WO2010118820A1 - Verfahren zur herstellung eines halbzeugs für mokume gane schmuck - Google Patents

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semifinished product
semi
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Helmut Heinzel
Steffen Peischl
Van-Phu Nguyen
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Ami Doduco Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a semifinished product for Mokume Gane jewelry and a corresponding semi-finished product.
  • Mokume Gane literally translates as wood grain metal and thus describes the appearance of Mokume-Gane jewelery.
  • Semi-finished products for Mokume Gane jewelry consist of two or more metallic components of different colors, so that pieces of jewelery made of them have a characteristic grain.
  • the object of the invention is therefore to show a way how cost-effective high-quality semi-finished products for Mokume Gane jewelry can be produced.
  • a semifinished product according to the invention for Mokume Gane jewelry is produced as a layer or fiber composite powder or melt metallurgy by arranging a plurality of parts produced from the first component of the semifinished product to form gaps in a mold and then the spaces for forming the second component with melt or Be filled powder.
  • the material filled to form the second component as a melt or powder in the interspaces consists predominantly of noble metal or copper.
  • the parts produced from the first component are sheets, so that the semifinished product is a laminated composite.
  • the parts consisting of the first component can also be rods, for example, so that a fiber material composite is produced by pouring out the intermediate spaces with powder, which is subsequently sintered or melted, or with melt, which subsequently solidifies.
  • the powder or melt metallurgical production advantageously results in a very good adhesion of the components of the semifinished product to one another. Binding errors can be avoided almost completely. Upon solidification of the filled in the interstices melt results in a very good adhesion of the two components together. Powder may be melted or sintered after filling into the interspaces to form the second component and connect it to the first one.
  • the first component should have a higher melting point than the second component, preferably at least 50 K, in particular at least 100 K higher melting point.
  • a pulvermetallurgi- see production has the advantage that also semi-finished products can be made with components whose melting points are very close to each other or even agree.
  • the first component has a higher melting point than the second component, particularly preferably at least 50 K, in particular at least 100 K higher melting point, in order to allow a melt metallurgical production without problems.
  • the powder may be melted or sintered at a temperature below the melting point of the first component.
  • the sintering can be carried out as solid phase sintering or as liquid phase sintering.
  • the sintering temperature is below the melting point of the components involved.
  • the powder may contain several metallic phases, for example as a powder mixture, wherein the sintering temperature for the solid phase sintering is chosen below the melting temperature of the lowest melting phase.
  • liquid phase sintering a powder containing at least two phases is used and the sintering temperature is chosen between the melting temperature of the lowest melting phase and the melting temperature of the highest melting phase.
  • the powder in liquid phase sintering, is partially melted, for example, by melting grains of a first metal, which may be an element or an alloy, and grains of a second metal, which has a higher melting point and may also be an element or an alloy is melted.
  • a first metal which may be an element or an alloy
  • grains of a second metal which has a higher melting point and may also be an element or an alloy is melted.
  • the second component When the second component is introduced as a melt into intermediate spaces between parts produced from the first component, the second component is formed in a semifinished product according to the invention having a structure which has a cast structure.
  • the cast structure of the second component of a semifinished product according to the invention is generally characterized by stem crystals. These columnar crystals are typically oriented transversely to the adjacent component, that is, they are oriented transversely to the layers in the case of a laminate composite.
  • the first component has a recrystallization structure.
  • the second component is produced by sintering, very sharp phase boundaries result between the first component and the second component, which are retained as a characteristic even during further processing of the composite material, for example by rolling or extrusion.
  • the almost total lack of mixing of the materials involved at the boundary between the first and second components therefore allows a distinction between inventively by sintering and conventionally produced semi-finished products.
  • a composite material produced according to the invention can be extruded. Particularly in the case of a powder metallurgical In this way, an advantageous compaction can be achieved, in which possibly existing pores or voids are filled.
  • a semifinished product according to the invention can be, for example, a rod whose ends are rotated by 5 revolutions or more against each other. Such a rod has a length of preferably more than 20 cm, in particular more than 30 cm. The diameter of such a rod may be, for example, 5 mm to 15 mm.
  • the second component preferably consists predominantly of noble metal or copper.
  • the first component can theoretically also be made of stainless steel in order to save material costs.
  • the first component and thus the entire semifinished product preferably also consists predominantly of noble metal or copper.
  • the components of a semifinished product according to the invention can consist of pure copper or of a pure noble metal, for example pure gold, silver or palladium.
  • noble metal and / or copper alloys are preferably used for the components of a semi-finished product according to the invention, for example Ag925, Au750, Au500, Pd900 or Pd500.
  • the first component consists predominantly, that is to say at least 50% by weight, of platinum metal, in particular palladium. Platinum metals and their alloys have an advantageously high melting point, so that in the manufacture of the semifinished product, the interstices can be filled particularly easily with melt of the second component.
  • the second component preferably consists predominantly of one or more elements of the eleventh group of the periodic system, ie predominantly of copper, silver and / or gold.
  • the cast or sintered component makes up at least one fifth of the volume of the semifinished product, so that these granules With its color, the color of a finished Mokume Gane piece of jewelery can also be seen visually and produce the characteristic grain of Mokume Gane jewelery.
  • the cast component preferably makes up at least a quarter, particularly preferably at least one third, of the bulk of the semifinished product.
  • melt can be poured from a crucible into the intermediate spaces of the parts produced from the first component in order to form the second component.
  • the material for forming the second component between and / or over the in the form - for example, a mold, so a mold, or a sintered form - arranged parts, which are made of material of the first component, arranged and then by Heating is melted.
  • the melting can be carried out easily under a protective gas atmosphere and oxidation can therefore be avoided.
  • the material for the second component then forms a melt, which fills the gaps completely.
  • the material for the second component may be, for example, a billet which is placed on the parts made of the first component in the mold. But it is also possible to use granules or powder of the second component and this sandwich between and / or over the parts produced from the first component. If the second component is an alloy, which is preferred, the material for the second component can be used as granules of different materials so that the alloy does not form until it melts. Preferably, however, the material is filled into the mold as an alloy in solid form.
  • parts of different material for example sheets of platinum and sheets of palladium
  • another material for example gold, as powder or melt
  • the components of a semifinished product according to the invention can each consist of a single phase or have several phases, for example eutectic alloys.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a semifinished product according to the invention.
  • FIG. 2 shows an example of a Mokume Gane piece of jewelery produced from the semifinished product.
  • the semifinished product 1 shown in FIG. 1 is a layer composite of two metallic components 2, 3 of different color, for example a reddish gold and copper alloy and a silver noble metal alloy, for example based on silver or a platinum metal.
  • the individual layers of the semifinished product 1 shown have a thickness of 0.5 mm to 3.0 mm, preferably 0.8 to 1, 5 mm.
  • the individual layers can all have the same thickness as in the illustrated embodiment. But it is also possible that the strengths of the individual layers differ from each other. It is preferred that the layer thicknesses of each other at most by a factor of 2, preferably at most by a factor of 1, 5 differ.
  • the semifinished product 1 shown can be produced by arranging parts produced from the first component 2 in a mold with the formation of intermediate spaces, and then filling the intermediate spaces for forming the second component 3 with a melt consisting predominantly of noble metal or copper.
  • the parts produced from the first component 2 can be arranged standing in the mold and be, for example, sheets. These sheets may be flat. It is also possible to use bent or zigzag folded sheets and to produce in the semifinished product 1 so an additional structure. Curved or zigzag folded sheets also have the advantage Part, to arrange easier standing in a mold. With a holder o- of a correspondingly shaped mold but also flat sheets can be arranged standing.
  • a mold in an inner side wall may have slots in which an edge region of sheets arranged in the mold can be held so that the sheets do not fall over in the mold
  • FIG. 2 shows an example of a medium piece of jewelery 4 produced from the semifinished product 1 shown.
  • the ring 4 produced from the semifinished product 1 clearly shows the two differently colored components 2, 3 of the semifinished product 1.
  • the mold is heated in an induction oven to a temperature just above the melting point of sterling silver (about 896 ° C), so that this flows when it reaches its melting temperature in the free gaps between the Pd sheets and the mold and this completely fills , As soon as the melting process to be detected by the observation window has ended, the heating current of the furnace is switched off so that the ingot solidifies and is removed from the mold as a finished layer composite with a lamellar structure Ag / Pd / Ag / Pd / Ag / Pd / Ag / Pd / Ag can be.
  • Example 2 In the mold of Example 1, a corresponding amount of a yellow gold alloy, for example Au750 placed on the arranged in the same way Pd sheets and brought by heating over the melting point of about 900 0 C, so that here also the interstices of Pd - Sheets and the mold wall are filled completely. After cooling the Au alloy, a layer composite Au / Pd / Au / Pd / Au / Pd / Au / Pd / Au is present. 3. In a mold with internal dimensions of 7 mm width, 30 mm height and 99 mm length, 3 Pd sheets with the dimensions 1 x 20 x 99 mm are placed on the mold longitudinal walls and in the mold center.
  • a yellow gold alloy for example Au750 placed on the arranged in the same way Pd sheets and brought by heating over the melting point of about 900 0 C, so that here also the interstices of Pd - Sheets and the mold wall are filled completely. After cooling the Au alloy, a layer composite Au / Pd / Au / Pd
  • a Cu ingot is placed in the furnace melted, so that as in Examples 1 and 2, the interstices of the Pd sheets are filled and a layer composite Pd / Cu / Pd / Cu / Pd formed.
  • the laminated composite block can be removed from the mold and its outer surfaces cleaned. The block prepared in this way is then placed centrally in the mold of Examples 1 and 2, in which two further Pd sheets have already been attached to the long sides of the mold.
  • Copper plates are placed in a sintered form.
  • the interstices between the sheets are filled with powder consisting of 92.5% by weight of silver and 7.5% by weight of copper.
  • the powder may be a powder mixture of silver and copper powder. It is also possible to use powders of a silver alloy.
  • the powder can be pressed in the sintered form with the sheets. Subsequently, the powder is sintered under an inert atmosphere, for example nitrogen or argon, or under a reducing atmosphere, for example hydrogen, at 750 ° C.
  • the sintering is thus a solid phase sintering.
  • the layer composite formed by sintering is then through
  • palladium sheets consist for example of 95 wt .-% of palladium and otherwise of silver and / or copper.
  • the interstices between the sheets are filled with powder consisting of 58.5% by weight or more of gold.
  • the powder may, for example, consist of silver and / or copper.
  • the powder may be a powder mixture of different metals or metal alloys. It is also possible to use powders of a gold alloy with the desired gold content.
  • After charging the powder into the spaces it is sintered at 750 ° C under an inert atmosphere such as nitrogen or argon, or under a reducing atmosphere such as hydrogen.
  • the composite laminates produced in the manner described can be used directly as a semi-finished product for Mokume Gane jewelry. It is also possible to subject the composite laminates for the production of a semi-finished product further processing steps. For example, the composite laminations can be rolled or drawn to smaller cross sections.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs (1) für Mokume Gane Schmuck (4), das als Schicht- oder Faserwerkstoffverbund wenigstens zwei metallische Komponenten (2, 3) unterschiedlicher Farbe aufweist, wobei mehrere aus der ersten Komponente (2) hergestellte Teile unter Ausbildung von Zwischenräumen in einer Form angeordnet und anschließend die Zwischenräume zur Ausbildung der zweiten Komponente (3) mit Schmelze oder Pulver gefüllt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein solches Halbzeug und ein daraus hergestelltes Mokume Gane Schmuckstück.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs für Mokume Gane Schmuck
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs für Mokume Gane Schmuck sowie ein entsprechendes Halbzeug.
Der japanische Begriff Mokume Gane bedeutet wörtlich übersetzt etwa Holzmaserung-Metall und beschreibt somit das Aussehen von Mokume-Gane Schmuckstücken. Halbzeuge für Mokume Gane Schmuck bestehen aus zwei oder mehr metallischen Komponenten unterschiedlicher Farbe, so dass daraus hergestellte Schmuckstücke eine charakteristische Maserung haben.
Traditionell werden als Halbzeuge für Mokume Gane Schmuck Schichtblöcke verwendet, die aus übereinander geschichteten und miteinander verschweißten Metallblechen bestehen. Die Herstellung derartiger Schichtblöcke ist aufwendig. Insbeson- dere kann es leicht vorkommen, dass der Schweißprozess unvollständig oder fehlerhaft ist und es deshalb bei der Verarbeitung des Halbzeugs zu Materialtrennungen oder Anrissen zwischen den Blechkomponenten kommen kann. Als Alternative zu dem aufwendigen Verschweißen ist es auch bekannt, die Bleche eines Blechpakets miteinander zu verlöten. Auch bei derartigen Schichtblöcken besteht jedoch das Problem, dass die Verbindung aufeinander liegender Bleche häufig unzureichend ist und es deshalb bei der Weiterverarbeitung zu Materialtrennungen oder Anrissen zwischen den einzelnen Blechen kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzeigen, wie kostengünstiger qualitativ hochwertige Halbzeuge für Mokume Gane Schmuck hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit dem im Anspruch 1 angegeben Merkmalen sowie durch auf diese Weise hergestellte Halbzeuge. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Halbzeug für Mokume Gane Schmuck wird als Schicht- oder Faserwerkstoffverbund pulver- oder schmelzmetallurgisch hergestellt, indem mehrere aus der ersten Komponente des Halbzeugs hergestellte Teile unter Ausbildung von Zwischenräumen in einer Form angeordnet und anschließend die Zwischenräume zur Ausbildung der zweiten Komponente mit Schmelze oder mit Pulver gefüllt werden.
Bevorzugt besteht das zur Ausbildung der zweiten Komponente als Schmelze oder Pulver in die Zwischenräume gefüllte Material überwiegend aus Edelmetall oder Kup- fer. Bevorzugt sind die aus der ersten Komponente hergestellten Teile Bleche, so dass das Halbzeug ein Schichtwerkstoffverbund ist. Die aus der ersten Komponente bestehenden Teile können jedoch beispielsweise auch Stangen sein, so dass sich durch Ausgießen der Zwischenräume mit Pulver, das anschließend gesintert oder aufgeschmolzen wird, oder mit Schmelze, die anschließend erstarrt, ein Faserwerk- Stoffverbund ergibt.
Durch die pulver- oder schmelzmetallurgische Herstellung ergibt sich vorteilhaft eine sehr gute Haftung der Komponenten des Halbzeugs miteinander. Bindefehler können praktisch vollständig vermieden werden. Beim Erstarren der in die Zwischenräume gefüllten Schmelze ergibt sich eine sehr gute Haftung der beiden Komponenten miteinander. Pulver kann nach dem Einfüllen in die Zwischenräume aufgeschmolzen oder gesintert werden, um die zweite Kom- ponente zu bilden und mit der ersten zu verbinden.
Für eine schmelzmetallurgische Herstellung sollte die erste Komponente einen höheren Schmelzpunkt als die zweite Komponente haben, bevorzugt einen mindestens 50 K, insbesondere mindestens 100 K höheren Schmelzpunkt. Eine pulvermetallurgi- sehe Herstellung hat den Vorteil, dass auch Halbzeuge mit Komponenten hergestellt werden können, deren Schmelzpunkte sehr nahe beieinander liegen oder sogar übereinstimmen. Bevorzugt hat die erste Komponente aber einen höheren Schmelzpunkt als die zweite Komponente, besonders bevorzugt einen mindestens 50 K, insbesondere mindestens 100 K höheren Schmelzpunkt, um auch eine schmelzmetal- lurgische Herstellung problemlos zu ermöglichen.
Wenn die zweite Komponente aus Pulver hergestellt wird, kann das Pulver nach dem Einfüllen in die Zwischenräume bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der ersten Komponente aufgeschmolzen oder gesintert werden. Dabei kann das Sin- tern als Festphasensintern oder als Flüssigphasensintern durchgeführt werden. Beim Festphasensintern liegt die Sintertemperatur unter dem Schmelzpunkt der beteiligten Komponenten. Das Pulver kann mehrere metallische Phasen enthalten, beispielsweise als Pulvermischung, wobei die Sintertemperatur für das Festphasensintern unter der Schmelztemperatur der am niedrigsten schmelzenden Phase gewählt wird. Beim Flüssigphasensintern wird ein Pulver verwendet, das mindestens zwei Phasen enthält, und die Sintertemperatur zwischen der Schmelztemperatur der am niedrigsten schmelzenden Phase und der Schmelztemperatur der am höchsten schmelzenden Phase gewählt. Bei Flüssigphasensintern wird das Pulver also teilweise aufgeschmolzen, beispielsweise indem Körner aus einem ersten Metall, das ein Element oder eine Legierung sein kann, aufgeschmolzen und Körner aus einem zweiten Metall, das einen höheren Schmelzpunkt hat und ebenfalls ein Element oder eine Legierung sein kann, nicht aufgeschmolzen wird. Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens besteht insbesondere darin, dass problemlos auch größere Halbzeuge hergestellt werden können, da das in einem Ofen zur Verfügung stehende Volumen weitgehend ausgenutzt werden kann. Bei dem bekannten Verschweißen von Paketen aus aufeinander gestapel- ten Blechen lassen sich nur sehr schwer Halbzeuge mit mehr als 10 bis 15 cm Kantenlänge herstellen, da mit zunehmender Größe die Wahrscheinlichkeit von unvollständigen oder fehlerhaften Verbindungen zwischen Blechabschnitten stark zunimmt. Zudem verliert Stahl bei den zum Verschweißen erforderlichen Temperaturen seine Festigkeit, so dass die zum Erzeugen des Pressdrucks verwendeten Werkzeuge nicht zusammen mit dem Block auf die zum Verschweißen erforderliche Temperatur erhitzt werden dürfen. Aus diesen Gründen haben im Handel erhältliche Schichtblöcke für Mokume Gane Schmuck nur eine Kantenlänge von etwa 10 cm. Erfindungsgemäß hergestellte Halbzeuge können jedoch problemlos eine Kantenlänge von 20 cm, 30 cm oder mehr aufweisen und eine Masse von 100g, 200g oder mehr haben.
Wenn die zweite Komponente als Schmelze in Zwischenräume zwischen aus der ersten Komponente hergestellten Teilen eingefüllt wird, entsteht die zweite Komponente bei einem erfindungsgemäßen Halbzeug mit einem Gefüge, das eine Gussstruktur aufweist. Die Gussstruktur der zweiten Komponente eines erfindungsgemä- ßen Halbzeugs zeichnet sich in der Regel durch Stengelkristalle aus. Diese Stengelkristalle sind typischer Weise quer zu der angrenzenden Komponente hin orientiert, also bei einem Schichtwerkstoffverbund quer zu den Schichten orientiert. Die erste Komponente weist dagegen ein Rekristallisationsgefüge auf.
Wenn die zweite Komponente durch Sintern hergestellt wird, ergeben sich zwischen der ersten und der zweite Komponente sehr scharfe Phasengrenzen, die auch bei einer weiteren Verarbeitung des Werkstoffverbundes, beispielsweise durch Walzen oder Strangpressen, als Charakteristikum erhalten bleiben. Das fast völlige Fehlen einer Vermischung der beteiligten Materialen an der Grenze zwischen erster und zweiter Komponente erlaubt deshalb eine Unterscheidung zwischen erfindungsgemäß durch Sintern und herkömmlich hergestellten Halbzeugen.
Nach Entnahme aus der Form kann ein erfindungsgemäß hergestellter Werkstoffverbund stranggepresst werden. Insbesondere bei einer pulvermetallurgischen Herstel- lung kann auch diese Weise eine vorteilhaft Verdichtung erreicht werden, bei der eventuell vorhandene Poren oder Lunker gefüllt werden.
Erfindungsgemäß hergestellte Halbzeuge können auf kleinere Querschnitte gewalzt und zu Stäben gezogen werden, die tordiert werden. Bei diesen Arbeitsschritten wird das Material stark verformt und muss deshalb in der Regel vor weiteren Bearbeitungsschritten geglüht werden. Bei einer solchen Anlass- oder Temperbehandlung bildet sich typischerweise in allen Komponenten ein Rekristallisationsgefüge, so dass die ursprünglich vorhandene Gussstruktur verschwindet. Ein erfindungsgemäßes Halbzeug kann beispielsweise ein Stab sein, dessen Enden um 5 Umdrehungen o- der mehr gegeneinander verdreht sind. Ein solcher Stab hat eine Länge von vorzugsweise mehr als 20 cm, insbesondere mehr als 30 cm. Der Durchmesser eines solchen Stabs kann beispielsweise 5 mm bis 15 mm betragen.
Bei einem erfindungsgemäßen Halbzeug besteht die zweite Komponente bevorzugt überwiegend aus Edelmetall oder Kupfer. Die erste Komponente kann theoretisch auch aus Edelstahl bestehen, um Materialkosten einzusparen. Bevorzugt besteht jedoch auch die erste Komponente und somit das gesamte Halbzeug überwiegend aus Edelmetall oder Kupfer. Die Komponenten eines erfindungsgemäßen Halbzeugs können dabei aus reinem Kupfer oder aus einem reinen Edelmetall, beispielsweise reinem Gold, Silber oder Palladium bestehen. Bevorzugt werden für die Komponenten eines erfindungsgemäßen Halbzeugs aber Edelmetall- und/oder Kupferlegierungen verwendet, beispielsweise Ag925, Au750, Au500, Pd900 oder Pd500.
Besonders bevorzugt ist, dass die erste Komponente überwiegend, also zumindest zu 50 Gew.-%, aus Platinmetall, insbesondere Palladium besteht. Platinmetalle und ihre Legierungen haben einen vorteilhaft hohen Schmelzpunkt, so dass sich bei der Herstellung des Halbzeugs die Zwischenräume besonders leicht mit Schmelze der zweiten Komponente ausfüllen lassen. Die zweite Komponente besteht bevorzugt überwiegend aus einem oder mehreren Elementen der elften Gruppe des Periodensystems, also überwiegend aus Kupfer, Silber und/oder Gold.
Bei einem erfindungsgemäßen Halbzeug macht die gegossene oder gesinterte Komponente wenigstens ein Fünftel des Volumens des Halbzeugs aus, damit diese Korn- ponente mit ihrer Farbe bei einem fertigen Mokume Gane Schmuckstück auch optisch deutlich in Erscheinung treten und die für Mokume Gane Schmuckstücke charakteristische Maserung erzeugen kann. Bevorzugt macht die gegossene Komponente wenigstens ein Viertel, besonders bevorzugt wenigstens ein Drittel, des VoIu- mens des Halbzeugs aus.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs kann zur Ausbildung der zweiten Komponente Schmelze aus einem Tiegel in die Zwischenräume der aus der ersten Komponente hergestellten Teile gegossen werden. Bevorzugt ist jedoch, dass das Material zur Ausbildung der zweiten Komponente zwischen und/oder über den in der Form - beispielsweise einer Kokille, also einer Gussform, oder einer Sinterform - angeordneten Teilen, die aus Material der ersten Komponente hergestellt sind, angeordnet und anschließend durch Erhitzen aufgeschmolzen wird. Auf diese Weise kann das Aufschmelzen problemlos unter einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt und eine Oxidation folglich vermieden werden. Beim Aufschmelzen des Materials für die zweite Komponente bildet sich dann eine Schmelze, welche die Zwischenräume lückenlos ausfüllt.
Das Material für die zweite Komponente kann beispielsweise ein Barren sein, der auf die aus der ersten Komponente hergestellten Teile in der Kokille platziert wird. Möglich ist es aber auch, Granulat oder Pulver der zweiten Komponente zu verwenden und dieses zwischen und/oder über den aus der ersten Komponente hergestellten Teilen aufzuschichten. Wenn es sich bei der zweiten Komponente um eine Legierung handelt, was bevorzugt ist, kann das Material für die zweite Komponente als Granu- lat unterschiedlicher Materialien eingesetzt werden, so dass sich die Legierung erst beim Aufschmelzen bildet. Bevorzugt wird das Material aber als Legierung in fester Form in die Kokille eingefüllt.
Um ein Halbzeug mit mehr als zwei farblich unterschiedlichen Komponenten herzu- stellen, können in einer Kokille Teile aus unterschiedlichem Material, beispielsweise Bleche aus Platin und Bleche aus Palladium angeordnet, und die Zwischenräume mit einem weiteren Material, beispielsweise Gold, als Pulver oder Schmelze ausgegossen werden. Die Komponenten eines erfindungsgemäßen Halbzeugs können jeweils aus einer einzigen Phase bestehen oder mehrere Phasen aufweisen, beispielsweise eutekti- sche Legierungen sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfin- dungsgemäßen Halbzeugs; und
Figur 2 ein Beispiel eines aus dem Halbzeug hergestellten Mokume Gane Schmuckstücks.
Das in Figur 1 dargestellte Halbzeug 1 ist ein Schichtverbund aus zwei metallischen Komponenten 2, 3 unterschiedlicher Farbe, beispielsweise einer rötlichen Gold- und Kupferlegierung und einer silbernen Edelmetalllegierung, beispielsweise auf Basis von Silber oder einem Platinmetall. Die einzelnen Schichten des dargestellten Halbzeugs 1 haben eine Stärke von 0,5 mm bis 3,0 mm, bevorzugt 0,8 bis 1 ,5 mm. Die einzelnen Schichten können alle dieselbe Stärke haben, wie dies in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Möglich ist es aber auch, dass die Stärken der einzelnen Schichten von einander abweichen. Bevorzugt ist dabei, dass sich die Schichtstärken von einander höchstens um einen Faktor 2, bevorzugt höchstens um einen Faktor 1 ,5 unterscheiden.
Das dargestellte Halbzeug 1 kann hergestellt werden, indem aus der ersten Komponente 2 hergestellte Teile unter Ausbildung von Zwischenräumen in einer Kokille angeordnet und anschließend die Zwischenräume zur Ausbildung der zweiten Komponente 3 mit einer überwiegend aus Edelmetall oder Kupfer bestehenden Schmelze gefüllt werden. Die aus der ersten Komponente 2 hergestellten Teile können in der Kokille stehend angeordnet werden und beispielsweise Bleche sein. Diese Bleche können flach ausgebildet sein. Möglich ist es auch, gebogene oder zickzackförmig gefaltete Bleche zu verwenden und in dem Halbzeug 1 so eine zusätzliche Struktur zu erzeugen. Gebogene oder zickzackförmig gefaltete Bleche haben zudem den Vor- teil, sich leichter stehend in einer Kokille anordnen zu lassen. Mit einer Halterung o- der einer entsprechend ausgebildeten Kokille lassen sich jedoch auch flache Bleche stehend anordnen. Beispielsweise kann eine Kokille in einer inneren Seitenwand Schlitze aufweisen, in denen ein Randbereich von in der Kokille angeordneten BIe- chen gehalten werden kann, so dass die Bleche in der Kokille nicht umfallen
Figur 2 zeigt ein Beispiel eines aus dem dargestellten Halbzeug 1 hergestellten Mo- kume Gane Schmuckstücks 4. Bei dem aus dem Halbzeug 1 hergestellten Ring 4 sind deutlich die beiden farblich unterschiedlichen Komponenten 2, 3 des Halbzeugs 1 zu erkennen.
Detaillierte Ausführungsbeispiele:
1. In eine Graphitkokille mit einer Innenabmessung von 20 mm Breite, 30 mm Höhe und 100 mm Länge werden mittig hochkant mit etwa gleichem Abstand zueinander 4 Pd-Bleche mit den Abmessungen 1 x 20 x 100 mm gestellt. Auf die Bleche wird ein Barren Sterlingssilber gelegt, dessen Volumen ausreicht, um die Zwischenräume der Kokille zu füllen. Die Kokille wird in einem Induktionsofen auf eine Temperatur knapp oberhalb des Schmelzpunktes von Ster- lingssilber (ca. 896°C) erwärmt, so dass dieses bei Erreichen seiner Schmelztemperatur in die freien Spalten zwischen den Pd-Blechen und der Kokille fließt und diese lückenlos ausfüllt. Sobald der durch das Beobachtungsfenster zu erkennende Schmelzvorgang beendet ist, wird der Heizstrom des Ofens abgeschaltet, damit der Gussblock erstarrt und als fertiger Schichtverbund mit lamellarem Aufbau Ag/Pd/Ag/Pd/Ag/Pd/Ag/Pd/Ag aus der Kokille entnommen werden kann.
2. In der Kokille von Beispiel 1 wird auf die in gleicher Weise angeordneten Pd- Bleche eine entsprechende Menge einer Gelbgoldlegierung, beispielsweise Au750 gelegt und durch erwärmen über deren Schmelzpunkt von etwa 9000C zum Schmelzen gebracht, so dass auch hier die Zwischenräume der Pd- Bleche und zur Kokillenwand lückenlos gefüllt werden. Nach dem Erkalten der Au-Legierung liegt ein Schichtverbund Au/Pd/Au/Pd/Au/Pd/Au/Pd/Au vor. 3. In einer Kokille mit der Innenabmessung 7 mm Breite, 30 mm Höhe und 99 mm Länge werden an den Kokillenlängswänden und in der Kokillenmitte 3 Pd- Bleche mit den Abmessungen 1 x 20 x 99 mm gestellt. Auf die Pd-Bleche wird ein Cu-Barren gelegt im Ofen erschmolzen, so dass wie in den Beispielen 1 und 2 die Zwischenräume der Pd-Bleche gefüllt werden und ein Schichtverbund Pd/Cu/Pd/Cu/Pd entsteht. Nach dem Erkalten kann der Schichtverbundblock aus der Kokille entnommen und dessen Außenflächen gereinigt werden. Der so vorbereitete Block wird nun mittig in die Kokille aus Beispiel 1 und 2 gestellt, in der vorher bereits jeweils zwei weitere Pd-Bleche an den Kokillen- längsseiten angebracht wurden. Auf die Pd-Bleche an den Kokillenlängsseiten werden nun zwei vorbereitete Barren aus Sterlingssilber mit Schmelzpunkt 896°C oder einer Goldlegierung mit Schmelzpunkt 8300C bis 920°C und den Abmessungen 6,5 x 20 x 99 mm gelegt und auf eine Temperatur knapp oberhalb deren Schmelzpunkt erwärmt, so dass diese in die freien Zwischenräume fließen und somit nach deren Erstarrung ein Schichtverbund
Ag/Pd/Cu/Pd/Cu/Pd/Ag entstanden ist. Bei einem solchen zweiten Schmelzvorgang sollte die Schmelztemperatur des ersten Schmelzvorgangs nicht ü- berschritten werden, damit das Material aus dem ersten Schmelzvorgang nicht erneut flüssig wird.
4. In eine Sinterform werden Kupferbleche gestellt. Die Zwischenräume zwischen den Blechen werden mit Pulver gefüllt, das zu 92,5 Gew.-% aus Silber und zu 7,5 Gew.-% aus Kupfer besteht. Das Pulver kann eine Pulvermischung aus Silber- und Kupferpulver sein. Möglich ist es auch, Pulver einer Silberle- gierung zu verwenden. Nach dem Einfüllen des Pulvers in die Zwischenräume kann das Pulver in der Sinterform mit den Blechen verpresst werden. Anschließend wird das Pulver unter einer inerten Atmosphäre, beispielsweise Stickstoff oder Argon, oder unter einer reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise Wasserstoff, bei 750° C gesintert. Das Sintern ist also ein Festphasen- sintern. Der durch Sintern gebildete Schichtverbund wird anschließend durch
Strangpressen umgeformt.
5. In eine Sinterform werden Palladiumbleche gestellt, die beispielsweise zu 95 Gew.-% aus Palladium und im Übrigen aus Silber und/oder Kupfer bestehen. Die Zwischenräume zwischen den Blechen werden mit Pulver gefüllt, das zu 58,5-Gew.-% oder mehr aus Gold besteht. Das Pulver kann im Übrigen beispielsweise aus Silber und/oder Kupfer bestehen. Das Pulver kann eine Pulvermischung aus verschiedenen Metallen oder Metalllegierungen sein. Mög- lieh ist es auch, Pulver einer Goldlegierung mit dem gewünschten Goldgehalt zu verwenden. Nach dem Einfüllen des Pulvers in die Zwischenräume wird es unter einer inerten Atmosphäre, beispielsweise Stickstoff oder Argon, oder unter einer reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise Wasserstoff, bei 750° C gesintert.
Die in der beschriebenen Weise hergestellten Schichtverbundbarren können unmittelbar als Halbzeug für Mokume Gane Schmuck verwendet werden. Möglich ist es auch, die Schichtverbundbarren zur Herstellung eines Halbzeugs weiteren Bearbeitungsschritten zu unterziehen. Beispielsweise können die Schichtverbundbarren auf kleinere Querschnitte gewalzt oder gezogen werden.
Bezuqszahlen
1 Halbzeug
2 erste Komponente
3 zweite Komponente
4 Schmuckstück

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs (1) für Mokume Gane Schmuck (4), das als Schicht- oder Faserwerkstoffverbund wenigstens zwei metallische Kom- ponenten (2, 3) unterschiedlicher Farbe aufweist, wobei mehrere aus der ersten
Komponente (2) hergestellte Teile unter Ausbildung von Zwischenräumen in einer Form angeordnet und anschließend die Zwischenräume zur Ausbildung der zweiten Komponente (3) mit Schmelze oder Pulver gefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zur Ausbildung der zweiten Komponente als Schmelze oder Pulver in die Zwischenräume gefüllte Material überwiegend aus Edelmetall oder Kupfer bestehet.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente durch Sintern des Pulvers hergestellt und mit den aus der ersten Komponente hergestellten Teilen verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern ein Festphasensintern ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern ein Flüssigphasenphasensintern ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver nach dem Einfüllen in die Zwischenräume aufgeschmolzen wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffverbund nach Entnahme aus der Form stranggepresst wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile Bleche sind.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (2) einen mindestens 50 K, vorzugsweise mindestens 100 K, höheren Schmelzpunkt als die zweite Komponente (3) aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der ersten Komponente (2) hergestellten Teile in der Form stehend angeordnet werden.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (2) einen Schmelzpunkt von mindestens 1200 0C hat.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (2) zu mindestens 50 Gew.-% aus einem oder meh- reren Platinmetallen besteht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (2) zu mindestens 50 Gew.-% aus Palladium besteht.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (3) zu mindestens 50 Gew.-% aus einem oder mehreren Elementen der 11. Gruppe des Periodensystems besteht.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) die erste und die zweite Komponente (2, 3) in mehreren, vorzugsweise 4, besonderes bevorzugt mindestens 6, insbesondere mindestens 8, aufeinander folgenden Schichten enthält.
16. Halbzeug für Mokume Gane Schmuck, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.
17. Mokume Gane Schmuckstück hergestellt aus einem Halbzeug (1) nach Anspruch 16.
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