CH651321A5 - Gesinterte verschleiss- bzw. abriebfeste edelmetall-legierung. - Google Patents

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CH651321A5
CH651321A5 CH4685/81A CH468581A CH651321A5 CH 651321 A5 CH651321 A5 CH 651321A5 CH 4685/81 A CH4685/81 A CH 4685/81A CH 468581 A CH468581 A CH 468581A CH 651321 A5 CH651321 A5 CH 651321A5
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Akira Shibata
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gesinterte verschleiss- bzw. abriebfeste Legierungen auf Edelmetallbasis.
Um dekorative Schmuckstücke, wie Uhrengehäuse, Uhrenarmbänder usw., kratzfest zu machen, wurde bereits vorgeschlagen, Materialien, die aus den Carbiden von Titan, Wolfram, Tantal, Zirkonium, Niob und/oder Silicium oder Nitriden von Titan, Tantal, Zirkonium, Hafnium und/oder Niob hergestellt sind und mit Bindemitteln, wie Kobalt, Nickel, Eisen und anderen unedlen Metallen gesintert sind, zu verwenden.
Da z.B. eine gesinterte Legierung, die als Markenprodukt Ferro-Tic bekannt ist und aus Titancarbid hergestellt und mit Eisen oder rostfreiem Stahl gesintert ist, eine graue Farbe und hervorragende verschleiss- bzw. abriebfeste Eigenschaften hat, wurde diese Legierung versuchsweise als Platinlegierungsimitation für dekorative Schmuckstücke verwendet. Dieser Versuch war aber weder erfolgreich noch praktisch anwendbar; wenn nämlich die Oberfläche der in den für ein dekoratives Schmuckstück gewünschten Abmessungen gesinterten Legierung schliesslich durch eine Polier- oder Schleifoperation veredelt wird, verbrennt die bei der Operation, insbesondere dem Polieren oder Schleifen von superhartem Titancarbid, unvermeidlich erzeugte Wärme die Grundmasse der Legierung aus Eisen oder rostfreiem Stahl, was zum Auftreten von Wolken oder zur Gelbfärbung der Oberfläche führt, wodurch der dekorative Wert des Schmuckstückes beeinträchtigt wird.
Es ist auch eine gesinterte Legierung bekannt, die aus Nitriden von Titan mit einer bronzebraunen Farbe hergestellt ist und mit einem Bindemittel, wie Zirkonium, Hafnium, Eisen, Kobalt, Nickel und anderen, gesintert ist. Da diese Legierung eine goldene Farbe hat, ist es denkbar, sie als Mosaikgoldlegierung für die Herstellung von dekorativen Schmuckstücken zu verwenden.
Die erfindungsgemässen gesinterten verschleiss- bzw. abriebfesten Legierungen unterscheiden sich von den oben genannten Platin- oder Goldlegierungsimitationen dadurch, dass sie ein oder mehrere metallische Materialien, die mehr als 80 Gew.-% eines oder mehrerer Nitride, Boride und/oder Carbide von Titan, Tantal, Zirkonium und/oder Wolfram und/oder Molybdännitrid enthalten, und ein oder mehrere Edelmetallmaterialien, die 30 bis 100 Gew.-% eines oder mehrerer der Edelmetalle Gold, Palladium und/oder Platin enthalten, aufweisen, wobei die metallischen Materialien, die 15 bis 70 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Legierung ausmachen, mit den Edelmetallmaterialien als bindender Grundmasse gesintert sind. Daher sind die erfindungsgemässen gesinterten Legierungen solche auf Basis von Edelmetallen, wie Gold, Platin und Palladium oder deren Kombinationen, und unterscheiden sich von herkömmlichen Platinoder Goldlegierungsimitationen. Sie haben hervorragende verschleiss- bzw. abriebfeste Eigenschaften und sind mit einer ausgezeichneten Kratzfestigkeit versehen. Es ist auch zu beachten, dass die Edelmetalle Gold, Platin und Palladium, die in den Legierungen in einer erheblichen Menge als Grundmassenmaterialien enthalten sind, gegen die bei der Oberflächenveredlung von gesinterten Legierungsprodukten erzeugte Wärme beständig sind, wodurch ihr dekorativer feiner Farbwert nicht beeinträchtigt wird.
Obgleich erfindungsgemäss Carbide, Nitride und/oder Boride von Titan, Tantal, Zirkonium und/oder Wolfram als Legierungsbestandteile, die mit Edelmetallen gesintert und in den Edelmetallen als Grundmassen verteilt sind, verwendbar sind, ist es vorteilhaft, wenn auch nicht unbedingt erforderlich, Carbide mit einem niedrigen spezifischen Gewicht, wie TiC (mit einem spezifischen Gewicht von 4,93), oder Nitride mit einem niedrigen spezifischen Gewicht, wie TiN (mit einem spezifischen Gewicht von 5,43), zu verwenden, weil diese superharten Materialien einen grösseren Volumenprozentsatz der Legierung zu bilden vermögen. Dies bedeutet, dass im Vergleich zu bekannten Edelmetallegie-rungen, die herkömmlicherweise für dekorative Schmuckstücke verwendet werden, gleiche Gewichtsmengen Edelmetalle, wie sie in den bekannten Legierungen enthalten sind, eine grössere Volumenmenge der erfindungsgemässen Legierungen zu erzeugen erlauben. Dies ergibt eine äusserst wirtschaftliche Verwendung von Gold, Platin und Palladium.
Die Bestandteile von verschleiss- bzw. abriebfesten Legierungen auf Edelmetallbasis, die erfindungsgemäss durch Sinterung mit flüssiger Phase, Sinterung in fester Phase oder Sinterung unter Infiltration hergestellt sind, kann schematisch folgendermassen wiedergegeben werden:
A. Superharte metallische Materialien, die mehr als 80 Gew.-% eines oder mehrerer Nitride, Boride und/oder Carbide von Titan, Tantal, Zirkonium und/oder Wolfram und/ oder Molybdännitrid enthalten: 15 bis 70 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Legierung.
B. Edelmetallgrundmassen, die 30 bis 100 Gew.-% eines oder mehrerer der Edelmetalle Gold, Platin und Palladium enthalten: Rest in Gew.-% des Gesamtgewichtes der Legierung.
Die Edelmetalle (B), die die bindenden Grundmassen der erfindungsgemässen Legierung bilden, sollen eines oder mehrere der Edelmetalle Gold, Platin und Palladium in einer Menge im Bereich von 30 bis 100 Gew.-% enthalten, weil die Metalle innerhalb dieses Bereiches wirksam mit den superharten metallischen Materialien (A) benetzt werden können und gut verbundene gesinterte Legierungen zu erzeugen vermögen. Die superharten metallischen Materialien (A) müssen in der Legierung in einer Menge im Bereich von 15 bis 70 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Legierung enthalten sein, da diese Materialien in diesem Bereich zusammen mit den Grundmassen (B) gesinterte Produkte mit hoher Bindefestigkeit zu liefern vermögen. Ausserdem müssen die metallischen Materialien (A) mehr als 80 Gew.-% eines oder mehrerer Nitride, Boride und/oder Carbide von Titan, Tantal, Zirkonium und/oder Wolfram und/oder Molybdännitrid, wie TiC, TiN und/oder TÌB2, enthalten, da sie andernfalls ihre superharten Eigenschaften verlieren. Ausserdem enthalten auch die metallischen Materialien (A) vorzugsweise möglichst viel TiC, TiN und/oder ZrN, da diese niedrigere spezifische Gewichte haben als andere superharte Metallcarbide, -nitride und -boride, so dass die dadurch erhaltenen Legie5
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rungen ein geringeres Gewicht haben können als andere Legierungen mit dem gleichen Volumen.
Im folgenden werden Beispiele der Erfindung wiedergegeben, wobei die Prozente immer Gewichtsprozente sind.
Beispiel 1-1
0,5 g eines Pulvers (1 bis 5 um) einer Legierung von 80% TiN und 20% MoN sowie 0,5 g eines Pulvers (1 bis 5 um)
einer Legierung von 75% Gold und 25% Kupfer wurden gemischt und unter einem Druck von 2 t/cm2 verformt. Der so erhaltene grüne Pressling wurde unter einem Stickstoffpar-tialdruck bei 1250°C gesintert. Die Oberfläche des gesinterten Legierungsproduktes wurde spiegelnd poliert. Die Oberfläche hatte eine goldene Farbe.
Beispiel 1-2
0,7 g eines Legierungspulvers von 85% TaN und 15% TiN und 0,3 g eines Legierungspulvers von 75% Gold und 25% Silber wurden ähnlich wie in Beispiel 1-1 gemischt, verformt und gesintert. Das Sintern erfolgte bei 1100°C. Die Oberfläche des gesinterten Legierungsproduktes, die spiegelnd poliert wurde, hatte eine goldene Farbe.
Beispiel 1-3
0,7 g eines Legierungspulvers von 30% TiC lind 70% WC sowie 0,3 g eines Legierungspulvers von 80% Gold und 20% Nickel wurden wie in Beispiel 1-1 gemischt, verformt, gesintert und an ihren Oberflächen spiegelnd poliert, wobei das Sintern aber bei 1250°C unter einem Druck von 10 - mm Quecksilbersäule erfolgte. Das gesinterte Legierungsprodukt hatte eine zitronengelbe Farbe.
Beispiel 1-4
0,45 g TiC-Pulver und 0,55 g eines Legierungspulvers von 75% Gold und 25% Nickel wurden ähnlich wie in Beispiel 1-1 gemischt, verformt, gesintert und an der Oberfläche spiegelnd poliert. Das Sintern erfolgte bei 1200 bis 1300°C unter einem Druck von 102 mm Quecksilbersäule. Das gesinterte Legierungsprodukt hatte eine fast weisse Farbe.
Beispiel 1-5
0,6 g eines Legierungspulvers von 35% TiC und 65% WC sowie 0,4 g eines Legierungspulvers von 70% Gold, 25%
Silber und 5% Platin wurden wie in Beispiel 1-1 gemischt, verformt, gesintert und an der Oberfläche spiegelnd poliert, wobei das Sintern aber bei ca. 1300°C und unter einem Vakuum von 10 : mm Quecksilbersäule erfolgte. Das gesin-
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terte Produkt hatte eine weisse Farbe.
Beispiel 1-6
Ein gesintertes Legierungsprodukt wurde in genau gleicher Weise wie in Beispiel 1-5 erhalten, wobei aber 0,4 g eines Legierungspulvers von 70% Gold, 25% Silber und 5% Palladium anstelle des Gold-Silber-Platin-Legierungspulvers verwendet wurde.
Die nach den obigen Beispielen 1-1 bis 1-6 erhaltenen verschleiss- bzw. abriebfesten gesinterten Legierungsprodukte hatten eine höhere Härte als die ursprünglichen Edelmetalllegierungen, die als Bestandteile für die Herstellung der Produkte verwendet worden waren. Wenn sie Schweisseintauch-tests (7 Tage bei Raumtemperatur) unterworfen wurden, bildete sich kein Rost auf ihnen.
Beispiel 2
0,6 g eines Legierungspulvers von 55% TiN, 30% ZrN und 15% MoC wurden 3% Paraffin beigemischt. Diese Mischung wurde unter einem Druck von 2 t/cm2 zu einem Blech von 10 mm x 10 mm verformt. Dieser Pressling wurde bei 400 bis 500°C unter Vakuum entwachst. Danach wurden 0,4 g eines Legierungspulvers von 80% Gold und 20% Silber auf den Pressling gelegt und unter einer Stickstoffatmosphäre bei vermindertem Druck gesintert, wobei das Au-Ag-Pulver in den Pressling infiltrierte und gesintert wurde. Die Oberfläche des verschleiss- bzw. abriebfesten gesinterten Legierungsproduktes wurde spiegelnd poliert. Sie hatte eine goldene Farbe. Das Produkt hatte eine höhere Härte als die Legierung aus 80% Gold und 20% Silber. Wenn das Produkt einem Schweiss-eintauchtest (7 Tage bei Raumtemperatur) unterworfen wurde, bildete sich kein Rost darauf.
Beispiel 3
0,45 g eines Gemisches aus 97% ZrBi und 3% Paraffin wurden unter einem Druck von 2 t/cm2 auf ein Stück eines Bleches von rostfreiem Stahl 18-8 gepresst, um eine Schicht über diesem Blech zu bilden. Die Schicht wurde ferner auf ihrer Oberfläche mit 0,55 g eines Legierungspulvers von 75% Gold, 10% Palladium und 15% Kupfer bedeckt und bei 1050°C unter einem verminderten Druck in einer Argonatmosphäre gesintert. Die Oberfläche des rostfreien Stahls wurde mit der Au-Pd-Cu-ZrB2-Legierung verbunden. Diese Legierung hatte eine höhere Härte als die Legierung aus 75% Gold, 10% Palladium und 15% Kupfer und war frei von jeglicher Rostbildung, wenn sie einem Schweisseintauchtest (7 Tage bei Raumtemperatur) unterworfen wurde.
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Claims (3)

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1. Gesinterte verschleiss- bzw. abriebfeste Legierung auf Edelmetallbasis, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oder mehrere metallische Materialien, die mehr als 80 Gew.-% a) eines oder mehrerer Nitride, Boride und/oder Carbide von Titan, Tantal, Zirkonium und/oder Wolfram oder b) eines Gemisches von Titannitrid mit Molybdännitrid enthalten, und ein oder mehrere Edelmetallmaterialien, die 30 bis 100 Gew.-% eines oder mehrerer der Edelmetalle Gold, Palladium und/oder Platin enthalten, aufweist, wobei die metallischen Materialien, die 15 bis 70 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Legierung ausmachen, mit den Edelmetallmaterialien als bindender Grundmasse gesintert sind.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallmaterialien den Rest in Gew.-% ausmachen.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Materialien überwiegend aus TiC, TiN und/oder ZrN bestehen.
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