DE60030849T2

DE60030849T2 - Schmucklegierungszusammensetzung

Info

Publication number: DE60030849T2
Application number: DE60030849T
Authority: DE
Inventors: Chum Peng LOH
Original assignee: Innomart Pte Ltd
Current assignee: Innomart Pte Ltd
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: ES2272259T3; KR20060082884A; AU2840700A; KR100676219B1; CN1118583C; KR100740195B1; CA2361692C; SG82596A1; WO2000046413A1; CA2361692A1; KR100676224B1; PT1175515E; JP4502516B2; KR100676221B1; HK1045859B; KR20060083234A; DE60030849D1; KR20010101894A; US6929776B1; EP1175515A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Schmucklegierungszusammensetzungen.
Aluminium-Gold-Legierungen, mit ihren vergleichbaren Atomgrößenfaktoren (2,878 : 2,8577), ihrer ähnlichen Gitterkristallstruktur (fcc) und breiten Variation des Elektronegativitätsfaktors, bilden zahlreiche verschiedene Mikrostrukturen und Phasen. Das Aluminium-Gold-Phasendiagramm veranschaulicht Regionen von Festlösungs-, eutektischen und Komplexverbindungen (Au₅Al₃, Au₃Al, Gamma usw.). Die intermetallische Au₃Al-Verbindung ist eine komplexe kubische Struktur, die β-Mangan gleicht und sich in einem ziemlich metastabilen Zustand befindet, mit einem Elektron : Atom-Verhältnis von 3 : 2 und einem Gewichtsprozentverhältnis von 78,5 % Au : 21,5 % Al. Sie ist für Juweliere und Ähnlichen wegen ihrer leuchtend purpurgoldenen Farbe von besonderem Interesse. Jedoch wird das Interesse weitgehend durch die Tatsache aufgewogen, daß die intermetallische Au₃Al-Verbindung sehr spröde ist; wie gewöhnliches Glas oder Porzellan zerbricht sie, wenn sie einem starken Stoß ausgesetzt wird. In der Tat ist die Sprödheit der intermetallischen Au₃Al-Verbindung derart, daß sie unter Anwendung des Rockwell B-Härteprüfgeräts nach mit einer Last von 100 kg nicht auf ihre Härte hin geprüft werden kann; sie zerbricht, selbst wenn eine Last von 60 kg aufgebracht wird
Den Lehren der Japanischen Patentanmeldung JP 61-30642 im Namen von Tokuriki Honten Pte Ltd. gemäß besteht eine Möglichkeit zum Bewältigen des Sprödheitsproblems darin, die Goldkomponente auf 75 Gew.-% zu reduzieren, während Aluminium in einer Menge von 20 bis 24,5 Gew.-% verwendet wird und gleichzeitig 0,5 bis 5 Gew.-% von einem oder zwei zusätzlichen Elementen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silicium, Magnesium, Kupfer, Zink oder Mangan eingearbeitet werden. Durch Variieren der relativen Menge des zusätzlichen Elements bzw. der zusätzlichen Elemente kann der Farbton oder die Schattierung unaufdringlich geändert werden, ohne die zugrundeliegende purpurne Farbe zu verlieren.
JP 62240729 offenbart ein Pulver einer intermetallischen Verbindung, die aus 70 – 83 Gew.-% Au und 30 – 70 Gew.-% Al, gemischt mit 7 – 30 Gew.-% Pulver eines oder mehrerer unter Ni, Co und Pd besteht.
JP 59093847 offenbart eine purpurfarbene Au-Al-Legierung, die durch Zusetzen von 15 – 30 Gew.-% Al/Au hergestellt wird.
Wie im Au-Al-Phasendiagramm zu sehen ist, führt das Reduzieren des Goldgehalt auf unter 78,5 Gew.-% im AuAl-System zu einer Erhöhung der Koexistenz von zwei Strukturen – der intermetallischen Au₃Al-Verbindung und der eutektischen Struktur von Al und AuAl₃ in der gleichen Probe. So wird beim langsamen Abkühlen aus der geschmolzenen Phase oder beim Glühen sich shnell verfestigender Proben, durch Ausfällung der aluminiumreichen eutektischen Phase auf nach außen zeigenden Flächen die purpurgoldene Farbe beeinträchtigt. Selbst wenn schnell verfestigte Proben nicht geglüht werden, kann eine ähnliche Verfärbung der purpurgoldenen Farbe nach der Fertigung und dem Polieren des Schmucks ebenfalls und möglicherweise sogar während der Verwendung über längere Zeit, jedoch viel langsamer, erfolgen. Die Härte der eutektischen und Au₃Al-Phase ist auch wesentlich geringer (etwa 10 bei einer Legierung von 75 Gew.-% Gold und 25 Gew.-% Aluminium) als diejenige der intermetallischen Au₃Al-Verbindung. Aus diesen beiden Gründen ist die kommerzielle Rentabilität der Legierung begrenzt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Schmucklegierung bereitzustellen, die für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung so definiert ist, daß sie eine ausreichende Zähigkeit aufweist, der Härteprüfung nach Rockwell B mit einer 100 kg-Last ohne zu zersplittern zu widerstehen. Die Möglichkeit, die Härteprüfung nach Rockwell B anzuwenden, wird als empirisches Maß betrachtet, daß die Legierung für die Herstellung von Schmuck geeignet ist; ist die Legierung zu spröde, um der Härteprüfung nach Rockwell B zu widerstehen, so ist sie zu spröde, um in Schmuck verwendet zu werden. Der Begriff „Schmuck" soll dekorative Gegenstände für die persönliche Verschönerung oder sonstiges, einschließlich Medaillons und dergleichen (z.B. Münzen) einschließen, wobei die angegebene Zähigkeit Voraussetzung ist.
Bei einer Ausführungsform kann die Schmucklegierung einen Goldgehalt von weniger als 78,5 Gew.-% aufweisen und des Weiteren ein zusätzliches Element umfassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Palladium und Nickel. Der Aluminiumgehalt kann bevorzugt 18,5 – 19,5 Gew.-% betragen. Das Gold/Aluminium-Verhältnis ist bevorzugt höher als 3,66. In bevorzugten Legierungen liegt die Menge an Palladiumn, wenn es als zusätzliches Element verwendet wird, im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 4,0 Gew.-%; die Menge an Nickel, wenn es als zusätzliches Element verwendet wird, liegt im Bereich von 1,0 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%.
Es wird auch ein Artikel bereitgestellt umfassend eine Metallkomponente, wobei die Metallkomponente aus einer Schmucklegierung der vorliegenden Erfindung gemäß hergestellt wird.
Einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß wird eine Schmucklegierung bereitgestellt, enthaltend 16,5 – 21,5 Gew.-% Aluminium, 0 – 4,0 Gew.-% Palladium, 0 – 2 Gew.-% Nickel, wobei der Rest (außer Verunreinigungen und zufälligen Elementen) aus Gold besteht. Die Schmucklegierung kann wahlweise kleine oder Spurenmengen von Elementen (z.B. Sauerstoff) enthalten, die entweder zufällige Bestandteile, die gut eingeführten Praktiken gemäß zugegeben werden, darstellen oder als Verunreinigungen vorliegen. In einer Ausführungsform kann die Schmucklegierung 0,5 – 4,0 Gew.-% Palladium enthalten, wobei Nickel im Wesentlichen fehlt. In einer zweiten Ausführungsform kann die Schmucklegierung 1,0 – 2,0 Gew.-% Nickel enthalten, wobei Palladiumn im Wesentlichen fehlt. In allen Ausführungsformen sollte das Gold/Aluminium-Verhältnis nicht höher als 3,66 sein. In den zweiten und dritten Ausführungsformen beträgt der Aluminiumgehalt bevorzugt 18,5 – 19,5 Gew.-%.
Einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß wird eine Legierung bereitgestellt enthaltend 18,5 – 19,5 Gew.-% Aluminium, 0,5 – 4,0 Gew.-% Palladium, wobei der Rest aus Gold besteht. Einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß wird eine Legierung bereitgestellt, enthaltend 18,5 – 19,5 Gew.-% Aluminium, 1,0 – 2,0 Gew.-% Nickel, wobei der Rest aus Gold besteht.
Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung läßt sich im Lichte der folgenden Beispiele erreichen, die die Erfindung verkörpern und aufgeführt sind, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, jedoch nicht als einschränkend aufgefaßt werden sollen.
Sechs beispielhafte Legierungen, von denen die Beispiele 3 – 6 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, und zwei Kontrolllegierungen wurden hergestellt und wie folgt getestet:

1. Alle Proben wurden unter Anwendung eines Rockwell B-Härteprüfgeräts mit einer Last von 100 kg getestet. Wo es offensichtlich war, daß einer Probe eine ausreichende Zähigkeit fehlte, um der Härteprüfung nach Rockwell B zu widerstehen, wurde eine Mikrohärteprüfung mit einer Last von 200 kg zuerst durchgeführt, gefolgt von einem Glühen und darauffolgendem Härtetesten nach Rockwell B.
ii) Alle Proben wurden bei 600 °C geglüht und auf Ausfällung einer niedrigschmelzenden aluminiumreichen eutektischen Substanz hin untersucht. Eine derartige Ausfällung wäre aus dem Auftreten einer grauweißen Farbe zwischen rötlichpurpurnen Regionen auf der Oberfläche der Probe offensichtlich.

Kontrolle 1 (78,5 Gew.-% Au und 21,5 Gew.-% Al).
Die intermetallische Au₃Al-Verbindung weist einen leuchtenden purpurfarbenen Farbton auf, ist jedoch dafür bekannt, daß sie spröde ist. Die Mikrohärteprüfung mit einer Last von 200 g ergab einen Ableswert nach Vickers von 250 (HBR-102, durch Umrechnung erhalten). Nach dem Glühen wurden keine sichtbaren Ausfällungen festgestellt. Das darauffolgende Prüfen mit einem Rockwell B-Härtetestgerät führte zur mehrfachen Bruchbildung in der Probe.
Kontrolle 2 (75 Gew.-% Au und 25 Gew.-% Al).
Die Probe weist einen rötlich-purpurfarbenen Farbton auf, war jedoch viel weicher als die Kontrolle 1, da sie einen HBR von 91 aufweist. Das darauffolgende Glühen führte zu großen Mengen einer Al-reichen eutektischen Ausfällung, die die rötlich-purpurfarbene Farbe der Oberfläche stark beeinträchtigte.
Beispiel 1 (80,5 Gew.-% Au und 19,5 Gew.-% Al)
Im Vergleich mit der Kontrolle 1 war die Probe etwas weicher (HBR von 101), jedoch viel zäher, wie durch die Tatsache bewiesen, daß die Probe die Härteprüfung nach Rockwell B überstand. Das darauffolgende Glühen brachte keine Anzeichen von Ausfällung zum Vorschein und die Farbe der Kornstruktur war rosa-purpurfarben.
Beispiel 2 (81 Gew.-% Au und 19 Gew.-% Al)
Im Vergleich mit der Kontrolle 1 war die Probe weicher (HBR von 96), jedoch viel zäher, wie durch die Tatsache bewiesen, daß sie eine Härteprüfung nach Rockwell B überstand. Das darauffolgende Glühen brachte keine Anzeichen von Ausfällung zum Vorschein und die Farbe der Kornstruktur war rosa-purpurfarben.
Beispiel 3 (79,7 Gew.-% Au, 19,5 Gew.-% Al und 1 Gew.-% Pd)
Im Vergleich mit der Kontrolle 1 war die Probe etwas härter (HBR von 103), jedoch viel zäher, wie durch die Tatsache bewiesen, daß sie eine Härteprüfung nach Rockwell B überstand. Das darauffolgende Glühen brachte keine Anzeichen von Ausfällung zum Vorschein und die Farbe der Kornstruktur war rosa-purpurfarben.
Beispiel 4 (79,7 Gew.-% Au, 19,3 Gew.-% Al und 1 Gew.-% Ni)
Im Vergleich mit der Kontrolle 1 war die Probe weicher (HBR von 97,5), jedoch viel zäher, wie durch die Tatsache bewiesen, daß sie eine Härteprüfung nach Rockwell B überstand. Das darauffolgende Glühen brachte keine Anzeichen von Ausfällung zum Vorschein und die Farbe der Kornstruktur war rosa-purpurfarben.
Beispiel 5 (79,4 Gew.-% Au, 18,6 Gew.-% Al und 2 Gew.-% Pd)
Im Vergleich mit der Kontrolle 1 war die Probe weicher (HBR von 97,5), jedoch viel zäher, wie durch die Tatsache bewiesen, daß sie eine Härteprüfung nach Rockwell B überstand. Das darauffolgende Glühen brachte keine Anzeichen von Ausfällungen zum Vorschein und die Farbe der Kornstruktur war rosa-purpurfarben.
Beispiel 6 (77 % Gew.-% Au, 20 Gew.-% Al und 3 Gew.-% Pd)
Im Vergleich mit der Kontrolle 1 war die Probe etwas härter (HBR von 104,8), jedoch viel zäher, wie durch die Tatsache bewiesen, daß sie eine Härteprüfung nach Rockwell B überstand. Das darauffolgende Glühen brachte keine Anzeichen von Ausfällung zum Vorschein und die Farbe der Kornstruktur war rosa-purpurfarben.
Die obigen Beispiele zeigen, daß es möglich ist, eine zähe purpurgoldreiche Legierung durch Umwandeln der brüchigen und spröden intermetallischen Au₃Al-Verbindung zu einer zäheren Gammaphasenstruktur entweder durch Erhöhen des Goldgehalts auf über 78,5 Gew.-% (Molgehalt 75 %) oder durch Legieren mit zusätzlichem Element bzw. zusätzlichen Elementen herzustellen.

Claims

Schmucklegierung, welche zwischen 16,5 Gew.% und bis zu 21,5 Gew.% Aluminium, zwischen 0,5 Gew.% und 4,0 Gew.% Palladium und optional zwischen 1,0 Gew.% und 2,0 Gew.% Nickel umfaßt, wobei der Rest aus Gold besteht.
Schmucklegierung, welche zwischen 16,5 Gew.% und bis zu 21,5 Gew.% Aluminium und zwischen 1,0 Gew.% und 2,0 Gew.% Nickel umfaßt, wobei der Rest aus Gold besteht.
Schmucklegierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Legierung zumindest nach einem Glühen bei 600°C einen purpurfarbigen Farbton aufweist.
Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen Aluminiumanteil von bevorzugt zwischen 18,5 Gew.% und 19,5 Gew.% aufweist.
Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein Gold/Aluminium-Verhältnis von bevorzugt größer als 3,66 aufweist.
Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Legierungshärte um höchstens 6% von 250 HV abweicht, wenn die Härte nach Vickers im Mikrobereich mit Hilfe einer 250g-Last getestet wird.
Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Legierungshärte um höchstens 6% von 102 HRB abweicht, wenn die Härte nach Rockwell B mit einer 100kg-Last getestet wird.
Artikel, welcher eine Metallkomponente umfaßt, wobei die Metallkomponente eine Schmucklegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.
Artikel nach Anspruch 8, wobei der Artikel ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus Zierschmuck, Medaillons und Münzen besteht.