JP2012527529A - パラジウム宝石合金 - Google Patents

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Abstract

【課題】 宝石産業のための半製品の製造のために、特にチューブ及びリングの製造のために好適なパラジウム宝石合金を提供する。
【解決手段】 このパラジウム宝石合金は、58.0重量%〜76.5重量%のパラジウム、0.5重量%〜41.5重量%の銀及び/または銅、0.1重量%〜15.0重量%のガリウム、ゲルマニウム及びインジウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、及び0.1重量%〜10.0重量%の亜鉛を含む。好ましくは、0.05重量%〜5.0重量%のタングステン及び/またはコバルトがさらに含まれることができる。さらに、この合金は、0.001重量%〜1.0重量%のイリジウム、ロジウム及びルテニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を含むことができる。

Description

本発明は、主として新規なパラジウム宝石合金、及びこれらの合金の補助により製造された半製品に関する。
パラジウムはいわゆる白金金属族からの元素である。それは白金に似た輝白色であるが、白金よりかなり軽量でかつ著しく硬い。それはまた、一般的に白金よりかなり安い。
宝石製造では、パラジウムは主として他の元素、特に金への添加物としての用途を見出していることが多い。例えば、パラジウムは、いわゆるホワイトゴールドまたはグレイゴールドを形成するために金の「変色」で合金添加物として使用されることが多い。
その好ましい性質にもかかわらず、パラジウムまたはパラジウム合金から作られた宝石はこれまで比較的まれである。これは本質的に驚くべきことである。なぜならパラジウムは室温で酸素と反応せず、変色に対して非常に抵抗性があり、かつその金属的輝き(光沢)を保持するからである。
宝石分野に対するパラジウムのこれらの基本的に好ましい性質にもかかわらず、純パラジウム(999)を別として、950及び500の純含有量を持つパラジウム合金のみが、出願人の知る限り宝石アイテムのために現在利用可能である。
従って、本発明は、宝石アイテムのためにさらなるパラジウム合金を利用可能にする問題に対処する。特に、かかる合金は、結婚指輪を作るためのチューブ及びリングの製造のために適していることを意図されている。これらの目的のために、それは一般的に少なくとも180HV(ビッカース硬度)の硬度を達成することを目標としている。
この問題は、請求項1の特徴を持つパラジウム宝石合金により解決される。これらの合金の好適な実施態様は従属請求項2〜20に記載されている。本発明はさらに、請求項21及び22による半製品を含む。全ての請求項の用語は、これによりこの明細書の内容を構成する。
本発明によれば、新規なパラジウム宝石合金は、
− 58.0重量%〜76.5重量%のパラジウム(Pd)、
− 0.5重量%〜41.5重量%の銀(Ag)及び/または銅(Cu)、
− 0.1重量%〜15.0重量%のガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)及びインジウム(In)からなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、及び
− 0.1重量%〜10.0重量%の亜鉛(Zn)、
を含む。
ここで、パラジウム含有量は、請求された宝石合金の純含有量を規定する。銀または銅の添加は合金の成形性及び色相(hue)に影響する。ガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウムの添加は合金の硬度及び融点に影響を持つ。合金への亜鉛の添加の影響は成形性及び硬度にプラスの効果を持つ。
発展例として、本発明による宝石合金は、追加的に0.05重量%〜5.0重量%のタングステン(W)及び/またはコバルト(Co)を含む。これらの二種の元素の合金への影響は主として粒状化の細度及び硬度に効果を持つ。
さらに、もし本発明による宝石合金が追加的にイリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)及びルテニウム(Ru)からなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を0.001重量%〜1.0重量%含むなら、さらに好ましい。これらの元素の添加は同様に、合金のより微細な粒状化をもたらす。
銀含有量に関して、10.0重量%〜32.0重量%の銀含有量が本発明による上述の宝石合金の全ての場合に好ましい。この範囲内では、一方では10.0重量%〜20.0重量%または他方では23.0重量%〜32.0重量%の銀含有量が特に強調されるべきである。
加えて、銅含有量に関して、3.0重量%〜15.0重量%の銅含有量が本発明による上述の宝石合金の全ての場合に好ましい。この範囲内では、一方では3.0重量%〜8.0重量%または他方では8.0重量%〜15.0重量%の銅含有量が特に強調されるべきである。
既に述べたように、本発明による宝石合金中に含まれる元素ガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウムはいわゆる融点低下剤として知られており、すなわちかかる元素を添加することにより、融点がこれらの元素を含まない合金と比べて低下されることができる。さらに、これらの元素は、得られた合金の硬度を増加することができる。
これに関して、本発明による宝石合金のガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム含有量は好ましくは0.1重量%〜3.0重量%、特に0.5重量%〜2.0重量%である。最後に述べた範囲内で、0.8重量%〜1.6重量%の含有量が特に強調されるべきである。
本発明の場合、これに関して、もし、上述の元素の群(ガリウム、ゲルマニウム及びインジウム)から、少なくともガリウムが含まれるなら、好ましくはガリウムのみが合金中のかかる添加物として与えられるなら、さらに好ましい。
本発明による宝石合金の亜鉛含有量は好ましくは0.5重量%〜4.0重量%、特に1.0重量%〜3.0重量%である。最後に述べた範囲内で、1.2重量%〜2.5重量%の亜鉛含有量が特に強調されるべきである。
本発明による宝石合金の場合に、タングステン及び/またはコバルト含有量は好ましくは0.1重量%〜2.0重量%、特に0.1重量%〜1.0重量%である。最後に述べた範囲内で、0.2重量%〜0.6重量%のタングステン及び/またはコバルト含有量が特に強調されるべきである。
発展例では、本発明の場合に、もしタングステン及びコバルトからなる群からの元素が好ましくはタングステンであるなら、好ましい。
既に述べたように、本発明の好適な実施態様の場合に、イリジウム、ロジウム及びルテニウムからなる群からの少なくとも一種の元素が含まれる。同様に既に述べたように、かかる元素はいわゆる粒度改善剤(grain refiners)として知られている。なぜならそれらは、得られた合金がこれらの元素を含まない合金と比べてより低い平均粒度を持つことを確実にすることができるからである。
これに関して、本発明の場合、もしイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム含有量が0.02重量%〜1.0重量%、特に0.02重量%〜0.2重量%であるなら、好ましい。最後に述べた範囲内で、0.02重量%〜0.08重量%のイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム含有量がさらに強調されるべきである。
本発明によれば、もし三つの上述の元素イリジウム、ロジウム及びルテニウムの中から、少なくともルテニウムが含まれるなら、好ましくはルテニウムのみがかかる添加物として与えられるなら、好ましい。
発展例では、本発明の場合、本発明によるパラジウム宝石合金の好適な実施態様の三つの副群が強調されることができる。これらの実施態様は585(すなわち58.5重量%)、600(すなわち60.0重量%)及び750(すなわち75.0重量%)の純パラジウム含有量を中心にして分類され、さらに585の純パラジウム含有量を持つ実施態様が特に強調されるべきである。
従って、本発明による宝石合金の好適な実施態様の第一群は、
− 58.0重量%〜59.0重量%、好ましくは58.5重量%のパラジウム、
− 25.0重量%〜30.0重量%の銀、
− 10.0重量%〜12.0重量%の銅、
− 0.9重量%〜1.1重量%のガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム、好ましくはガリウム、
− 1.4重量%〜1.6重量%の亜鉛、
− 0.3重量%〜0.6重量%のタングステン及び/またはコバルト、好ましくはタングステン、及び
− 0.04重量%〜0.06重量%のイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム、好ましくはルテニウム、
からなる。
特に、かかる宝石合金は、
− 58.5重量%のパラジウム、
− 27.85重量%の銀、
− 10.8重量%の銅、
− 1.0重量%のガリウム、
− 1.5重量%の亜鉛、
− 0.3重量%のタングステン、及び
− 0.05重量%のルテニウム、
からなる。
従って、本発明による宝石合金の好適な実施態様の第二群は、
− 59.0重量%〜61.0重量%、好ましくは60.0重量%のパラジウム、
− 25.0重量%〜30.0重量%の銀、
− 8.0重量%〜10.0重量%の銅、
− 0.9重量%〜1.1重量%のガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム、好ましくはガリウム、
− 1.8重量%〜2.2重量%の亜鉛、
− 0.3重量%〜0.6重量%のタングステン及び/またはコバルト、好ましくはタングステン、及び
− 0.04重量%〜0.06重量%のイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム、好ましくはルテニウム、
からなる。
特に、かかる宝石合金は、
− 60.0重量%のパラジウム、
− 27.75重量%の銀、
− 8.7重量%の銅、
− 1.0重量%のガリウム、
− 2.0重量%の亜鉛、
− 0.5重量%のタングステン、及び
− 0.05重量%のルテニウム、
からなる。
従って、本発明による宝石合金の好適な実施態様の第三群は、
− 74.0重量%〜76.0重量%、好ましくは75.0重量%のパラジウム、
− 13.0重量%〜17.0重量%の銀、
− 4.5重量%〜7.0重量%の銅、
− 1.4重量%〜1.6重量%のガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム、好ましくはガリウム、
− 1.8重量%〜2.2重量%の亜鉛、
− 0.2重量%〜0.4重量%のタングステン及び/またはコバルト、好ましくはタングステン、及び
− 0.04重量%〜0.06重量%のイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム、好ましくはルテニウム、
からなる。
特に、かかる宝石合金は、
− 75.0重量%のパラジウム、
− 15.25重量%の銀、
− 5.9重量%の銅、
− 1.5重量%のガリウム、
− 2.0重量%の亜鉛、
− 0.3重量%のタングステン、及び
− 0.05重量%のルテニウム、
からなる。
発展例では、本発明による宝石合金は好ましくは≧180HV(焼鈍後)、特に200(±10)HVのいわゆるビッカース硬度を持つ。
ビッカースによる硬度試験は当業者に知られている。そこではHV5は50N(ニュートン)の試験力に相当する。貴金属合金の場合、この規格はかかる材料の硬度のための通例の規格である。
加えて、本発明による宝石合金は好ましくは≦12.0g/cm、特に≦11.5g/cmの相対密度を持つ。本発明によるかかる好適な合金の場合、これらは比較的軽量であり、従って安価な材料である。比較のため、既知のパラジウムを持つ585ホワイトゴールド合金は例えば14.3g/cmの相対密度を持ち、既知のパラジウムを持つ750ホワイトゴールド合金であっても15.9g/cmの相対密度を持つ。
さらに、本発明によるパラジウム宝石合金は1250℃未満の溶融間隔を持つことができる。好ましくは、かかる溶融間隔は1140℃〜1220℃に位置する。これに関して、合金、特に宝石産業で使用される合金は、明確な融点を持たないが、溶融範囲、いわゆる溶融間隔を持つことは指摘されるべきである。この溶融間隔内で、合金はまず軟化し、それらが次いで徐々に液化し、次いで実際に液体状態に移行する。従って、かかる合金の加工のためには、かかる溶融間隔ができるだけ低く、従ってそれらが溶融されることができかつさらに簡単な方法で加工されることができるなら、有利である。
最後に、本発明は宝石製造のための半製品を含み、それは少なくとも部分的に、好ましくは完全に本発明による合金から作られる。これらの半製品は対応する合金材料から前もって作られた幾何学的形状であり、それらは続いてさらにそれぞれの宝石の最終製品を形成するために手細工によりまたは工業的方法により加工されることは知られている。宝石分野では、かかる半製品は一般的に、例えば、チューブ、棒、リング、シート、バンド、ワイヤー等である。それらは、まず半製品鋳造品として製造され、次いで一般的にさらに希望の寸法を持つ最終半製品に加工され、好ましくは成形される。
本発明によれば、もし本発明による半製品が管状または環状半製品であるなら、好ましい。かかる半製品は、結婚指輪を含む宝石リングの製造のために極めて良く適している。
本発明は要するに全ての一連の利点を含む。
例えば、パラジウムの使用に含まれる初めに説明した利点が一般的に達成される。本発明によるパラジウム宝石合金は、高い色安定性を持つ心地良いグレイホワイト色を持つ。この合金は変色に対し非常に抵抗性であるので、ロジウム被覆(ロダナイジング)は、これが純粋に美観的理由のために望まれるときを除いて必要でない。知られているように、いわゆるロダナイジングは金属のロジウムによる化学被覆または電気被覆である。かかる被覆は化学的にかつ機械的に非常に抵抗性でありかつクロム状輝きを持つ。
さらに、本発明による合金は高い延性を持ち、すなわちこの材料は、それが破断するかまたは引裂かれる前に高い成形性を持つ。さらに、本発明による合金は、例えば50μm未満、特に20〜35μmの平均粒度を持つ微粒子状の微細構造を持つ。従って、それらは手工具及び工作機械による両方で、例えば全ての一般的に使用されるCNC(コンピュータ数値制御)技術により加工されることができる。これはまた、通常の切削刃/インサートに、及びPCD(多結晶ダイヤモンド)を含むダイヤモンド工具に適用される。
本発明による合金の場合、少なくとも180HV(ビッカース硬度、焼鈍された、すなわちいわゆるソフト硬度)の硬度が容易に達成されることができ、従って、特に585(58.8重量%)の純パラジウム含有量を持つかかる合金はまた、結婚指輪の製造のために適している。これに関して、多色結婚指輪がまた、異なる色の合金を持つ本発明による宝石合金を使用することにより、特にいわゆる拡散溶接により、製造されることができる。この工程により、金属加工物が互いに連結され、そうすることにより溶接接続部の非常に高い品質を得る。工程自身及びその工程パラメーターは当業者に十分に知られている。本発明による合金は、拡散溶接工程により加工されることができるのみならず、またその後も少なくとも180HVの硬度を(変形なしに)持つことができる。
さらに、特に12.0g/cm未満、好ましくは11.5g/cm未満の本発明による合金の相対密度は同等の純含有量の他の金属の合金の相対密度よりかなり低いことは再度強調されるべきである。さらに、(主)合金元素としてのパラジウムの使用のため、本発明による合金は、例えば白金の同等の純含有量を持つ合金よりかなり安い。
従って、本発明による合金は、例えば585の金含有量を持つホワイトゴールド合金に対する低コスト代替物となり、それはまた、本発明による合金がかかる合金と組み合わせて使用されることを可能にする。
最後に、本発明による合金は通常のストランド鋳造工程により製造されることができることもまた強調されるべきである。ストランド鋳造は金属及び合金から半製品を製造するための工程として当業者に知られており、この工程は一般的に連続的に実行され、従って希望の半製品の連続ストランドが提供される。既に述べたように、本発明による合金の溶融間隔は一般的に1250℃未満に位置するので、それらはかかる工程により簡単な方法で溶融されかつさらに加工されることができる。特にストランド鋳造の場合、合金のために必要な溶融間隔がこの工程を使用可能にするためにあまり高くする必要がない。ストランド鋳造の場合、溶融材料は、材料をストランドに変換するために特定の時間に渡って十分に低い粘度のものでなければならない。材料の早期凝固は防がれなければならない。
本発明の上述の特徴及びさらなる特徴は、従属請求項に関する以下の実施例から明らかである。個々の特徴はそれら自身または互いに組み合わせて実現されることができる。
実施例
1000(‰)の全重量に対して585のパラジウムの純含有量を持つ本発明によるパラジウム合金が製造される。個々の構成成分は以下の通りである:
− 585パラジウム(Pd)、
− 278.5銀(Ag)、
− 108銅(Cu)、
− 10ガリウム(Ga)、
− 15亜鉛(Zn)、
− 3タングステン(W)、及び
− 0.5ルテニウム(Ru)。
重量%に変換すると、本発明によるこの合金は結果として以下の組成を持つ:
− 58.5重量%パラジウム、
− 27.85重量%銀、
− 10.8重量%銅、
− 1.0重量%ガリウム、
− 1.5重量%亜鉛、
− 0.3重量%タングステン、及び
− 0.05重量%ルテニウム。
これらの構成成分は好適な予備合金を用いて誘導炉内で溶融される。
得られた合金は1145℃〜1220℃の溶融間隔を持ち、従ってストランド鋳造工程で半製品、特にチューブ及びリングに加工されることができる。焼鈍(850℃)された合金の硬度は180HV〜200HVである。この合金は10.9g/cmの相対密度を持つ。この合金は微粒子化され(平均粒度50μm未満)、良好に加工される(機械加工される)(旋削及び圧延加工)ことができ、成形、拡散溶接及び研磨を受けることができる。

Claims (22)

  1. − 58.0重量%〜76.5重量%のパラジウム、
    − 0.5重量%〜41.5重量%の銀及び/または銅、
    − 0.1重量%〜15.0重量%のガリウム、ゲルマニウム及びインジウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、及び
    − 0.1重量%〜10.0重量%の亜鉛、
    を含むことを特徴とするパラジウム宝石合金。
  2. 追加的に0.05重量%〜5.0重量%のタングステン及び/またはコバルトを含むことを特徴とする請求項1に記載のパラジウム宝石合金。
  3. 追加的に0.001重量%〜1.0重量%のイリジウム、ロジウム及びルテニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のパラジウム宝石合金。
  4. 銀含有量が10.0重量%〜32.0重量%、好ましくは10.0重量%〜20.0重量%または23.0重量%〜32.0重量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  5. 銅含有量が3.0重量%〜15.0重量%、好ましくは3.0重量%〜8.0重量%または8.0重量%〜15.0重量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  6. ガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム含有量が0.1重量%〜3.0重量%、好ましくは0.5重量%〜2.0重量%、特に0.8重量%〜1.6重量%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  7. ガリウム、ゲルマニウム及びインジウムからなる群からの元素が好ましくはガリウムであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  8. 亜鉛含有量が0.5重量%〜4.0重量%、好ましくは1.0重量%〜3.0重量%、特に1.2重量%〜2.5重量%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  9. タングステン及び/またはコバルト含有量が0.1重量%〜2.0重量%、好ましくは0.1重量%〜1.0重量%、特に0.2重量%〜0.6重量%であることを特徴とする請求項2〜8のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  10. タングステン及びコバルトからなる群からの元素が好ましくはタングステンであることを特徴とする請求項2〜9のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  11. イリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム含有量が0.02重量%〜1.0重量%、好ましくは0.02重量%〜0.2重量%、特に0.02重量%〜0.08重量%であることを特徴とする請求項3〜10のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  12. イリジウム、ロジウム及びルテニウムからなる群からの元素が好ましくはルテニウムであることを特徴とする請求項3〜11のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  13. − 58.0重量%〜59.0重量%、好ましくは58.5重量%のパラジウム、
    − 25.0重量%〜30.0重量%の銀、
    − 10.0重量%〜12.0重量%の銅、
    − 0.9重量%〜1.1重量%のガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム、好ましくはガリウム、
    − 1.4重量%〜1.6重量%の亜鉛、
    − 0.3重量%〜0.6重量%のタングステン及び/またはコバルト、好ましくはタングステン、及び
    − 0.04重量%〜0.06重量%のイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム、好ましくはルテニウム、
    からなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  14. − 58.5重量%のパラジウム、
    − 27.85重量%の銀、
    − 10.8重量%の銅、
    − 1.0重量%のガリウム、
    − 1.5重量%の亜鉛、
    − 0.3重量%のタングステン、及び
    − 0.05重量%のルテニウム、
    からなることを特徴とする請求項13に記載のパラジウム宝石合金。
  15. − 59.0重量%〜61.0重量%、好ましくは60.0重量%のパラジウム、
    − 25.0重量%〜30.0重量%の銀、
    − 8.0重量%〜10.0重量%の銅、
    − 0.9重量%〜1.1重量%のガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム、好ましくはガリウム、
    − 1.8重量%〜2.2重量%の亜鉛、
    − 0.3重量%〜0.6重量%のタングステン及び/またはコバルト、好ましくはタングステン、及び
    − 0.04重量%〜0.06重量%のイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム、好ましくはルテニウム、
    からなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  16. − 60.0重量%のパラジウム、
    − 27.75重量%の銀、
    − 8.7重量%の銅、
    − 1.0重量%のガリウム、
    − 2.0重量%の亜鉛、
    − 0.5重量%のタングステン、及び
    − 0.05重量%のルテニウム、
    からなることを特徴とする請求項15に記載のパラジウム宝石合金。
  17. − 74.0重量%〜76.0重量%、好ましくは75.0重量%のパラジウム、
    − 13.0重量%〜17.0重量%の銀、
    − 4.5重量%〜7.0重量%の銅、
    − 1.4重量%〜1.6重量%のガリウム、ゲルマニウム及び/またはインジウム、好ましくはガリウム、
    − 1.8重量%〜2.2重量%の亜鉛、
    − 0.2重量%〜0.4重量%のタングステン及び/またはコバルト、好ましくはタングステン、及び
    − 0.04重量%〜0.06重量%のイリジウム、ロジウム及び/またはルテニウム、好ましくはルテニウム、
    からなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  18. − 75.0重量%のパラジウム、
    − 15.25重量%の銀、
    − 5.9重量%の銅、
    − 1.5重量%のガリウム、
    − 2.0重量%の亜鉛、
    − 0.3重量%のタングステン、及び
    − 0.05重量%のルテニウム、
    からなることを特徴とする請求項17に記載のパラジウム宝石合金。
  19. 合金が少なくとも180HVの硬度を持つことを特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  20. 合金が12.0g/cm未満、好ましくは11.5g/cm未満の相対密度を持つことを特徴とする請求項1〜19のいずれか一つに記載のパラジウム宝石合金。
  21. 宝石製造のための半製品であって、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、請求項1〜20のいずれか一つに記載された合金から作られることを特徴とする半製品。
  22. 管状または環状半製品であることを特徴とする請求項21に記載の半製品。
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