Результат интеллектуальной деятельности: ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ ПЛАТИНЫ 585 ПРОБЫ

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к ювелирным сплавам платины, применяемым для изготовления ювелирных изделий, преимущественно цепочек.

Платина в чистом виде в ювелирном деле практически не применяется из-за низких механических свойств - недостаточных прочности и твердости. Ее свойства улучшают незначительными добавками других металлов, повышающих износостойкость изделий. Полученные таким образом сплавы на основе платины широко используются в ювелирном деле благодаря высоким потребительским качествам. Они имеют красивый внешний вид, коррозионную устойчивость к воздействию внешних факторов, прекрасно сочетаются с драгоценными камнями, хорошо обрабатываются.

На мировом рынке существуют и пользуются высоким спросом ювелирные платиновые изделия 585, 950 и 990 проб.

В частности, известен ювелирный сплав на основе платины, содержащий по массе, %:

Платина 58,0-59,0

Медь 35,5-36,0

Кобальт 4,8-5,0

Родий 0,5-0,7

Палладий 0,1-0,29

Иридий 0,01-0,1

(RU 2561562 С1, 13.05.2014).

Данный сплав используется в ювелирном деле и может быть принят в качестве аналога к заявляемому сплаву.

Получение сплава-аналога сопровождается сложными операциями, что связано с введением большого числа легирующих и модифицирующих компонентов с высокими температурами плавления. При введении данных компонентов в сплав увеличивается область его кристаллизации (расстояние между ликвидусом и солидусом), что нередко сопровождается высокой химической неоднородностью по сечению отливки. Введение таких компонентов как родий и иридий значительно повышает твердость сплава, что может вызвать затруднение при деформации. Следует отметить дефицитность и высокую стоимость иридия и родия, входящего в состав сплава-аналога.

Из уровня техники известен ювелирный сплав платины, содержащий, мас. %: платина - 55,0-63,0 кобальта 2,0-10,0 и медь 27,0-43,0 (WO 2005/075690 А1, 18.08.2005).

Данный сплав является наиболее близким по составу к заявляемому сплаву и принят в качестве прототипа. Добавка кобальта в сплаве-прототипе повышает его твердость, а следовательно, и износостойкость ювелирных изделий, получаемых из него. Имея высокую твердость, сплав имеет невысокую пластичность, что затрудняет получение цепочек в процессе деформации: прокатке, волочении и машинном цепевязании. Не высокая пластичность сплава при деформации осложняет его широкое применение для изготовления ювелирных цепочек. Сплав-прототип недостаточно отвечает условиям цветности, которые необходимы для платиновых ювелирных изделий. Также кобальт, входящий в состав сплава, является гипоаллергенным металлом.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава ювелирного сплава платины 585 пробы, который обладает хорошей пластичностью при достаточно высокой твердости. Предлагаемый сплав имеет твердость после отжига 1400 МПа и обладает хорошей пластичностью (деформация между отжигами 80%). Высокая пластичность сплава обеспечивает беспроблемные процессы деформации при производстве ювелирных цепей.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый ювелирный сплав платины содержит в своем составе палладий, медь и цинк в следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Платина 58,5-59,0

Палладий 25,0-35,0

Цинк 1,0-2,0

Медь - остальное

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

Содержание платины в сплаве обусловлено необходимостью обеспечения требуемой 585 пробы для конечных ювелирных изделий.

Введение цинка в сплав от 1 до 2% повышает его жидкотекучесть, что благоприятно влияет на характер пластической деформации. При содержании цинка в сплаве выше 2% повышается порог хрупкости, что отрицательно сказывается при деформации сплава в производстве цепей.

Сплав имеет в своем составе медь, которая в данных пределах повышает твердость сплава, следовательно, повышается его износостойкость. Медь обеспечивает хорошую технологичность сплава при обработке. Содержание меди выше 15% способствует окисляемости сплава, что оказывает влияние на его цветность и отрицательно сказывается на механических свойствах.

Палладий, вводимый в сплав (от 25 до 35%), значительно повышает пластичность сплава. Большой процент введения палладия не нарушает цветность, присущую платиновым изделиям. Палладий склонен к газонасыщению, особенно к поглощению водорода, который используется в защитной атмосфере при отжиге и пайке, следовательно, повышение содержания палладия выше 35% невозможно для получения качественной готовой продукции.

Соотношение компонентов, вводимых в предлагаемый платиновый сплав, значительно понижает его температуру плавления (Т_пл=1350°С), что положительно сказывается на механических и технологичных свойствах при его получении.

Пример.

Получение ювелирного сплава платины 585 пробы проводили прямым сплавлением следующих компонентов: платины аффинированной в слитках (ПлА-0, чистотой 99,98%); палладия аффинированного (ПдА-1, чистотой 99,95%), бескислородной меди и цинка в виде латунь-35.

В плавильный тигель из диоксида циркония индукционной вакуумной установки FIM/FPT фирмы «ITALIMPIANTI ORAFI» загрузили шихту, приготовленную из расчетных количеств компонентов: 876.75 г платины, 449.7 г палладия, 108.45 г меди и 65.85 г латуни-35.

Установку вакуумировали и заполнили затем инертным газом - аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного расплавления компонентов выдержали полученный расплав и произвели его слив в массивную медную изложницу.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы, массой 1497 г (или 99,80% от загрузки).

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

Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав платины содержит, мас. %: платина 58,57, палладий 29,91, медь 8,77, цинк 1,13.

Полученный ювелирный сплав платины соответствует 585 пробе, имеет красивый, характерный для платины цветовой оттенок, достаточную для изготовления ювелирных изделий микротвердость (1460 МПа в литом состоянии).

После литья слиток проковали и отожгли. Металлографический анализ шлифов показал, что в сплаве после отжига отсутствуют химическая неоднородность и пористость, сплав по всему объему имеет зернистую структуру с размером зерна в пределах 35-50 мкм. Размер зерна соответствует прошедшим процессам первичной рекристаллизации после отжига, при которых сплав имеет оптимальное соотношение свойств твердости и пластичности.

Были измерены плотность (17,6 г/см³ при 20°С) и твердость сплава в отожженном состоянии (Hv=1400 МПа) и в нагартованном состоянии после ковки (Hv=2500 МПа).

Полученный ювелирный платиновый сплав 585 пробы после отжига прокованного слитка подвергли прокатке и волочению для изготовления проволоки. Из полученной проволоки, благодаря ее высокой пластичности, методом машинного цепевязания были изготовлены ювелирные цепочки «Гурмета» (номенклатура НЦ 41-002∅0,30). Выход годного составил более 90%.

Сплав был рекомендован к использованию в ювелирном производстве для изготовления цепочек.