Патент на изобретение №2170280

(54) ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА 585 ПРОБЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, а именно сплавам на основе золота 585 пробы, предназначенным для использования в ювелирной промышленности. Сплав содержит следующие компоненты мас.%: золото 58,5-59,0; серебро 4,0-30,0; цинк 1,0-3,0; индий 1,5-3,0; медь – остальное. Легирование сплава индием совместно с другими компонентами в строго необходимом и достаточном количестве позволяет обеспечить его широкую цветовую гамму за счет создания равной отражательной способности в различных частях видимого спектра. При этом снижается температура плавления сплава за счет того, что в присутствии индия усиливается роль добавки цинка для снижения температуры плавления основы сплава – золота. Кроме того, сохраняется пробность сплава на всех этапах его получения и при переработке его отходов. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к благородным металлам – сплавам на основе золота 585 пробы, предназначенным для использования в ювелирной промышленности, преимущественно для литья филигранных цветных ювелирных украшений.

Использование золота для изготовления украшений известно с древних времен, и уже тогда вставал вопрос об изменении цвета золота и его сплавов. Однако и в настоящее время в определении изменения окраски сплавов пока достигнут недостаточный прогресс.

Известными требованиями к ювелирному сплаву являются обеспечение надлежащего внешнего вида цветного изделия и снижение температуры плавления для изготовления, например, сложных изделий методом литья.

Известен, например, сплав на основе золота 585 пробы, содержащий железо, хром, а также один или несколько элементов из группы: серебро, цинк, медь (а. з. Японии N 48-24931, C 22 C 5/00, з. 19.02.68, оп. 25.12.73). Однако, сплав является дисперсионно-твердеющим и его температура плавления из-за присутствия в нем железа и хрома достаточно высока.

Имеется также сплав на основе золота 585 пробы, включающий цинк и медь (а. з. Японии N 7017974, C 22 C 5/02, з. 28.11.90, оп. 01.03.95). Сплав окрашен в черный и пепельно-черный цвет, имеет глянец. Известный сплав обладает не слишком высокой температурой плавления, но окрашен только в один черный цвет, либо имеет близкий к нему оттенок.

Имеется также сплав на основе золота 585 пробы с добавлением одного элемента – кадмия (в.з. Японии N 61-190027, C 22 C 5/02, з. 14.08.86, оп. 14.01.87). Известный сплав меняет цвет или отражательную способность только за счет изменения кристаллической структуры вследствие изменения температуры при его обработке. Однако, это для ювелирных сплавов является недопустимым, т. к. для них требуется именно постоянство структуры для создания определенного цвета.

Имеется также окрашенный сплав на основе золота 585 пробы для украшений, содержащий только один легирующий элемент – теллур (в.з. Японии N 2-141549, C 22 C 5/02, з. 24.11.88, оп. 30.05.90). Сплав имеет однородную, яркую, но только одну светло-оливковую окраску. В связи с указанной особенностью известный сплав недостаточно пригоден для изготовления ювелирных украшений, хотя температура его плавления и невелика.

Имеется также группа сплавов на основе золота 585 пробы для пайки (п. Швейцарии N 686136, C 22 C 5/02, з. 17.08.92, оп. 15.01.96). Каждый сплав содержит золото, марганец и один элемент из группы: серебро, цинк, медь или галлий. Сплавы обладают достаточно низкой температурой плавления, однако, каждому сплаву из указанного известного набора соответствует только один определенный цвет.

Известен также сплав на основе золота 585 пробы с одним компонентом – серебром, (ГОСТ Р 51152-98 “Сплавы на основе благородных металлов. Ювелирные. Марки”. Введен в действие 01.01.99, Приложение А, табл. А.1).

Сплав обладает пригодной для изготовления украшений температурой плавления, однако, имеет только один – зеленый, цвет.

Имеется также другая разработка на основе золота 585 пробы, содержащая серебро и медь (ГОСТ Р 51152-98 “Сплавы на основе благородных металлов. Ювелирные. Марки”. Введен в действие 01.01.99, Приложение А, табл. А.1). Сплав имеет низкую температуру плавления, однако обладает только единственным цветом – желто-зеленым.

Еще одними известными сплавами на основе золота 585 пробы являются сплавы с медью и с меньшим, чем в предыдущем аналоге, содержанием серебра, имеющие достаточно низкую температуру плавления, но также ограниченные по цветности. Один из них имеет только красновато-желтый, а другой – единственный красный цвет (ГОСТ Р 51152-98 “Сплавы на основе благородных металлов. Ювелирные. Марки”. Введен в действие 01.01.99, Приложение А, табл. А.1).

Известен и сплав на основе золота 585 пробы, содержащий серебро, цинк, медь, а также палладий и никель (П.Великобритании N 1310082, C 22 C 5/00, з. 21.10.71, оп. 14.03.73). Однако, наличие таких обесцвечивающих золото компонентов, как палладий и никель, делает сплав только белым.

Имеется также сплав на основе золота рассматриваемой пробы, содержащий серебро, цинк, медь а также кобальт (ЕПВ N 0539702, C 22 C 5/02, з. 10.09.92, оп. 05.05.93). Сплав имеет превосходный, однако только единственный – желтый, цвет.

Существует также сплав на основе золота 585 пробы, содержащий серебро, цинк, медь, а также железо, кобальт, хром и платину (а.з. Японии N 49-23971, C 22 C 5/02, з. 10.09.70, оп. в бюл. “ИЗР” N 9, 1975 г.). Для регулирования цвета в сплаве используются присадки цинка, серебра и меди, однако, наличие платины сообщает сплаву только белый цвет и способствует повышению температуры его плавления.

Имеется также аналогичное заявляемому техническое решение: сплав на основе золота 585 пробы, содержащий серебро, цинк, медь, а также титан и никель (п. РФ N 2012605, з. C 22 C 5/02, оп. 15.05.94). Однако, сплав имеет достаточно высокую температуру плавления и ограниченную расцветку – является лишь желто-зеленым и зеленым.

Подобным цветом обладает также известный сплав на основе золота 585 пробы, содержащий серебро, цинк, медь и бор (а.с. СССР N 1581763, C 22 C 5/02, он. 30.07.90), который имеет единственный желто-зеленый цвет.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является ювелирный сплав на основе золота 585 пробы, содержащий серебро, цинк и медь (п. РФ N 2121010, C 22 C 5/02, з. 30.07.97, оп. 27.10.98). Известный сплав, создание которого преследовало повышение его прочности и улучшение пластичности, содержит, мас.%: 58,5-59,0 золота, 2,7-3,3 серебра, 0,9-1,3 цинка и остальное – медь. Из-за наличия указанного набора ингредиентов и их количественных выражений сплав является цветным – розовым, а также имеет достаточно высокую температуру плавления. Такая температура затрудняет получение ювелирных изделий, например, филигранных, методом литья, а цвет сплава ограничен только розовым.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание нового цветного сплава на основе золота 585 пробы с получением его широкой цветовой гаммы и снижением температуры плавления.

Поставленная задача решается за счет технического результата, который может быть получен при осуществлении изобретения: создания композиции, отражательная способность которой является одинаково сильной в широкой области видимого спектра, а концентрации которой соответствуют одной, более низкотемпературной, изотермической области температуры плавления.

Поставленная задача достигается тем, что ювелирный сплав на основе золота 585 пробы, включающий серебро, цинк и медь, согласно изобретения, дополнительно содержит индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Золото – 58,5 – 59,0
Серебро – 4,0 – 30,0
Цинк – 1,0 – 3,0
Индий – 1,5 – 3,0
Медь – Остальное
Содержание в заявляемом и известном сплаве такого компонента, как золото, находится в одном пределе, благодаря чему пробности сплавов одинаковы.

Сравнение заявляемого сплава со сплавом аналогичного назначения – наиболее близким аналогом, показывает, что отличительными признаками заявляемого сплава является наличие в нем дополнительного компонента – индия и его количественного выражения, а также новые количественные выражения остальных ингредиентов.

Новый элемент – индий, используется для расширения цветовой гаммы золотого сплава 585 пробы.

Экспериментально обнаружено, что определенное количественное соотношение нового компонента со строго определенным количественным соотношением других компонентов, возможно, способствует тому, что все концентрационные составы заявляемого сплава лежат внутри одной температурной области – между двумя параболическими изотермами ликвидуса сплава и только за пределами пересечения линии составов с более высокотемпературной кривой ликвидуса возможно повышение температуры его плавления. Кроме того, вероятно, что в присутствии индия усиливается роль цинка, как добавки, снижающей температуру плавления основы сплава – золота. При одной и той же пробности сплава (в сравнении с наиболее близким аналогом) теплофизические свойства нового сплава в большей мере определяются системой золото-цинк и составы заявляемой композиции лежат в более низкотемпературной области. Соотношение же серебра и меди, которое обычно ответственно за температуру плавления золотого сплава, является менее значимым для температуры плавления данного сплава.

Закономерностей количественных изменений элементов композиции для достижения указанного технического результата не обнаружено.

При наличии индия в сплаве менее 1,5 мас.% не обеспечивается широкая гамма цветов сплава, а его температура плавления повышается.

При увеличении индия в сплаве более 3,0 мас.% в нем образуется сложная структура распада пересыщенного твердого раствора, что, возможно, приводит к нежелательным фазовым превращениям при изготовлении ювелирных изделий. При этом, создать спектр цветов не удается, температура плавления композиции повышается.

При увеличении серебра более 30 мас.% трудно достичь полированной поверхности изделия, без которой не проявляется цвет сплава, температура плавления сплава также повышается.

При наличии серебра менее 4,0 мас.% сплав приобретает единственный – красный, неблагородный цвет меди, температура плавления композиции повышается.

Конкретизация же интервала значений содержания цинка обуславливает появление качественно новых свойств у известного сплава: повышение температуры плавления и получение широкой цветовой гаммы, что позволяет расширить область применения заявляемого объекта.

При содержании цинка менее 1,0 мас.% не обеспечивается снижение температуры плавления сплава и не образуется спектра цветов.

При увеличении же количества цинка более 3,0 мас.% сплав обесцвечивается, температура его плавления повышается.

Взаимное влияние металлов при их совместном присутствии в золоте 585 пробы достаточно трудно описать и объяснить. Однако, в результате проведенных сравнительных испытаний наиболее близкого аналога и заявляемого сплава, у последнего появляется широкий спектр цветов и температура плавления оказывается ниже в заявляемом диапазоне значений компонентов.

Рассмотренные признаки заявляемого изобретения, отличные от признаков наиболее близкого аналога в своей совокупности и вместе с общими для данных объектов признаками, обеспечивают получение указанного технического результата: расширение цветовой гаммы и снижение температуры плавления сплава.

Указанный технический результат достигается, по-видимому, взаимовлиянием легирующих элементов, введенных в строго определенном соотношении именно в золотую основу сплава 585 пробы.

Совокупность заявляемых признаков является существенной и неизвестной из уровня техники, следовательно, предлагаемое изобретение является новым.

Для проверки соответствия заявляемого изобретения требованию изобретательского уровня, проводят поиск источников информации, которые могли бы содержать сведения об аналогах заявляемого изобретения – сплавах золота 585 пробы, имеющих признаки, идентичные отличительным от наиболее близкого аналога существенным признакам изобретения.

Функционально самостоятельный признак – индий, как показали результаты поиска, может использоваться и в составе других объектов.

Рассмотрим свойства, приобретаемые совокупностью признаков известных сплавов за счет введения в них индия.

Так, известно техническое решение (п. ФРГ N 2638837, C 22 C 5/02, з. 28.08.76, оп. 12.10.78) – сплав на основе золота с содержанием 50,0-70,0% золота, 3,0-36,0% серебра, 1,0-5,0% цинка, 1,0-8,0% индия, 0,5-18,0% меди, 0,1-8,0% палладия. Этот зубопротезный припой является белым сплавом, совместно с палладием и цинком в данном техническом решении индий применяется для отбеливания сплава. При этом температура плавления известной композиции подбирается в зависимости от тепловых характеристик припаиваемых материалов.

Известен также декоративный золотой сплав для ювелирных изделий (п. Германии N DE 4423646, C 22 C 5/02, з. 06.07.94, оп. 06.07.97). Сплав содержит 57,7 – 59,5% золота, 5,0 – 20,8% серебра, до 6,0% цинка, до 6,0% индия, 10,0 – 25,0% меди, а также до 5,0% кобальта, до 10,0% марганца, до 5,0% палладия и дополнительно – олово, галлий, германий. Данная композиция из-за отбеливающего эффекта, связанного с высоким содержанием палладия, кобальта и марганца, имеет белый цвет, который сохраняется и при добавке индия, совместно с цинком и оловом выступающим здесь в роли раскислителя. При этом, создание данного сплава преследует улучшение его пружинных свойств.

Имеется также сплав на основе золота, составляющий плакирующий слой (п. США N 5045411, C 22 C 5/02, оп. 03.09.91). Сплав содержит 25,0-92,0% золота, 1,0-50,0% серебра, 0,1-20,0% цинка, 0,1-1,0% индия, 1,0-50,0 меди, а также никель, железо, бор, фосфор. В данном техническом решении индий совместно с бором и фосфором является раскислителем, способствует созданию сложной структуры сплава для улучшения его механических свойств.

Кроме того, в других известных сплавах на основе золота индий используется либо как оксидообразующий элемент (п. США N 5423680, C 22 C 5/02, з. 10.11.93, оп. 13.06.95, п. США N 5409663, C 22 C 30/02, з. 03.05.94, оп. 25.04.95), либо вводится для обеспечения прочности и жесткости конструкции (РСТ (WO) N 94/24323, C 22 C 5/02, з. 21.04.94, оп. в бюл. N 12, 1995 г.), либо является компонентом композиции с достаточно высокой температурой плавления (а. з. Японии N 56-26703, C 22 C 5/02, з. 25.03.76, оп. в бюл. N 12, 1981 г.), а при формировании цвета придает сплаву либо серебристый цвет (п. ФРГ N 3223061, C 22 C 5/06, з. 21.06,82, оп. 22.12.83), либо вовсе не изменяет белого цвета сплава (п. США N 1987452, НКИ 75-165, оп. 1934 г.).

Так, данный функционально самостоятельный отличительный признак – индий, в приведенных известных решениях влияет на достижение других технических результатов композиций в отличие от того, который указывается в заявляемом изобретении.

Кроме того, учитывая, что отличительные признаки представляют собой количественные характеристики решения (количественное содержание ингредиентов вещества), то такие признаки являются функционально не самостоятельными и не могут рассматриваться в отрыве от признака, к которому они относятся и в отрыве от объекта в целом.

Источников информации, в которых описано это сочетание заявляемых количественных признаков – не обнаружено.

Таким образом, предлагаемый сплав соответствует критерию изобретательского уровня.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения приводим примеры известного и заявляемого сплавов.

Для получения заявляемого сплава шихтовые материалы в виде золота 99,99, серебра 99,99, индия, цинка и меди М-00 сплавляли на установке для центробежного литья V77 SS фирмы “Галлони” (Италия) в графитовом тигле путем нагрева. Затем производили отливку ювелирных изделий по традиционной технологии изготовления ювелирных украшений – литьем по выплавляемым моделям. Температуру солидуса и ликвидуса (интервал температуры плавления) определяли по образцам методом дифференциального термического анализа. После этого осуществляли очистку поверхности изделия и ее полировку, а затем на полированных изделиях визуально оценивали цвет сплава. Изделия из предлагаемого сплава составляли целую гамму цветов.

Составы заявляемого сплава и наиболее близкого аналога, а также их основные характеристики: температуру плавления и визуальную оценку цвета приводим в таблице.

Как видно из таблицы, при введении индия и при заявляемых количественных характеристиках всех ингредиентов, температура плавления предлагаемого сплава снижается. Это позволяет использовать сплав для точного литья на действующем оборудовании в ювелирной промышленности и сохранить основность сплава при заявляемых количествах таких летучих компонентов, как цинк и индий, во время его плавки и литья. Это является возможным и при переработке отходов сплава, что позволяет сохранить золото в ювелирной промышленности.

При этом, технология выплавки предлагаемого сплава не меняется по сравнению с широко используемой для изготовления ювелирных изделий.

Предлагаемый сплав имеет более низкую температуру плавления, что позволяет расширить номенклатуру используемых формовочных материалов при изготовлении изделий методом литья и тем самым унифицировать технологический процесс.

Сплав, по составу отличный от предлагаемого – наиболее близкий аналог, имеет только розовый цвет, что не позволяет его широко использовать в ювелирной промышленности.

Предлагаемый же сплав имеет широкую и насыщенную цветовую гамму по сравнению с известным, что позволяет расширить класс выпускаемых ювелирных изделий и повысить их эстетичность.

Формула изобретения

Ювелирный сплав на основе золота 585 пробы, включающий серебро, цинк и медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Золото – 58,5 – 59,0
Серебро – 4,0 – 30,0
Цинк – 1,0 – 3,0
Индий – 1,5 – 3,0
Медь – Остальное

РИСУНКИ