Massivglasbildende Weißgoldlegierung Solid glass-forming white gold alloy
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft eine Weißgoldlegierung, die in weiten Bereichen Massivgläser bilden kann. The invention relates to a white gold alloy, which can form solid glasses in many areas.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Metallische Massivgläser sind Legierungen, die bei ausreichend hohen Kühlraten zu amorphen Festkörpern erstarren. Durch ihre amorphe Struktur besitzen metallische Massivgläser Eigenschaften, die sie konventionellen Metalllegierungen weit überlegen machen. Metallic solid glasses are alloys that solidify at sufficiently high cooling rates to form amorphous solids. Due to their amorphous structure, metallic solid glasses have properties that make them far superior to conventional metal alloys.
Durch das Ausbleiben eines Volumensprungs durch Kristallisation der Probe lassen sich aus massivglasbildenden Legierungen endformnahe Gussstücke herstellen, die ein Minimum an Nachbearbeitung erfordern. Naheutektischen Legierungen zeigen aufgrund ihrer niedrigen Liquidustemperatur ausgezeichnete Gießeigenschaften. Des Weiteren lässt sich amorphes Halbzeug (z,B. Granalien) aus dem Glas in den The lack of a volume jump by crystallization of the sample can be made of solid glass forming alloys near net shape castings, which require a minimum of post-processing. Near-eutectic alloys exhibit excellent casting properties due to their low liquidus temperature. Furthermore, amorphous semi-finished products (eg, granules) can be removed from the glass into the
Bereich der unterkühlten Schmelze aufheizen und umformen. Heat and transform the area of the supercooled melt.
Metallische Massivgläser können auch wesentlich höhere Härten aufweisen als kristalline Legierungen. Metallic solid glasses can also have much higher hardness than crystalline alloys.
Die Zusammensetzung von metallischen Massivgläsern lässt sich jedoch nicht beliebig verändern, da eine Glasbildung in der Regel nur in sehr eingeschränkten Konzentrationsbereichen möglich ist. However, the composition of metallic solid glass can not be changed arbitrarily, since a glass formation is usually possible only in very limited concentration ranges.
Harte Goldlegierungen sind unter anderem für die Herstellung von Schmuck sehr wünschenswert. Kristalline Goldlegierungen erreichen auch bei enormer Among other things, hard gold alloys are very desirable for the production of jewelry. Crystalline gold alloys also reach at tremendous
Kaltverformung lediglich Werte von 100 bis 250 HV. Eine Ausnahme bildet Rotgold, das Härten über 300 HV erreichen kann.
Stand der Technik Cold deformation only values from 100 to 250 HV. An exception is red gold, which can reach hardnesses above 300 HV. State of the art
Aus der US 8 501 087 B2 ist eine Goldlegierung mit der Zusammensetzung: From US 8 501 087 B2 is a gold alloy having the composition:
(Aui.x(Agi.y(Pd t)y)x)a(Cui-z(NiICo,Fe,Cr>Mn)z)b((Sii.vPv)i-w(GeAI,Y,Be)w)c (Aui.x (Agi.y (Pd t) y) x) a (Cui-z (Ni I Co, Fe, Cr > Mn) z ) b ((Sii.vPv) iw (GeAI, Y, Be) w ) c
bekannt, wobei a, b, c at% (Atomprozent) sind, x, y, z, v und w Bruchteile von 1 sind, a im Bereich von etwa 25 bis etwa 75 at% liegt, b im Bereich von etwa 10 etwa 50 at% liegt, c im Bereich von etwa 12 bis etwa 30 at% liegt uund für die Bruchteile x, y, z, v und w die folgenden Beschränkungen gelten: x ist 0 bis 0,5; y ist 0 bis 1 ; z ist 0 bis 0,5; v ist 0 bis 0,5 und w ist 0 bis 1. Einige dieser Legierungen bilden where a, b, c are at% (atomic percent), x, y, z, v and w are fractions of 1, a is in the range of about 25 to about 75 at%, b is in the range of about 10 about 50 is at%, c is in the range of about 12 to about 30 at%, and for the fractions x, y, z, v and w the following restrictions apply: x is 0 to 0.5; y is 0 to 1; z is 0 to 0.5; v is 0 to 0.5 and w is 0 to 1. Some of these alloys form
Massivgläser, darunter die Legierung Au49Ag5,5Pd2,3Cu26,9Sii6,3 [Au-BMG1], die eine weißgoldene Farbe besitzt und im polierten Zustand als„Premium White" klassifiziert wird. Die Glasübergangstemperatur (Tg) beträgt 128°C. Solid glass, including the alloy Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Sii6.3 [Au-BMG1], which has a white gold color and is classified as "Premium White" when polished.The glass transition temperature (Tg) is 128 ° C.
Allerdings lässt sich bei dieser Legierung eine starke Verfärbung (bis in den„Off- White" Bereich [1]) beobachten [2,3]. Dieser Prozess findet unter verschiedenen Bedingungen statt, ist allerdings bei Versuchen mit künstlichen Speichel oder künstlichem Schweiß besonders ausgeprägt. Die starke Farbänderung, die auch als „Anlaufen" bezeichnet wird, wird unter anderem auch bei Raumtemperatur oder leicht erhöhten Temperaturen wie zum Beispiel Körpertemperatur beobachtet. However, with this alloy a strong discoloration (down to the off-white range [1]) can be observed [2,3], which takes place under different conditions but is particularly pronounced in experiments with artificial saliva or artificial sweat The strong color change, also referred to as "tarnish", is observed among other things also at room temperature or slightly elevated temperatures such as body temperature.
Untersuchungen der Erfinder [1] haben gezeigt, dass die Kombination der drei Hauptbestandteile (Gold, Kupfer, Silicium) verantwortlich für den Anlaufprozess ist [2,3]. Der Korrosionsmechanismus ist durch die Bildung von amorphen Investigations by the inventors [1] have shown that the combination of the three main constituents (gold, copper, silicon) is responsible for the start-up process [2,3]. The corrosion mechanism is due to the formation of amorphous
Siliciumoxidästen, welche ins Grundmaterial wachsen, und Kupferoxidschichten auf der Oberfläche geprägt. Die rasante Bildung von Siliciumdioxid bei derart niedrigen Temperaturen ist sehr ungewöhnlich, wurde aber auch schon in kristallinen Silica branches growing in the base material and embossed with copper oxide layers on the surface. The rapid formation of silica at such low temperatures is very unusual, but has also been in crystalline
Systemen bei der Kombination von Silicium und Kupfer gefunden [5,6]. Au-Cu-Si- basierte Legierungen zeigen entlang der Au-Cu Achse bei Silicumkonzentrationen von ca. 15-20 at% niedrige Keimbildungstemperaturen und erstarren bei ausreichend hohen Kühlraten zu einem Glas. Das Ersetzen von Cu durch Au hat zur Folge, dass die Glasübergangstemperatur weit unterhalb von 100°C fällt [7], was die Legierungen für Schmuckanwendungen weniger geeignet macht. Ein niedriger Kupfergehalt führt auch nicht zwangsläufig zu einer höheren Korrosionsresistenz [1].
Eine weitere massivglassbildende Goldlegierung mit der Zusammensetzung Au5oSn6Cu26Sii8 ist aus S. Wang und T. Chin,„Tin -modified gold-based bulk metallic glasses", Gold Bull. (2012) 45:3-8, [8] bekannt. Diese Legierung besitzt eine sehr niedrige Tg von 82°C, was sie für Schmuckanwendungen weniger geeignet macht. Zum anderen konnte für die Legierung offensichtlich nur eine Abgussdicke von 1 mm erreicht werden, Systems found in the combination of silicon and copper [5,6]. Au-Cu-Si-based alloys show low nucleation temperatures along the Au-Cu axis at silicon concentrations of about 15-20 at% and solidify at sufficiently high cooling rates to form a glass. Replacing Cu with Au results in the glass transition temperature dropping well below 100 ° C, [7] making the alloys less suitable for jewelry applications. A low copper content does not necessarily lead to a higher corrosion resistance [1]. Another solid gold-forming gold alloy having the composition Au5oSn6Cu26Sii8 is known from S. Wang and T. Chin, "Tin-modified gold-based bulk metallic glasses", Gold Bull. (2012) 45: 3-8, [8] a very low Tg of 82 ° C, which makes them less suitable for jewelry applications, and second, it was evidently only possible to obtain a cast thickness of 1 mm for the alloy,
Im Gusszustand können diese Legierungen eine Härte von bis zu 360 HV erreichen. Der thermoplastisches Formungsprozess dieser Legierungen kann abhängig von der Legierungszusammensetzung in einem Temperaturbereich von etwa 100 bis etwa 160° C stattfinden. When cast, these alloys can reach a hardness of up to 360 HV. The thermoplastic molding process of these alloys may take place in a temperature range of about 100 to about 160 ° C, depending on the alloy composition.
Ziel der Erfindung war es, eine für auch für Schmuckanwendungen geeignete The aim of the invention was a suitable for jewelry applications
Goldlegierung zu schaffen, die in weiten Bereichen Massivglass bilden kann und weniger Farbänderung oder Korrosion z.B. beim Tragen eines daraus hergestellten Schmuckes unterliegt. To provide gold alloy, which can form solid glass in a wide range and less color change or corrosion, for. when wearing a jewelry made from it.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Gegenstand der Erfindung ist eine Legierung der Zusammensetzung: Gegenstand der Erfindung ist eine Legierung der Zusammensetzung: The invention relates to an alloy of the composition. The invention relates to an alloy of the composition:
(AUl-a-bAga(Pdi-cPtc)b)lOO-x-y(CUl-d-eLdMe)x(Sil-fGef)y (AUL-a-Baga (Pdi -c Ptc) b) lOO-xy (Cul-d-eLdMe) x (Sil-fGef) y
worin: wherein:
L für In, Ga oder Sn steht oder L stands for In, Ga or Sn or
Ld für L1diL2d2 oder L1diL2d2L3d3 steht, wobei L1, L2 und L3 aus den Elementen In, Ga oder Sn ausgewählt sind, und M für ein oder mehrere Elemente aus den Elementen Ni, Co und Fe steht; x und y sind at%, wobei L d is L 1 diL 2 d2 or L 1 diL 2 d2L 3 d3, where L 1 , L 2 and L 3 are selected from the elements In, Ga or Sn, and M is one or more of the elements Ni, Co and Fe stands; x and y are at%, where
x = 10 - 30 at%,
y = 10 - 16,3 at%, x = 10 - 30 at%, y = 10 - 16.3 at%,
wobei (100-x-y) und x und y unvermeidliche Spurenverunreinigungen enthalten können, a, b, c, d, e und f ein Bruchteil von 1 sind, wobei where (100-x-y) and x and y may contain unavoidable trace impurities, a, b, c, d, e and f are a fraction of 1, where
a = 0,02 - 0,20, a = 0.02-0.20,
b = 0 - 0,1 , b = 0 - 0.1,
c = 0 - 1 , c = 0-1,
d = 0,02 -0,40, d = 0.02-0.40,
d1 = 0 bis 0,4; d1 = 0 to 0.4;
d2 = 0 bis 0,4; d2 = 0 to 0.4;
d3 = 0 bis 0,4, wobei d3 = 0 to 0.4, where
d1 + d2 + d3 = d, d1 + d2 + d3 = d,
e = 0 - 0,12 (Gesamtbruchteil der Elemente Ni, Co und Fe) und e = 0 - 0.12 (total fraction of elements Ni, Co and Fe) and
f = 0 - 0,40, f = 0-0.40,
ausgenommen die folgenden Legierungen: except the following alloys:
AU49Ag5,5Pd2.3CU25,9SniSil6,3, AU49Ag5,5Pd2.3CU25,9SniSil6,3,
AU49Ag5,5Pd2,3CU25,9GaiSil6,3, AU49Ag5,5Pd2,3CU25,9GaiSil6,3,
AU65,2Ag5CU5Ga9,3Sl15,5, AU65,2Ag5CU5Ga9,3Sl15,5,
AU52,1lAg7,52Cui5,57Ga9,3Sil5,5. AU52,1lAg7,52Cui5,57Ga9,3Sil5,5.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung dieser Legierung sowie Ihre Verwendung im Schmuckbereich. Another object of the invention is the production of this alloy and its use in the jewelry sector.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Figuren 1 - 3 zeigen thermische DSC-Analysen von drei verschiedenen erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzungen. Der Glasübergang, der Bereich der unterkühlten Schmelze und das Kristallisationsereignis sind bis zu einer Dicke von 3 mm deutlich zu erkennen. FIGS. 1-3 show thermal DSC analyzes of three different alloy compositions according to the invention. The glass transition, the area of the supercooled melt and the crystallization event are clearly visible up to a thickness of 3 mm.
Fig. 1 : Legierungszusammensetzung (at%): Fig. 1: Alloy composition (at%):
Au51 ,59Ag5,79Pd2,42Cu20,175Ga6,725Si13,3 („NGL6")
Fig. 2: Legierungszusammensetzung (at%): Au51, 59Ag5,79Pd2,42Cu20,175Ga6,725Si13,3 ("NGL6") Fig. 2: Alloy composition (at%):
Au52,59Ag5,79Pd2,42Cu18,675Ga8,22Si12,3 („NGL8") Au52.59Ag5.79Pd2.42Cu18.675Ga8.22Si12.3 ("NGL8")
Fig. 3: Legierungszusammensetzung (at%): Fig. 3: Alloy composition (at%):
Au48,5Ag9,88Pd2,42Cu18,675Ga8,22Si12,30 („ N G L8_Ag_M ax") Au48.5Ag9.88Pd2.42Cu18.675Ga8.22Si12.30 ("N G L8_Ag_M ax")
Detaillierte Beschreibung Detailed description
Es wurde überraschend gefunden, dass Weißgoldlegierungen mit der It was surprisingly found that white gold alloys with the
Zusammensetzung (Aui-a-bAga(Pdi-cPtc)b)ioo-x-y(Cui-d-eLdMe)x(Sii-fGef)y, worin L für In, Ga oder Sn steht oder Ld für L di L2d2 oder L1di L2d2L3d3 steht, wobei L1, L2 und L3 aus den Elementen In, Ga oder Sn ausgewählt sind, M für ein oder mehrere Elemente aus den Elementen Ni, Co und Fe steht und a, b, c, d, e, f, x und y wie vorstehend definiert sind, in einem breiten Zusammensetzungsbereich Massivgläser bilden. Composition (Aui-a-bAga (Pdi-cPtc) b) 100-xy (Cui-d-eLdMe) x (Sii-fGef) y , where L is In, Ga or Sn or Ld is L di L 2 d2 or L 1 is L 2 d 2 L 3 d3, wherein L 1 , L 2 and L 3 are selected from the elements In, Ga or Sn, M is one or more elements of the elements Ni, Co and Fe and a, b, c, d, e, f, x and y are as defined above, forming solid glasses in a wide compositional range.
Es wurde nämlich überraschend gefunden, dass, z.B. im Vergleich zu der bekannten massivglasbildenden Legierung Au49Ag5,5Pd2,3Cu26,9Sii6,3, bei gleichzeitiger It has surprisingly been found that, e.g. in comparison with the known solid glass-forming alloy Au49Ag5, 5Pd2,3Cu26,9Sii6,3, at the same time
Verringerung des Siliciumgehalts Kupfer durch insbesondere In, Ga und/oder Sn substiutiert werden kann, ohne dass die Fähigkeit zur Massivglasbildung verloren geht, wodurch die Korrosionsanfälligkeit verringert wird. Reducing the silicon content of copper by in particular In, Ga and / or Sn can be substiutiert without the ability of solid glass formation is lost, whereby the susceptibility to corrosion is reduced.
In für Schmuckanwendungen bevorzugten Legierungen ist e = 0. In alloys preferred for jewelry applications, e = 0.
Ferner ist bevorzugt a = 0,075 - 0,12, mehr bevorzugt a = 0,085 - 0,12. Further, a = 0.075-0.12, more preferably a = 0.085-0.12.
Je nach Verwendungszweck sind ferner in bevorzugten Depending on the intended use are also in preferred
Legierungszusammensetzungen y, y, a, b, d, d1 , d2, d3, e und f wie folgt: Alloy compositions y, y, a, b, d, d1, d2, d3, e and f are as follows:
Legierungszusammensetzung 1A: Alloy Composition 1A:
x = 10 - 30 at%, x = 10 - 30 at%,
y = 10 - 16,3 at%, y = 10 - 16.3 at%,
a = 0,05 - 0,15,
b = 0,02 = 0,08, a = 0.05 - 0.15, b = 0.02 = 0.08,
c = 0-0,5 c = 0-0.5
d = 0,075 -0,35, d = 0.075 -0.35,
d1 = 0 bis 0,35; d1 = 0 to 0.35;
d2 = 0 bis 0,35; d2 = 0 to 0.35;
d3 = 0 bis 0,35 ; und d3 = 0 to 0.35; and
d1 +d2 + d3 = d, d1 + d2 + d3 = d,
e = 0, e = 0,
f = 0-0,20. f = 0-0.20.
Legierungszusammensetzung 1B: x= 15-27 at%, Alloy Composition 1B: x = 15-27 at%,
y= 12-16,3at%, y = 12-16.3at%,
a = 0,05-0,15, a = 0.05-0.15,
b = 0,02 -0,08, b = 0.02-0.08,
c = 0 - 0,5, c = 0 - 0.5,
d = 0,075 -0,35, d = 0.075 -0.35,
d1 = 0 bis 0,35; d1 = 0 to 0.35;
d2 = 0 bis 0,35; d2 = 0 to 0.35;
d3 = 0 bis 0,30 ; und d3 = 0 to 0.30; and
d1 + d2 + d3 = d. d1 + d2 + d3 = d.
e = 0, e = 0,
f =0-0,20. f = 0-0.20.
Legierungszusammensetzung 1C: x= 15-27at%, Alloy composition 1C: x = 15-27at%,
y = 1-2-16,3 at%, y = 1-2-16.3 at%,
a = 0,075-0,12, a = 0.075-0.12,
b = 0,03 - 0,065, b = 0.03-0.065,
c= 0 c = 0
d = 0,1 -0,30, d = 0.1 -0.30,
d1 = 0 bis 0,30; d1 = 0 to 0.30;
d2 = 0 bis 0.3.0: .
d3 = 0 bis 0,30 ; und d2 = 0 to 0.3.0:. d3 = 0 to 0.30; and
d1 +d2 + d3 = d, d1 + d2 + d3 = d,
e = 0, e = 0,
f = 0. f = 0.
Legierungszusammensetzung 1D: x = 20 - 27 at%, Alloy composition 1D: x = 20-27 at%,
y = 12- 16at%, y = 12-16%,
a = 0,075-0,12, a = 0.075-0.12,
b = 0,03-0,065, b = 0.03-0.065,
c = 0 c = 0
d = 0,1 -0,30, d = 0.1 -0.30,
d1 = 0 bis 0,30; d1 = 0 to 0.30;
d2 = 0 bis 0,30; d2 = 0 to 0.30;
d3 = 0 bis 0,30 ; und d3 = 0 to 0.30; and
d1 +d2 + d3 = d, d1 + d2 + d3 = d,
e = 0, e = 0,
f = 0. f = 0.
Legierungszusammensetzung 1E: x = 20-27 at%, Alloy composition 1E: x = 20-27 at%,
y = 12- 16at%, y = 12-16%,
a = 0,085 -0,12, a = 0.085 -0.12,
b = 0,036 -0,05, b = 0.036 -0.05,
c= 0, c = 0,
d = 0,2 -0,28, d = 0.2 -0.28,
d1 = 0 bis 0,28; d1 = 0 to 0.28;
d2 = 0 bis 0,28; d2 = 0 to 0.28;
d3 = 0 bis 0,28 ; und d3 = 0 to 0.28; and
d1 +d2 + d3 = d, d1 + d2 + d3 = d,
e = 0, e = 0,
f = 0.
Legierungszusammensetzung 1 F: x = 24 - 27 at%, f = 0. Alloy composition 1 F: x = 24 - 27 at%,
y= 12-14at%sind, y = 12-14at%,
a = 0,085-0,12, a = 0.085-0.12,
b = 0,036 - 0,05, b = 0.036 - 0.05,
c = 0, c = 0,
d = 0,2 -0,28, d = 0.2 -0.28,
d1 = 0 bis 0,28; d1 = 0 to 0.28;
d2 = 0 bis 0,28; d2 = 0 to 0.28;
d3 = 0 bis 0,28 ; und d3 = 0 to 0.28; and
d1 +d2 + d3 = d d1 + d2 + d3 = d
e = 0, e = 0,
f = 0. f = 0.
Legierungszusammensetzung 1G x = 24 - 27 at%, Alloy composition 1G x = 24 - 27 at%,
y = 12- 1 at%, y = 12- 1 at%,
a = 0,095-0,1, a = 0.095-0.1,
b = 0,036 -0,05, b = 0.036 -0.05,
c = 0 c = 0
d = 0,24 -0,26, d = 0.24-0.26,
d1 = 0 bis 0,26; d1 = 0 to 0.26;
d2 = 0 bis 0,26; d2 = 0 to 0.26;
d3 = 0 bis 0,26 ; und d3 = 0 to 0.26; and
d1 +d2 + d3 = d d1 + d2 + d3 = d
e = 0, e = 0,
f =0. f = 0.
Legierungszusammensetzung 2A x = 20 - 27 at%, Alloy composition 2A x = 20 - 27 at%,
y= 10-14,3 at%, y = 10-14.3 at%,
a = 0,05-0,15,
b^ 0,02 -0,08, a = 0.05-0.15, b ^ 0.02 -0.08,
c = 0-0,5, c = 0-0.5,
d = 0,25 -0,35, d = 0.25 -0.35,
d1 =0 bis 0,35; d1 = 0 to 0.35;
d2 = 0 bis 0,35; d2 = 0 to 0.35;
d3 = 0 bis 0,30 ; und d3 = 0 to 0.30; and
d1 +d2 + d3 = d. d1 + d2 + d3 = d.
e = 0, e = 0,
f = 0-0,20. f = 0-0.20.
Legierungszusammensetzung 2B: Alloy Composition 2B:
x = 25 - 27 at%, x = 25-27 at%,
y = 10- 13,3 at%, y = 10-13.3 at%,
a = 0,05-0,15, a = 0.05-0.15,
b = 0,02 - 0,08, b = 0.02-0.08,
c = 0, c = 0,
d = 0,3 -0,35, d = 0.3 -0.35,
d1 =0 bis 0,35; d1 = 0 to 0.35;
d2 = 0 bis 0,35; d2 = 0 to 0.35;
d3 = 0 bis 0,30 ; und d3 = 0 to 0.30; and
d1 +d2 + d3 = d. d1 + d2 + d3 = d.
e = 0, e = 0,
f = 0. f = 0.
Die Herstellung der Legierungen kann wie folgt bewerkstelligt werden. The preparation of the alloys can be accomplished as follows.
Die Reinheit der eingesetzten Ausgangselement-Materialien ist nicht besonders kritisch, eine Reinheit von mehr als 99 %, bevorzugt mehr als 99,9%, noch The purity of the starting element materials employed is not particularly critical, a purity of more than 99%, preferably more than 99.9%, nor
bevorzugter mindestens 99,99 % ist aber häufig zweckmäßig. Auch die spezielle Form der Ausgangselement-Materialien (z.B. Granalien, Plättchen, Flocken) ist nicht kritisch.
Die Ausgangselement-Materialien werden gemäß gewünschter Stöchiometrie mit einer Feinwaage eingewogen. Anschließend werden die Ausgangselemente in einer geeigneten Vorrichtung, z.B. einer modifizierten (Wasserkühlung, verbesserte more preferably at least 99.99% is often convenient. Also the special form of the starting material materials (eg granules, platelets, flakes) is not critical. The starting material materials are weighed according to the desired stoichiometry with a precision balance. Subsequently, the output elements in a suitable device, for example a modified (water cooling, improved
Dichtungen) Kippgussanlage (z.B. Indutherm MC15), in einem geeigneten Tiegel, z.B. einem Aluminiumoxidtiegel mit oder ohne Zirkonoxidbeschichtung, angeordnet. Zum Beispiel kann folgende Reihenfolge der Elemente im Tiegel eingehalten werden (von unten nach oben): Pd/Pt-Ag-Au-Cu/Ni/Co/Fe-Ga/Sn/In-Si/Ge, da damit die Bildung von Palladium- und/oder Platinsiliciden am unwahrscheinlichsten wird. Eine andere Reihenfolge der Elemente im Tiegel kann aber ebenfalls zum gewünschten Ergebnis führen. Die Elemente werden induktiv erschmolzen und homogenisiert. Die Schmelze wird langsam auf eine Temperatur (Abgusstemperatur) von gewöhnlich weit oberhalb der Liquidustemperatur, in der Regel etwa 400 - 450°C darüber, erhitzt, um die Homogenität der Schmelze zu gewährleisten, bei längeren Haltezeiten können aber auch niedrigere Abgusstemperaturen zum Ziel führen. Die Temperatur wird ständig über ein Pyrometer kontrolliert. Ist die gewünschte Abgusstemperatur erreicht, wird die Schmelze in eine geeignete Kokille, z.B. eine wassergekühlte Kupferkokille, gegossen. Der Prozess findet bevorzugt unter Schutzgas statt (Ar oder N2) . Der Abguss kann auch im Vakuum durchgeführt werden. Bereits legiertes und wiedergeschmolzenes Material kann bei niedrigeren Temperaturen gegossen werden. Gaskets) Kippgussanlage (e.g., Indutherm MC15), in a suitable crucible, e.g. an alumina crucible with or without Zirkonoxidbeschichtung arranged. For example, the following order of elements in the crucible can be maintained (from bottom to top): Pd / Pt-Ag-Au-Cu / Ni / Co / Fe-Ga / Sn / In-Si / Ge, since this results in the formation of palladium - and / or platinum silicides is unlikely. However, a different order of the elements in the crucible can also lead to the desired result. The elements are inductively melted and homogenized. The melt is slowly heated to a temperature (effluent temperature) generally well above the liquidus temperature, typically about 400-450 ° C above, to ensure melt homogeneity, but longer residence times may also result in lower effluent temperatures. The temperature is constantly controlled by a pyrometer. When the desired effluent temperature is reached, the melt is poured into a suitable mold, e.g. a water-cooled copper mold, cast. The process preferably takes place under protective gas (Ar or N2). The casting can also be carried out in a vacuum. Already alloyed and remelted material can be cast at lower temperatures.
Alternativ können die einzelnen Elemente auch in einem Lichtbogenofen Alternatively, the individual elements can also be used in an electric arc furnace
erschmolzen und homogenisiert werden. Die Legierungen können auch im melted and homogenized. The alloys can also be used in the
Schleudergussverfahren, in dem ungekühlte Kupferkokillen verwendet werden, hergestellt werden. Weiterhin ist die Verwendung druckunterstützter Gießverfahren zur Herstellung amorpher Gusstücke möglich (Druckguss-, Sauggussverfahren). Centrifugal casting method in which uncooled copper molds are used can be produced. Furthermore, the use of pressure-assisted casting process for the production of amorphous castings is possible (die-casting, suction casting method).
Auf diese Weise lässt sich z.B. Schmuck direkt gießen. In this way, e.g. Pour jewelry directly.
Auch das Herstellen von amorphen Granalien ist möglich ist. Diese können dann als Halbzeug für thermoplastisches Formen (TPF) oder 3D-Druckprozesse verwendet werden. Zum Beispiel wurden Stäbe der neuen Legierungen mit einem Durchmesser
von 2-3 mm hergestellt und thermoplastisch verformt. Es ist offensichtlich, dass auf diese Weise ebenfalls Schmuck geformt werden kann. It is also possible to produce amorphous granules. These can then be used as semi-finished products for thermoplastic molding (TPF) or 3D printing processes. For example, rods of the new alloys with a diameter made of 2-3 mm and thermoformed. It is obvious that jewelry can also be formed in this way.
Andere Anwendungen der neuen Legierungen, wie in Dentalprothesen, Nanoimprint- Verfahren und mikro-elektromechanischen Systemen (MEMS), sind natürlich ebenfalls möglich. Other applications of the new alloys, such as in dental prostheses, nanoimprinting and micro-electromechanical systems (MEMS), are of course also possible.
Beispiele Examples
Beispiel 1 : Herstellungsbeispiel für die Legierung Example 1: Production example of the alloy
AU51.59Ag5.79Pd2.42CU20.175Ga6.725Sil3.3 AU51.59Ag5.79Pd2.42CU20.175Ga6.725Sil3.3
Die Reinelemente (Reinheit: Au (Granulat 1-5 mm), Ag (Plättchen), Pd (Plättchen): höchste kommerziell Reinheit; ln:99,9975% (Granulat 1 -5 mm), Ga:99,9999% The pure elements (purity: Au (granules 1-5 mm), Ag (platelets), Pd (platelets): highest commercial purity; ln: 99.9975% (granules 1 -5 mm), Ga: 99.9999%
(Granulat 1 -5 mm), Sn:99,995% (Granulat 1 -5 mm), Cu:99,99% (Granulat 1 -5 mm), Si:99,9995% (Flocken)) wurden mit einer Feinwaage eingewogen. Zur Herstellung von 10 g der Legierung Au5i.59Ag5.79Pd2.42Cu20.i 75Ga6.725Sii3.3 (at%) wurden 7,7168 g Au, 0,4743 g Ag, 0,1956 g Pd, 0,9736 g Cu, 0,3561 g Ga und 0,2837 g Si (Granules 1 -5 mm), Sn: 99.995% (granules 1 -5 mm), Cu: 99.99% (granules 1 -5 mm), Si: 99.9995% (flakes)) were weighed with a fine balance. For the preparation of 10 g of the alloy Au5i.59Ag5.79Pd2.42Cu20.i 75Ga6.725Sii3.3 (at%), 7.7168 g Au, 0.4743 g Ag, 0.1956 g Pd, 0.9736 g Cu, 0.3561 g Ga and 0.2837 g Si
eingewogen. Anschließend wurden die Elemente in einer modifizierten weighed. Subsequently, the elements were modified in a
(Wasserkühlung, verbesserte Dichtungen) Kippgussanlage (Indutherm MC15) in einem Aluminiumoxidtiegel positioniert. Es wurde die folgende Reihenfolge der Elemente im Tiegel eingehalten: (von unten nach oben): Pd-Ag-Au-Cu-Ga-Si. (Water cooling, improved seals) Tipping system (Indutherm MC15) positioned in an alumina crucible. The following order of the elements in the crucible was observed: (from bottom to top): Pd-Ag-Au-Cu-Ga-Si.
Die Elemente wurden induktiv erschmolzen und homogenisiert. Die Schmelze wurde langsam auf eine Temperatur von 1100°C-1200°C erhitzt, wobei die Temperatur ständig über ein Pyrometer kontrolliert wurde. Als die gewünschte Abgusstemperatur von 1100°C-1200°C erreicht war, wurde die Schmelze in die wassergekühlte The elements were inductively melted and homogenized. The melt was heated slowly to a temperature of 1100 ° C-1200 ° C, the temperature was constantly monitored by a pyrometer. When the desired effluent temperature of 1100 ° C-1200 ° C was reached, the melt was cooled to the water
Kupferkokille gegossen. Der Prozess fand unter Schutzgas (Ar) statt. Cast copper mold. The process took place under protective gas (Ar).
Bei der hergestellten Probe handelt es sich im einen Stab mit einem Durchmesser von 3 mm. Die Probe besitzt eine premiumweiße Farbe (gemäß Klassifizierung von Weißgoldlegierungen anhand des Yellowness Index (Yl D1925)). Die The prepared sample is a rod with a diameter of 3 mm. The sample has a premium white color (according to classification of white gold alloys by the Yellowness Index (Yl D1925)). The
Glasübgangstemperatur liegt bei 103°C bei einer Heizgeschwindigkeit von 20°C/min.
Die Kristallisation setzt bei 155°C ein. Die Solidustemperatur beträgt 340°C, die Liquidustemperatur 408°C. Glass transition temperature is 103 ° C at a heating rate of 20 ° C / min. The crystallization starts at 155 ° C. The solidus temperature is 340 ° C, the liquidus temperature 408 ° C.
Beispiel 2: Hergestellte massivglasbildende Legierungen Example 2: Prepared massive glass-forming alloys
Folgende Legierungen wurden auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt:
The following alloys were prepared in a similar manner as in Example 1:
Tabelle 1 Table 1
Au52Ag6,38Pd2,42Cu18,675Ga8,225Si12,30 >1 Au52Ag6,38Pd2,42Cu18,675Ga8,225Si12,30> 1
Au51 ,5Ag6,88Pd2,42Cu18,675Ga8,225Si12,30 >1 Au51, 5Ag6,88Pd2,42Cu18,675Ga8,225Si12,30> 1
Au50,5Ag7,88Pd2,42Cu18,675Ga8,225Si 2,30 >1 Au50.5Ag7.88Pd2.42Cu18.675Ga8.225Si 2.30> 1
Au48,5Ag9,88Pd2,42Cu18,675Ga8,225Si12,30 >1 Au48.5Ag9.88Pd2.42Cu18.675Ga8.225Si12.30> 1
Au52,99Ag5,79Pd2,02C1 l8,675Ga8,225Si12,30 >1 Au52.99Ag5.79Pd2.02C1 l8.675Ga8.225Si12.30> 1
Au52,79Ag5,79Pd2,22Cu18,675Ga8,225Si12,30 >1 Au52.79Ag5.79Pd2.22Cu18.675Ga8.225Si12.30> 1
Au52,39Ag5,79Pd2,62Cu18,675Ga8,225Si12,30 >1 Au52,39Ag5,79Pd2,62Cu18,675Ga8,225Si12,30> 1
Au52, 19Ag5,79Pd2,82Cu18,675Ga8,225Si12,30 >1 Au52, 19Ag5,79Pd2,82Cu18,675Ga8,225Si12,30> 1
Au49Ag5,5Pd2,3Cu23,54Sn3;36Si16,3 3dc Au49Ag5.5Pd2.3Cu23.54Sn3 ; 36Si16,3 3d c
Au49Ag5,5Pd2,3Cu20,175Sn6,725Si16,3 ~1 Au49Ag5,5Pd2,3Cu20,175Sn6,725Si16,3 ~ 1
Au50,29Ag5,65Pd2,36Cu23,54Sn3,36Si14,8 3-Sdc Au50.29 Ag5.65 Pd2.36 Cu23.54 Sn3.36 Si14.8 3-sec
Au51 ,59Ag5,79Pd2,42Cu20,175Sn6,725Si13,3 3Sdc Au51, 59Ag5.79Pd2.42Cu20.175Sn6.725Si13.3 3Sd c
Au49Ag5,5Pd2,3Cu23,54ln3,36Si16,3 3^dc Au49Ag5,5Pd2,3Cu23,54ln3,36Si16,3 3 ^ d c
Au49Ag5,5Pd2,3Cu20, 175ln6,725Si16,3 1 -5dc<3 Au49Ag5.5Pd2.3Cu20, 175ln6.725Si16.3 1 -5d c <3
Au51 ,59Ag5,79Pd2,42Cu20,175ln6,725Si13,3 Au51, 59Ag5,79Pd2,42Cu20,175ln6,725Si13,3
Au51 ,59Ag5,79Pd2,42Cu20,18ln3,36Sn3,36Si13,3 Au51, 59Ag5,79Pd2,42Cu20,18ln3,36Sn3,36Si13,3
Au51 ,59Ag5,79Pd2,42Cu20,18ln3,366a3,36Si13,3 Au51, 59Ag5,79Pd2,42Cu20,18ln3,366a3,36Si13,3
Au51 ,59Ag5,79Pd2,42Cu20, 18Ga3,36Sn3,36Si13,3 Au51, 59Ag5.79Pd2.42Cu20, 18Ga3.36Sn3.36Si13.3
Die kritische Dicke der Proben (die Dicke, bis zu der die Probe amorph bleibt) wurde ermittelt, indem Proben mit unterschiedlichem Durchmesser hergestellt wurden. Der vollständig amorphe Charakter der Proben wurde mittels Röntgendlffraktometrie (Cu Kalpha, 20°<2Θ<80°) bestätigt. Darüber hinaus wurde in kalorimetrischen The critical thickness of the samples (the thickness to which the sample remains amorphous) was determined by making samples of different diameter. The completely amorphous character of the samples was confirmed by X-ray diffractometry (Cu Kalpha, 20 ° <2Θ <80 °). In addition, was in calorimetric
Messungen (Perkin Elmer DSC8500) die Kristallisationsenthalpie der jeweiligen röntgenamorphen 1 mm-Probe bestimmt. Durch den Vergleich der Measurements (Perkin Elmer DSC8500) determined the enthalpy of crystallization of the respective X-ray amorphous 1 mm sample. By comparing the
Kristallisationsenthalpien lässt sich so der vollständig amorphe Charakter dickerer Proben bestätigen.
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