DE3135034A1 - Werkstoff fuer schmuck- und gebrauchsgegenstaende und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Werkstoff fuer schmuck- und gebrauchsgegenstaende und verfahren zu seiner herstellung

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Description

81 202 EM
Degussa Aktiengesellschaft 6000 Frankfurt/Main 1
Werkstoff für Schmuck- und Gebrauchsgegenstände und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für Schmuck- und Gebrauchsgegenstände aus einem Edelmetall, der 1 bis 70 Volumenprozent Glas enthält, und ein Verfahren zur Herstellung dieses Werkstoffes.
Schmuckgegenstände werden von alters her aus Edelmetallen wie Gold, Silber, Platin und Palladium, oder aus deren Legierungen gefertigt. Das gleiche gilt zum Teil auch für Gebrauchsgegenstände, wie Bestecke, Uhrgehäuse, Brillen, Sportpokale, Orden oder Medaillen.
Es sind eine ganze Reihe von Edelmetall-Legierungen bekannt, die für solche Zwecke eingesetzt werden, wobei der Edelmetallanteil normalerweise überwiegt. Schmuckstücke sollen auch von der Werkstoffseite her kostbar, edel, dauerhaft und schön sein. Außerdem müssen die entsprechenden Werkstoffe gut verarbeitbar sein und in verschiedenen Farbnuancen zur Verfügung stehen.
Der Verkaufspreis von Schmuck- und Gebrauchsgegenständen ou aus Edelmetallen ist heute zu einem hohen Maße vom Preis der darin enthaltenen Edelmetalle bestimmt. Die Schmuckindustrie ist daher bestrebt, Legierungen mit niedrigerem Edelmetallgehalt einzusetzen oder leichtere Edelmetallwerkstoffe zu verwenden. Diesen Bestrebungen sind jedoch Grenzen gesetzt, da niederkarätige Legierungen keine zu-
friedenstellenden· physikalischen und chemischen Eigenschaften mehr.besitzen und insbesondere.zur Oxidation und Korrosion neigen.
Aus der DE-PS 1 458 461 sind korrosionsbeständige Sintermetall-Glas-Verbundstoffe bekannt, die 2 bis 70 Vol.-% eines Glases enthalten, dessen Erweichungspunkt innerhalb 1000C von der Sintertemperatur des Metalles liegt, das aus"Eisen, Stahl oder Aluminium besteht. Diese Werkstoffe haben jedoch den Nachteil, daß sie schlechte Verformungseigenschaften und eine ungenügende homogene Verteilung der Komponenten besitzen, was sich auch in ihren mechanischen Eigenschaften negativ bemerkbar macht.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkstoff für Schmuck- und Gebrauchsgegenstände zu finden, bestehend aus einem Edelmetall und 1 bis 70 Vol.-% Glas, der gut verarbeitbar, auch niederkarätig noch oxidations- und korrosionsbeständig ist, eine relativ geringe Dichte aufweisen kann und in verschiedenen Farbnuancen zur Verfügung steht. Außerdem sollte ein Verfahren zu seiner Herstellung gefunden werden.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Glas eine Glasfritte mit einer Transformationstemperatur von 300 bis 5000C und einem Erweichungsintervall von mehr als 800C verwendet wird. Besonders vorteilhaft sind Glasfritten mit Transformationstemperaturen zwischen 350 ι
1200C.
350 und 4500C und Erweichungsintervallen von mehr als
Die Transformationstemperatur gibt den Übergang der Fritten vom spröden zum zähplastischen Zustand an und ist bestimmt durch einen Knick in den Temperatur-Eigenschaftskurven nach DIN 52324. Sie wird dilatometrisch an Probe-
körpern bestimmt, indem Tangenten an die Dilatometerkurve angelegt werden. Die dem Schnittpunkt der Tangenten entsprechende Temperatur bezeichnet man als Transformationstempera tür, bei der die Fritten normalerweise eine Visko-
12
sität von etwa 10 Pa*sec besitzen.
Das Erweichungsintervall ist das Temperaturintervall zwischen dem Erweichungsbeginn der Fritte und ihrer Halbkugeltemperatur, wobei beide Grenzwert an zylindrischen Prüfkörpern unter dem Erhitzungsmikroskop bestimmt werden. Beim Erweichungsbeginn beobachtet man eine Kanten— abrundung, bei der Halbkugeltemperatur ist der zylindrische Prüfkörper zu einer Halbkugel zusammengeschmolzen. Das Erweichungsintervall ist ein Maß für die Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur.
Vorzugsweise verwendet man Glasfritten, die 15 bis 75 Gew.- % Bleioxid und/oder Zinkoxid, 5 bis 55 Gew.-% Siliziumdioxid, 0 bis 25 Gew.-% Boroxid und 0 bis 20 Gew.-% Alkalioxide enthalten. Zusätzlich können noch jeweils bis zu 10 Gew.-% Aluminiumoxid,.Zirkondioxid, Titandioxid und/ oder Zinndioxid der Glasfritte zugesetzt sein.
Durch die Verwendung von Glasfritten mit niedriger Transformationstemperatur und breitem Erweichungsintervall wird erreicht, daß bereits erheblich unterhalb der üblichen Sintertemperaturen der Edelmetalle bzw. Edelmetall-Legierungen das Glas erweicht und durch den Vorgang eines Flüssigphasensinters hohe Dichten und gute Verformungs- ^ eigenschaften des Werkstoffes erzielt werden können.
Die erfindungsgemäßen Werkstoffe enthalten als Edelmetallkomponente vorzugsweise Gold, Silber, Platin und/oder Palladium, oder deren Legierungen untereinander oder mit
Unedelmetallen, wie Kupfer, Nickel, Zinn oder Zink. Außer-
dem können auch dispersionsgehärtete Edelmetallpulver als Ausgangsprodukt verwendet werden. Um Schmuckwerkstoffe mit ungewöhnlichen Farbnuancen herzustellen, ist es möglich, die Glasfritten mit Farbpigmenten oder sonstigen beständigen Farbstoffen zu versetzen.
Die erfindungsgemäßen Werkstoffe werden durch Vermischen der Metallpulver mit 1 bis 70 Vol.-% eines feinen Glasfrittenpulvers, Pressen, Sintern und Warmverformen hergestellt. Vorzugsweise verwendet man hierfür Metallpulver mit einer Teilchengröße - 250 um, insbesondere - 63 um, während sich für die Fritte Teilchengrößen von ^ 50 um, insbesondere ^ 10 pm bewährt haben. Vorteilhaft ist es, wenn die Fritteteilchen eine Kugelform oder eine ungefähre Kugelform besitzen. Das Pulvergemisch wird bei Raumtemperatur und Drücken von 500 bis 5000 bar gepresst, dann bei 500 bis 8000C gesintert und anschließend bei 500 bis 7000C und Drücken von 100 bis 200 bar warmverformt, insbesondere durch Strangpressen. Vorteilhaft sind Preßdrücke von 1000 bis 3000 bar und Sintertemperaturen von 550 bis 7500C. Das Glas sollte bei der Verarbeitung
9 3
eine Viskosität von 10 bis 10 Pa«-sec besitzen, vorzugsweise 10 Pa#-sec.
Durch eine thermische Nachbehandlung der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper bei etwa 4000C oberhalb der Transformationstemperatur der Glasfritte erreicht man, daß sich ein Glasüberzug auf der Werkstoffoberfläche bildet, der zu dekorativen Zwecken genutzt werden kann, insbesondere wenn die Glasfritte eingefärbt ist.
Die erfindungsgemäßen Werkstoffe aus Edelmetall und Glas besitzen eine geringere Dichte als entsprechende Legierungen. Dadurch kann bei gleicher Materialstärke bzw.-OJ volumen Edelmetall eingespart werden. Außerdem besitzen
-jr-
diese Werkstoffe eine höhere mechanische Festigkeit und einen höheren Verschleißwiderstand bzw. Kraftfestigkeit ' als entsprechende Legierungen. Sie sind gut verarbeitbar und durch die Verwendung von reinem bzw. hochkarätigem Edelmetall oxidations- und korrosionsbeständig. Alle bekannten Farbnuancen können hergestellt und neue Farben durch die Einfärbung der Glaskompönente geschaffen werden.
Die erfindungsgemäßen Werkstoffe sind lötfähig und galvanisierbar. Von Vorteil ist auch eine leichtere Ruckgewinnung des Edelmetalls aus entsprechenden Abfällen.
Folgende Beispiele sollen die erfindungsgemäßen Werkstoffe und ihre Herstellung näher erläutern. 15
1. Silberpulver mit einer mittleren Teilchengröße von -^ 63 /um wird mit 15 Vol.-% eines Glasfrittenpulvers mit einer mittleren Teilchengröße von ^ 10 um und der Zusammensetzung 70 Gew.-% PbO, 15 % SiO2, 10 % Bp^3» 5 % SnOp unter Zugabe von Azeton gemischt. Die Glasfritte hat eine Transformationstemperatur von 433°C und ein Erweichungsintervall von 100 C. Das Pulvergemisch wird bei Raumtemperatur in einer Presse mit einem Druck von lOOObar zu Rundbolzen von 25 mm Durchmesser verarbeitet. Man erzielt dabei eine Dichte von 65 % der theoretischen Dichte. Anschließend wird 1 Stunde bei 5500C gesintert, wobei man eine Dichte von 85 % der theoretischen Dichte erreicht. Der Sinterbolzen wird während 30 Minuten auf 4500C aufgeheizt und bei 450 C und 150 bar zu Draht von 1 mm Durchmesser
glühungen (5000C) durch Hämmern oder Ziehen kalt wei-
stranggepresst. Dieser Draht kann noch mit Zwischenglühungen (5000C) durc
terverarbeitet werden.
- y- a
2. Goldpulver mit eine,r mittleren Teilchengröße von ^ 63 jam wird mit 30 Vol.-% eines Glasfrittenpulvers (mittlerer Teilchengroße ^- 10 pm) der Zusammensetzung 50 Gew.-% PbO, 40 % SiO2, 3 % B3O3, 2 % ZrO2 und 5 % Alkalioxid unter Zugabe von Azeton gemischt. Beim Kaltpressen mit 3000 bar erzielt man eine Grünlingsdichte von rund 80 % der theoretischen Dichte, nach dem Sintern (1 Stunde, 5500C) eine solche von rund 88 %. Aus dem Sinterbolzen wird durch Warmwalzen in einem Nickelrohr ein Goldblech hergestellt, indem man den Bolzen im Nickelrohr auf 6000C während 10 Minuten aufheizt und mit einer Stichabnahme von 0,5 mm bis zu einer Enddicke von 1 mm warmwalzt. Nach der Entfernung der Nikkeischicht sind die Goldbleche bearbeitbar. Eine Glanzgoldschicht läßt sich auf der Oberfläche haftfest abscheiden.
05.08.1981
PAT/Dr.Br.-AD

Claims (5)

81 202 EM Degussa . Aktiengesellschaft 6000 Frankfurt/Main 1 Werkstoff für Schmuck- und Gebrauchsgegenstände und Verfahren zu seiner Herstellung Patentansprüche
1. Werkstoff für Schmuck- und Gebrauchsgegenstände aus einem Edelmetall mit 1 bis 70 Volumenprozent Glas, dadurch gekennzeichnet, daß als Glas eine Glasfritte mit einer Transformationstemperatur von 300 bis 5000C und einem Erweichungsintervall von mehr als 800C verwendet wird.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glasfritte mit einer Transformationstemperatur von 350 bis 450°C und einem Erweichungsintervall von . mehr als 1200C verwendet wird.
3. Werkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfritte 15 bis 75 Gew.-% Bleioxid und/ oder Zinkoxid, 5 bis 55 Gew.-% Siliziumdioxid, 0 bis 25 Gew.-% Boroxid und 0 bis 20 Gew.-% Alkalioxide enthält.
4. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfritte noch zusätzlich bis zu 10 Gew.- % Aluminiumoxid, bis zu 10 Gew.-% Zirkoniumoxid, bis zu 10 Gew.-% Titanoxid und/oder bis zu 10 Gew.-% Zinkoxid enthält.
5. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfritte eine Teilchengröße von £■ 50 jum besitzt.
6. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfritte eine kugelige Teilchenform aufweist.
7. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Edelmetallkomponente Gold, Silber, Platin und/oder Palladium eingesetzt wird.
8. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallteilchen noch Legierungsmetalle enthalten.
9. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfritte farbgebende Pigmente enthält.
ίο. Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen für Schmuck- und Gebrauchsgegenstände nach Anspruch 1 bis 9, durch Vermischen eines Edelmetallpulvers mit 1 bis 70 Vol.-% einer Glasfritte, Pressen, Sintern und Warmverformen, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen bei Raumtemperatür mit Drücken von 500 bis 5000 bar, das nachfolgende Sintern bei Temperaturen von 500 bis 8000C und die abschließende Warmverformung bei 500 bis 7000C und Drücken von 100 bis 200 bar erfolgt.
^ 11. Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen bei 1000 bis
erfolgt.
1000 bis 3000 bar und das Sintern bei 550 bis 7500C
1 12. Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine thermische Nachbehandlung bei ungefähr 400 C oberhalb der Transformationstemperatur der Glasfritte ein Glasüber-
5 zug auf der Werkstoffoberfläche erzeugt wird.
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