Результат интеллектуальной деятельности: ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА 585 ПРОБЫ

Изобретение относится к области металлургии и касается составов сплавов на основе золота, которые могут быть использованы для ювелирного производства.

В ряде стран, в том числе и в России, в ювелирном деле широко используются сплавы золота красного цвета 585 пробы. Специфический красный оттенок этим сплавам придает медь.

Известно достаточно много ювелирных сплавов на основе золота 585 пробы, которые идут главным образом на изготовление различных украшений. Эти сплавы имеют хороший блеск, красивый цвет, доступны по стоимости и содержат, кроме золота, также медь, серебро, а в ряде случаев еще и цинк, никель, палладий, [см. Э.Бреполь. Теория и практика ювелирного дела. Изд. 3-е. Пер. с нем. Л., «Машиностроение», 1977. - 384 с. (стр.49-51)].

Разнообразие сплавов вызвано, в том числе, множеством различных технологических приемов, используемых на практике для изготовления разных ювелирных изделий (изготовление проволоки и цепевязание, микролитье, штамповка и др.). К наиболее сложным технологиям, предъявляющим повышенные требования к качеству сплавов золота 585 пробы, относится т.н. «непрерывное литье» - вытягивание прутка из расплава в тигле через донный кристаллизатор и использование полученного прутка при изготовлении цепочек. Повышенные требования к структуре сплава и стабильности его свойств предъявляет также и машинная технология изготовления цепочек сложного плетения (например, цепочек типа «снейк»). Стабильная работа цепевязальных автоматов требует высокой химической однородности, связанной с постоянством механических характеристик запускаемой проволоки по всей длине, что, в свою очередь, может быть достигнуто лишь при использовании гомогенного золотого сплава.

Попытки использовать известный сплав, содержащий, мас.%: 58,5-59,0 золота, 2,7-3,3 серебра, 0,9-1,3 цинка, остальное - медь [Патент РФ №2121010, С22С 5/02, заявл. 30.07.97 г., опубл. 27.10.98 г.], при изготовлении цепочек вызвали ряд проблем. Полученные ювелирные изделия имели недостаточно насыщенный цветовой оттенок. При непрерывном литье прутки отличались высокой химической неоднородностью как по их длине, так и по сечению. Перечисленные выше недостатки приводили к снижению выхода годной продукции.

Наиболее близким по составу к заявляемому сплаву является ювелирный сплав на основе золота 585 пробы, содержащий серебро, цинк, индий и медь 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

[Патент РФ №2170280, C1, C22C 5/02, заявл. 29.12.1999 г., рег. № заявки 99127176/02, опубл. 10.07.2001 г. Авторы: Тимофеев Н.И., Сюткина В.И., Голикова Н.Н., Ермаков А.В.].

Данный сплав принят в качестве прототипа.

Сплав-прототип позволяет (в заявленном интервале концентраций компонентов) получить ювелирные изделия различных цветовых оттенков, в том числе и так называемое «русское красное» золото. Сплав хорошо полируется и имеет относительно высокие потребительские качества.

К основным недостаткам данного сплава относятся:

- наличие дендритной ликвации в процессе непрерывного литья сплава;

- недостаточное постоянство физико-механических свойств по длине изготавливаемой из прутка проволоки, что снижает выход годной продукции при машинном цепевязании цепочек сложного плетения;

- шероховатость поверхности при изготовлении цепочек.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава ювелирного сплава на основе золота 585 пробы, который позволяет использовать его для изготовления машинным методом цепочек сложного плетения с высоким выходом годного, в том числе применяя технологию непрерывного литья.

Технический результат достигается тем, что ювелирный сплав на основе золота 585 пробы, содержащий серебро, цинк, индий, медь, дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:

золото - 58,5-59,0

серебро - 4,0-6,0;

цинк - 1,0-3,0;

индий - 0,01-0,5;

хром - 0,01-0,05;

медь - остальное.

Общим для известного и заявляемого ювелирных сплавов на основе золота 585 пробы является наличие в сплаве серебра, цинка, индия и меди.

Содержание золота в сплаве обусловлено требованием обеспечения пробности, т.е. при изготовлении из сплава ювелирного изделия последнее должно соответствовать стандартной 585 пробе (ГОСТ 30649-99).

Отличие от сплава-прототипа заключается в дополнительном введении в заявляемый сплав хрома при одновременном снижении содержания индия.

Введение в сплав добавки тугоплавкого хрома при одновременном снижении содержания индия в заявленных концентрационных пределах вызывает заметный модифицирующий эффект. Последний заключается в возникновении большого количества центров кристаллизации - зародышей твердой фазы в расплаве при условиях непрерывного литья. Формирование мелкокристаллической структуры сплава обеспечивает стабильность физико-механических свойств полуфабрикатов, получаемых в процессе непрерывного литья для изготовления проволоки, и, как следствие, повышение выхода годной продукции при машинном изготовлении ювелирных цепочек из «красного золота», в том числе цепочек сложного плетения (типа «снейк»). Формирование мелкокристаллической структуры сплава при его кристаллизации ведет к повышению качества поверхности изготавливаемых ювелирных изделий и снижает затраты на их финишную обработку.

Концентрации хрома и индия в сплаве в заявленных пределах установлены опытным путем и являются оптимальными, так как позволяют улучшить качество полуфабрикатов, получаемых при непрерывном литье и на последующих переделах, не вызывают существенного повышения температурного интервала кристаллизации сплава, обеспечивают прочностные характеристики при небольшом повышении микротвердости сплава (до 1450-1500 МПа с 1350-1400 МПа у сплава-прототипа), позволяют получить требуемый цвет ювелирного изделия с гладкой блестящей поверхностью.

Увеличение содержания хрома и индия сверх заявленных пределов нецелесообразно, так как ведет к излишнему повышению твердости ювелирного сплава, увеличивает температурный интервал его кристаллизации и снижает потребительскую ценность.

Пример приготовления сплава.

Получение ювелирного сплава на основе золота 585 пробы проводили сплавлением компонентов в три этапа.

На первом этапе прямым сплавлением неблагородных компонентов получили лигатуру «медь-хром».

Для этого в графитовый тигель индукционной литейной установки NEUTEC 515 (США) загрузили прессованные медно-хромовые штапики и гранулы меди.

Установку закрыли крышкой и методом вытеснения заполнили рабочую зону инертным газом - аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного плавления компонентов осуществляли периодическое перемешивание расплава по 10 секунд с выдержкой между периодами 2 минуты. Общее время плавки - 10 минут с последующим сливом расплава в режиме грануляции в воду.

Полученные гранулы лигатуры просушили, опробовали и направили пробу на химический анализ.

Химический анализ пробы указал, что полученная лигатура содержит 1,58% хрома, остальное - медь.

Полученная лигатура в виде гранул была в дальнейшем использована на последнем (третьем) этапе для получения ювелирного сплава на основе золота 585 пробы.

На втором этапе получили еще одну необходимую лигатуру - сплав «медь-цинк». Для этого загрузили в графитовый тигель 50,0 г гранулированного цинка марки ЧДА, добавили 50,0 г гранулированной меди, засыпали на поверхность покровный флюс - измельченную плавленую буру - и поставили тигель в камерную электропечь. Печь закрыли крышкой, заполнили плавильную камеру инертным газом - аргоном и включили «на разогрев». Плавку шихты проводили в среде аргона. После 10-минутной выдержки расплава при температуре 950°С тигель извлекли из печи и охладили. Извлекли из тигля слиток сплава «медь-цинк» массой 91,0 г и разрезали его на кусочки по 10-15 г каждый. Пробу сплава проанализировали химическим методом. Сплав содержит 45,0% цинка, остальное - медь.

Полученный сплав затем использовали на третьем этапе - при изготовлении ювелирного сплава на основе золота 585 пробы.

Для этого в графитовый тигель индукционной литейной установки NEUTEC 515 (США) загрузили 20,0 г лигатуры «медь-хром», 50,0 г гранулированного аффинированного серебра, 30,0 г сплава «медь-цинк» (содержащего 45,0% цинка, остальное - медь), 315,0 г гранулированной меди, 1,0 г индия марки ХЧ и 586,0 г гранулированного золота марки ЗлАГ-1.

Установку закрыли крышкой и методом вытеснения заполнили рабочую зону инертным газом - аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного плавления компонентов осуществляли периодическое перемешивание расплава по 10 секунд с выдержкой между периодами 2 минуты. Общее время плавки 10 минут с последующим сливом расплава в режиме грануляции в воду.

Полученные гранулы сплава золота просушили, взвесили. Масса полученного сплава составила 1000,0 г. Сплав опробовали и направили пробу на химический анализ.

Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав на основе золота содержит, мас.%: 58,58 золота, 1,30 цинка, 4,98 серебра, 0,10 индия, 0,03 хрома и медь - остальное.

Были измерены плотность сплава (13,1 г/см³ при 20°С) и микротвердость сплава в отожженном состоянии (HV5=140 кгс/мм²) и в нагартованном (HV5=270 кгс/мм²).

Полученный ювелирный сплав на основе золота соответствует 585 пробе, имеет насыщенный цвет «русского красного» золота и был успешно использован при производстве ювелирных цепочек методами машинного вязания, в том числе, цепочек типа «снейк».