EP2099941B1 - Platin-schmucklegierung - Google Patents

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EP2099941B1
EP2099941B1 EP08846709A EP08846709A EP2099941B1 EP 2099941 B1 EP2099941 B1 EP 2099941B1 EP 08846709 A EP08846709 A EP 08846709A EP 08846709 A EP08846709 A EP 08846709A EP 2099941 B1 EP2099941 B1 EP 2099941B1
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platinum
ruthenium
alloy
platinum alloy
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Heimerle and Meule GmbH
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to new platinum jewelery alloys as well as semi-finished products produced with the aid of these alloys.
  • platinum Because of its characteristic gray-white color, platinum has long been used in jewelry production and thus also in the jewelry industry. However, like all precious metals in the elemental state, platinum is comparatively soft, so that although it can be processed easily, it does not have the necessary strength and durability for everyday use. This is why platinum is usually alloyed with other metals, especially in the jewelery sector, in order to increase its strength. Such platinum alloys have therefore gained in recent years, an increasingly important in the jewelry industry.
  • Dual-material systems of platinum and copper are also known, for example Pt960 / Cu40. Although such alloys are easily machinable and also easily cold formable, they are comparatively soft and not suitable for jewelery purposes for every product.
  • platinum alloys used for ornamentation are based on the addition of iridium to platinum, with systems such as Pt800 / Ir200 and Pt950 / Ir50 being known, for example. Even such systems are relatively hard and therefore comparatively difficult without cutting and machinable.
  • the binary systems platinum / palladium or platinum / gold should also be mentioned, whereby systems such as Pt900 / Pd100 or Pt900 / Au100 and Pt950 / Pd50 or Pt950 / Au50 are also known here.
  • the palladium alloys are comparatively soft with the already mentioned disadvantages of such a soft material.
  • the original gray-white color of the platinum is shifted by the addition of palladium in the direction of gray, which is often not desirable for jewelry purposes. An undesirable color shift can also occur due to the gold addition in the platinum-gold alloys.
  • the high price of gold currently speaks against the use of gold as an alloying additive.
  • the JP 61186439 A discloses a platinum jewelery alloy consisting of 84% by weight to 96% by weight of platinum, 1% by weight to 15% by weight of palladium, 0.5% by weight to 10% by weight of copper and 0.1% by weight % to 7% by weight of molybdenum and / or tungsten. Accordingly, this alloy necessarily contains palladium, the use of which can lead to the abovementioned disadvantages (reduced hardness of the alloy, shift of the color of the alloy in the direction of gray).
  • the desired alloy on the one hand a high hardness and thus have a high resistance to abrasion. Also a good polishability with mechanical aids is desired.
  • the alloy should be easy to process, ie have good cold workability and should also be easy to machine, for example by turning, milling and the like. This should result in less tool wear.
  • the platinum content in the alloys according to the invention is at least 95% by weight and is preferably between 95.1% by weight and 95.5% by weight.
  • the tungsten content in the alloys according to the invention is preferably between 3.5% by weight and 4.0% by weight, in particular between 3.6% by weight and 3.9% by weight. Within the latter range, tungsten contents between 3.7% by weight and 3.8% by weight are again preferred.
  • the copper content is preferably between 0.5% by weight and 2% by weight, in particular between 0.7% by weight and 1.3% by weight. Within the last-mentioned range, copper contents between 0.9% by weight and 1.1% by weight are of particular advantage here.
  • the content of the elements from the group of ruthenium, rhodium and iridium total contents of at least one of these elements between 0.02% by weight and 0.5% by weight should be emphasized here. Within this range, the respective contents are preferably between 0.03 wt .-% and 0.1 wt .-%, in particular between 0.04 wt .-% and 0.07 wt .-%.
  • ruthenium is preferably used as the element from the group of ruthenium, rhodium and iridium in the alloys according to the invention.
  • the invention comprises a semi-finished product for decorative purposes, which is at least partially, but preferably completely, made of the described alloys according to the invention.
  • these semi-finished products are prefabricated geometric shapes from the corresponding alloy material, which are then further processed manually or industrially to the respective jewelry end products.
  • such semi-finished products are generally for example pipes, rods, rings, sheets, strips, wires and the like.
  • the semifinished products according to the invention are tubular or annular semi-finished products.
  • the resulting alloy melt is cold worked by drawing into a tube to form a fine-grained texture.
  • the color of the obtained alloy corresponds to the desired platinum color, namely gray-white.
  • the resulting tubular semi-finished products can be processed in the usual way artisanal or industrial in conventional jewelry products, the material has sufficient hardness with good cold workability.
  • the material can also be machined very well and is easy to polish. Any kind of setting for gems can be made of the material of the invention or incorporated into this by means of suitable tools.
  • the material is also diamond able.

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Description

  • Die Erfindung betrifft neue Platin-Schmucklegierungen sowie mit Hilfe dieser Legierungen gefertigte Halbzeuge.
  • Platin hat wegen seiner charakteristischen grau-weißen Farbe schon seit langem Eingang in die Schmuckherstellung und damit auch in die Schmuckindustrie gefunden. Allerdings ist Platin wie alle Edelmetalle im elementaren Zustand vergleichsweise weich, so daß es zwar leicht bearbeitet werden kann, jedoch für den Alltagsgebrauch nicht die notwendige Festigkeit und Beständigkeit aufweist. Deshalb wird Platin gerade auch im Schmuckbereich in der Regel mit weiteren Metallen legiert, um seine Festigkeit zu erhöhen. Solche Platinlegierungen haben deshalb in den letzten Jahren eine immer größere Bedeutung im Schmuckbereich erlangt.
  • Dementsprechend sind eine Vielzahl von Platinlegierungen bekannt und werden auch bereits kommerziell verwendet.
  • So gibt es beispielsweise Zweistoffsysteme aus Platin und Ruthenium bzw. Platin und Wolfram, wobei in der Regel das Platin jeweils in einem Gewichtsanteil von 95 Gew.-% (950 ‰) und das Ruthenium bzw. Wolfram in einem Gewichtsanteil von 5 Gew.-% (50 ‰) vorhanden ist. Derartige Legierungen sind zwar hart und dementsprechend widerstandsfähig gegen Abrieb, jedoch schwer kaltverformbar und nur unter hohem Werkzeugverschleiß spanabhebend bearbeitbar.
  • Zweistoffsysteme aus Platin und Kupfer sind ebenfalls bekannt, beispielsweise Pt960/Cu40. Derartige Legierungen sind zwar leicht spanabhebend bearbeitbar und auch leicht kaltumformbar, sie sind jedoch vergleichsweise weich und für Schmuckzwecke nicht für jedes Produkt verwendbar.
  • Andere Platinlegierungen, die für Schmuckzwecke eingesetzt werden, basieren auf dem Zusatz von Iridium zu Platin, wobei beispielsweise Systeme wie Pt800/Ir200 und Pt950/Ir50 bekannt sind. Auch solche Systeme sind vergleichsweise hart und dementsprechend vergleichsweise schwer spanlos und spanabhebend bearbeitbar.
  • Schließlich sollen hier noch die Zweistoffsysteme Platin/Palladium bzw. Platin/Gold erwähnt werden, wobei auch hier unter anderem Systeme wie Pt900/Pd100 bzw. Pt900/Au100 und Pt950/Pd50 bzw. Pt950/Au50 bekannt sind. Dabei sind allerdings die Palladiumlegierungen vergleichsweise weich mit den bereits erwähnten Nachteilen eines solchen weichen Materials. Außerdem wird die ursprüngliche grau-weiße Farbe des Platins durch den Zusatz an Palladium in Richtung grau verschoben, was für Schmuckzwecke häufig nicht erwünscht ist.
    Eine unerwünschte Farbverschiebung kann auch durch den Goldzusatz bei den Platin-Gold-Legierungen auftreten. Außerdem spricht der hohe Goldpreis zumindest derzeit gegen die Verwendung von Gold als Legierungszusatz.
  • Die JP 61186439 A offenbart eine Platin-Schmucklegierung, die aus 84 Gew.-% bis 96 Gew-% Platin, 1 Gew.-% bis 15 Gew.% Palladium, 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.% Kupfer und 0,1 Gew.-% bis 7 Gew.% Molybdän und/oder Wolfram besteht. Dementsprechend enthält diese Legierung zwingend Palladium, dessen Verwendung zu den oben genannten Nachteilen (reduzierte Härte der Legierung, Verschiebung der Farbe der Legierung in Richtung grau) führen kann.
  • Wie aus den bisherigen Ausführungen hervorgeht, besteht dementsprechend der Bedarf, eine Platinlegierung, insbesondere für Schmuckzwecke, zur Verfügung zu stellen, die in Bezug auf ihre Verarbeitungseigenschaften optimiert ist. So soll die gewünschte Legierung auf der einen Seite eine möglichst hohe Härte und damit eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb besitzen. Auch eine gute Polierbarkeit mit mechanischen Hilfsmitteln ist erwünscht. Zum anderen soll die Legierung trotz ihrer Härte gut bearbeitbar sein, d. h. eine gute Kaltumformbarkeit besitzen und auch leicht spanabhebend, beispielsweise durch Drehen, Fräsen und dergleichen bearbeitbar sein. Dies soll in einem geringeren Werkzeugverschleiß resultieren. Idealerweise ist die erwünschte Legierung diamantierfähig, d. h. mit Hilfe von Naturdiamanten mechanisch bearbeitbar.
  • Diese Aufgaben werden mindestens teilweise gelöst durch die Platin-Schmucklegierungen des Ansprüchs 1. Bevorzugte Ausführungen dieser Legierungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben. Weiter umfaßt die Erfindung das Halbzeug zur Schmuckherstellung gemäß Anspruch 7 sowie seine bevorzugte Ausführung gemäß Anspruch 8. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
  • Die erfindungsgemäße Platin-Schmucklegierung besteht erfindungsgemäß aus den folgenden Bestandteilen, nämlich
    • 94,0 Gew.-% bis 96,5 Gew.-% Platin (Pt),
    • 2,5 Gew.-% bis 4,5 Gew.-% Wolfram (W),
    • 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Kupfer (Cu), und
    • 0,02 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% mindestens eines Elements aus der Gruppe Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh) und Iridium (Ir).
  • Bezieht man die genannten Gewichtsanteile, wie im Schmuckbereich üblich, auf das Gesamtgewicht 1.000 (‰; englisch: ppt = parts per thousand), so schreiben sich die oben genannten Gewichtsanteile wie folgt:
    • 940 bis 965 Platin,
    • 25 bis 45 Wolfram,
    • 5 bis 30 Kupfer, und
    • 0,2 bis 20 Ruthenium, Rhodium und/oder Iridium.
  • In Weiterbildung beträgt der Platingehalt bei den erfindungsgemäßen Legierungen mindestens 95 Gew.-% und liegt dabei vorzugsweise zwischen 95,1 Gew.-% und 95,5 Gew.-%.
  • Bei weiter bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Wolframgehalt bei den erfindungsgemäßen Legierungen vorzugsweise zwischen 3,5 Gew.-% und 4,0 Gew.-%, insbesondere zwischen 3,6 Gew.-% und 3,9 Gew.-%. Innerhalb des zuletzt genannten Bereichs sind wiederum Wolframgehalte zwischen 3,7 Gew.-% und 3,8 Gew.-% weiter bevorzugt.
  • Bei ebenfalls bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Legierungen liegt der Kupfergehalt vorzugsweise zwischen 0,5 Gew.-% und 2 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,7 Gew.-% und 1,3 Gew.-%. Hier sind innerhalb des zuletzt genannten Bereichs Kupfergehalte zwischen 0,9 Gew.-% und 1,1 Gew.-% von besonderem Vorteil.
  • Bezüglich des Gehalts der Elemente aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium und Iridium sind hier Gesamtgehalte mindestens eines dieser Elemente zwischen 0,02 Gew.-% und 0,5 Gew.-% hervorzuheben. Innerhalb dieses Bereichs liegen die entsprechenden Gehalte vorzugsweise zwischen 0,03 Gew.-% und 0,1 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,04 Gew.-% und 0,07 Gew.-%.
  • In Weiterbildung wird bei den erfindungsgemäßen Legierungen als Element aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium und Iridium vorzugsweise Ruthenium eingesetzt.
  • Schließlich umfaßt die Erfindung ein Halbzeug für Schmuckzwecke, das mindestens teilweise, vorzugsweise aber vollständig, aus den beschriebenen erfindungsgemäßen Legierungen gefertigt ist. Bekanntlich handelt es sich bei diesen Halbzeugen um vorgefertigte geometrische Formen aus dem entsprechenden Legierungsmaterial, die anschließend handwerklich oder industriell zu den jeweiligen Schmuck-Endprodukten weiterverarbeitet werden. Im Schmuckbereich handelt es sich bei solchen Halbzeugen in der Regel beispielsweise um Rohre, Stangen, Ringe, Bleche, Bänder, Drähte und dergleichen.
    Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn es sich bei den erfindungsgemäßen Halbzeugen um rohrartige oder ringartige Halbzeuge handelt.
  • Die geschilderten und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Beispiel in Verbindung mit den Unteransprüchen. Dabei können die einzelnen Merkmale für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
    • Beispiel
  • Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Platinlegierung werden bezogen auf das Gesamtgewicht 1.000 (in ‰) die folgenden Metalle in Form ihrer reinen Feinmetalle bereitgestellt:
    • 952 Platin (Pt),
    • 37,7 Wolfram (W),
    • 9,8 Kupfer (Cu), und
    • 0,5 Ruthenium (Ru).
  • Die so erhaltene Mischung wird bei einer Temperatur von ca. 1.800 °C zu einer Legierung zusammengeschmolzen, die dementsprechend die folgende Zusammensetzung besitzt:
    • 95,2 Gew:-% Platin,
    • 3,77 Gew.-% Wolfram,
    • 0,98 Gew.-% Kupfer, und
    • 0,05 Gew.-% Ruthenium.
  • Die erhaltene Legierungsschmelze wird durch Ziehen zu einem Rohr kaltverformt, wobei sich ein feinkörniges Gefüge einstellt. Die Farbe der erhaltenen Legierung entspricht der erwünschten Platinfarbe, nämlich grau-weiß.
  • Die erhaltenen rohrartigen Halbzeuge können in üblicher Weise handwerklich oder industriell in übliche Schmuckprodukte weiterverarbeitet werden, wobei das Material eine ausreichende Härte bei guter Kaltverformbarkeit besitzt. Das Material läßt sich auch sehr gut spanabhebend bearbeiten und ist gut polierbar. Jede Art von Fassung für Schmucksteine kann aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellt oder in dieses mittels geeigneter Werkzeuge eingearbeitet werden. Das Material ist auch diamantierfähig.

Claims (8)

  1. Platin-Schmucklegierung, bestehend aus
    - 94,0 Gew.-% bis 96,5 Gew.-% Platin,
    - 2,5 Gew.-% bis 4,5 Gew.-% Wolfram,
    - 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Kupfer, und
    - 0,02 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% mindestens eines Elements aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium und Iridium.
  2. Platin-Schmucklegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Platingehalt ≥ 95 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 95,1 Gew.-% und 95,5 Gew.-% beträgt.
  3. Platin-Schmucklegierung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wolframgehalt zwischen 3,5 Gew.-% und 4,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 3,6 Gew.-% und 3,9 Gew.-%, insbesondere zwischen 3,7 Gew.-% und 3,8 Gew.-%, beträgt.
  4. Platin-Schmucklegierung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfergehalt zwischen 0,5 Gew.-% und 2,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,7 Gew.-% und 1,3 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,9 Gew.-% und 1,1 Gew.-%, beträgt.
  5. Platin-Schmucklegierung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Elemente aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium und Iridium zwischen 0,02 Gew.-% und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,03 Gew.-% und 0,1 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,04 Gew.-% und 0,07 Gew.-%, beträgt.
  6. Platin-Schmucklegierung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Element aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium und Iridium um Ruthenium handelt.
  7. Halbzeug für die Schmuckherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer Legierung nach einem der vorherigen Ansprüche gefertigt ist.
  8. Halbzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein rohrartiges oder ringartiges Halbzeug handelt.
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