anmischflüssigkeit verdichtbaren Schlicker angesetzt wird, mit dem auf den Teilen eine Oberflächenschicht, eine Einlegearbeit oder eine reliefartige Struktur unter Schutzgas gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellation zunächst an Luft 5 bis 25 min getrocknet, dann zwischen 100°C und 400°C 5 bis 45 min wärmebehandelt, dann mit einer mittleren Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 20 bis 300 K/min in einer Graphitbox an Luft oder unter einem Schutzgas auf die Sintertemperatur T gebracht wird, die zwischen (T _solidus - 200°C) und (T _solidus - 20°C) liegt, wobei T _solidus die Solidustemperatur der gesinterten Legierung ist, bei dieser Temperatur 5 bis 45 min an der Luft in einer Graphitbox oder unter Schutzgas gesintert wird und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Sinterung bei der Sintertemperatur T die anschließende Abkühlung unter Schutzgas oder unter einem Vakuum von 1 bis 50 hPa erfolgt durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung zwischen 100 und 400°C 5 bis 25 Minuten und das Sintern 10 bis 30 Minuten lang durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen auf Sintertemperatur und die Abkühlung unter Schutzgas durchgeführt wird, wobei der Sauerstoffpartialdruck im Ofenraum kleiner 5 × 10^-2 hPa beträgt.