Результат интеллектуальной деятельности: ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ БЕЛОГО ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ

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 белого цвета, 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, напоминает платину, 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 и их турбогалтовке.

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 белого цвета 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 белого цвета на основе палладия, содержащий медь, дополнительно содержит кобальт и иридий 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 кобальта в сплав в заявленных концентрационных пределах, в сочетании с палладием, медью и иридием, обеспечивает сплаву красивый белый цвет, близкий по тону к изделиям из сплавов платины, и придает высокие литейные свойства.

Превышение содержания кобальта более 7% в заявляемом сплаве нежелательно, так как приводит к возрастанию твердости сплава и, соответственно, к увеличению трудозатрат при изготовлении изделий методами микролитья на переделах первичной ручной обработки, галтовки и полировки ювелирных изделий.

Снижение содержания кобальта в сплаве ниже 3% нежелательно, так как ведет к уменьшению жидкотекучести сплава и ухудшению его литейных свойств.

Добавка иридия в сплав в заявленных пределах выполняет роль модификатора сплава, обеспечивая получение ювелирного изделия при микролитье с мелкозернистой структурой и гладкой и чистой поверхностью.

Увеличение содержания иридия в сплаве выше 0,5% нецелесообразно, так как ведет к повышению тугоплавкости и твердости сплава, увеличивает себестоимость продукции.

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, кобальта и иридия, обеспечивает требуемое снижение твердости сплава и сохранение высоких литейных свойств.

Увеличение содержания меди в сплаве нецелесообразно, так как приводит к ухудшению белого цветового тона ювелирных изделий.

Пример приготовления сплава

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

На первом этапе прямым сплавлением получили медно-иридиевую лигатуру.

Для этого в плавильный тигель индукционной вакуумной установки УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» загрузили расчетное количество меди и иридия. Для получения лигатуры использовали 1500,0 г меди марки М-00 и 115,0 г иридия марки Ир-0.

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 30 минут и произвели его слив в графитовую изложницу.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток полученной лигатуры в форме бруска прямоугольной формы (массой 1614,5 г или 99,97% от загрузки). Отливка в верхней части имела небольшую усадочную раковину.

После механической зачистки поверхности полученный лигатурный сплав был опробован (взята проба стружки с помощью фрезерного станка).

Химический анализ пробы указал, что полученная лигатура содержит 7,10 мас.% иридия, остальное - медь.

Полученный слиток лигатуры был разрезан на части и использован 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 медно-иридиевой лигатуры (42,2 г), 93,0 г кобальта марки К-0 и 2666,0 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 в массивную медную изложницу.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы массой 2799,8 г (или 99,95% 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, 3,3% кобальта, 0,10% иридия, остальное - медь.

Были измерены плотность сплава (11,73 г/см³ при 20°С) и твердость сплава в отожженном состоянии (Н_V=103,0 кгс/мм²) и в нагартованном состоянии (Н_V=183,2 кгс/мм²).

Полученный ювелирный сплав на основе палладия соответствует 950 пробе, имеет светлый тон с отливом, напоминающим платину, 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=114,2 кгс/мм², что является оптимальной величиной для финишной обработки поверхности.