CH686136A5

CH686136A5 - Nickel@-free soldering alloy with grey golden colouration

Info

Publication number: CH686136A5
Application number: CH256392A
Authority: CH
Inventors: Serge Nicoud; Pierre Ramoni
Original assignee: Metaux Precieux Sa
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1996-01-15

Abstract

A grey golden coloured alloy consists of in wt.%: 58-80 Au; 2-6 Mn; 4-15 of at least one from Zn, Ga, In; 2-6 Cu; and 0-25 Ag. The temp. difference between the liquidus and solidus is max.150 deg C with the liquidus having a max. temp. of 915 deg C.

Description

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

CH 686 136 A5 CH 686 136 A5

Description Description

La présente invention se rapporte à un alliage d'or gris pour brasure. The present invention relates to a gray gold alloy for brazing.

Il existe sur le marché essentiellement des alliages d'or dits gris ou blancs pour brasure dans lesquels l'agent de blanchiment est le nickel et comprenant certains autres métaux tels que le zinc, l'in-dium et le cadmium avec éventuellement de l'argent et/ou du cuivre comme complément suivant la proportion d'or de l'alliage. Le palladium n'est pas utilisé dans la mesure où il augmente la température de fusion. There exist on the market essentially so-called gray or white gold alloys for brazing in which the bleaching agent is nickel and comprising certain other metals such as zinc, in-dium and cadmium with optionally silver and / or copper as a complement depending on the proportion of gold in the alloy. Palladium is not used since it increases the melting temperature.

La présence de nickel dans ces alliages pose un problème d'allergie cutanée. On connaît à vrai dire peu de cas d'allergies provoquées par des alliages d'or gris. Ceux-ci proviennent généralement de pendants d'oreilles fantaisie revêtus par voie galvanique d'une mince couche d'or déposée sur une sous-couche de nickel. La présence de cette sous-couche de nickel pur et le percement de l'oreille favorisent le développement d'allergies. Des études ont montré, dans une population même jeune, que chez plus de 10% des personnes dont les oreilles sont percées une réaction au nickel avait déjà été constatée. Des personnes ainsi sensibilisées peuvent développer une allergie sur d'autres parties du corps mises en présence d'alliage au nickel. C'est la raison pour laquelle il y aurait un grand intérêt à un alliage d'or gris pour brasure exempt de nickel, ceci d'autant plus que certaines législations prévoient d'en interdire l'utilisation pour des articles destinés à venir en contact prolongé avec la peau. The presence of nickel in these alloys poses a problem of skin allergy. There are actually few cases of allergies caused by gray gold alloys. These generally come from fancy ear pendants galvanically coated with a thin layer of gold deposited on a nickel undercoat. The presence of this layer of pure nickel and the piercing of the ear promote the development of allergies. Studies have shown, even in a young population, that in more than 10% of people with pierced ears a reaction to nickel has already been observed. People thus sensitized can develop an allergy on other parts of the body put in the presence of nickel alloy. This is the reason why there would be a great interest in a gray gold alloy for nickel-free solder, all the more so as certain legislations provide for prohibiting its use for articles intended to come into contact. prolonged with the skin.

Bien entendu, un tel alliage devrait présenter des propriétés physiques adéquates, comparables à celles des brasures existantes, en outre, sa couleur devrait être suffisamment proche du blanc idéal pour ne pas se distinguer de l'alliage d'or blanc formant les pièces qu'il est destiné à assembler par brasage. Of course, such an alloy should have adequate physical properties, comparable to those of existing solders, in addition, its color should be sufficiently close to the ideal white so as not to be distinguished from the white gold alloy forming the pieces that it is intended to be assembled by brazing.

Le but de la présente invention est précisément d'apporter une solution qui permette de répondre au problème susmentionné. The object of the present invention is precisely to provide a solution which makes it possible to respond to the above-mentioned problem.

A cet effet, cette invention a pour objet un alliage d'or gris pour brasure selon la revendication 1. To this end, the subject of this invention is a gray gold alloy for solder according to claim 1.

On constate que l'utilisation du manganèse n'est pratiquement jamais mentionnée pour le blanchiment de l'or. Le seul document, à notre connaissance, qui mentionne sa possible utilisation dans les alliages d'or gris est un article de Grahame P. O'Connor: «Improvement of 18 Carat White Gold Alloys» dans Gold Bulletin 1978, 11, (2), pages 35-85, dans lequel l'auteur l'écarté comme ne présentant pas d'effet de blanchiment et en raison de sa forte tendance à former des oxydes. It is noted that the use of manganese is hardly ever mentioned for the bleaching of gold. The only document, to our knowledge, which mentions its possible use in gray gold alloys is an article by Grahame P. O'Connor: "Improvement of 18 Carat White Gold Alloys" in Gold Bulletin 1978, 11, (2) , pages 35-85, in which the author discarded it as having no bleaching effect and because of its strong tendency to form oxides.

On verra dans la description et les exemples qui vont suivre que l'on obtient au contraire un bon effet de blanchiment avec le manganèse et que les alliages obtenus correspondent tout à fait aux exigences demandées aux alliages d'or gris pour brasure commercialisés et réalisés avec du nickel comme agent de blanchiment. It will be seen in the description and the examples which follow that, on the contrary, a good bleaching effect is obtained with manganese and that the alloys obtained correspond completely to the requirements demanded of the gray gold alloys for solder sold and produced with nickel as a bleaching agent.

Pour obtenir les alliages selon l'invention, on sélectionne des éléments d'une pureté de 999,9% dés-oxydés. To obtain the alloys according to the invention, elements of a purity of 999.9% deoxidized are selected.

L'alliage est réalisé en fondant par induction les éléments dont on donne les proportions et le choix dans le tableau des exemples qui suit, dans un creuset en graphite placé dans un four étanche dans lequel on établit une pression partielle d'azote. Le métal en fusion est ensuite coulé dans une lingotière en graphite. Une fois solidifié, il est démoulé, sorti de l'enceinte du four et rapidement refroidi par trempe à l'eau. The alloy is produced by inductively melting the elements, the proportions and the choice of which are given in the table of examples which follows, in a graphite crucible placed in a sealed oven in which a partial nitrogen pressure is established. The molten metal is then poured into a graphite ingot mold. Once solidified, it is removed from the mold, removed from the oven enclosure and quickly cooled by water quenching.

Le lingot obtenu est ensuite laminé à froid. Le taux d'écrouissage entre chaque recuit est de 30 à 50%. Ensuite l'alliage est recuit à 600°C pendant 30 minutes sous une atmosphère réductrice 20% H2 - 80% N2, puis refroidi par trempe à l'eau. The ingot obtained is then cold rolled. The rate of work hardening between each annealing is 30 to 50%. Then the alloy is annealed at 600 ° C for 30 minutes under a reducing atmosphere 20% H2 - 80% N2, then cooled by quenching with water.

La mesure de la couleur des exemples du tableau qui suit a été réalisée selon le système à trois dimensions CIELAB (CIE = Commission Internationale de l'Eclairage) et LAB pour les trois axes de couleurs orthogonaux L représentant la composante blanc-noir où noir = 0 et blanc = 100, a la composante rouge-vert où +a = rouge -a = vert et b la composante jaune-bleu où +b = jaune -b = bleu. Par conséquent, le blanc absolu correspond à L = 100, a = 0 et b = o. The color measurement of the examples in the table below was carried out according to the three-dimensional system CIELAB (CIE = International Lighting Commission) and LAB for the three axes of orthogonal colors L representing the white-black component where black = 0 and white = 100, has the red-green component where + a = red -a = green and b the yellow-blue component where + b = yellow -b = blue. Therefore, the absolute white corresponds to L = 100, a = 0 and b = o.

Ces différentes composantes ont été mesurées à l'aide d'un spectrophotomètre UV-visible Perkin-EI-mer Lambda 16, équipé d'un accessoire RSA-PE-60 à sphère intégratrice de diamètre 150 mm revêtue de PTFE Spectralon®, de Labsphere Inc.. La géométrie d'éclairage est de 8° /réflectance diffuse. These various components were measured using a Perkin-EI-mer Lambda 16 UV-visible spectrophotometer, equipped with an RSA-PE-60 accessory with integrating sphere of 150 mm diameter coated with Spectralon® PTFE, from Labsphere. Inc .. The lighting geometry is 8 ° / diffuse reflectance.

A titre de comparaison, le tableau qui suit donne les propriétés intéressantes de trois alliages pour brasure de 83, 82 et 75% en poids d'or commercialisés, référencés respectivement 1, 2 et 3 comprenant du nickel ainsi que d'un alliage à 58,5% en poids d'or référencé 4. Tous les pourcentages sont exprimés en poids. By way of comparison, the table below gives the advantageous properties of three alloys for brazing of 83, 82 and 75% by weight of gold sold, referenced 1, 2 and 3 respectively comprising nickel and an alloy with 58 , 5% by weight of gold referenced 4. All the percentages are expressed by weight.

Outre la déformabilité et la couleur on a indiqué l'intervalle de fusion entre solidus et liquidus qui ne devrait pas dépasser 150°C. La température des liquidus ne devrait pas dépasser beaucoup 900°C. Dans les exemples sélectionnés, elle atteint au maximum 915°C. In addition to deformability and color, the melting range between solidus and liquidus has been indicated, which should not exceed 150 ° C. The liquidus temperature should not exceed much 900 ° C. In the examples selected, it reaches a maximum of 915 ° C.

2 2

o> m o> m

Ol o Ol o

o co en o co en

G5 O G5 O

ro en ro en

N> o N> o

N° No.

Composition (%) Au Ag Composition (%) Ag

Pd Ni Pd Ni

Mn Mn

Cu Cu

Zn Zn

Autre Other

Intervalle de fusion Melting interval

Déform. Distorted.

Couleur L * Color L *

a * at *

b * b *

N° No.

1 1

83 83

11 11

6 6

860-890 860-890

Moyenne Average

1 1

2 2

82 82

12 12

6 In 6 In

780-855 780-855

Moyenne Average

2 2

3 3

75 75

5.2 5.2

4.8 4.8

1.5 1.5

3.5 3.5

10 Cd 10 Cd

715-775 715-775

Faible Low

3 3

A AT

75 75

10 10

3 3

2 2

8 8

2 Ga 2 Ga

650-780 650-780

Moyenne Average

88 88

-0.5 -0.5

13 13

A AT

B B

75 75

10 10

3 3

2 2

10 10

750-810 750-810

Moyenne Average

88.5 88.5

-1 -1

14.5 14.5

B B

C VS

75 75

5 5

15 15

5 Ga 5 Ga

675-810 675-810

Moyenne Average

85 85

1 1

13 13

C VS

D D

75 75

5 5

13 13

2 2

5 Ga 5 Ga

720-795 720-795

Moyenne Average

D D

E E

75 75

2 2

5 5

11 11

2 2

5 Ga 5 Ga

635-785 635-785

Moyenne Average

E E

F F

75 75

10 10

5 5

2 2

8 8

795-870 795-870

Bonne Good

87 87

0 0

11.5 11.5

F F

G G

75 75

8 8

2 2

5 5

2 2

8 8

815-880 815-880

Bonne Good

86 86

0.5 0.5

11.5 11.5

G G

H H

75 75

8 8

3 3

5 5

2 2

7 7

840-915 840-915

Bonne Good

85.5 85.5

0.5 0.5

11 11

H H

I I

75 75

13 13

5 5

3 3

4 4

845-910 845-910

Bonne Good

87.5 87.5

0 0

12 12

I I

4 4

58.5 58.5

16 16

7 7

3.5 3.5

15 15

715-730 715-730

Faible Low

84.8 84.8

-1.3 -1.3

10.6 10.6

4 4

J J

58.5 58.5

19.5 19.5

3 3

4 4

15 15

700-720 700-720

Faible Low

80.8 80.8

1.4 1.4

9.1 9.1

J J

K K

58.5 58.5

22.5 22.5

5 5

4 4

10 10

759-802 759-802

Moyenne Average

87.3 87.3

-1 -1

13.2 13.2

K K

L L

58.5 58.5

24.5 24.5

5 5

2 2

10 10

759-809 759-809

Moyenne Average

87.6 87.6

-0.9 -0.9

11.9 11.9

L L

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

CH 686 136 A5 CH 686 136 A5

Aucun des exemples 18 ou 14 carats selon l'invention désignés A-l respectivement J-L ne contient du nickel, celui-ci est remplacé par le manganèse. Deux des exemples contiennent 2 et 3% de Pd, mais celui-ci augmente la température du liquidus. Les métaux utilisés pour abaisser cette température sont principalement le Zn, parfois le Ga, ou une combinaison des deux. Bien que les exemples du tableau ne le mentionne pas on pourrait également utiliser l'In seul, ou en combinaison avec le Zn ou le Ga ou encore avec les deux, l'In servant aussi à abaisser la température du liquidus. None of the 18 or 14 carat examples according to the invention designated A-1 respectively J-L contains nickel, this is replaced by manganese. Two of the examples contain 2 and 3% Pd, but this increases the temperature of the liquidus. The metals used to lower this temperature are mainly Zn, sometimes Ga, or a combination of the two. Although the examples in the table do not mention it, one could also use In alone, or in combination with Zn or Ga or even with both, In also serving to lower the temperature of the liquidus.

On constate que même si les proportions de Mn utilisées 3-5% dans les exemples sont relativement faibles, les valeurs colorimétriques L, a, b sont bonnes. Dans tous les cas, le L est élevé entre 80,8 et 88,5, la valeur de a est proche de 0 et on a une faible tendance au jaune (entre 9,1 et 14,5), cette tendance restant tolérable pour une brasure dans la mesure ou la limite supérieure est très peu supérieure à la plupart des alliages d'or gris. Les propriétés de déformabilité sont équivalentes ou supérieures à celles des références, les écarts liquidus-solidus ne dépassant pas 150°C et pour la plupart inférieurs à 100°C. It is found that even if the proportions of Mn used 3-5% in the examples are relatively low, the colorimetric values L, a, b are good. In all cases, the L is high between 80.8 and 88.5, the value of a is close to 0 and there is a slight tendency to yellow (between 9.1 and 14.5), this tendency remaining tolerable for brazing since the upper limit is very little higher than most gray gold alloys. The deformability properties are equivalent to or greater than those of the references, the liquidus-solidus differences not exceeding 150 ° C. and for the most part less than 100 ° C.

Outre l'utilisation en bijouterie, l'alliage objet de l'invention peut être utilisé pour le brasage de prothèse dentaires. En effet, l'absence de Ni rend cet alliage apte à une telle utilisation ce que ne permettaient pas les brasures d'or gris connues jusqu'ici. Besides the use in jewelry, the alloy object of the invention can be used for the brazing of dental prostheses. In fact, the absence of Ni makes this alloy suitable for such use, which the gray gold solders known up to now did not allow.

Claims

1. Gray gold alloy for brazing, characterized in that it comprises the following proportions expressed by weight: 58-80% Au, 2-6% Mn, 4-15% of at least one of the elements Zn, Ga , In, 2-6% Cu and 0-25% Ag, the difference between liquidus and solidus being 150 ° C maximum, the liquidus being maximum 915 ° C.

2. Gray gold alloy according to claim 1, characterized in that it comprises by weight: 67-76% Au, 3-5% Mn, 4-10% of at least one of the elements Zn, Ga with 5 maximum% of Ga, 7-15% Ag and 2-4% Cu.

3. Gray gold alloy according to claim 1, characterized in that it comprises by weight 58-67% Au, 3-5% Mn, 10-15% Zn, 19-25% Ag and 2-4% Cu .

4. Gray gold alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that it additionally contains at most 3% by weight of Pd.

4