ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ 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, 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, 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, их турбогалтовке и при закрепке камней.

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 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 на основе палладия, содержащий медь, дополнительно содержит золото, галлий и германий 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 золота в сплав в заявленных концентрационных пределах в сочетании с палладием, галлием, германием и медью обеспечивает сплаву снижение твердости и температурного интервала плавления, повышает коррозионную устойчивость, придает высокие литейные свойства и красивый блеск со слабо выраженным желтоватым оттенком.

Превышение содержания золота более 3% в заявляемом сплаве нежелательно, так как приводит к излишней пластичности сплава и неоправданному возрастанию себестоимости ювелирных изделий.

Снижение содержания золота в сплаве ниже 0,5% также нежелательно, так как ведет к уменьшению жидкотекучести сплава, ухудшению его литейных свойств и качества поверхности литых изделий.

Введение в сплав галлия в количестве от 0,3% до 0,8% в сочетании с добавкой германия в заявленных пределах позволяет существенно снизить температуру плавления сплава, улучшить его литейные свойства, получить гладкую и чистую поверхность изделий при использовании операции микролитья по выплавляемым моделям. Увеличение содержания как галлия, так и германия сверх заявленных пределов нецелесообразно, так как ведет к излишнему повышению твердости и охрупчиванию ювелирного сплава, трудностям при первичной ручной обработке литых ювелирных изделий, их турбогалтовке и закрепке камней.

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, золота, галлия и германия обеспечивает требуемое снижение твердости сплава и сохранение высоких литейных свойств.

Увеличение содержания меди в сплаве нецелесообразно, так как приводит к ухудшению цветового тона ювелирных изделий и снижает их потребительскую ценность.

Пример приготовления сплава.

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

На первом этапе прямым сплавлением неблагородных компонентов и золота получили лигатуру требуемого состава.

Для этого в плавильный тигель индукционной вакуумной установки УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» загрузили медь, золото, галлий и германий в расчетных количествах: использовали 320,7 г меди марки М-00, 211,4 г аффинированного золота в гранулах марки ЗлАГ-1 (чистотой 99,99%), 108,5 г галлия (чистотой 99,95%, поставщик ЗАО «Лаверна-Холдинг») и 163,2 г германия (чистотой 99,98%).

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 10 минут и при температуре 890°С произвели его слив в массивную медную изложницу.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток полученной лигатуры в форме бруска прямоугольной формы (массой 800,8 г или 99,62% от загрузки). Отливка в верхней части имела небольшую усадочную раковину, обладала хрупкостью и была подвергнута механическому дроблению.

Расчетная навеска полученной лигатуры была использована 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 лигатуры (122,5 г) и 2430,0 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 при температуре 1550°С в массивную медную изложницу.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы массой 2550,0 г (или 99,90% 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, 1,26% золота, 0,56% галлия, 0,87% германия, остальное - медь.

Были измерены плотность сплава (11,75 г/см³ при 20°С) и твердость сплава в отожженном состоянии (Н_V=103,0 кгс/мм²) и в нагартованном состоянии (Н_V=231,8 кгс/мм²).

Полученный ювелирный сплав на основе палладия соответствует 950 пробе, характеризуется высокими литейными свойствами, имеет красивый блеск со слабо выраженным желтоватым оттенком, 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=144,9 кгс/мм², что не выходит за пределы оптимальных величин для успешного проведения финишной обработки их поверхности.