СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА БЕЛОГО ЦВЕТА 585 ПРОБЫ Российский патент 2000 года по МПК C22C5/02 

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к благородным металлам - сплавам на основе золота 585 пробы белого цвета.

В России и за рубежом растет спрос на золотые ювелирные изделия разнообразных цветов и оттенков, особенно на белые сплавы золота в качестве заменителя платины для престижных ювелирных украшений. Учет цен высветил эту тенденцию, т.к. белые золотые сплавы обеспечивают при замене платины меньшую стоимость. Белые сплавы золота имеют хороший серый цвет, напоминают платину, мягкие, и содержат оптимальное количество легирующих элементов. Но, поскольку украшения достаточно дорогостоящи, хотелось бы, чтобы они обладали устойчивым цветом, а коррозионная стойкость ювелирных сплавов должна обеспечивать устойчивость поверхности ювелирных изделий к воздействию внешней среды в нормальных бытовых условиях при длительной эксплуатации. В связи с этим, работа по созданию сплавов золота белого цвета в настоящее время приобрела свою актуальность.

Учитывая, что в качестве аналогов изобретения указываются средства того же назначения, известные из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения, характеризуемые совокупностью признаков, сходной с совокупностью существенных признаков изобретения, а также то, что имеется столь большое число белых сплавов золота с различными составами, ограничимся выбором аналогов, наиболее сходных с заявляемым сплавом по набору его существенных компонентов, т.е. будем рассматривать сплавы золота 585 пробы, в обязательном порядке и содержащих только золото, никель, цинк, медь.

Известен, например, сплав золота 585 пробы, с обязательным набором указанных компонентов, обладающий, как отмечается, высокой коррозионной стойкостью (а. з. Японии N 51-29088, С 22 С 5/00, пр. 19.02.68, оп. в бюл. N 24, 1976 г.). Однако данный сплав не является белым, возможно, из-за наличия таких компонентов сплава, как железа, хрома, платины, что не позволяет достичь требуемой степени светлоты изготовленных из него ювелирных изделий.

Имеется также золотой сплав рассматриваемой пробы (п. США N 3810755, С 22 С 5/00, пр. 18.08.72, оп. 14.04.74), предназначенный для ювелирных изделий, в который для обеспечения чистого и блестящего цвета вводятся добавки алюминия. Но, в связи с тем, что алюминий - неблагородный металл, то коррозионная стойкость не имеет необходимый уровень значений для такого рода изделий.

Известен также достаточно светлый сплав золота этой же - 585 пробы, который для осветления нет необходимости покрывать, например, родием (п. Швейцарии N 0684616 А3, С 22 С 5/02, пр. 17.08.92, оп. в бюл. N 4, 1996 г.). Однако создание состава данного сплава, содержащего все указанные обязательные компоненты, и наличие определенного количества ингредиентов направлено на то, чтобы исключить аллергию.

Имеющаяся же в настоящее время другая разработка сплава белого золота 585 пробы (п. ФРГ N 2414476, С 22 С 5/02, пр. 26.03.74, оп. в бюл. N 8, 1978 г. ), является недостаточно светлой, возможно, за счет присутствия меди, а неудовлетворительная коррозионная стойкость поверхности украшений, выполненных из этого сплава, возможно, связана с достаточно повышенным количеством в нем никеля.

Известен также аналогичный заявляемому сплав золота 585 пробы с достаточно высокой коррозионной стойкостью (а.з. Японии N 49-23971, С 22 С 5/00, пр. 10.09.70, оп. в бюл. N 9, 1975 г.). Сплав содержит определенное количество меди, никеля и цинка. Для регулирования же цвета в композицию добавлены присадки меди и серебра, однако медь придает сплаву красновато-желтый оттенок, и поэтому сплав с полной определенностью не может быть причислен к светлым, белым.

Известен и другой сплав золота 585 пробы, использующийся для изготовления ювелирных украшений (а. з. Японии N 49-48813, С 22 С 5/02, пр. 23.09.69, оп. в бюл. N 17, 1975 г.). Сплав содержит медь, никель, цинк и ряд других добавок, число и количество которых влияют на цвет и его механическую прочность. Однако значительное количество меди делает сплав цветным, а наличие среди компонентов алюминия хотя и придает сплаву чистый и блестящий цвет, но как неблагородный компонент, снижает коррозионную стойкость сплава.

Несмотря на то, что в области разработки ювелирных сплавов на основе золота 585 пробы выполнено немало работ, потребность в белых, качественных, коррозионностойких, долговечных сплавах является насущной.

Известным ювелирным сплавом золота 585 пробы, хотя и стремятся придать белый цвет, блестящую, надолго сохраняемую поверхность и высокую коррозионную стойкость, однако в настоящий момент перечисленные сплавы полностью не удовлетворяют этому ряду требований.

Известные сплавы этой пробы имеют, в основном, серый цвет, кроме того, часто от торговли поступают жалобы, что изделия тускнеют на воздухе, темнеют, еще не дойдя до покупателя. Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является золотой сплав белого цвета 585 пробы: 3лНЦМ 585-12, 5-4 (ГОСТ P 51152-98, введ. 01.01.99., табл. 1). Известный сплав содержит, мас, %: 58,5-59,0 золота, 12,0-13,0 никеля, 3,6-4,4 цинка и остальное - медь. Основной причиной низких коррозионных свойств известного сплава является неоптимальная структура. Известный сплав хотя и квалифицируется как белый, но все-таки имеет достаточно тусклый цвет, причем со стальным оттенком. Кроме того, цвет сплава неустойчив. Это, возможно, объясняется низкой коррозионной стойкостью из-за наличия в его составе свободной фазы на основе никеля, который, как известно, относится к достаточно высокоокисляемым химическим элементам, и количество которого в сплаве, в определенной степени, высоко. Так, например, двойная диаграмма золото-никель характеризуется расслоением с образованием одной из фаз, богатой никелем. Возможно, что именно подобная фаза и является неустойчивой к воздействию кислорода в рассматриваемом сплаве и, именно фаза на основе никеля и снижает коррозионную стойкость всего известного золотого сплава.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание нового белого сплава на основе золота 585 пробы для ювелирных украшений.

Поставленная задача достигается за счет технического результата, который может быть получен при осуществлении изобретения: повышения коррозионной стойкости сплава за счет формирования не поддающейся окислению образующейся дисперсной фазы палладия и никеля с одновременным поддержанием высокой пробности сплава и качественного белого цвета.

Поставленная цель достигается тем, что сплав на основе золота белого цвета 585 пробы, включающий золото, никель, цинк, медь, согласно изобретения, дополнительно содержит палладий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Золото - 58,5-59,0
Палладий - 15,0-20,0
Никель - 10,0-14,0
Цинк - 1,5 - 3,0
Медь - остальное
Содержание в заявляемом и известном сплаве такой компоненты как золото, находится в одном пределе, благодаря чему пробности сплавов одинаковы.

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

Новый элемент - палладий, используется для повышения коррозионной стойкости белого золотого сплава 585 пробы. Экспериментально обнаружено определенное количественное соотношение достаточно высокоокисляемого химического элемента никеля и палладия со строго определенным количественным соотношением других компонентов, что при данном условии, возможно и формирует оптимальную неокисляющуюся коррозионностойкую структуру.

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

При выявленном соотношении компонентов сплавы палладия с никелем являются легко сплавляемыми и формируют оптимальную структуру для личных ювелирных изделий и не только - в промежуточном при изготовлении украшения, например, литом состоянии, но и при последующем нагреве под пайку. При этом формируется мелкодисперсная структура распада пересыщенного твердого раствора. По-видимому, за счет сокращения размера частиц фазы на основе никеля, легированного палладием, в целом у всей композиции и повышается коррозионная стойкость.

Кроме того, измельчение структуры сопровождается увеличением твердости сплава, повышением его износостойкости, что позволяет воссозданную при изготовлении яркую блестящую поверхность белого золотого изделия достаточно долго сохранять в высококачественном состоянии при ношении ювелирных украшений: колец, серег, кулонов, колье и др. на теле человека, даже при выделении на его коже испарины, влажного налета.

Совместное влияние в заявляемом сплаве металлов при их совместном присутствии в золоте 585 пробы, трудно описать и объяснить. Однако в результате проведенных сравнительных испытаний наиболее близкого аналога и заявляемого сплава белого золота 585 пробы коррозионная стойкость последнего была выше в заявляемом диапазоне значений параметром компонентов.

Повышение содержания палладия более 20 мас.%, приводит к тому, что фаза палладия с никелем становится неустойчивой, коррозионные свойства ухудшаются. При введении палладия менее 15 мас.%, возможно, не достаточно количества палладиевого компонента для образования устойчивой к окислению фазы, что также снижает коррозионную стойкость сплава. Кроме того уменьшение содержания палладия ухудшает цвет сплава, он становится темным.

При увеличении же количества никеля более 14 мас.%, сплав темнеет, приобретает стальной оттенок, при содержании никеля менее 10 мас,%, происходит укрупнение структуры сплава, в т.ч. и фазы никеля, легированной палладием, что приводит к ускорению коррозионных процессов на более протяженных участках границ.

Фундаментальный процесс образования фазы никеля с палладием в золоте 585 пробы возможен только в условиях заявляемых пределов концентраций цинка и меди, за пределами которых ответственная за отсутствие коррозии фаза становится неустойчивой.

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: повышение коррозионной стойкости и наличие качественного белого блеска.

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

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

Для получения заявляемого сплава шихтовые материалы в виде золота 99,99, палладия 99,9, никеля, цинка и меди М-00 оплавляли на установке для центробежного литья V77SSV фирмы "Галлони" (Италия) в оксидном тигле путем нагрева и производили отливку ювелирных изделий по традиционной технологии изготовления ювелирных украшений - литьем по выплавляемым моделям. Затем проводили очистку поверхности изделия и ее полировку, после чего визуально оценивали цвет и блеск сплавов, измеряли твердость сплава на твердомере Викерса при нагрузке 5 кг.

Коррозионную стойкость известного и заявляемого сплавов испытывали, помещая образцы их изделий в частично имитирующую пот кожи человека, разбавленную серную кислоту при ее концентрации 1:5, и выдерживали их в течение 1,5 часа. Через данный промежуток времени на поверхности изделий известного сплава появлялись темные коррозионные пятна, площадь которых (S_{корр. пятна}) составляла 9-10% от общей площади (S_{общ.изд}) изделия. Изделия же из предлагаемого сплава полностью сохраняли целостную поверхность белого цвета.

Составы и свойства заявляемого сплава и наиболее близкого аналога приводим в таблице.

Судя по приведенным в таблице результатам, благодаря исключительно эффективному свойству палладия образовывать неокисляющуюся фазу с никелем, коррозионная стойкость сплава довольно велика. Он демонстрирует отсутствие коррозии в достаточно жестоких условиях эксперимента, что явно предопределяет отсутствие потускнения изделий из него, даже до продажи изделия или в процессе ношения украшений.

Твердость, предопределяющая износостойкость изделий из предлагаемого сплава в 1,2 раза выше, чем у известного. Следовательно, достаточно дорогостоящие украшения, возможно с подходящими по цвету бриллиантами, смогут служить достаточно долго, демонстрируя свои неизменные достоинства, первично привнесенные сплавом.

В результате суммарного воздействия легирующих добавок предлагаемый сплав обладает всем комплексом технологических свойств для изготовления изделий. Так, в процессе нагрева под пайку и последующем охлаждении не наблюдается растрескивание сплава. Это позволяет снизить количество негодных бракованных изделий.

Предлагаемый сплав позволяет изготавливать высокохудожественные ювелирные изделия, которые имеют высокую коммерческую ценность.

Изобретение может быть использовано при производстве ювелирных украшений. Сплав на основе золота белого цвета 585 пробы содержит следующие компоненты, мас. %: золото 58,5 - 59,0; палладий 15,0 - 20,0; никель 10,0 - 14,0; цинк 1,5 - 3,0; медь остальное. Техническим результатом изобретения является достижение высокой коррозионной стойкости при совместном введении никеля и палладия за счет формирования неокисляющейся дисперсной структуры. При этом обеспечивается пробность сплава, его износостойкость и устойчивый качественный белый цвет. 1 табл.

Сплав на основе золота белого цвета 585 пробы, содержащий золото, никель, цинк, медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит палладий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Золото - 58,5 -59,0
Палладий - 15,0 - 20,0
Никель - 10,0 - 14,0
Цинк - 1,5 - 3,0
Медь - Остальное