СПЛАВ НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ БЕЛОГО ЦВЕТА Российский патент 2005 года по МПК C22C5/04 

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий.

В последнее время сплавы на основе палладия получают широкое распространение в ювелирном производстве. По своим потребительским, эстетическим и технологическим свойствам и устойчивости к потускнению палладий практически не уступает платине и имеет даже ряд преимуществ. В зависимости от соотношения его в сплаве с другими компонентами можно получить цветовой тон ювелирного изделия в широком диапазоне. Кроме того, сплавы на основе палладия обладают лучшей обрабатываемостью, например давлением, имеют более низкий удельный вес по сравнению с платиной и имеют значительно более низкую стоимость.

Известны палладиевые сплавы для бижутерии (а.з. Японии №62-279335, 62-279334, С 22 С 5/04, заявл. 06.11.87 г., oп. РЖ ИСМ №1, вып.48, 1994 г., с.19). Сплавы содержат 50-95% палладия и 5-50% вольфрама или молибдена. Для регулирования цвета и прочности сплава он может содержать ванадий, сурьму, бор и платину, которые вводят в количестве до 10%.

Недостатком известных сплавов является то, что их можно использовать только для бижутерии, т.к. содержание большого количества неблагородных компонентов не обеспечивает коррозионной стойкости сплавов. Данные сплава обладают высокой твердостью и низкой пластичностью.

Известен палладиевый сплав для ювелирных изделий (а.з. Японии №62-192580, С 22 С 5/04, заявл.03.08.87 г., оп. РЖ ИСМ №1, вып.48, 1994 г., с.19). Сплав содержит 50-95% палладия и 5-50% хрома. Для придания сплаву антикоррозионных свойств и регулирования цвета в матричный сплав вводят до 10% серебра, вольфрама, молибдена и до 5% сурьмы.

Сплав предполагается для изготовления ювелирных изделий, однако при наличии в сплаве дополнительных компонентов из вышеуказанного ряда палладиевый сплав белого цвета получить невозможно. Серебро понижает коррозионную стойкость сплава, обусловленную наличием в атмосфере соединений серы.

Известен сплав на основе палладия, предназначенный для ювелирной промышленности (а.с. СССР №811860, С 22 С 5/04, заявл. 04.06.79 г., оп. 1982 г., бюлл. №4).

Сплав на основе палладия содержит индий и металл, выбранный из группы, содержащей скандий, магний и алюминий. Содержание индия в сплаве составляет 22-28%.

Содержание индия в палладиевом сплаве более 1,5% обуславливает образование интерметаллидов палладий-индий, которые являются твердыми и хрупкими соединениями, что сильно затрудняет механическую обработку ювелирных изделий.

Недостатком этого сплава являются невысокая коррозионная стойкость и низкий предел прочности на разрыв, повышенная твердость и хрупкость из-за указанных соединений.

Кроме того, компоненты, входящие в состав и их количество обеспечивают получение только низкопробных ювелирных изделий.

Известна композиция на основе палладия (патент РФ №2132885, С 22 С 5/04, опубл. бюлл. №19, 1999 г., с.445), содержащая палладий, никель и бор в следующем соотношении, мас.%:

палладий - 83,4-88,6

никель - 10,0-15,0

бор - 1,4-1,6

Недостатком известного сплава является наличие в нем высокого содержания бора. Присутствие бора повышает прочностные свойства и хрупкость сплава, что усложняет обработку и при этом значительно снижаются литейные свойства сплава.

Кроме того, недостатком указанного палладиевого сплава является невозможность получения широкой гаммы цветовой окраски, в частности получения сплава хорошего (холодного) белого цвета, близкого к платине.

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

палладий - 85,0

серебро - 13,0

никель - 2,0

(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.)

Однако известный сплав имеет высокую температуру плавления и невысокую пластичность, что увеличивает сложность его обработки.

Кроме того, из-за неоптимального соотношения компонентов палладий-никель сплав обладает низким коэффициентом отражения, т.е. плохим блеском, а при определенных условиях окружающей среды ювелирные изделия, выполненные из указанного сплава, имеют склонность к потускнению.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание состава сплава на основе палладия белого цвета, близкого к платине, обладающего оптимальными физико-механическими свойствами и позволяющего изготавливать ювелирные изделия методом литья с высокой точностью, штамповки, цепевязания и т.д.

Техническим результатом при использовании изобретения является получение промышленным способом высокопробных ювелирных изделий белого цвета, с блеском, близким к платине, и коррозионно-стойких во времени, с улучшенными литейными свойствами, за счет снижения температуры плавления и повышения текучести сплава.

Поставленная задача достигается тем, что в палладиевый сплав, включающий никель, дополнительно вводят медь, цинк и индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий - 85,0-90,0

никель - 5,5-12,0

медь - 1,5-2,0

цинк - 2,0-2,5

индий - 1,0-1,5

Содержание палладия в сплаве обусловлено требованием ГОСТа, т.е. при получении из сплава ювелирного изделия последнее должно соответствовать стандартной пробе.

Наличие в составе сплава никеля в заявляемых пределах в сочетании с палладием и цинком значительно снижает температуру плавления, обеспечивает сплаву белый цвет и придает блеск. Кроме того, содержание никеля и цинка в сплаве придает ему цветовой тон, близкий к платиновым сплавам.

Введение в состав сплава до 1,5 мас.% индия улучшает пластичность сплава, снижает температуру плавления, а при дальнейшем увеличении содержания индия резко увеличивается твердость и хрупкость сплава.

Содержание индия в сплаве в количестве 1,0-1,5 мас.% является оптимальным и не изменяет цвет сплава. Уменьшение содержания индия менее 1,0 мас.% приводит к ухудшению литейных свойств, повышает коррозионную стойкость.

Увеличение содержание никеля в сплаве более 12 мас.% снижает его качество как ювелирного сплава.

Содержание меди в заявленном количестве является оптимальным для замещения палладия в сплаве и обеспечивает высокий предел прочности.

Присутствие цинка снижает температуру плавления сплава, повышает текучесть.

Сплав на основе палладия предлагаемого состава по сравнению с известными обладает высокими механическими и потребительскими свойствами, быстрой кристаллизацией, хорошими литейными характеристиками. Благодаря снижению температуры плавления сплава усиливаются диффузионные процессы, происходит равномерное распределение составляющих компонентов. Сплав пригоден для использования в производстве изделий любыми методами (ОМД, литье, цепевязание как ручное, так и машинное).

Заявляемый сплав получали прямым сплавлением входящих в его состав компонентов, в качестве которых использовали палладий чистотой 99,9%, никель марки Н-00, медь марки М-00, цинк марки Цн-00, индий марки Ин-00.

Были приготовлены две шихты с содержанием палладия 85,0% и 90% (см. таблицу). Шихту плавили на установке центробежного литья Madulan фирмы Gallony (Италия).

Полученный сплав анализировали и определяли химсостав. Механические свойства испытывали на установке Instron 3112. Температуру солидуса и ликвидуса определяли на образцах методом дифференциально-термического анализа.

На изготовленных шлифах была произведена оценка цвета и блеска сплавов.

Составы заявляемых сплавов, их физико-механические свойства, а также показатели цветности представлены в таблице. Как видно из таблицы, заявляемый сплав по сравнению с известным благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении обладает улучшенными физико-механическими свойствами и более интенсивным белым цветом и блеском, коррозионной стойкостью.

Таблица
Составы и свойства заявляемого и известных сплавов  Химический состав сплава, массовая доля компонента, %Механические свойства  №п/пСплавпалладийникельмедьцинкиндийсеребротвердость Н_V, кгс/мм²предел прочности σ_в, кгс/мм²относительное удлинение, δ, %Температура плавления (интервал), °СЦвет1Заявляемый85,09,52,02,51,0-16043361327-1358белый, близкий к платине2 85,510,01,52,01,0-16043361335-1365белый, близкий к платине3Известный85,02,0---OCT.125  1420-1500белый, с серым оттенком4 85,0-OCT.---15541411360-1415серыйПримечание: Сплав №3 - наиболее близкий аналог

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия белого цвета, предназначенным для изготовления ювелирных изделий. Предложен сплав на основе палладия белого цвета, содержащий никель, при этом он дополнительно содержит медь, цинк и индий при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 85,0-90,0, никель 5,5-12,0, медь 1,5-2,0, цинк 2,0-2,5, индий 1,0-1,5. Технический результат - создание сплава на основе палладия белого цвета, близкого к платине, обладающего оптимальными физико-механическими свойствами и позволяющего изготавливать ювелирные изделия методом литья с высокой точностью, штамповки, цепевязания. 1 табл.

Сплав на основе палладия белого цвета, содержащий никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь, цинк и индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Палладий85,0-90,0Никель5,5-12,0Медь1,5-2,0Цинк2,0-2,5Индий1,0-1,5