DE69618944T2

DE69618944T2 - Verfahren zur Herstellung einer hochreinen Goldlegierung

Info

Publication number: DE69618944T2
Application number: DE69618944T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Ogasa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: KR19980703643A; US6077366A; DE69618944D1; AU4844996A; ES2170850T3; US6045635A; ATE212679T1; EP0819773B1; EP0819773A4; BR9604819A; WO1996031632A1; CN1084795C; AU717376B2; CN1180384A; EP0819773A1

Description

Technisches Feld

Die Goldmatrizen, die üblicherweise für die Schmuckherstellung verwendet werden, umfassen Legierungen wie 14-Karat- oder 18-Karat-Goldlegierung, und Ni, Pd, Zn, usw. werden in großen Mengen zu diesen Legierungen zugesetzt, um ihre Härte oder Zugfestigkeit zu erhöhen. Diese Legierungen können somit hinsichtlich der Reinheit nicht als reines Gold bezeichnet werden.
Eine hochreine Goldlegierung, die gemäß der vorliegenden Erfindung, wie durch Anspruch 1 beschrieben, hergestellt wird, besitzt eine Reinheit von 99,7% oder mehr, und seine Härte ist erhöht auf ein Niveau, welches ungefähr gleichwertig ist zu jenen von 18-karätigen Gold bei einem relativ niedrigen Arbeitsverhältnis durch (1) den Zusatz von Spurenelementen und (2) die Durchführung einer Hitzebehandlung im Laufe eines Herstellungserfahrens, wodurch die Nachteile eliminiert werden, die die Erhöhung der Reinheit begleiten, d. h., durch die Erhöhung der Bearbeitbarkeit, der Hitzebeständigkeit, des Fehlerwiederstand, usw.

Stand der Technik

Hochreiner Goldschmuck hat eine geringe Härte und es ist extrem schwierig seinen ästhetischen Wert für eine lange Zeit im täglichen Leben zu erhalten. Auch Hitzebehandlung, die während des Herstellungsprozesses durchgeführt wird, wie beispielsweise das Hartlöten, bewirkt unvermeidbar eine starke Verminderung der Härte. Die Verwendung von hochreinen Gold als Schmuck ist somit eingeschränkt. Sowohl JP-A-7 070 671 und JP-A-7 070 670 beschreiben hochreine Goldlegierungen, die Seltenerdmetalle in kleinen Mengen enthalten, in einigen Fällen auch Gd, um eine hochreine Goldlegierung herzustellen, die einer Erweichung während dem Hartlöten wiedersteht.
Teile, die gemäß der vorliegenden Erfindung, wie im Anspruch 1 definiert, hergestellt wurden, haben einen Goldgehalt von 99,7% oder mehr und ihre Vickershärte (Hv) betrug 100 oder mehr für gegossene Artikel und 150 oder mehr für bearbeitete Artikel. Selbst bei Anwendung von Zusammensetzungen, die als reines Gold bezeichnet werden, war die Härte Hv höher als 100 für gegossene Artikel und höher als 150 für bearbeitete Artikel (Bearbeitungsverhältnis : 99,6%). In den Fällen, in denen eine Hitzebehandlung mit zugesetztem Gd durchgeführt wurde, hatte das reine Gold gemäß der vorliegenden Erfindung eine bemerkenswert erhöhte Härte und war ebenfalls, was die Hitzebeständigkeit anbelangt, verbessert. Das so erzielte reine Gold ist weniger in Gefahr beschädigt oder verkratzt zu werden und unterliegt weniger Veränderung im Laufe der Zeit, und die Verringerung der Härte aufgrund von Hitzebehandlung, wie z. B. Hartlöten, ist gering.
Um hochreines gehärtetes reines Gold zu erzielen, das fähig ist, eine hochqualitative Erscheinung für einen langen Zeitraum zu bewahren, wurden Forschungen durchgeführt, und als ein Ergebnis wurde ein Teil mit hoher Härte erzielt, das 99,7 Gewichtsprozent oder mehr Gold enthielt, und zu dem 50 ppm oder mehr Gd als ein Legierungsbestandteil hinzugesetzt wurde, vorzugsweise zusammen mit Mengen von Ca, Al, Si, so dass die gesamte Menge der zusätzlichen Elemente 100 bis 3000 ppm betrug. Die Verringerung der Härte dieses Teils aufgrund von Hitzebehandlung war gering. Der Zusatz einer kleineren Menge der Elemente führte zu einer geringeren Härte, und die Härte war annähernd proportional zu der Zugfestigkeit.
Als Hitzebehandlung zum Erzielen der oben genannten hochreinen Goldlegierung wurden eine Lösung-Hitze-Behandlung, ein schnelles Abkühlen und eine Alterungsbehandlung durchgeführt. Die entstehende Legierung wurde durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen weniger in ihrer Härte vermindert und kann somit einen hohen ästhetischen Wert für einen langen Zeitraum behalten, was beweist, dass es geeignet ist. als ein Teil zur Verwendung bei hochreinem Goldschmuck.

Beschreibung der Erfindung

Das Schmuckteil, das gemäß dieser Erfindung, wie im Anspruch 1 definiert, hergestellt wird, hat einen Goldgehalt von 99.7% Gewichtsprozent oder mehr, wobei im allgemeinen ein hoher Goldgehalt aufgrund der hochqualitativen Erscheinung bevorzugt wird. Durch den Zusatz von 50 ppm oder mehr Gd wurde die Härte durch die Hitzebehandlung und durch die Bearbeitung erhöht, und die Verringerung der Härte aufgrund von Hartlöten, Schweißen oder dergleichen wurde vermindert, was die vorteilhaften Wirkungen des zusätzlichen Elementes zeigt.
Die beanspruchten Legierungszusätze und Hitzebehandlung liefern einen bemerkenswerten härtenden Effekt für sowohl gegossene als auch bearbeitete Artikel. Die gehärtete hochreine Goldlegierung hat eine milde Erweichungskurve und war verbessert hinsichtlich der Härte, Zugfestigkeit und Hitzebeständigkeit.
Durch das Einschließen der optionalen Elemente gemäß Anspruch 2 ist es möglich, entweder eine thermische Härtung oder eine Bearbeitungshärtung auszuwählen. Für gegossene Artikel wird die Härtung erzielt durch (1) den Zusatz der bevorzugt beanspruchten optionalen zusätzlichen Elemente und (2) Härtung durch mittels Hitzebehandlung, und für bearbeitete Artikel wird die Bearbeitungshärtung ebenfalls in Kombination verwendet. Da die vorliegende Erfindung ein Hitzehärtungsverfahren verwendet, wird die Härtung an einem Anfangsstadium eines Herstellungsverfahrens beobachtet. Die Bearbeitungskosten könnten stark verringert werden und ebenfalls könnte unnötige Bearbeitungszeit abgeschafft werden.
In dem Fall, in dem Gd und die anderen Elemente in Kombination zugesetzt wurden, so dass diese Verbindungen in einer gesamten Menge von 100 bis 3000 ppm gleichzeitig vorlagen, wurde die Härte in einem Anfangsstadium des Herstellungsverfahrens erhöht, und die Verringerung der Härte aufgrund der Anwendung von Hitze konnte vermindert werden. Die Legierung unterliegt somit weniger Veränderungen im Laufe der Zeit und ist somit als eine hochreine gehärtete Goldlegierung geeignet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit von hochreinen gehärteten Goldlegierungen gemäß der vorliegenden Erfindung von Hitzebehandlungsbedingungen;
Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit von hochreinen gehärteten Goldlegierungen von den zugesetzten Elementen;
Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit von hochreinen gehärteten Goldlegierungen von der Temperatur der Alterungsbehandlung; und
Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit von hochreinen gehärteten Goldlegierungen von den Bedingungen der Hitzebehandlung, d. h., die Abhängigkeit von der Hitzebehandlung selbst.

Beste Durchführungsweise der Erfindung

Teile gemäß der Erfindung werden beschrieben unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele. Die Bewertungsproben, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, wurden durch das Schmelzen von Goldlegierungen mit den jeweiligen Zusammensetzungen und mit reinem Gold durch Hochfrequenzvakuumschmelze erzielt, wobei die Schmelzen in Gussblöcke von 20 mm · 20 mm · 150 mm gegossen wurden, und wonach die Gussblöcke einer Hitzebehandlung, Walzen und Schneiden unterworfen wurden, um Drähte von einem Durchmesser Φ von 0,8 zu erzielen.
In dem Fall der Bewertungsproben, die in der Fig. 4 gezeigt sind, wurden Drähte mit 8 mm Durchmesser Φ durch das kontinuierliche Gießen nach dem Hochfrequenzvakuumschmelzen erhalten. Nachdem die Drähte einer Lösung-Hitze-Behandlung, einer Alterungsbehandlung, Walzen und Schneiden unterworfen wurden, wurden die Härte und die Zugfestigkeit bewertet und ebenfalls wurden die enthaltenden Elemente analysiert.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Härte durch das Durchführen der Lösung-Hitze-Behandlung nach dem Gießen und durch das Durchführen der Alterungsbehandlung nach der Bearbeitung stark erhöht werden kann, wodurch ein hoher thermaler Härtungseffekt erzielt wird.
Hinsichtlich der Goldlegierungsschmuckteile, die durch das beanspruchte zuvor erwähnte Verfahren erzielt werden, und Reingoldschmuckteilen, wurde die Mikrovickershärte (Last: 100 g) nach dem Guss, vor und nach der Hitzebehandlung und vor und nach der Bearbeitung gemessen. Die Ergebnisse sind in der Fig. 1 gezeigt. Falls Gd in kleinen Mengen zusetzt wird, ist die Wirkung der Hitzebehandlung ebenso wie die Hitzebeständigkeit niedriger. Auf der anderen Seite wird, falls eine erhöhte Menge Si zugesetzt wird, ein Bruch während der Bearbeitung verursacht. Der Artikel, der sowohl Gd und Ca enthielt, hatte eine Härte Hv bis zu 170, die etwa 40% höher ist als jene des Artikels, das nur Gd enthielt und etwa 25% höher ist als jene des Artikels, das nur Ca enthielt.
Artikel, die Seltenerdmetalle enthielten, zeigten eine hohe Hitzebeständigkeit und unter ihnen zeigt der Artikel, der Gd enthält, die höchstes Hitzebeständigkeit, was eine bemerkenswerte Wirkung der Hitzebehandlung, wie in der Fig. 2 gezeigt, beweist.
Der gegossene Artikel, der sowohl Gd und Si enthielt, hatte eine Härte Hv von 100, die etwa 64% höher ist als jene des Artikels, der alleine Gd enthielt. Der Artikel, der Si alleine enthielt, hatte eine sehr geringe Hitzebeständigkeit.
Zum Zwecke der Bewertung wurden Proben unter Verwendung von Gd (Seltenerdmetall) hergestellt, das eine hohe Alterungshärtungswirkung zeigte und Ca (Erdalkalimetall), das eine hohe Bearbeitungshärtungswirkung zeigte, und ausgezeichnete Ergebnisse wurden in beiden Fällen erzielt. Durch die Anwendung des Produktionsverfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Hitzebehandlung, ist es möglich, die Härte um ca. 30% zu steigern. Ähnliche Ergebnisse wurden ebenfalls in den Fällen erzielt, in denen die Elemente in Kombination zugesetzt wurden.
Das hochreine Goldlegierungsschmuckteil gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine hohe Härte und eine verbesserte Hitzebeständigkeit, im Vergleich zu Reingold-Schmuckteilen auf den Markt, und ihre Härte vermindert sich nur geringfügig bei Anwendung von Hitze. Weiterhin zeigte die Untersuchung nach einer Pause von 10 Monaten keine wesentliche Veränderung im Verlauf der Zeit hinsichtlich der Härte, Zugfestigkeit und des Farbtones.
Somit kann das hochreine gehärtete Goldlegierungsteil gemäß der vorliegenden Erfindung diese Eigenschaften über einen langen Zeitraum erhalten und ist demzufolge sehr nützlich im industriellen Bereich, wo bei einer Vielzahl von Schmuckartikeln in die Praxis umgesetzt wird.
Ebenfalls kann die hochreine gehärtete Goldlegierung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, wahrscheinlich in anderen Bereichen, wie z. B. bei elektronischen Teilen, medizinischen Teilen usw., verwendet werden.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer harten, hochreinen Goldlegierung, gekennzeichnet durch den folgenden Ablauf:

a) das Gießen einer hochreinen Goldlegierung bestehend aus von 50 bis 3000 ppm Gd, wahlweise Ca, -Al und Si, und Restgold, wobei das Gold eine Reinheit von mindestens 99,7% hat.

b) die Lösung-Hitze-Behandlung der Legierung bei einer Temperatur über 700ºC und

c) die Alterung der Legierung zwischen 150 und 350ºC.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus einem oder mehreren Elementen besteht, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ca, Al und Si, wobei die Gesamtmenge an Gd, Ca, Al und Si zwischen 100 bis 3000 ppm liegt.