由钛和金制成的轻质贵合金和由该钛和金的轻质贵合金制成的计时器或珠宝部件

摘要

包含至少750质量‰金的由金和钛制成的轻质贵合金，其特征在于所述合金具有下式组成：TiaAubMcTd，其中a、b、c、d为原子比例使得：a+b+c+d＝1，0.45≤a≤0.55；0.41≤b≤0.495；0.025≤c≤0.13；0.001≤d≤0.025，其中M表示选自第一组的一种或多种元素，所述第一组包括Nb、V、Pd、Pt、Fe，且其中T表示选自第二组的最多两种元素，所述第二组包括Nb、V、Pd、Pt、Fe、Mo、Ta、W、Co、Ni、Ru、Rh、Ir、Cr、Mn、Cu、Zn、Ag、Al、B、Si、Ge、Sn、Sb、In，包含在所述合金中的所述金属M除外。由该由金和钛制成的轻质贵合金制成的用于计时器或者珠宝或个人装饰品的部件。

说明书

发明领域

本发明涉及包含至少750质量‰金的金-钛基轻质贵合金。

本发明还涉及由所属金-钛基轻质贵合金制成的计时器或珠宝部件。

本发明涉及由18-开金合金制成的计时器或珠宝的结构部件或外部部件的领域。

发明背景

制表业中所用大多数贵金属合金的共同特征是它们的高密度—高于10g/cm³。事实上，用于制表业的两种主要贵金属金和铂具有约19.3和21.5g/cm³的相应密度。因此，这使得它们的合金是相对重的。

因为它们的高金含量，以及由于它们仅罕见地结合大量轻质元素这一事实，可分级的金合金通常是非常密实的。此外，如果金与大量轻质元素形成合金，则这通常产生易碎部件。

然而，已在等原子金属间化合物TiAu区中研究了Ti-Au体系。

在它们的二元或三元形式，已知这些合金具有形状记忆效应，特别是具有原子组成Ti₅₀Au₅₀和Ti₅₀Ni₁₀Au₄₀的合金。

关于形状记忆效应，在将三元元素加入Ti₅₀Au₅₀合金中以后还观察到温度Ms的下降。

具有5、10、14、15和20原子％铁的TiAuFe合金以及TiAuCo和TiAuCoNb合金曾为特定研究的主题，对于所述问题没有可用的结果。

尽管这些合金的生物相容性经常被提及用于医疗应用，但尚没有提出组合物来既实现18开金纯度而没有过重又实现对制造外部计时器部件而言可接受的机械性能。

EP专利申请2548982A1公开了包含50％至99％钛的合金，更确切地讲，除钛外，包含一种贵金属，理想地5-15％贵金属的合金。应当指出包含5-15％金的金-钛合金不能实现18-开金纯度，因为没有达到所要求的75％金的质量含量。

美国专利4568398描述了包含95-40质量％钛的Ti-Au合金，但是其中组合物的其余部分，特别是低的金含量，使得该合金不能实现18-开金纯度。

WO专利申请2008/018109A1描述了具有6K至18K的纯度的金和钛合金，其具有形状记忆性能(这是不合意的)，或者超弹性，且具有断裂伸长。这些合金中大多数为含镍组合物，这对制造可能与人皮肤接触的外部计时器或珠宝部件而言是不理想的。该文件仅公开了两种18K组合物：Ti_11.23Ni_13.77Au₇₅和Ti_12.5Ni_12.5Au₇₅，质量计。这两种组合物与50原子％钛的含量相差很远且包含镍，使得它们不适用于外部计时器部件。

发明概述

本发明提出开发一种可归类为18-开金的合金，其容易成型以生产计时器或珠宝外部部件如表壳、手镯、珠宝件等并且还比常规金合金轻，同时具有优异的机械性能，如钛合金可满足的那些。

为此，本发明涉及根据权利要求1的包含至少750质量‰金的金-钛基轻质贵合金。

本发明还涉及由该金-钛基轻质贵合金制成的计时器或珠宝部件。

简言之，本发明涉及基于等原子比金属间化合物TiAu的延展性合金，其中相对于18-开纯度所需的质量含量的任何金过剩被另一非贵金属元素替代，使得钛仍占最终合金的50-51原子％，金占750质量‰(即18-开)。该合金具有足够的延展性以提供与常规钛合金类似的可成型性。

优选实施方案详述

除非另外描述，本说明书中表示的所有浓度都是原子比例，特别是关于金的。

本发明涉及下式的金-钛主导合金：

Ti_aAu_bM_cT_d

其中a、b、c、d为原子比例使得：

a+b+c+d＝1，

0.45≤a≤0.55；

0.41≤b≤0.495；

0.025≤c≤0.13；

0.001≤d≤0.025，

其中M表示选自第一组的一种或多种元素，所述第一组包括Nb、V、Pd、Pt、Fe，

其中金质量含量为大于或等于750‰，

且其中T表示选自第二组的最多两种元素，所述第二组包括Nb、V、Pd、Pt、Fe、Mo、Ta、W、Co、Ni、Ru、Rh、Ir、Cr、Mn、Cu、Zn、Ag、Al、B、Si、Ge、Sn、Sb、In，包含在该合金中的金属M除外。

参数“a”定义钛的含量。

参数“b”定义金的含量。

参数“c”定义元素M的总含量。

参数“d”定义元素T的总含量。

合金包含750质量‰金。金的该质量百分数自然与成合金元素的原子比例不矛盾，它是与纯度等级有关的额外条件，且与本发明中所述合金组成一点也不矛盾。

更特别地，对于涉及可能与使用者皮肤接触的部件的应用，合金不包括镍，且配方在T方面受限，所述T表示选自第三组的最多两种元素，所述第三组对应于除去镍的第二组，包括：Nb、V、Mo、Ta、W、Fe、Co、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cr、Mn、Cu、Zn、Ag、Al、B、Si、Ge、Sn、Sb、In，包含在该合金中的金属M除外。

同样的备选涉及对可用于类似应用中的任何合金的全部描述。

更特别地，配方中钛的含量“a”、金的含量“b”和元素M的含量“c”限于以下形式：

Ti_aAu_bM_cT_d

其中0.48≤a≤0.52；0.42≤b≤0.48；0.025≤c≤0.10；0.001≤d≤0.025。

更特别地，配方中钛的含量“a”和M的含量“c”限于以下形式：

Ti_aAu_bM_cT_d

其中0.49≤a≤0.51；0.42≤b≤0.48；0.025≤c≤0.09；0.001≤d≤0.025。

更特别地，配方中钛的含量“a”、金的含量“b”和元素M的含量“c”限于以下形式：

Ti_aAu_bM_cT_d

其中0.50≤a≤0.51；0.42≤b≤0.47；0.025≤c≤0.08；0.001≤d≤0.025。

钛的原子含量的范围0.50-0.51对应于二元Ti-Au体系中等原子比金属间相TiAu在环境温度下的稳定性范围。

仍更特别地，T表示选自第四组的最多两种元素，所述第四组比第三组更有限，包括：Nb、V、Fe、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cr、Cu、Ag、B，包含在合金中的金属M除外。

仍更特别地，M表示属于第五组的一种或多种元素，所述第五组对应于除去钒的第一组，并且包括：Nb、Pd、Pt、Fe。

仍更特别地，为使用硼作为晶粒细化剂，T一方面表示含量为0.03％至0.3％的硼，另一方面，至少在未达到0.1％的最小值“d”的情况下，表示足够量的来自第六组的仅一种元素使得值“d”(硼和来自第六组的所述元素的原子含量之和)为0.001-0.025，所述第六组包括：Nb、V、Fe、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cr、Cu、Ag。

以下组合物提供特别有前景的合金式，其兼具实施容易性、降低的密度、有吸引力的外观和降低的过剩金含量，这对制表业和珠宝应用而言是重要的。

配方具有以下类型：

Ti_aAu_bM_cT_d

其中0.50≤a≤0.51；0.42≤b≤0.47；0.025≤c≤0.08；0.001≤d≤0.025，

其中M表示来自第五组的仅一种元素，所述第五组包括Nb、Pd、Pt、Fe，

且其中T表示含量为0.03％至0.3％的硼，至少在未达到0.1％的最小原子值“d”的情况下，足够量的来自第六组的仅一种元素使得值“d”(硼和来自第六组的所述元素的原子比例之和)为0.001-0.025，所述第六组包括：Nb、V、Fe、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cr、Cu、Ag。

更特别地，M为铁。

更特别地，M为铌。

更特别地，M为铂。

更特别地，M为钯。

更特别地，合金中金的质量含量为小于780‰。

仍更特别地，合金中金的质量含量为小于760‰。

其中a＝0.50且d＝0.001原子组成的实例在下文中给出：

-Ti_0.50Au_0.427Fe_0.072B_0.001Au的纯度：750.5‰

a＝0.50；b＝0.427；c＝0.072；d＝0.001

-Ti_0.50Au_0.444Nb_0.055B_0.001Au的纯度：750.6‰

a＝0.50；b＝0.444；c＝0.055；d＝0.001

-Ti_0.50Au_0.466Pt_0.033B_0.001Au的纯度：751.3‰

a＝0.50；b＝0.466；c＝0.033；d＝0.001

-Ti_0.50Au_0.448Pd_0.051B_0.001Au的纯度：750.3‰

a＝0.50；b＝0.448；c＝0.051；d＝0.001

其中a＝0.505且d表示两种元素的原子组成的其它实例描述于下文中：

-Ti_0.505Au_0.4295Fe_0.050Cr_0.015B_0.0005Au的纯度：753‰

a＝0.505；b＝0.4295；c＝0.05；d＝0.0155

-Ti_0.505Au_0.4385Nb_0.041Cr_0.015B_0.0005Au的纯度：750.2‰

a＝0.505；b＝0.4385；c＝0.041；d＝0.0155

-Ti_0.505Au_0.448Pd_0.0365Rh_0.01B_0.0005Au的纯度：752.1‰

a＝0.505；b＝0.448；c＝0.0365；d＝0.0105

-Ti_0.505Au_0.463Pt_0.031Ir_0.0005B_0.0005Au的纯度：750.5‰

a＝0.505；b＝0.463；c＝0.031；d＝0.001。

在本发明的一个变化方案中，百分之几，特别是0-3％的Zr或Hf可代替一部分钛。合金的式则为：

N_aAu_bM_cT_d

其中a、b、c、d为原子比例使得：

a+b+c+d＝1，

0.45≤a≤0.55；

0.41≤b≤0.495；

0.025≤c≤0.13；

0.001≤d≤0.025，

其中N为钛、锆、铪的组合物，锆的原子％为合金的0％至3％，铪的原子％为合金的0％至3％。

其中M表示选自第一组的一种或多种元素，所述第一组包括Nb、V、Pd、Pt、Fe，

其中金含量为大于或等于750‰，

且其中T表示选自第二组的最多两种元素，所述第二组包括Nb、V、Pd、Pt、Fe、Mo、Ta、W、Co、Ni、Ru、Rh、Ir、Cr、Mn、Cu、Zn、Ag、Al、B、Si、Ge、Sn、Sb、In，包含在该合金中的金属M除外。

本发明进一步涉及由该金-钛基轻质贵合金制成的计时器或者用于计时器或珠宝的部件。

本发明具有由上述特征产生的许多优点：

-这些合金具有小于或等于300HV的中等硬度，因此可使用普通变形方法成型；

-它们可以归类为18-开的纯度；

-它们与归类为18-开金的大多数合金相比是尤其轻的；

-无镍方案合金对人体是无害的。

由上述合金制造计时器外部部件可有利地使合金组成在不同的方面最佳化：

-通过加入降低熔点的元素来促进实施；

-通过改变代替贵金属的元素的量来改变合金的机械性能；

-通过进行各种轻微改进来得到具有结构硬化的合金。