EP1820867A1 - Platinlegierung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Publication number
EP1820867A1
EP1820867A1 EP07102132A EP07102132A EP1820867A1 EP 1820867 A1 EP1820867 A1 EP 1820867A1 EP 07102132 A EP07102132 A EP 07102132A EP 07102132 A EP07102132 A EP 07102132A EP 1820867 A1 EP1820867 A1 EP 1820867A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
platinum
alloy
weight
alloy according
copper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07102132A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Tews
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Allgemeine Gold und Silberscheideanstalt AG
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Degussa GmbH
Allgemeine Gold und Silberscheideanstalt AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Degussa GmbH, Allgemeine Gold und Silberscheideanstalt AG filed Critical Degussa GmbH
Publication of EP1820867A1 publication Critical patent/EP1820867A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C27/00—Making jewellery or other personal adornments
    • A44C27/001—Materials for manufacturing jewellery
    • A44C27/002—Metallic materials
    • A44C27/003—Metallic alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/04—Alloys based on a platinum group metal

Definitions

  • the invention relates to a platinum alloy and a process for its preparation. It particularly relates to a platinum alloy which is suitable for the production of jewelery articles such as rings, necklaces, bracelets, earrings, watch straps, watch cases and other jewelry. Furthermore, the invention relates to a made of the platinum alloy jewelry product and a method for its preparation.
  • Platinum is a relatively expensive precious metal. In recent years, platinum has become increasingly popular as a material for jewelery production.
  • the platinum alloys used for jewelry production usually have a platinum content of over 85 wt .-% on.
  • Platinum alloys are because of their neutral color, though They are used together with gemstones, popular, they are hypoallergenic, have high tensile strength and due to their high density, a pleasant weight and a good feel.
  • Pt950 platinum-t900
  • Pt850 platinum-tindium
  • PtCu950 95 wt .-% of platinum and 5 wt % Copper
  • PtCo950 95 wt% platinum and 5 wt% cobalt
  • high platinum content means a platinum alloy having a platinum content of 85% by weight or more.
  • U.S. Patent 5,846,352 For example, a heat-treated platinum-gallium alloy for jewelery making containing 1 to 9 weight percent gallium and a small amount of palladium is described.
  • an alloy for jewelry production which consists of 84 to 96 wt .-% platinum, 1 to 10 wt .-% gallium, 0.5 to 10 wt .-% copper and 0.01 to 5 wt .-% cobalt.
  • An alloy for jewelery production is described which comprises 84 to 96% by weight of platinum, 0.5 to 10% by weight of cobalt, 0.5 to 10% by weight of copper and 0.01 to 0.5% by weight.
  • % Y, B contains CaB misch metal.
  • low platinum content means platinum alloys having a platinum content of less than 85% by weight.
  • a disadvantage of known jewelry materials with low platinum content is that they often have inferior mechanical and physical properties compared to the jewelry materials with a high platinum content.
  • the castability of the known low platinum content jewelry materials is not as good as that of the high platinum content alloys.
  • the color of the known differs Low platinum content jewelry materials from the typical "platinum" color of Pt950 alloys desired by most fine jewelry customers. Therefore, jewelry materials with low platinum content are often rejected by customers for aesthetic reasons. In fact, it is very difficult to produce a low platinum content jewelry material combining both the mechanical strength and machinability and the optical properties of the high platinum content materials.
  • an improved platinum alloy having a low platinum content which is 47.5 to
  • the alloys according to the invention are particularly suitable for the production of jewelry articles such as rings, necklaces, necklaces and bangles, earrings, watch straps, watch cases and other jewelry, in particular embossed, stamped and deep-drawn jewelry as well as assembled and machined parts.
  • the alloys according to the invention despite their relatively low platinum content, have excellent mechanical and optical properties and are outstandingly suitable for jewelery production. Due to the lower density of the alloys of the present invention, it is possible to produce thinner and lighter designs and castings at considerably lower cost than high platinum content alloys (eg, Pt850, Pt900, and Pt950) .
  • the platinum alloys according to the invention have a lower melting range compared with known alloys having a low platinum content, as used, for example, in US Pat U.S. Patent 6,048,492 are described. Due to their relatively low melting temperature they are easier to cast than previously known platinum alloys and are more energy efficient. This lower melting temperature alloy also allows lower molding temperature and less scrap due to shrinkage porosity, cracks, inclusions, and contaminants that are more likely to occur at higher temperatures.
  • platinum alloys according to the invention not only - as usual for known platinum alloys in the jewelry sector - can be cast in Kokillen- or vacuum casting, but also in continuous casting.
  • the platinum alloys according to the invention are themselves suitable for the continuous casting of castings which have a casting cross section of greater than 100 mm 2 .
  • the alloys according to the invention are particularly suitable for the production of jewelry because of their improved hardness, machinability, castability, deformability, wear and abrasion properties and corrosion resistance.
  • the platinum alloy composition of the present invention looks and does not differ from 95% platinum, but is much lighter and less dense and thus cheaper to manufacture.
  • the platinum alloy composition of the present invention has substantially the same color and appearance as the PtCu950 alloy.
  • the invention further relates to a process for the preparation of the alloy according to the invention, in which the components thereof are formulated, mixed and melted together with the prescribed proportions.
  • the alloy can be given the desired shape. Such operations are varied and include casting or machining. Some examples of machining include rolling the alloy into a sheet, drawing into a wire, molding, casting, Forging, pressing, stamping, forming or drawing to pieces of jewelry.
  • the invention also relates to the use of these alloys in the manufacture of decorative products, such as jewelery. Moreover, the invention relates to jewelery products comprising these alloys.
  • An object of the invention is to provide an improved platinum alloy composition of low platinum content.
  • Another object of the invention is to provide an improved platinum alloy suitable for the mass production of jewelery articles.
  • Another object of the invention is to provide an improved platinum alloy that has a lower density than known high platinum-content platinum alloys.
  • the invention is further based on the object to provide a platinum alloy, which can be cast more easily than known platinum alloys and is particularly suitable for continuous casting.
  • Another object of the invention is to provide an improved low-platinum alloy having a platinum weight percentage of 14 and 18 carats on a 24-carat scale.
  • the platinum alloys according to the invention have a platinum content of 47.5 to 79.5% by weight, based on the total weight of the alloy.
  • the platinum content of the alloy compositions according to the invention is significantly lower than the platinum content of the known platinum alloys Pt850, Pt900 and Pt950, which are commonly used in the jewelry industry.
  • the platinum content of the alloy of the present invention may vary within the range given above. If the platinum content of the alloy is less than 47.5% by weight, the processability and corrosion properties of the alloy deteriorate significantly and the alloy loses its platinum-like color. If the platinum content of the alloy is more than 79.5% by weight, the cost of the alloy increases greatly, while at the same time the mechanical and chemical properties do not improve significantly.
  • the palladium content of the alloy according to the invention is 2.01 to 25 wt .-%.
  • the palladium content of the alloy is from 2.01 to 20, more preferably from 3 to 15, more preferably from 5 to 13, and most preferably from 8 to 12 weight percent, based on the total alloy composition. If the palladium content of the alloy is below 2.01 wt.%, Its corrosion properties deteriorate and the alloy loses its platinum-like color. If the palladium content of the alloy exceeds 25% by weight, the alloy becomes too expensive and the mechanical properties of the alloy deteriorate as a result of graphite uptake.
  • the palladium content of the alloy may further be 0.5 to 25% by weight, in particular 0.5 to 20% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight and more preferably 0.5 to 12.5 wt .-%, based on the total composition of the alloy.
  • the alloy of the present invention may contain copper in an amount of 3 to 50.49% by weight based on the entire alloy composition.
  • the alloy according to the invention preferably contains copper in an amount of greater than 5% by weight, in particular greater than 7.5% by weight, preferably greater than 10% by weight, more preferably greater than 12.5% by weight, even more preferably greater 15% by weight, even more preferably more than 17.5% by weight, even more preferably more than 20% by weight, even more preferably more than 22.5% by weight and most preferably more than 25% by weight.
  • the above numerical values indicate the lower limit for the copper content in the alloy according to the invention.
  • the upper limit for the copper content of the alloy according to the invention in% by weight can, according to a preferred Embodiment of the invention can be calculated by the following formula: 100 minus the sum of the remaining alloying components in wt .-%. According to a further preferred embodiment of the invention, the platinum alloy according to the invention in the rest of copper.
  • the platinum alloy of the present invention may further contain 0.001 to 2% by weight of at least one first metal selected from the group consisting of iridium and ruthenium. Also, a combination of these elements may be added so long as the total amount does not exceed 2% by weight of the alloy composition.
  • Iridium and / or ruthenium can be added as metal hardeners to increase the hardness of the alloy, with iridium being the preferred hardener because it provides gradual hardness improvements over a wide range of concentrations without degrading alloy properties.
  • the platinum alloy of the present invention may further contain from 0.001 to 2% by weight of at least one second metal selected from the group consisting of indium and gallium. Also, a combination of these elements may be added so long as the total amount does not exceed 2% by weight of the alloy composition. Indium and gallium may be added to enhance precipitation hardening of the alloy.
  • the alloy may further contain at least one property-improving additive.
  • Known property-improving additives include, in particular, deoxidizers, particle size reducers, viscosity reducing agents or color modifiers.
  • the number and proportion of other additives can vary depending on the desired mechanical properties of the alloy, and can be readily determined by one of ordinary skill in the art in light of routine experimentation.
  • the alloy according to the invention has excellent mechanical and physical properties such as tensile strength, Vickers hardness and elongation at break.
  • the tensile strength of the platinum alloy according to the invention is in the range of 250 to 900 N / mm 2 , in particular 450 to 800 N / mm 2 .
  • the Vickers hardness of the platinum alloy according to the invention, measured in the uncured state, is in the range of 70 to 260 HV10, in particular 130 to 210 HV10.
  • the elongation at break of the platinum alloy according to the invention is at least about 15%, in particular at least about 20%.
  • Another advantage of the present invention is that the hue of the platinum alloy substantially matches the platinum white hue of the PtCu950 alloy, which is aesthetically pleasing.
  • the alloy according to the invention may further comprise one or more base metals in an amount of 0.01 to 15 wt .-%, in particular 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to 7.5 wt .-%, and am most preferably 0.5 to 5 wt .-%.
  • non-noble metal means a metal that does not belong to the group of noble metals (gold, silver, mercury, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, and platinum).
  • Non-precious metals which may be present in the alloy according to the invention are, for example, copper, iron, cobalt, nickel, indium and / or gallium.
  • the phrase "consists essentially of” means that it includes all of the alloying ingredients except for common impurities and property-improving additives such as hardeners (eg, iridium and / or ruthenium), deoxidizers, grain size reducers, viscosity lowering agents, or color modifiers ,
  • the total proportion of the property-improving agents is preferably less than 5 wt .-%, more preferably less than 3 wt .-%, more preferably less than 2 wt .-%, more preferably less than 1 wt .-%, and most preferably less as 0.5% by weight.
  • the platinum alloy according to the invention can be present in the crystalline or in the amorphous state.
  • the platinum alloy of the present invention is in a substantially crystalline state.
  • the phrase "substantially crystalline state” means that the platinum alloy is greater than about 50% by volume in the crystalline state.
  • the platinum alloy is at least about 90 volume percent, more preferably at least about 95 volume percent, and most preferably about 100% in the crystalline state.
  • the alloy of the invention is also preferably non-ductile.
  • the alloy of the invention is preferably substantially free of nickel, chromium, phosphorus and / or cobalt.
  • the amount of the aforementioned elements in the alloy is in each case less than 5 wt .-%, in particular less than 3 wt .-%, preferably less than 2 wt .-%, more preferably less than 1 wt. -%, and most preferably less than 0.5 wt .-%, based on the total composition of the alloy.
  • the alloy of the invention can be prepared by conventional alloying processes known in the art.
  • the preparation of the alloy generally comprises the step of melting platinum, palladium and copper and optionally further alloying constituents in the corresponding proportions.
  • the method may further comprise the step of curing the alloy by cold working or heat treatment.
  • the method may further include the steps of annealing and then quenching the alloy prior to curing.
  • the alloy is usually cast from a melt under inert gas and then molded. After shaping, the alloy may be subjected to a heat treatment, optionally under protective gas, in order to improve its mechanical properties.
  • the preparation of the platinum alloy according to the invention is preferably carried out by high-temperature melting, for example by induction. Care should be taken to limit any contamination of the alloy, since platinum is easily contaminated with environmental elements (air, crucibles, etc.). It is therefore advisable to melt the metals either in a vacuum or under an inert gas atmosphere, whereby contact with other metals and mixing with SiO 2 -containing products should be prevented.
  • the platinum alloy is preferably mixed and melted by induction heating in a crucible suitable for platinum alloys. After melting, the alloy may be poured into water to produce granules and then dried, weighed and used for casting.
  • the components of the composition of the invention are preferably melted in a silica crucible (for small, rapid melts) or a zirconia crucible (for large, slow melts) in an induction furnace. It is preferred to use a vacuum or inert gas in the melting process and to add all components of the alloy composition at the same time in the crucible.
  • the molten metals should preferably be "turned" (using medium to low frequency induction fields) to achieve proper intermixing of the metals.
  • the obtained granular alloying components may be cold rolled and / or annealed to improve the mechanical properties of the mixture. Thereafter, the mixed metal composition may optionally be remelted as before and a shot or sheet made.
  • the preparation of the platinum alloy according to the invention may further comprise an annealing step.
  • the annealing may be performed either in an oven or in a flame as known in the art.
  • the annealing temperature depends on the platinum content and the melting point of the alloy and can easily be determined by one of ordinary skill in the art in the context of routine experiments.
  • the annealing is carried out in an oven under a protective gas atmosphere.
  • the shielding gas may be any of the non-oxidizing inert gases such as argon, nitrogen or a mixture thereof, antioxidant gases such as hydrogen and carbon monoxide or "forming gas” or “split ammonia” (nitrogen with a few percent hydrogen).
  • the workpiece can also be protected from oxidation by surrounding it with commercially available heat-treating sleeves.
  • the alloy can be used for a wide variety of jewelry components such as rings, buckles, spring parts, compression spring mountings for gemstones, and the like.
  • the alloy may be repeatedly annealed and heat treated / cured.
  • curing is essentially synonymous with the term “precipitation hardening” which results from the formation of minute particles of a novel constituent (phases) in a solid solution. The presence of these particles creates stress in the alloy and increases its yield strength and hardness. See for example BA Rogers, “The Nature of Metals,” p. 320 (Iowa State University Press, 1964 ) HW Polock, “Materials Science and Metallurgy", p.266 (Reston Pub. Inc., 1981 ) and " The Metals Handbook, p. 1-2 (Am. Soc'y Metals, 1986 ).
  • the alloy in the annealed / uncured state, can be processed by standard jewelery manufacturing techniques. For example, it can be rolled, drawn, soldered, shaped, bent, lasered, pressed and punched.
  • the alloy can be used for a variety of designs for springs, gemstone casings in rings, pendants, bracelets, necklaces, precious metal craft items, and the like.
  • bodies in particular jewelry, of any size and shape can be produced.
  • the basic shapes of bodies can vary from a simple sheet to ring shapes and more complex screw shapes, V shapes, and the like.
  • the bodies may be a wire, a sheet, a spring of any kind, pendants, chain links, brooches, etc. It can be used in the jewelry industry standard soldering or laser process.
  • the alloy can be shaped, bent, assembled and annealed, and when the piece is finished, spring force and hardness can be restored by a heat treatment.
  • the jewelry product can also be produced by casting, in particular by mold or vacuum casting, but also by continuous casting.
  • the alloy hardness can be further increased by a heat treatment.
  • the heat treatment may be performed in a range of 300 to 950 ° C, with a suitable value in the range of 600 to 950 ° C, and typically about 800 ° C.
  • the alloy may be annealed by standard annealing procedures, typically at about 850 to 950 ° C.
  • the alloy may be used in the form of wire, sheet or other machined article, and due to its high hardness, along with great ductility, it may be given intricate shapes and shapes.
  • the alloy according to the invention can be used, for example, for the production of wedding rings. These are generally made by cutting blanks out of pipes and working them through suitable operations such as milling, drawing, forging and polishing.
  • the alloys of the invention are characterized by good castability, which offers the opportunity for use in the entire field of jewelry casting. Due to its good ductility, the alloy is excellently suited for the production of rings and chains, embossed, pressed, stamped and deep-drawn jewelery, as well as for assembled and machined parts. In addition, the alloy is very easy to polish, frames can also be performed well. For the joining technique, the material is good solderable and very good with lasers. Finally, the alloys of the invention with the tools of the goldsmith after a heat treatment with partial oxidation of the copper content are easily accessible.
  • a 585PtPd100Cu type alloy having the composition shown in the following table was weighed and melted under vacuum in a ZrO 2 crucible in a vacuum induction furnace at a temperature of 1520 to 1560 ° C to obtain a homogeneous melt.
  • the alloy was poured into a water-cooled copper mold to form bars measuring 20 mm x 145 x 200 mm. After a reduction in thickness of 75% by cold rolling, the alloy was annealed at 950 ° C under a nitrogen atmosphere.
  • the physical properties of the prepared alloy samples are shown in the table.
  • the melting range was determined by measuring the cooling curve of the alloy with a Degussa resistance furnace HR1 / Pt / PtRH10 equipped with a Linsenis thermocouple and a temperature-time plotter L250.
  • the Vickers hardness was measured according to EN ISO 14577 using a Wolpert V-Testor 4521 device.
  • Tensile strength, elongation at break and yield strength were determined in accordance with EN 10002 using a Zwick Z010 device. The color was determined visually.
  • An alloy of the type 75OPtPd100Cu with the composition given in the table was prepared according to the procedure given in Example 1, the alloy being at a temperature of 1680 to 1740 ° C was melted.
  • the physical properties of the prepared alloy samples were determined as in Example 1 and are summarized in the table.
  • a commercially available alloy of Pt / Cu 950/50 was weighed out and melted under vacuum in a ZrO 2 crucible in a vacuum induction furnace, wherein a homogeneous melt was obtained.
  • the alloy was poured into a water-cooled copper mold to form bars measuring 20 mm x 145 x 200 mm. After a reduction in thickness to 10 mm by cold rolling, the alloy was annealed for 50 minutes at 1000 ° C under a nitrogen atmosphere. The next deformation steps were 4 mm and 1.0 mm. Between these steps, the material was annealed at 1000 ° C.
  • a 585PtCuCo type alloy having the composition shown in the table was weighed and melted under vacuum in a ZrO 2 crucible in a vacuum induction furnace at a temperature of 1480 to 1500 ° C to obtain a homogeneous melt.
  • the alloy was poured into a water-cooled copper mold, with bars of dimensions 20 mm x 145 x 200 mm were formed. After a reduction in thickness of 75% by cold rolling, the alloy was annealed at 950 ° C under a nitrogen atmosphere.
  • Example 1 The physical properties of the prepared alloy samples were investigated as described in Example 1 and are shown in the table.
  • ⁇ U> Table ⁇ / u> Example 1 585ptpd100Cu
  • Example 2 750PtPd100Cu Comparative
  • Example 1 585PtCuCo Comparative
  • Example 2 950PtCu composition Pt 58.5% by weight Pt 75.0% by weight Pt 58.6% by weight Pt 95% by weight Pd 10.0% by weight Pd 10.0% by weight Pd 10.0% by weight Cu 37.3% by weight Cu 5% by weight Cu 31.5% by weight Cu 15.0% by weight Co 4.1% by weight density 14.2 16.7 13.6 20.3 colour platinum white platinum white platinum white platinum white melting interval 1310-1380 1550-1600 1360 - 1410 1730 - 1745 Castability (jewelery casting) excellent excellent well suited suitable Hardness [HV] annealed 180 180 170 110 20% cold rolled 230 242 260 185 40% cold rolled 250 263 285 210 60% cold rolled
  • the test results show that the alloy according to the invention has superior casting, wear and abrasion properties compared with the known alloy Pt / Cu 950/50 . Furthermore, the experimental results show that the shaping properties and hue of the alloy according to the invention are similar to those of the known alloy Pt / comparable Cu 950/50.
  • the alloys are characterized by good castability, which offers the opportunity for use in the entire field of jewelery casting. Due to its good ductility, the alloy is excellently suited for the production of rings and chains, embossed, pressed, stamped and deep-drawn jewelery, as well as for assembled and machined parts. In addition, the alloy is very easy to polish, frames can also be performed well. For the joining technique, the material is good solderable and very good with lasers. Finally, the alloys of the invention with the tools of the goldsmith after a heat treatment with partial oxidation of the copper content are easily accessible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Platinlegierung, die 47,5 bis 79,5 Gew.-% Platin, 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und 3 bis 50,49 Gew.-% Kupfer enthält. Die Platinlegierungen haben ausgezeichnete mechanische und optische Eigenschaften und sind hervorragend für die Verwendung in der Schmuckfertigung geeignet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Platinlegierungen und deren Verwendung zur Herstellung von Schmuckerzeugnissen. Sie ist darüber hinaus auf Schmuckerzeugnisse, welche die Platinlegierung umfassen, sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung gerichtet.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Platinlegierung und ein Verfahren zu deren Herstellung. Sie betrifft insbesondere eine Platinlegierung, die für die Fertigung von Schmuckartikeln wie Ringen, Halsketten, Armbändern, Ohrringen, Uhrarmbändern, Uhrgehäusen und anderen Schmucksachen geeignet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein aus der Platinlegierung hergestelltes Schmuckerzeugnis und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
    • STAND DER TECHNIK FÜR DIE ERFINDUNG
  • Platin ist ein relativ teures Edelmetall. In den letzten Jahren erfreut sich Platin zunehmender Beliebtheit als Material für die Schmuckfertigung. Die für die Schmuckfertigung verwendeten Platinlegierungen weisen üblicherweise einen Platingehalt von über 85 Gew.-% auf.
  • Reines Platinmetall (Pt1000) ist weich und besitzt für die meisten Verwendungen in der Schmuckindustrie nicht die erforderliche mechanische Festigkeit. Aus diesem Grund werden in den meisten Schmuckapplikationen verschiedene Arten von Platinlegierungen verwendet. Platinlegierungen sind wegen ihrer neutralen Farbe, wenn sie zusammen mit Edelsteinen verwendet werden, beliebt, sie sind hypoallergen, haben eine hohe Zugfestigkeit und aufgrund ihrer hohen Dichte ein angenehmes Gewicht und eine gute Haptik.
  • In der Schmuckindustrie werden drei Hauptklassen von Platinlegierungen verwendet. Diese sind Pt950, Pt900 und Pt850. Diese Legierungen haben einen Platingehalt von 95, 90 bzw. 85 Gew.-%. Beispiele für kommerziell erhältliche Legierungen, die häufig in der Schmuckfertigung verwendet werden, sind Pt/Ir 900/100 (90 Gew.-% Platin und 10 Gew.-% Iridium), PtCu950 (95 Gew.-% Platin und 5 Gew.-% Kupfer) und PtCo950 (95 Gew.-% Platin und 5 Gew.-% Cobalt) .
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Schmuckmaterialien mit hohem Platingehalt bekannt. Dabei bedeutet die hier benutzte Bezeichnung "hoher Platingehalt" eine Platinlegierung mit einem Platingehalt von 85 Gew.-% oder mehr.
  • So ist zum Beispiel in dem US-Patent 4 165 983 eine Legierung für die Schmuckfertigung beschrieben, die mindestens 95 Gew.-% Platin, 1,5 bis 3,5 Gew.-% Gallium und den Rest aus mindestens einem von Indium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Cobalt, Nickel, Ruthenium, Iridium und Rhodium enthält. Im US-Patent 5 846 352 ist eine wärmebehandelte Platin-Gallium-Legierung für die Schmuckfertigung beschrieben, die 1 bis 9 Gew.-% Gallium und einen kleinen Palladiumanteil enthält. In der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP 61-133340 ist eine Legierung für die Schmuckfertigung beschrieben, die aus 84 bis 96 Gew.-% Platin, 1 bis 10 Gew.-% Gallium, 0,5 bis 10 Gew.-% Kupfer und 0,01 bis 5 Gew.-% Cobalt besteht. In der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP 61-034133 ist eine Legierung für die Schmuckfertigung beschrieben, die 84 bis 96 Gew.-% Platin, 0,5 bis 10 Gew.-% Cobalt, 0,5 bis 10 Gew.-% Kupfer und 0,01 bis 0,5 Gew.-% Y,B,CaB-Mischmetall enthält.
  • Obwohl diese Legierungen zufriedenstellende mechanische und optische Eigenschaften besitzen und für die Schmuckfertigung geeignet sind, sind sie aufgrund ihres hohen Platingehalts sehr teuer in der Herstellung.
  • Aus dem Stand der Technik ist ferner eine Anzahl von Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt bekannt. Dabei bedeutet die hierin benutzte Bezeichnung "niedriger Platingehalt" Platinlegierungen mit einem Platingehalt von weniger als 85 Gew.-% ist.
  • In dem US-Patent 2 279 763 ist eine duktile Platinlegierung beschrieben, die 10 bis 80 Gew.-% Platin, 12 bis 90 Gew.-% Palladium und 1 bis 15 Gew.-% Ruthenium enthält.
  • Nachteilig an bekannten Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt ist, dass diese oftmals, verglichen mit den Schmuckmaterialien mit hohem Platingehalt, schlechtere mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen. Insbesondere ist die Vergießbarkeit der bekannten Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt nicht so gut wie diejenige der Legierungen mit hohem Platingehalt. Auch unterscheidet sich die Farbe der bekannten Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt von der typischen "Platinfarbe" von Pt950-Legierungen, die von den meisten Kunden von edlem Schmuck gewünscht wird. Deshalb werden Schmuckmaterialien mit niedrigem Platingehalt oftmals aus ästhetischen Gründen von den Kunden abgelehnt. Tatsächlich ist es sehr schwierig, ein Schmuckmaterial mit niedrigem Platingehalt herzustellen, das sowohl die mechanische Festigkeit und Bearbeitbarkeit als auch die optischen Eigenschaften der Materialien mit hohem Platingehalt in sich vereinigt.
  • Es besteht daher ein Bedarf an Platinlegierungen, die für die Schmuckindustrie geeignet und weniger teuer als die derzeit zur Verfügung stehenden Platinlegierungen sind und aus denen sich dennoch Platinschmuck mit den gewünschten mechanischen und optischen Eigenschaften herstellen läßt.
  • Ferner besteht Bedarf an einer Platinlegierung mit niedrigem Platingehalt, die im Wesentlichen aus Platin und Nichtedelmetallen besteht und in welcher der Platingehalt 58,5 Gew.-% oder 75 Gew.-% beträgt (was 14 Karat oder 18 Karat auf einer Skala von 24 Karat entspricht). Auf diese Weise wird Kunden, die mit der Karatskala von Goldlegierungen vertraut sind, das Verständnis des Platingehalts der Legierung erleichtert.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Platinlegierung mit niedrigem Platingehalt bereitgestellt, die 47,5 bis
  • 79,5 Gew.-% Platin, 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und 5 bis 50 Gew.-% Kupfer enthält.
  • Die erfindungsgemäßen Legierungen sind insbesondere für die Herstellung von Schmuckartikeln wie Ringen, Ketten, Hals- und Armreifen, Ohrringen, Uhrarmbändern, Uhrgehäusen und anderem Schmuck, insbesondere geprägtem, gestanztem und tiefgezogenem Schmuck sowie für montierte und spanend hergestellte Teile geeignet.
  • Überraschend wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäßen Legierungen trotz ihres relativ niedrigen Platingehalts ausgezeichnete mechanische und optische Eigenschaften besitzen und sich hervorragend zur Schmuckfertigung eignen. Aufgrund der geringeren Dichte der erfindungsgemäßen Legierungen ist es möglich, dünnere und leichtere Gestaltungen und Gusserzeugnisse bei beträchtlich niedrigeren Kosten als mit Legierungen mit hohem Platingehalt (beispielsweise Pt850, Pt900 und Pt950) herzustellen.
  • Die erfindungsgemäßen Platinlegierungen haben einen tieferen Schmelzbereich, verglichen mit bekannten Legierungen mit niedrigem Platingehalt wie sie beispielsweise im US-Patent 6 048 492 beschrieben sind. Aufgrund ihrer relativ niedrigen Schmelztemperatur lassen sie sich leichter vergießen als bisher bekannte Platinlegierungen und sind energieeffizienter. Diese Legierung mit niedrigerer Schmelztemperatur erlaubt auch eine niedrigere Formungstemperatur und weniger Ausschuss aufgrund von Schrumpfungsporosität, Rissen, Einschlüssen und Verunreinigungen, die leichter bei höheren Temperaturen auftreten.
  • Überraschend wurde ferner festgestellt, dass sich die erfindungsgemäßen Platinlegierungen nicht nur - wie für bekannte Platinlegierungen im Schmuckbereich üblich - im Kokillen- oder Vakuumguß, sondern auch im Strangguß vergießen lassen. Insbesondere wurde festgestellt, dass sich die erfindungsgemäßen Platinlegierungen selbst zum Strangguß von Gussteilen eignen, die einen Gießquerschnitt von größer 100 mm2 besitzen.
  • Die erfindungsgemäßen Legierungen sind aufgrund ihrer verbesserten Härte, Bearbeitbarkeit, Vergießbarkeit, Verformbarkeit, Verschleiß- und Abriebeigenschaften und Korrosionsbeständigkeit besonders für die Herstellung von Schmucksachen geeignet. Die erfindungsgemäße Platinlegierungszusammensetzung sieht so aus und unterscheidet sich nicht von 95%igem Platin, ist aber wesentlich leichter und weniger dicht und somit billiger in der Herstellung. Die erfindungsgemäße Platinlegierungszusammensetzung hat im Wesentlichen dieselbe Farbe und dasselbe Aussehen wie die Legierung PtCu950.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung, in dem deren Komponenten mit den vorgeschriebenen Anteilen formuliert, vermischt und zusammen geschmolzen werden.
  • Der Legierung kann die gewünschte Form verliehen werden. Derartige Arbeitsgänge sind vielfältig und umfassen das Gießen oder die maschinelle Bearbeitung. Einige Beispiele für die maschinelle Bearbeitung sind Walzen der Legierung zu einem Blech, Ziehen zu einem Draht, Formgeben, Gießen, Schmieden, Pressen, Stanzen, Umformen oder Ziehen zu Schmuckteilen.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung dieser Legierungen bei der Herstellung dekorativer Erzeugnisse wie Schmuckartikeln. Außerdem betrifft die Erfindung Schmuckerzeugnisse, die diese Legierungen umfassen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Platinlegierungszusammensetzung mit niedrigem Platingehalt bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Platinlegierung bereitzustellen, die für die Massenfertigung von Schmuckartikeln geeignet ist.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Platinlegierung bereitzustellen, die eine geringere Dichte als bekannte Platinlegierungen mit hohem Platingehalt besitzen.
  • Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Platinlegierung bereitzustellen, die sich leichter als bekannte Platinlegierungen vergießen läßt und insbesondere für den Strangguß geeignet ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Legierung mit niedrigem Platingehalt bereitzustellen, deren prozentualer Platingewichtsanteil 14 und 18 Karat auf einer 24-Karat-Skala gleichwertig ist.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die erfindungsgemäßen Platinlegierungen weisen einen Platingehalt von 47,5 bis 79,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, auf. Damit ist der Platingehalt der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzungen deutlich niedriger als der Platingehalt der bekannten Platinlegierungen Pt850, Pt900 und Pt950, die üblicherweise in der Schmuckindustrie verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Platinlegierung enthält folgende Legierungsbestandteile:
    • 47,5 bis 79,5 Gew.-% Platin,
    • 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
    • 3 bis 50,49 Gew.-% Kupfer.
  • Der Platingehalt der erfindungsgemäßen Legierung kann in dem oben angegebenen Bereich variieren. Liegt der Platingehalt der Legierung unter 47,5 Gew.-%, verschlechtern sich die Verarbeitbarkeit und die Korrosionseigenschaften der Legierung erheblich und die Legierung verliert ihre platinähnliche Farbe. Liegt der Platingehalt der Legierung über 79,5 Gew.-%, dann steigen die Kosten für die Legierung stark an, während sich gleichzeitig die mechanischen und chemischen Eigenschaften nicht erheblich verbessern.
  • Der Palladiumgehalt der erfindungsgemäßen Legierung beträgt 2,01 bis 25 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Palladiumgehalt der Legierung 2,01 bis 20, insbesondere 3 bis 15, noch bevorzugter 5 bis 13 und am bevorzugtesten 8 bis 12 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Legierungszusammensetzung. Liegt der Palladiumgehalt der Legierung unter 2,01 Gew.-%, so verschlechtern sich ihre Korrosionseigenschaften und die Legierung verliert ihre platinähnliche Farbe. Liegt der Palladiumgehalt der Legierung über 25 Gew.-%, so wird die Legierung zu teuer und die mechanischen Eigenschaften der Legierung verschlechtern sich in Folge von Graphitaufnahme.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Palladiumgehalt der Legierung ferner 0,5 bis 25 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.-% und noch bevorzugter 0,5 bis 12,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Legierung, betragen.
  • Die erfindungsgemäße Legierung kann Kupfer in einer Menge von 3 bis 50,49 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Legierungszusammensetzung, enthalten. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Legierung Kupfer in einer Menge von größer 5 Gew.-%, insbesondere größer 7,5 Gew.-%, bevorzugt größer 10 Gew.-%, noch bevorzugter größer 12,5 Gew.-%, noch weiter bevorzugt größer 15 Gew.-%, noch weiter bevorzugt größer 17,5 Gew.-%, noch weiter bevorzugt größer 20 Gew.-%, noch weiter bevorzugt größer 22,5 Gew.-% und am bevorzugtesten größer 25 Gew.-%. Die vorstehenden Zahlenwerte geben die Untergrenze für den Kupfergehalt in der erfindungsgemäßen Legierung an. Die Obergrenze für den Kupfergehalt der erfindungsgemäßen Legierung in Gew.-% kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch folgende Formel berechnet werden: 100 minus Summe der übrigen Legierungsbestandteile in Gew.-%. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die erfindungsgemäße Platinlegierung im Rest aus Kupfer.
  • Die erfindungsgemäße Platinlegierung kann weiterhin 0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines ersten Metalls enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Iridium und Ruthenium besteht. Auch kann eine Kombination aus diesen Elementen zugesetzt werden, solange der Gesamtanteil 2 Gew.-% der Legierungszusammensetzung nicht übersteigt. Iridium und/oder Ruthenium kann/können als Metallhärter zugesetzt werden, um die Härte der Legierung zu erhöhen, wobei Iridium der bevorzugte Härter ist, da es allmähliche Härteverbesserungen über einen großen Konzentrationsbereich ohne Verschlechterung der Legierungseigenschaften bietet.
  • Die erfindungsgemäße Platinlegierung kann außerdem 0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines zweiten Metalls enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Indium und Gallium besteht. Auch kann eine Kombination aus diesen Elementen zugesetzt werden, solange der Gesamtanteil 2 Gew.-% der Legierungszusammensetzung nicht übersteigt. Indium und Gallium können zugesetzt werden, um das Ausscheidungshärten der Legierung zu verbessern.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Legierung weiterhin mindestens ein eigenschaftsverbesserndes Additiv enthalten. Zu den bekannten eigenschaftsverbessernden Additiven zählen insbesondere Desoxidationsmittel, Korngrößenverkleinerer, viskositätserniedrigende Mittel oder Farbveränderer. Anzahl und Anteil der weiteren Additive können in Abhängigkeit von den gewünschten mechanischen Eigenschaften der Legierung variieren und lassen sich vom Durchschnittsfachmann leicht im Rahmen von Routineversuchen ermitteln.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Legierung besitzt ausgezeichnete mechanische und physikalische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Vickers-Härte und Bruchdehnung. Die Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen Platinlegierung liegt im Bereich von 250 bis 900 N/mm2, insbesondere 450 bis 800 N/mm2. Die Vickers-Härte der erfindungsgemäßen Platinlegierung, gemessen im ungehärteten Zustand, liegt im Bereich von 70 bis 260 HV10, insbesondere 130 bis 210 HV10. Die Bruchdehnung der erfindungsgemäßen Platinlegierung beträgt mindestens etwa 15 %, insbesondere mindestens etwa 20 %.
  • Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin, dass der Farbton der Platinlegierung im Wesentlichen dem platinweißen Farbton der Legierung PtCu950 entspricht, der ästhetisch sehr ansprechend ist.
  • Die erfindungsgemäße Legierung kann ferner eines oder mehrere Nichtedelmetalle in einer Menge von jeweils 0,01 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 7,5 Gew.-%, und am bevorzugtesten 0,5 bis 5 Gew.-% enthalten.
  • Dabei bedeutet der Begriff "Nichtedelmetall", wie er hier verwendet wird, ein Metall, das nicht zu der Gruppe der Edelmetalle (Gold, Silber, Quecksilber, Rhenium, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin) gehört. Nichtedelmetalle, die in der erfindungsgemäßen Legierung enthalten sein können, sind beispielsweise Kupfer, Eisen, Cobalt, Nickel, Indium und/oder Gallium.
  • Die Formulierung "besteht im Wesentlichen aus", wie sie hier verwendet wird, bedeutet, dass damit alle Legierungsbestandteile mit Ausnahme von üblichen Verunreinigungen und eigenschaftsverbessernden Additiven wie Härter (beispielsweise Iridium und/oder Ruthenium), Desoxidationsmittel, Korngrößenverkleinerer, viskositätserniedrigende Mittel oder Farbveränderer angegeben sind. Der Gesamtanteil der eigenschaftsverbessernden Mittel beträgt dabei vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 3 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.-%, und am bevorzugtesten weniger als 0,5 Gew.-%.
  • Die erfindungsgemäße Platinlegierung kann im kristallinen oder im amorphen Zustand vorliegen. Vorzugsweise liegt die erfindungsgemäße Platinlegierung in einem im wesentlichen kristallinen Zustand vor. Die Formulierung "im wesentlichen kristallinen Zustand", wie sie hier verwendet wird, bedeutet, dass die Platinlegierung zu mehr als etwa 50 Volumenprozent im kristallinen Zustand vorliegt. Vorzugsweise liegt die Platinlegierung zu wenigstens etwa 90 Volumenprozent, insbesondere zu wenigstens etwa 95 Volumenprozent und am bevorzugtesten zu etwa 100 % im kristallinen Zustand vor. Die erfindungsgemäße Legierung ist ferner vorzugsweise nicht duktil.
  • Die erfindungsgemäße Legierung ist vorzugsweise im wesentlichen frei von Nickel, Chrom, Phosphor und/oder Kobalt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Menge der vorgenannten Elemente in der Legierung jeweils weniger als 5 Gew.-%, insbesondere weniger als 3 Gew.-%, bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.-% und am bevorzugtesten weniger als 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Legierung.
  • Die erfindungsgemäße Legierung kann durch herkömmliche aus dem Stand der Technik bekannte Legierungsverfahren hergestellt werden. Dabei umfasst die Herstellung der Legierung im Allgemeinen den Schritt des Schmelzens von Platin, Palladium und Kupfer und der gegebenenfalls weiteren Legierungsbestandteile in den entsprechenden Mengenanteilen. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Härtens der Legierung durch Kaltverformung oder Wärmebehandlung umfassen.
  • Das Verfahren kann ferner die Schritte Glühen sowie anschließendes Abschrecken der Legierung vor ihrem Aushärten umfassen.
  • Die Legierung wird üblicherweise aus einer Schmelze unter Schutzgas gegossen und anschließend geformt. Nach der Formgebung kann die Legierung einer Wärmebehandlung, gegebenenfalls unter Schutzgas, unterworfen werden, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen Platinlegierung erfolgt vorzugsweise durch Hochtemperaturschmelzen, z.B. durch Induktion. Dabei sollte Sorge dafür getragen werden, jegliche Verunreinigung der Legierung zu begrenzen, da Platin leicht Elemente aus der Umgebung (Luft, Tiegel etc.) verunreinigt wird. Es empfiehlt sich daher, die Metalle entweder in einem Vakuum oder unter Inertgasatmosphäre zu schmelzen, wobei ein Kontakt mit anderen Metallen und das Vermischen mit auf SiO2-haltigen Produkten verhindert werden sollte.
  • Die Platinlegierung wird vorzugsweise durch Induktionserwärmen in einem für Platinlegierungen geeigneten Tiegel vermischt und erschmolzen. Nach dem Schmelzen kann die Legierung in Wasser gegossen werden, wodurch ein Granulat erzeugt wird, und anschließend getrocknet, gewogen und zum Gießen verwendet werden.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung werden die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise in einem Siliziumdioxidtiegel (für kleine, schnelle Schmelzen) oder einem Zirkoniumoxidtiegel (für große, langsame Schmelzen) in einem Induktionsofen geschmolzen. Dabei ist es bevorzugt, im Schmelzvorgang ein Vakuum oder Inertgas zu verwenden und alle Komponenten der Legierungszusammensetzung zeitgleich in den Tiegel zu geben. Beim Erschmelzen der Legierung sollten die geschmolzenen Metalle vorzugsweise "gewendet" werden (unter Anwendung von Induktionsfeldern mit mittlerer bis niedriger Frequenz), um das richtige Durchmischen der Metalle zu erreichen.
  • Nach dem Schmelzschritt können die erhaltenen kornförmigen Legierungsbestandteile kaltgewalzt und/oder geglüht werden, um die mechanischen Eigenschaften des Gemischs zu verbessern. Danach kann die gemischte Metallzusammensetzung wahlweise wie zuvor erneut geschmolzen und ein Schrot oder ein Blech hergestellt werden.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen Platinlegierung kann weiterhin einen Glühschritt umfassen. Das Glühen kann entweder in einem Ofen oder in einer Flamme, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durchgeführt werden. Dabei ist die Glühtemperatur von Platingehalt und Schmelzpunkt der Legierung abhängig und lässt sich leicht vom Durchschnittsfachmann im Rahmen von Routineversuchen bestimmen. Vorzugsweise wird das Glühen in einem Ofen unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt.
  • Das Schutzgas kann eines der nichtoxidierenden inerten Gase wie Argon, Stickstoff oder ein Gemisch davon, antioxidierenden Gase wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid oder "Formiergas" bzw. "Spaltammoniak" (Stickstoff mit wenigen Prozenten Wasserstoff) sein. Das Werkstück kann auch vor Oxidation geschützt werden, indem es mit im Handel erhältlichen Wärmebehandlungshüllen umgeben wird.
  • Die Legierung kann für eine breite Vielfalt von Schmuckkomponenten wie Ringe, Schließhaken, Federteile, Druckfederfassungen für Edelsteine und dergleichen verwendet werden.
  • Weiterhin kann die Legierung, wenn gewünscht, wiederholt geglüht und wärmebehandelt/ausgehärtet werden.
  • Dabei ist der Begriff "Aushärten", wie er hier verwendet wird, im Wesentlichen synonym mit dem Begriff "Ausscheidungshärten", welches aus der Bildung winziger Teilchen aus einem neuen Bestandteil (Phasen) in einer festen Lösung resultiert. Durch das Vorhandensein dieser Teilchen wird eine Spannung in der Legierung erzeugt und deren Streckgrenze und Härte erhöht. Siehe beispielsweise B.A. Rogers, "The Nature of Metals", S. 320 (Iowa State University Press, 1964), H.W. Polock, "Materials Science and Metallurgy", S. 266 (Reston Pub. Inc., 1981) und "The Metals Handbook", S. 1-2 (Am. Soc'y Metals, 1986).
  • Im geglühten/ungehärteten Zustand kann die Legierung durch Standardverfahren zur Schmuckfertigung bearbeitet werden. So kann sie beispielsweise gewalzt, gezogen, gelötet, geformt, gebogen, gelasert, gepresst und gestanzt werden. Die Legierung kann für eine Vielfalt von Designs für Federn, Edelsteinfassungen in Ringen, Anhängern, Armbändern, Ketten, Edelmetall-Kunsthandwerksgegenstände und dergleichen verwendet werden.
  • Aus der erfindungsgemäßen Legierung können Körper, insbesondere Schmuckartikel, beliebiger Größe und Form hergestellt werden. Die Grundformen Körper können variieren, von einem einfachen Blech bis zu Ringformen und komplexeren Schraubenformen, V-Formen und dergleichen. Die Körper können ein Draht, ein Blech, eine Feder jeder Art, Anhänger, Kettenglieder, Broschen usw. sein. Es können die in der Schmuckindustrie üblichen Standardlötverfahren oder Laserverfahren angewendet werden. Die Legierung kann geformt, gebogen, aufgebaut und geglüht werden, und, wenn das Stück fertig ist, können Federkraft und Härte durch eine Wärmebehandlung wiederhergestellt werden.
  • Das Schmuckerzeugnis kann ferner durch Gießen, insbesondere durch Kokillen- oder Vakuumguß, aber auch durch Strangguß hergestellt werden. Die Legierungshärte kann durch eine Wärmebehandlung weiter erhöht werden. Die Wärmebehandlung kann in einem Bereich von 300 bis 950 °C durchgeführt werden, wobei ein geeigneter Wert im Bereich von 600 bis 950 °C und typischerweise bei etwa 800 °C liegt. Die Legierung kann durch Standardglühvorgänge, typischerweise bei etwa 850 bis 950 °C, weichgeglüht werden.
  • Die Legierung kann in Form von Draht, Blech oder einem anderen bearbeiteten Artikel verwendet werden, und es können ihr aufgrund ihrer großen Härte, zusammen mit großer Duktilität, komplizierte Gestalten und Formen verliehen werden.
  • Die erfindungsgemäße Legierung kann beispielsweise zur Herstellung von Trauringen verwendet werden. Diese werden im Allgemeinen hergestellt, indem Rohlinge aus Rohren herausgesägt und durch geeignete Arbeitsgänge wie Fräsen, ziehen, Schmieden und Polieren weiterbearbeitet werden.
  • Aus der erfindungsgemäßen Legierung können weitere Schmucksachen, beispielsweise Ringe, Halsketten, Armbänder, Ohrringe, Armreifen, Anstecknadeln, Uhrarmbänder, Uhrgehäuse, Armbanduhren und Zahnstocher, und andere dekorative Artikel wie Kugelschreiber, Brieföffner, Taschenmessergriffe und dergleichen hergestellt werden.
  • Mit den erfindungsgemäßen Legierungen wird ein guter Kompromiss zwischen verschiedenen technologischen Eigenschaften bei gleichzeitig weitgehender Beibehaltungder Platinfarbe erzielt.
  • Die erfindungsgemäßen Legierungen zeichnen sich durch gute Vergießbarkeit aus, welches die Möglichkeit zum Einsatz für den gesamten Bereich des Schmuckgusses bietet. Durch ihre gute Verformbarkeit ist die Legierung hervorragend zur Herstellung von Ringen und Ketten, geprägtem, gepresstem, gestanztem und tiefgezogenem Schmuck geeignet, ebenso wie für montierte und spanend hergestellte Teile. Darüber hinaus lässt sich die Legierung sehr gut polieren, Fassungen können ebenfalls gut ausgeführt werden. Für die Verbindungstechnik ist das Material gut lötbar und sehr gut zu Lasern. Schließlich sind die erfindungsgemäßen Legierungen mit dem Handwerkszeug des Goldschmieds nach einer Wärmebehandlung mit teilweiser Oxidation des Kupferinhaltes gut beizbar.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die beschriebenen Beispiele dienen lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung und sind nicht als Beschränkung der in den Patentansprüchen unter Schutz gestellten Erfindung zu verstehen.
    • BEISPIEL 1
  • Eine Legierung vom Typ 585PtPd100Cu mit der in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzung wurde ausgewogen und unter Vakuum in einem ZrO2-tiegel in einem Vakuuminduktionsofen bei einer Temperatur von 1520 bis 1560 °C geschmolzen, wobei eine homogene Schmelze zu erhalten wurde. Die Legierung wurde in eine wassergekühlte Kupferform gegossen, wobei Barren mit den Abmessungen 20 mm x 145 x 200 mm geformt wurden. Nach einer Dickenverringerung um 75 % durch Kaltwalzen wurde die Legierung bei 950 °C unter Stickstoffatmosphäre geglüht.
  • Die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Legierungsproben sind in der Tabelle angegeben. Der Schmelzbereich wurde ermittelt, indem die Abkühlungskurve der Legierung mit einem Degussa-Widerstandsofen HR1/Pt/PtRH10, der mit einem Linseis-Thermoelement und einem Temperatur-Zeit-Plotter L250 ausgerüstet war, gemessen wurde. Die Vickers-Härte wurde entsprechend EN ISO 14577 mit einem Gerät vom Typ Wolpert V-Testor 4521 gemessen. Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Streckgrenze wurden entsprechend EN 10002 mit einem Gerät vom Typ Zwick Z010 bestimmt. Die Farbe wurde visuell ermittelt.
    • BEISPIEL 2
  • Eine Legierung vom Typ 75OPtPd100Cu mit der in der Tabelle angegebenen Zusammensetzung wurde gemäß der in Beispiel 1 angegebenen Verfahrensweise hergestellt, wobei die Legierung bei einer Temperatur von 1680 bis 1740 °C geschmolzen wurde. Die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Legierungsproben wurden wie in Beispiel 1 bestimmt und sind in der Tabelle zusammengefasst.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Eine im Handel erhältliche Legierung vom Typ Pt/Cu 950/50 wurde ausgewogen und unter Vakuum in einem ZrO2-Tiegel in einem Vakuuminduktionsofen geschmolzen, wobei eine homogene Schmelze erhalten wurde. Die Legierung wurde in eine wassergekühlte Kupferform gegossen, wobei Barren mit den Abmessungen 20 mm x 145 x 200 mm geformt wurden. Nach einer Dickenverringerung auf 10 mm durch Kaltwalzen wurde die Legierung 50 Minuten lang bei 1000 °C unter Stickstoffatmosphäre geglüht. Die nächsten Verformungsschritte waren 4 mm und 1,0 mm. Zwischen diesen Schritten wurde das Material bei 1000 °C geglüht.
  • Die physikalischen Eigenschaften der so hergestellten Legierungsproben wurden wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht und sind in der Tabelle angegeben.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 2
  • Eine Legierung vom Typ 585PtCuCo mit der in der Tabelle angegebenen Zusammensetzung wurde ausgewogen und unter Vakuum in einem ZrO2-Tiegel in einem Vakuuminduktionsofen bei einer Temperatur von 1480 bis 1500 °C geschmolzen, wodurch eine homogene Schmelze erhalten wurde. Die Legierung wurde in eine wassergekühlte Kupferform gegossen, wobei Barren mit den Abmessungen 20 mm x 145 x 200 mm geformt wurden. Nach einer Dickenverringerung um 75 % durch Kaltwalzen wurde die Legierung bei 950 °C unter Stickstoffatmosphäre geglüht.
  • Die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Legierungsproben wurden wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht und sind in der Tabelle angegeben. Tabelle
    Beispiel 1 585ptpd100Cu Beispiel 2 750PtPd100Cu Vergleichsbeispiel 1 585PtCuCo Vergleichsbeispiel 2 950PtCu
    Zusammensetzung Pt 58,5 Gew.% Pt 75,0 Gew.% Pt 58,6 Gew.-% Pt 95 Gew.-%
    Pd 10,0 Gew.% Pd 10,0 Gew.% Cu 37,3 Gew.-% Cu 5 Gew.-%
    Cu 31,5 Gew.% Cu 15,0 Gew.% Co 4,1 Gew.-%
    Dichte 14,2 16,7 13,6 20,3
    Farbe platinweiß platinweiß platinweiß platinweiß
    Schmelzintervall 1310-1380 1550-1600 1360 - 1410 1730 - 1745
    Vergießbarkeit (Schmuckguß) ausgezeichnet ausgezeichnet gut geeignet geeignet
    Härte [HV]
    weichgeglüht 180 180 170 110
    20 % kaltgewalzt 230 242 260 185
    40 % kaltgewalzt 250 263 285 210
    60 % kaltgewalzt 260 282 300 235
    Beispiel 1 585PtPd100C Beispiel 2 750PtPd100Cu Vergleichsbeispiel 1 585PtCuCo Vergleichsbeispiel 2 950PtCu
    Zugfestigkeit [N/mm2]
    weichgeglüht 420 400 650 320
    60 % kaltgewalzt ca. 900 ca. 850 ca. 1000 ca. 800
    Streckgrenze [N/mm2] 210 200 350 130
    Bruchdehnung [%] >30 >30 >30 >30
    Stranggießbarkeit gut geeignet geeignet geeignet bedingt geeignet
  • Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäße Legierung überlegene Gieß-, Verschleiß- und Abriebeigenschaften besitzt, verglichen mit der bekannten Legierung Pt/Cu 950/50. Weiterhin zeigen die Versuchsergebnisse, dass die Formgebungseigenschaften und der Farbton der erfindungsgemäßen Legierung mit denjenigen der bekannten Legierung Pt/Cu 950/50 vergleichbar sind.
  • Die Legierungen zeichnen sich durch gute Vergießbarkeit aus, welches die Möglichkeit zum Einsatz für den gesamten Bereich des Schmuckgusses bietet. Durch ihre gute Verformbarkeit ist die Legierung hervorragend zur Herstellung von Ringen und Ketten, geprägtem, gepresstem, gestanztem und tiefgezogenem Schmuck geeignet, ebenso wie für montierte und spanend hergestellte Teile. Darüber hinaus lässt sich die Legierung sehr gut polieren, Fassungen können ebenfalls gut ausgeführt werden. Für die Verbindungstechnik ist das Material gut lötbar und sehr gut zu Lasern. Schließlich sind die erfindungsgemäßen Legierungen mit dem Handwerkszeug des Goldschmieds nach einer Wärmebehandlung mit teilweiser Oxidation des Kupferinhaltes gut beizbar.

Claims (26)

  1. Platinlegierung, enthaltend:
    - 47,5 bis 79,5 Gew.-% Platin,
    - 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
    - 3 bis 50,49 Gew.-% Kupfer.
  2. Platinlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinlegierung 2,01 bis 20 Gew.-%, 3 bis 15 Gew.-%, 5 bis 13 Gew.-% oder 8 bis 12 Gew.-% Palladium enthält.
  3. Platinlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinlegierung weiterhin 0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines ersten Metalls enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Iridium und Ruthenium ausgewählt ist.
  4. Platinlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinlegierung weiterhin 0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines zweiten Metalls enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Indium und Gallium ausgewählt ist.
  5. Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend:
    - 47,5 bis 52,5 Gew.-% Platin,
    - 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
    - 20 bis 50,49 Gew.-% Kupfer.
  6. Platinlegierung nach Anspruch 5, enthaltend 49 bis 51 Gew.-% Platin, 2,01 bis 15 Gew.% Palladium und/oder 20 bis 48,99 Gew.-% Kupfer.
  7. Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend:
    - 55 bis 63 Gew.-% Platin,
    - 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
    - 15 bis 42,99 Gew.-% Kupfer.
  8. Platinlegierung nach Anspruch 7, enthaltend 57,5 bis 59,5 Gew.-% Platin, 2,01 bis 15 Gew.% Palladium und/oder 15 bis 40,49 Gew.-% Kupfer.
  9. Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend:
    - 57,5 bis 62,5 Gew.-% Platin,
    - 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
    - 10 bis 40,49 Gew.-% Kupfer.
  10. Platinlegierung nach Anspruch 9, enthaltend 59 bis 61 Gew.-% Platin, 2,01 bis 15 Gew.% Palladium und/oder 10 bis 38,99 Gew.-% Kupfer.
  11. Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend:
    - 70 bis 79,5 Gew.-% Platin,
    - 2,01 bis 25 Gew.-% Palladium und
    - 5 bis 27,99 Gew.-% Kupfer.
  12. Platinlegierung nach Anspruch 11, enthaltend 74 bis 76 Gew.-% Platin, 2,01 bis 15 Gew.% Palladium und/oder 5 bis 23,99 Gew.-% Kupfer.
  13. Platinlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bestehend im Wesentlichen aus:
    - 47,5 bis 79,5 Gew.-% Platin,
    - 2,01 bis 15 Gew.-% Palladium und
    - 5,5 bis 50,49 Gew.-% Kupfer.
    worin 0,001 bis 2 Gew.-% Kupfer durch mindestens eines der ersten Metalle und 0,001 bis 2 Gew.-% Kupfer durch mindestens eines der zweiten Metalle ersetzt werden können.
  14. Platinlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit der Legierung 250 bis 900 N/mm2, insbesondere 450 bis 800 N/mm2, beträgt.
  15. Platinlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im ungehärteten Zustand gemessene Vickers-Härte der Legierung 70 bis 260 HV10, insbesondere 130 bis 210 HV10, beträgt.
  16. Platinlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchdehnung der Legierung mindestens 15 %, insbesondere mindestens 20 %, beträgt.
  17. Platinlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung stranggießbar ist.
  18. Platinlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbton der Legierung im Wesentlichen dem platinweißen Farbton der Legierung PtCu950 entspricht.
  19. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, umfassend folgende Schritte:
    (a) Vermischen der Legierungskomponenten und
    (b) Erschmelzen der Legierung.
  20. Platinfarbenes Material für Schmuckzwecke, enthaltend eine Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
  21. Schmuckerzeugnis, umfassend eine Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
  22. Schmuckerzeugnis nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmuckerzeugnis ein Ring, eine Kette, ein Hals- oder Armreif, ein Ohrring, ein Uhrarmband oder ein Uhrengehäuse ist.
  23. Verfahren zur Herstellung eines Schmuckerzeugnisses nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Formen des Schmuckerzeugnisses aus einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 umfasst.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zum Formen des Schmuckerzeugnisses gegossen wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung durch Kokillen- oder Strangguß gegossen wird.
  26. Verwendung einer Platinlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Herstellung eines Schmuckerzeugnisses.
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