DE968703C

DE968703C - Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalls

Info

Publication number: DE968703C
Application number: DEW7640A
Authority: DE
Inventors: Adolf Roesch; Fritz Ruf
Original assignee: WAGNER FA FERD
Current assignee: WAGNER FA FERD
Priority date: 1952-01-13
Filing date: 1952-01-13
Publication date: 1958-04-17

Description

Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalls Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalls, bei dem ein von seiner Oxydschicht befreiter und mit einer Nickelschicht versehener Träger aus einer korrosionsbeständigen Edelstahllegierung unter Verwendung einer metallischen Zwischenschicht mit einer Edelmetallschicht zu einem Block od. dgl. verschweißt wird, der dann auf die gewünschten Endmaße kalt verformt wird.
Aus der USA.-Patentschrift 2 o24 I5o ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalls bekanntgeworden, bei dem auf einen Edelstahlträger eine Nickelschicht, die etwa 50 µ stark ist, eine Kupferschicht und gegebenenfalls noch eine Lotschicht von etwa 5o µ aufgebracht sind. Auf diesen Zwischenschichten wird dann eine Edelmetallschicht angeordnet. Die einzelnen Schichten werden daraufhin miteinander zu einem Block verschweißt, der dann auf die gewünschten Endmaße kalt verformt wird. Da die Zwischenschichten in dem fertigen Verbundmetall bestehenbleiben und sich nicht oder nur wenig in die Edelmetallschicht oder die Edelstahlschicht einlegieren, weisen derartige Verbundmetalle eine Reihe von Nachteilen auf. Wird nämlich die dünne, goldhaltige Auflageschicht beispielsweise bei der Verarbeitung des Blockes zu einem Schmuckstück oder beim Gebrauch des Schmuckstückes porös oder verletzt, bilden sich infolge des Potentialsprunges zum Nickel, beispielsweise unter Einwirkung der Ausscheidungen der menschlichen Haut, Nickelsalze, die, abgesehen von unschönen Verfärbungen, gesundheitliche Schädigungen des Schmuckstückträgers zur Folge haben können.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalls der beschriebenen Art, bei dem eine Edelstahllegierung verwendet wird, deren Entfestigungstemperatur unter der Schmelztemperatur der verwendeten Edelmetallegierung liegt, so auszubilden, daß sich die erforderlichen Zwischenschichten vollständig in die Edelmetallschicht einlegieren. Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß diese beiden Hauptschichten mittels einer unter etwa Io µ starken metallischen Zwischenschicht und einer noch dünneren Nickelschicht in bekannter Weise verschweißt werden, so daß bei der Weiterverarbeitung des Blockes auf seine gewünschten Endmaße mittels der durch Zwischenglühung unterbrochenen Kaltverformung die Zwischenschicht und die Nickelschicht sich vollständig in die zu verbindenden Schichten einlegieren.
Vorzugsweise wird als metallische Zwischenschicht eine Schicht aus einem reinen Unedelmetall, vorzugsweise Kupfer, verwendet.
Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen: Bisher wurden bei Versuchen, ein Verbundmetall aus einem Edelstahlträger und einer Edelmetallschicht herzustellen, als Träger nur Legierungen mit hochliegenden Weichglühtemperaturen, z. B. der bekannte austenitische nichtrostende Stahl mit I8 % Cr und 8 % Ni, verwendet. Diese verlieren die durch Kaltverformung bewirkte Härtesteigerung erst bei etwa IIoo ° C. Da die Schmelzpunkte der für Golddouble verwendeten Goldlegierungen 95o ° C nicht überschreiten - die meisten liegen wesentlich niedriger - und man das Weichglühen bei entsprechend niedrigerer Temperatur durchführen muß, ergibt sich, daß ein solcher nichtrostender Stahl nach einer Kaltverformung bei den Zwischenglühungen nicht oder nur unvollständig entfestigt werden kann. Eine vollständige Entfestigung ist aber für eine wirtschaftliche Fertigung und auch für die notwendige Haltfestigkeit der Schichten Voraussetzung. Muß man hingegen - etwa für Zwecke der chemischen Industrie - einen hochkorrosionsbeständigen Stahl mit hoher Entfestigungstemperatur unbedingt verwenden, so kann man die Goldlegierung nur unter der naturgemäß stark beschränkten Zahl der hochschmelzenden Legierungen wählen.
Es hat sich nun herausgestellt, daß die Korrosionsbeständigkeit, z. B. eines nickelfreien ferritischenu Stahles mit etwa I7 % Chrom, für die im allgemeinen in Frage kommenden Verwendungszwecke in der Schmuckindustrie mehr als ausreichend ist. Die Entfestigung eines solchen Stahles nach Kaltverformung vollzieht sich in demselben Temperaturbereich wie bei den gewerblichen Goldlegierungen. Man hat also bei Zusammenstellung der Verbundmetallpartner unter Berücksichtigung ihrer Entfestigungstemperaturbereiche in der Mehrzahl der Fälle auf Grund des geringen Gehaltes des Stahles an seltenen Legierungskomponenten den Gewinn einer höheren Wirtschaftlichkeit beim Einkauf und bei der Verarbeitung im Betrieb.
Man hat weiterhin bisher offenbar übersehen, daß auch als chemisch sehr edel angesehene Stähle beim Lagern sich mit einem sehr dünnen Oxydfilm überziehen, der die Oberfläche passiviert und bisher, wenn er nicht zufällig entfernt wurde, das Haften aufgebrachter Metallschichten stark beeinträchtigte oder ganz verhinderte. Taucht man dagegen einen solchen korrosionsbeständigen Stahl als Kathode kurzzeitig in ein Nickelchlorid enthaltendes saures galvanisches Bad, so wird durch den Strom dieser Film entfernt und die Oberfläche entpassiviert. Hierbei entsteht gleichzeitig eine Nickel enthaltende Haut, die für eine ausreichend lange Zeit einen Schutzfilm gegen eine etwaige Repassivierung bildet. Auf diese so vorbereitete Oberfläche wird nun, zweckmäßig galvanisch, eine Vermittlungsschicht aus einem mit der Edelmetallauflage sich leicht legierenden reinen Unedelmetall oder einer Legierung eines solchen aufgebracht. Diese Schicht kann je nach ihrer Legierungsfähigkeit wesentlich stärker sein als der Schutzfilm. Beispielsweise erfüllt eine Kupferauflage ihre Aufgabe bei einer Stärke von etwa Io Mikron. Schutzfilm und Vermittlungsschicht legieren sich beim später erfolgenden Schweißvorgang und den notwendigen Zwischenglühungen während der Weiterverarbeitung in die goldhaltige Schicht restlos ein. Daher sind auch auf einem Querschliff unter dem Mikroskop selbst bei stärkster Vergrößerung allenfalls nur eine Diffusionszone in der Auflage, aber nie Reste von Schutzfilm oder Vermittlungsschicht zu sehen.
Die Anwendung einer Vermittlungsschicht aus einem Unedelmetall, in dem beschriebenen Beispiel Kupfer, hat gegenüber der bekannten Erzeugung einer Goldhaut unter anderem den Vorteil, daß sie wesentlich stärker ausgeführt werden kann und infolgedessen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich sicherer gearbeitet werden kann.
Bringt man auf eine in der beschriebenen Weise vorbereitete Platte aus korrosionsbeständigem Unedelmetall eine auf deren Entfestigungs- und Schmelztemperatur abgestimmte Goldlegierung als Blech und schweißt bei einer durch die Schweißfähigkeit und Schmelzpunkte beider Partner gegebenen Temperatur, so erreicht man mindestens dieselbe Haftfestigkeit wie bei dem seit langem bekannten Plattieren einer der üblichen Bronzen mit etwa derselben Goldlegierung: Zusammengefaßt ergibt sich also ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalls mit zwei oder mehr Schichten, jedoch ohne bleibende Zwischenschicht oder Zwischenschichten, das in der Weise durchgeführt wird, daß von zwei benachbarten Schichten die aus einer korrosionsbeständigen Unedelmetallegierung bestehende Schicht in einem Bad von ihrem Oxydfilm befreit, mit einem Schutzfilm aus Nickel oder einer Nickelverbindung überzogen, mit einer Schicht aus einem Metall, das die Fähigkeit hat, sich mit beiden zu verbindenden Schichten zu legieren, z. B. Kupfer, galvanisch überzogen und dann mit der zweiten Metallschicht in bekannter Weise, vorzugsweise unter Anwendung von Druck und Wärme, verbunden wird.
Unter Berücksichtigung dessen, daß die angestellten Überlegungen auch für Verbundmetalle mit mehr als zwei Schichten gelten, und unter Berücksichtigung der Variationsmöglichkeiten ergibt sich also auf Grund der Erfindung ein Verbundmetall ohne Zwischenschicht, das mindestens eine Schicht aus einer korrosionsbeständigen Unedelmetallegierung und mindestens eine zweite Schicht aus Edelmetall oder einer Edelmetallegierung enthält, wobei die Schichten so gewählt werden, daß die Entfestigungstemperaturen aneinandergrenzender Schichten unter der geringeren der Schmelztemperaturen der beiden Schichten liegen.
Bei Verwendung von Stählen wird zweckmäßig die Auswahl so getroffen, daß austenitische Stähle mit hochschmelzenden Schichten, ferritische Stähle hingegen mit niedriger schmelzenden Schichten verbunden werden.
Es kann auch eine korrosionsbeständige Schicht aus einer Unedelmetallegierung beiderseits mit einer Edelmetallegierungsschicht verbunden werden.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch noch andere Zusammenstellungen durchführbar, z. B.
Gold oder Goldlegierung, Cr-Fe-Legierung, Cr-Ni-Legierung, Gold oder Goldlegierung, Cr-Fe-Legierung, Bronze, Gold oder Goldlegierung, Cr-Fe-Legierung, Cr-Ni-Legierung, Bronze.
Mit der Erfindung können auch Gegenstände hergestellt werden, bei denen zur Erzielung ästhetischer Wirkungen nur ein Teil der Oberfläche des einen Metalls mit dem anderen bedeckt wird, so daß auf der Oberfläche des fertigen Gegenstandes beispielsweise Streifen von einer korrosionsbeständigen Unedelmetallschicht und Streifen einer Goldlegierung nebeneinander liegen.
Der erhaltene Halbzeugwerkstoff ist ein Verbundmetall in Form von Blech, Draht, eines Rohres od. dgl., das wie üblich zu Schmuck und Gebrauchsgegenständen, wie Armbändern, Uhrgehäusen, Brillenfassungen od. dgl., verarbeitet werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalls, bei dem ein von seiner Oxydschicht befreiter und mit einer Nickelschicht versehener Träger aus einer korrosionsbeständigen Edelstahllegierung unter Verwendung einer metallischen Zwischenschicht mit einer Edelmetallschicht zu einem Block od. dgl. verschweißt wird, der auf die gewünschten Endmaße kalt verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Hauptschichten mittels einer unter etwa Io N starken metallischen Zwischenschicht und einer noch dünneren Nickelschicht in bekannter Weise verschweißt werden, so daß bei der Weiterverarbeitung des Blockes auf seine gewünschten Endmaße mittels der durch Zwischenglühung unterbrochenen Kaltverformung die Zwischenschicht und die Nickelschicht sich vollständig in die zu verbindenden Schichten einlegieren. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als metallische Zwischenschicht eine Schicht aus einem reinen Unedelmetall, vorzugsweise Kupfer, verwendet wird. 3. Verfahren nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Edelstahlträger beiderseits mit einer Edelmetallegierungsschicht versehen wird. 4. Verfahren nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger aus einer Cr-Fe-Legierung einerseits mit einer Schicht aus einer Goldlegierung und andererseits mit einer Schicht aus einer Cr-Ni-Legierung und/ oder einer Bronzeschicht versehen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 703 000, 703 430; USA.-Patentschriften Nr.
2 O24 150, 2 58o 652; Georg S a c h s, Praktische Metallkunde, 1934, 2. Teil, S. 12 i.