Патент на изобретение №2349660

(54) ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургии. Ювелирный сплав на основе палладия содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: палладий 90,0-95,5, золото 0,5-3,0, галлий 0,3-0,8, германий 0,5-1,5, медь остальное. Изобретение направлено на создание сплава для изготовления изделий 950 и 900 проб методом микролитья по выплавляемым моделям и имеющего блеск со слабо выраженным желтоватым оттенком, а также на снижение твердости сплава.

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, применяемым для изготовления ювелирных изделий, преимущественно для микролитья изделий 950 и 900 проб.

Сплавы на основе палладия широко используются в ювелирном производстве благодаря высоким потребительским качествам, приближающим их к изделиям из платины: красивый внешний вид, коррозионная устойчивость к воздействию внешних факторов, хорошая полируемость, возможность получения сплавов с различными цветовыми оттенками, хорошая обрабатываемость, в том числе методами микролитья, относительно невысокая стоимость.

Наибольшим спросом на мировом рынке в последнее время пользуются высокопробные ювелирные палладиевые изделия, в частности изделия 950, 900 и 850 пробы. Вместе с тем в России до последнего времени были стандартизованы и производились лишь ювелирные палладиевые сплавы не выше 850 пробы.

В частности, известен ювелирный сплав белого цвета на основе палладия 850 пробы, содержащий по массе, %:

(Межгосударственный стандарт ГОСТ 30649-99. Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск, стр.4, опубл. 28.05.99 г.).

К недостаткам данного сплава относятся: невозможность его использования при изготовлении высокопробных (900 и 950 проб) ювелирных изделий, относительно невысокие литейные свойства, склонность к потускнению при определенных условиях окружающей среды. Все это затрудняет его использование при изготовлении ювелирных изделий, ориентированных на мировой рынок.

Наиболее близким по составу к заявляемому является ювелирный сплав на основе палладия, содержащий по массе, %:

[Патент РФ №2244762, заявл. 10.11.2003 г., рег. № заявки 2003132834/02, опубл. 20.01.2005 г. Авторы: Ермаков А.В., Горских Т.С., Сюткина В.И.].

Данный сплав принят в качестве прототипа.

Сплав-прототип имеет красивый белый цвет с блеском, хорошо полируется и имеет относительно высокие потребительские качества. К основным недостаткам данного сплава относятся:

– невозможность его использования при изготовлении изделий 950 пробы;

– высокая твердость (Н_V=160 кгс/мм² в мягком состоянии), что создает ряд трудностей при первичной ручной обработке литых ювелирных изделий, их турбогалтовке и при закрепке камней.

Кроме того, высокое содержание никеля в сплаве (до 12% мас.) является отрицательным фактором, затрудняющим реализацию и сертификацию таких ювелирных изделий на рынках стран Европейского Сообщества, где в последние годы принят ряд ограничений относительно содержания никеля в ювелирных изделиях.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава ювелирного сплава на основе палладия, позволяющего использовать его при изготовлении изделий 950 и 900 проб методом микролитья, обладающего меньшей (в сравнении с прототипом) твердостью и не содержащего в своем составе никеля.

Технический результат достигается тем, что ювелирный сплав на основе палладия, содержащий медь, дополнительно содержит золото, галлий и германий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Общим для известного и заявляемого ювелирных сплавов на основе палладия является наличие в сплаве меди.

Содержание палладия в сплаве обусловлено соблюдением требуемой пробности ювелирных изделий (950 пробы или 900 пробы).

Введение золота в сплав в заявленных концентрационных пределах в сочетании с палладием, галлием, германием и медью обеспечивает сплаву снижение твердости и температурного интервала плавления, повышает коррозионную устойчивость, придает высокие литейные свойства и красивый блеск со слабо выраженным желтоватым оттенком.

Превышение содержания золота более 3% в заявляемом сплаве нежелательно, так как приводит к излишней пластичности сплава и неоправданному возрастанию себестоимости ювелирных изделий.

Снижение содержания золота в сплаве ниже 0,5% также нежелательно, так как ведет к уменьшению жидкотекучести сплава, ухудшению его литейных свойств и качества поверхности литых изделий.

Введение в сплав галлия в количестве от 0,3% до 0,8% в сочетании с добавкой германия в заявленных пределах позволяет существенно снизить температуру плавления сплава, улучшить его литейные свойства, получить гладкую и чистую поверхность изделий при использовании операции микролитья по выплавляемым моделям. Увеличение содержания как галлия, так и германия сверх заявленных пределов нецелесообразно, так как ведет к излишнему повышению твердости и охрупчиванию ювелирного сплава, трудностям при первичной ручной обработке литых ювелирных изделий, их турбогалтовке и закрепке камней.

Содержание меди в сплаве в заявленном количестве является оптимальным, так как снижает температуру плавления сплава, уменьшает интервал кристаллизации и в сочетании с заявленными количествами палладия, золота, галлия и германия обеспечивает требуемое снижение твердости сплава и сохранение высоких литейных свойств.

Увеличение содержания меди в сплаве нецелесообразно, так как приводит к ухудшению цветового тона ювелирных изделий и снижает их потребительскую ценность.

Пример приготовления сплава.

Получение заявляемого ювелирного сплава на основе палладия проводили сплавлением компонентов в два этапа.

На первом этапе прямым сплавлением неблагородных компонентов и золота получили лигатуру требуемого состава.

Для этого в плавильный тигель индукционной вакуумной установки УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» загрузили медь, золото, галлий и германий в расчетных количествах: использовали 320,7 г меди марки М-00, 211,4 г аффинированного золота в гранулах марки ЗлАГ-1 (чистотой 99,99%), 108,5 г галлия (чистотой 99,95%, поставщик ЗАО «Лаверна-Холдинг») и 163,2 г германия (чистотой 99,98%).

Установку закрыли крышкой, вакуумировали камеру печи с помощью механического вакуумного насоса до остаточного давления 60 Па и заполнили затем инертным газом – аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного плавления компонентов выдержали полученный расплав в течение 10 минут и при температуре 890°С произвели его слив в массивную медную изложницу.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток полученной лигатуры в форме бруска прямоугольной формы (массой 800,8 г или 99,62% от загрузки). Отливка в верхней части имела небольшую усадочную раковину, обладала хрупкостью и была подвергнута механическому дроблению.

Расчетная навеска полученной лигатуры была использована затем для второго этапа получения ювелирного сплава на основе палладия.

Для этого в плавильный тигель из диоксида циркония индукционной вакуумной установки УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» загрузили расчетное количество полученной лигатуры (122,5 г) и 2430,0 г палладия (чистотой 99,95%).

Установку вакуумировали до остаточного давления 60 Па и заполнили затем инертным газом – аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного расплавления компонентов выдержали полученный расплав в течение 5 минут и произвели его слив при температуре 1550°С в массивную медную изложницу.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы массой 2550,0 г (или 99,90% от загрузки).

После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован, проба подвергнута химическому анализу.

Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав на основе палладия содержит 95,18% палладия, 1,26% золота, 0,56% галлия, 0,87% германия, остальное – медь.

Были измерены плотность сплава (11,75 г/см³ при 20°С) и твердость сплава в отожженном состоянии (Н_V=103,0 кгс/мм²) и в нагартованном состоянии (Н_V=231,8 кгс/мм²).

Полученный ювелирный сплав на основе палладия соответствует 950 пробе, характеризуется высокими литейными свойствами, имеет красивый блеск со слабо выраженным желтоватым оттенком, меньшую в 1,5 раза твердость (в сравнении с прототипом) и не содержит никеля. Сплав был использован в производстве ювелирных изделий методом микролитья по выплавляемым моделям и обеспечил получение продукции с гладкой и чистой поверхностью. Микротвердость литых изделий составила Н_V=144,9 кгс/мм², что не выходит за пределы оптимальных величин для успешного проведения финишной обработки их поверхности.

Формула изобретения

Ювелирный сплав на основе палладия, содержащий медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит золото, галлий и германий при следующем соотношении компонентов, мас.%: