JPH06346222A - 硬質かつ耐引掻性の、硼素を含有する表面層を備えた白金およびパラジウムからなる物品および硬化方法 - Google Patents
硬質かつ耐引掻性の、硼素を含有する表面層を備えた白金およびパラジウムからなる物品および硬化方法Info
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Abstract
を備えた白金およびパラジウムからなる物品を提供す
る。 【構成】 上記の物品は、白金およびパラジウムからな
り、この白金が貴金属および卑金属を25重量%までお
よびこのパラジウムがほかの貴金属を65重量%までお
よび卑金属を15重量%まで含有することができ、硬化
した表面層が20〜500μmの厚さであり、硼素を
0.3〜1.5重量%含有し、この硼素が十分に金属格
子に埋め込まれている。
Description
硼素を含有する表面層を備えた白金およびパラジウムか
らなる物品に関し、この場合に白金は貴金属および卑金
属を25重量%までおよびパラジウムはほかの貴金属を
65重量%までおよび卑金属を15重量%まで含有する
ことができる。更に本発明はそのような物品の製造方法
に関する。
装飾分野でますます重要な役割を果たしている。パラジ
ウム合金も広い範囲で技術目的のために使用されてい
る。純粋な白金および純粋なパラジウムはきわめて軟ら
かく、そのほかの特徴付けられた特性値の損失を甘受す
ることなく、ほかの貴金属および卑金属の合金化により
きわめて高い硬度にすることができない。このことはた
とえばリングまたは時計ケースにおいて表面に容易に引
っ掻き傷を生じる。
ト、硼素または珪素の合金化により約300kp/mm
2までの硬度を達成することができ、この場合に硬度に
関して重要である金属間相が形成される。
ら、元素、たとえばアルミニウム、クロム、チタンまた
はジルコニウムを表面に浸透拡散することができ、表面
層に金属間化合物、たとえばPtAl4、Pt3Alまた
はPt2Al3が形成される耐引掻性の白金物品が公知で
ある。特に硼素が挙げられているが、例または方法パラ
メータは記載されていない。金属間化合物の形成は表面
層における硬度の上昇を生じるが、不均質な多相の組織
が不均質な特性とともに得られるという欠点を有する。
更に所望の硬度効果を達成するためには、表面層内の浸
透拡散する金属のかなり高い濃度が必要である。それに
より、そのような物品は装飾の分野でポンチ加工できな
い。
は、白金およびパラジウムからなり、この白金が貴金属
および卑金属を25重量%までおよびこのパラジウムが
ほかの貴金属を65重量%までおよび卑金属を15重量
%まで含有することができる、硼素を含有する硬質かつ
耐引掻性の表面層を備えた物品を開発することであっ
た。その際、多くの量の硼素を浸透拡散すべきでなく、
同時に物品はポンチ加工できるように維持すべきであ
る。更に表面層に均質な組織が維持されるべきである。
本発明のもう1つの課題はそのような物品の製造方法を
開発することであった。
り、硬化した表面層が20〜500μmの厚さであり、
かつ硼素を0.3〜1.5重量%含有し、この硼素が金
属格子に十分に埋め込まれていることにより解決され
る。
mの厚さであり、かつ硼素を0.5〜0.9重量%含有
する。
はほかの合金金属との金属間化合物が表面層に形成され
るのでなく、硼素原子が金属格子に組み込まれることが
重要であり、この場合に有利には埋め込まれた混合結晶
が形成される。金属間化合物が生じないにもかかわらず
この表面層に特に高い硬度の合金が得られる。
ラジウム層の製造は、高温で硼素を放出する化合物を用
いた物品の処理により行われ、その際有利には物品を硼
化剤、活性化剤および場合により不活性物質からなる混
合物中で500℃から相当する白金/硼素またはパラジ
ウム/硼素の共融混合物の融点までの温度で、20〜5
00μmの表面層が0.3〜1.5重量%の硼素含量を
有するまで加熱する。
硼素および/または炭化硼素70〜95重量%および活
性化剤として硼弗化カリウム5〜30重量%からなり、
その際この混合物に不活性物質50重量%までを加えて
もよい。不活性物質としてはたとえば酸化アルミニウム
を使用することができる。
トとして使用することができる。しかしながら、気体の
硼化剤または硼素を放出する塩溶融物を使用することも
できる。
素化は、白金/硼素共融混合物の融点より低く790℃
で、有利には750℃で、高い硼素供給量で行なわなけ
ればならない。790℃より高い温度での高い硼素供給
量を有する硼素化は、溶融および白金/硼素相の形成を
生じる。790℃より低い温度での硼素の浸透拡散は、
白金中で固有圧の上昇、従って強度および硬度の上昇を
引き起こす。硬化した表面層は固まった溶液中できわめ
てわずかの硼素を含有する(1.5%未満)。得られる
硬度は拡散した硼素の量およびその金属格子中の分布に
依存する。この分布は作業温度を介して制御することが
できる。硼素化混合物中の硼素供給量は不活性物質の割
合に影響されやすい。
での硼素化の時間は簡単な実験により簡単に測定するこ
とができる。
はパラジウム合金の硼素化のためには硼素供給体として
無定形の硼素、不活性物質として酸化アルミニウムおよ
び活性化剤として硼弗化カリウム(KBF4)からなる
混合物が最適である。この物品はたとえば鋼製のふた付
きの焼成容器内でこの粉末混合物に封入し、かつ炉内で
1〜5時間加熱することができる。混合物は結合剤およ
び溶剤からなる結合剤系に配合することができ、この系
に物品は浸漬される。付着する懸濁液をまず乾燥させ
る。引き続き被覆した物品を炉内で焼成する。空気に接
触して焼成する場合はこの物品をきわめて入念に封入す
る(物品の上に粉末ばら物1cm)かまたは被覆しなけ
ればならず(乾燥した懸濁液2〜3mm)、そうでない
場合は焼成を保護ガス、アルゴンまたは水素(窒化硼素
形成のためにN2は使用しない)下で行なうべきであ
る。焼成温度は純粋な白金で行なうか、または白金合金
で行なうかに左右される。純粋な白金および白金/コバ
ルト合金は800℃より低い、有利には750℃の温度
で焼成する。白金/タングステンおよび白金/銅合金は
900℃より低い、有利には800℃の温度で焼成す
る。炉を冷却後物品を焼成容器から取り出し、刷毛で付
着する粉末を取り除く。ゆるんだ粉末はKBF4(約1
0重量%)を添加後再び使用することができる。懸濁液
で被覆した物品は焼成工程後いっしょに焼成した粉末か
らなる硬質の付着層を有し、この層は入念に除去しなけ
ればならない。
未満)の炭化硼素および窒化硼素を使用することもで
き、その際後者は粉末混合物のいっしょの焼成を困難に
する。
場合は有利には850〜900℃の温度で実施する。
る。
cm)に、無定形の硼素85gおよびKBF415gか
らなる混合物15gを入れた。引き続きゆるんだ硼素化
粉末中に白金合金Pt850/Co150の鎖を置い
た。引き続き鎖に更に硼素化粉末15gをかぶせ、かつ
粉末混合物を突き固めた。その後焼成容器を張り出した
縁を有するふたで閉鎖し、かつ炉内に置いた。焼成処理
を750℃の温度で5時間実施した。それにより鎖の個
々の部分は、硬度約730kp/mm2、硼素含量約
0.8重量%を有する厚さ約250μmの硼素化された
拡散帯域を有した。
cm)に、無定形の硼素90gおよびKBF410gか
らなる混合物10gを入れた。引き続きゆるんだ硼素化
粉末中に白金合金Pt950/W50の時計ケースを置
いた。引き続き時計ケースに更に硼素化粉末10gをか
ぶせ、かつ粉末混合物を突き固めた。その後焼成容器を
張り出した縁を有するふたで閉鎖し、かつ炉内に置い
た。焼成処理を780℃の温度で3時間実施した。それ
により時計ケースは、硬度約680kp/mm2、硼素
含量約0.85重量%を有する厚さ約150μmの硼素
化された拡散帯域を有した。
cm)に、無定形の硼素80gおよびKBF420gか
らなる混合物5gを入れた。引き続きゆるんだ硼素化粉
末中に白金合金Pt960/Cu40のリングを置い
た。引き続きリングに更に硼素化粉末5gをかぶせ、か
つ粉末混合物を突き固めた。その後焼成容器を張り出し
た縁を有するふたで閉鎖し、かつ炉内に置いた。焼成処
理を760℃の温度で5時間実施した。それによりリン
グは、硬度約700kp/mm2、硼素含量約0.9重
量%を有する厚さ約150μmの硼素化された拡散帯域
を有した。
g、ポリイソブチレン15gおよび軽ベンジン200g
からなる懸濁液に、合金Pt900/Ni100からな
るリング(約5g)を浸漬した。取り出した後で付着す
る懸濁液(約5g)を80℃で乾燥させた。焼成処理を
750℃で3時間実施した。冷却後固まった付着した層
を入念に除去した。リングは硬度約710kp/m
m2、硼素含量約1.0重量%を有する厚さ約100μ
mの硼素拡散層を有した。
硼素135g、KBF415g、ポリイソブチレン15
gおよび軽ベンジン200gからなる懸濁液に、合金P
t950/Co50からなるリング(約5g)を浸漬し
た。取り出した後で付着する懸濁液(約5g)を80℃
で乾燥させた。焼成処理を750℃で5時間実施した。
冷却後固まった付着した層を入念に除去した。リング
は、硬度約480kp/mm2、硼素含量約0.6重量
%を有する厚さ約180μmの硼素拡散層を有した。
cm)に、Al2O3100g、無定形の硼素90gおよ
びKBF410gからなる混合物5gを入れた。引き続
きゆるんだ硼素化粉末中に白金リングPt999を置い
た。引き続きリングに更に硼素化粉末5gをかぶせ、か
つ粉末混合物を突き固めた。その後焼成容器を張り出し
た縁を有するふたで閉鎖し、かつ炉内に置いた。焼成処
理を750℃の温度で5時間実施した。それによりリン
グは、硬度約500kp/mm2、硼素含量約0.65
重量%を有する厚さ約250μmの硼素化された拡散層
を有した。
cm)に、B4C50g、BN30gおよびKBF420
gからなる混合物10gを入れた。引き続きゆるんだ硼
素化粉末中に白金合金Pt950/W50の時計ケース
を置いた。引き続き時計ケースに更に硼素化粉末10g
をかぶせ、かつ粉末混合物を突き固めた。その後焼成容
器を張り出した縁を有するふたで閉鎖し、かつ炉内に置
いた。焼成処理を780℃の温度で3時間実施した。そ
れにより時計ケースは、硬度約450kp/mm2、硼
素含量約0.5重量%を有する厚さ約150μmの硼素
化された拡散帯域を有した。
cm)に、無定形の硼素20g、B4C40g、BN3
0gおよびKBF410gからなる混合物10gを入れ
た。引き続きゆるんだ硼素化粉末中に白金合金Pt90
0/Pd100の時計ケースを置いた。引き続き時計ケ
ースに更に硼素化粉末10gをかぶせ、かつ粉末混合物
を突き固めた。その後焼成容器を張り出した縁を有する
ふたで閉鎖し、かつ炉内に置いた。焼成処理を750℃
の温度で3時間実施した。それにより時計ケースは、硬
度約550kp/mm2、硼素含量約0.7重量%を有
する厚さ約150μmの硼素化された拡散帯域を有し
た。
の例と同様に、無定形の硼素90gおよび硼弗化カリウ
ム10gからなる混合物に埋め込み、かつ800℃で5
時間加熱した。硬度560kp/cm2、硼素含量約
0.65重量%を有する150μmの硬化した層が得ら
れた。
%、錫7重量%およびガリウム7重量%を有するパラジ
ウム合金からなる物品を、無定形の硼素50g、硼弗化
カリウム10g、炭化硼素20gおよび窒化硼素20g
からなる混合物に封入し、かつ830℃で4時間加熱し
た。硬度450kp/cm2、硼素含量約0.45重量
%を有する100μmの硬化した層が得られた。
ム合金からなる物品を、無定形の硼素90gおよび硼弗
化カリウム10gの混合物に封入し、かつ800℃で3
時間加熱した。硬度380kp/cm2、硼素含量約
0.4重量%を有する約60μmの層厚が得られた。
%、ゲルマニウム11重量%およびインジウム5重量%
の合金からなる物品を、無定形の硼素70g、および炭
化硼素、窒化硼素および硼弗化カリウムそれぞれ10g
からなる混合物中で800℃で5時間加熱した。硬度4
00kp/cm2、硼素含量約0.4重量%を有する約
100μmの硬化した層が得られた。
Claims (4)
- 【請求項1】 白金およびパラジウムからなり、この白
金が貴金属および卑金属を25重量%までおよびこのパ
ラジウムがほかの貴金属を65重量%までおよび卑金属
を15重量%まで含有することができる、硬質かつ耐引
掻性の、硼素を含有する表面層を備えた物品において、
硬化した表面層が20〜500μmの厚さであり、かつ
硼素を0.3〜1.5重量%含有し、この硼素が十分に
金属格子に埋め込まれていることを特徴とする、硬質か
つ耐引掻性の、硼素を含有する表面層を備えた白金およ
びパラジウムからなる物品。 - 【請求項2】 硬化した表面層が30〜250μmの厚
さであり、かつ硼素を0.5〜0.9重量%含有する請
求項1記載の物品。 - 【請求項3】 高温で硼素を放出する物質で処理するこ
とにより請求項1または2記載の白金およびパラジウム
からなる物品を硬化する方法において、物品を硼化剤、
活性化剤および場合により不活性物質からなる混合物中
で500℃から相当する白金/硼素またはパラジウム/
硼素の共融混合物の融点までの温度で、20〜500μ
mの表面層が0.3〜1.5重量%の硼素含量を有する
まで加熱することを特徴とする白金およびパラジウムか
らなる物品を硬化する方法。 - 【請求項4】 混合物が硼化剤として無定形の硼素およ
び/または炭化硼素70〜95重量%および活性化剤と
して硼弗化カリウム5〜30重量%を含有する請求項3
記載の物品を硬化する方法。
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