DE69823891T2 - Graue Goldlegierung, ohne Nickel - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine nickelfreie Graugoldlegierung mit 75 bis 76 Gewichtsprozent an Gold.
• Die durch Nickel hervorgerufenen Allergieprobleme haben zur Begrenzung, ja sogar zum vollständigen Verbot von Nickel in Weiß- oder Graugoldlegierungen geführt. Darüber hinaus sind diese Legierungen außerordentlich hart und sowenig verformbar, dass sie für Anwendungen im Bereich des Schmuck- und insbesondere des Ohrenhandels nur wenig geeignet sind.
• In der CH-684 616 wurde eine nickelfreie Graugoldlegierung vorgeschlagen, die eine gute Verformbarkeit aufweist und die im Allgemeinen in diesem besonderen Fall zwischen 15 und 17 Gewichtsprozent an Palladium, zwischen 3 und 5 Gewichtsprozent an Mangan und zwischen 5 und 7 Gewichtsprozent an Kupfer enthielt. Palladium ist ein sehr teures Metall mit stark schwankenden Kursen. Das Herabsetzen des Palladiumanteils und das Beimengen von Silber zu der oben genannten Legierung führte jedoch zu einer nur geringen Verformbarkeit. Darüber hinaus hatte ein zu hoher Silberanteil ein Mattwerdender Legierung im Gefolge.
• Ferner wurde in der JP-A-9078160 eine ternäre Graugoldlegierung mit 10 Gewichtsprozent Palladium und mehr als 10 Gewichtsprozent Kupfer vorgeschlagen. Eine solche ternäre Legierung weist keine Vergusseigenschaften auf und insbesondere keine, die deren Verwendung im Zusammenhang mit der so genannten Technik des Wegwerf- oder Einmalwachses (cire perdue) ermöglichen würde.
• Die JP-A-10 245646 betrifft eine Goldlegierung mit 15,0 bis 23,0 Prozent Kupfer und 0,3 bis 5,0 Prozent Palladium und insbesondere ein Legierung mit 75 Prozent Gold, 4,5 Prozent Silber, 15 Prozent Kupfer und 5,5 Prozent Palladium. Die JP-A-60 258435 schlägt eine Goldlegierung mit 4 bis 7 Prozent Palladium, 15 bis 30 Prozent Kupfer, 5 bis 25 Prozent Silber und insbesondere eine Legierung mit 75 Prozent Gold, 5,0 Prozent Silber, 15 Prozent Kupfer und 5,0 Prozent Palladium vor.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Weiß- oder Graugoldlegierungen wesentlich zu verbessern und ein Herabsetzen des Palladiumanteils zu ermöglichen, ohne die Verformbarkeit zu verschlechtern. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, die metallurgischen Eigenschaften zu verbessern, um deren Verwendung bei Gießtechniken im Zusammenhang mit Wegwerfwachs zu ermöglichen.
• Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung eine nickelfreie Grau- oder Weißgoldlegierung gemäß dem Patentanspruch 1 zugrunde.
• Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass es möglich ist, den Anteil an Palladium zu begrenzen, ja sogar wesentlich herabzusetzen, ohne den Grad der Helligkeit der Legierung, aber auch deren metallurgische und mechanische Eigenschaften zu verschlechtern, die als solche durch eine merkliche Erhöhung des Kupferanteils verbessert werden können. Es konnte sogar festgestellt werden, dass je weniger Palladium verwendet wird, der Anteil an Kupfer um so mehr gesteigert werden konnte, ohne die Farbe oder die gewünschte Verformbarkeit zu verschlechtern.
• Ferner konnte gleichzeitig das Beimengen eisenhaltiger Metalle vermieden werden, um die Legierung unter Anwendung klassischer Gießtechniken im Bereich des Schmuckhandels, des Ohrenhandels sowie bei der Herstellung von Zahnprothesen einzusetzen. Weiterhin ist es möglich, die so genannte Technik des Wegwerfwaches einzusetzen, die bei der Anfertigung kleiner Mengen wie etwa bei der Herstellung von Einzelstücken am vorteilhaftesten ist.
• Den Hauptelementen dieser Legierung werden bestimmte zusätzliche Elemente zugesetzt, um deren metallurgische Eigenschaften zu verbessern, insbesondere um deren Schmelztemperatur herabzusetzen, deren Kornfeinheit zu verbessern und um Porositäten zu vermeiden.
• Die Erfindung wird im Folgenden mit Hilfe einer Reihe von Ausführungsbeispielen beschrieben. Alle Ausführungsbeispiele weisen einen Palladiumanteil von etwa 7 Prozent auf. Es wurde festgestellt, dass der Einfluss von Kupfer bestimmend ist. Ein starkes Herabsetzen des Palladiumgehalts wird zum Teil durch eine Beimengung von Silber und Zink und durch einen großen Anteil von Kupfer ausgeglichen.
• Verschiedene andere Elemente werden zu kleinen oder sogar sehr kleinen Anteilen beigemengt, um die Eigenschaften der Legierung zu verbessern. Iridium und Rhenium können als Kornveredler zugesetzt werden. Indium erlaubt die Herabsetzung des Schmelzpunktes. Dieser Schmelzpunktherabsetzung kommt in der Gusstechnik mit klassischen Formstücken aus SiO₂ und Pariser Gips eine große Bedeutung zu, da auf diese Weise eine Reaktion zwischen den Inhaltsstoffen der Gussform und insbesondere die Erzeugung von SO₂ verhindert wird, wodurch die Goldlegierung vergiften werden könnte.
• Zur Verbesserung des Oberflächenzustandes ist es auch möglich, eines der folgenden Elemente hinzuzusetzen: Titan, Zirkonium, Niob, Silizium oder Tantal und zwar zu einem Anteil von etwa 100 ppm. Bei den oben beschrieben Anstrengungen zur Herabsetzung der Schmelztemperatur der Legierung handelt es sich um eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme.
• Bei den Ausführungsbeispielen der folgenden Tabelle I sind neben der in Gewichtprozenten angegebenen Zusammensetzung der Legierungen, Angaben der relativen Härte der Legierung im geschmolzenen erhitzten Zustand und im ausgehärteten Zustand aufgeführt. Ferner ist die gemessene Farbe in einem 3-achsigen Koordinatensystem angegeben. Das dreidimensionale System heißt CIELab. CIE ist eine Abkürzung für die Internationale Beleuchtungskommission (Centre Internationale de I' Eclairage) und Lab steht für die die drei Koordinaten-Achsen. Die L-Achse misst die Schwarz-Weiß-Komponente (schwarz = 0; weiß = 100), die a-Achse misst die Rot-Grün-Komponente (rot = +a; grün = –a) und die b-Achse misst die Gelb-Blau-Komponente (gelb = +b, blau = –b). Für weitere Details über das Messsystem wird auf den Artikel „The Colour of Gold-Silver-Copper Alloys" von R. M. German, M. M. Guzowski und D. C. Wright, Gold Bulletin 1980, 13, (3), auf den Seiten 113–116 verwiesen.
• Darüber hinaus gibt die Tabelle in den beiden Spalten S die Schmelzintervalle in °C sowie die prozentuale Verformung (% Ver) an.
• Mit Hilfe der Tabelle kann festgestellt werden, dass ein zu starker Silberanteil den b*-Wert (Sättigung an gelb) erhöht. Für diese Art der Legierungen ist es empfehlenswert, dass der b*-Wert 13 nicht übersteigt, wobei der Silberanteil vorzugsweise kleiner als 5 Prozent ist.
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Claims (6)

1. Nickelfreie Weiß- oder Graugoldlegierungen mit 75 bis 76 Gewichtsprozent Gold, 5 bis 7 Gewichtsprozent Palladium, 10 bis 17 Gewichtsprozent Kupfer, weniger oder genau 4 Gewichtsprozent Silber und weniger als 7 Gewichtsprozent Zink, wobei der Rest aus zumindest einem der Elemente Iridium, Indium, Tantal, Titan, Silizium, Gallium, Rhenium, Niob gebildet wird.
2. Legierung gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eines der Elemente Iridium, Tantal, Silizium zu einem Anteil zwischen 0,002 und 0,015 Gewichtsprozent enthalten ist.
3. Legierung gemäß Anspruch 2, wobei zwischen 0,2 und 0,4 Gewichtsprozent Gallium enthalten sind.
4. Legierung gemäß Anspruch 1, wobei zwischen 20 und 200 ppm Titan enthalten sind.
5. Legierung gemäß Anspruch 1, wobei 0,002 Gewichtsprozent Rhenium enthalten sind.
6. Legierung gemäß Anspruch 1, wobei 2 Gewichtsprozent Indium enthalten sind.