Припой для пайки палладия и его сплавов

 

Изобретение относится к металлургии припойных сплавов на основе благородных металлов, в частности палладия, применяемых для пайки палладия и его сплавов, и предназначено преимущественно для использования при изготовлении ювелирных изделий из сплава ПдСрН-500-450. Техническим результатом изобретения является обеспечение совпадения пробности основы и паяного соединения при сохранении их цветовой идентичности в готовом ювелирном изделии, при этом твердость припоя не превышает твердость паяемого сплава. Для этого припой дополнительно содержит цинк при следующем соотношении компонентов, мас. %: палладий - 50,0-50,5; серебро - 1,0-45,0; медь - 1,0-43,0; кремний - 0,1-6,0; цинк - до 3,0, причем суммарное содержание сepебра и меди не превышает 49 мас.%. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к металлургии припойных сплавов на основе благородных металлов, в частности палладия, применяемых для пайки палладия и его сплавов, и предназначено преимущественно для использования при изготовлении ювелирных изделий из сплава ПдСpH- 500-450.

Припойные сплавы на основе благородных металлов, используемые в ювелирной технике, помимо обычных требований к припоям, таким как текучесть, пластичность и прочность паяного соединения, должны отвечать еще дополнительным требованиям: их проба и цвет должны быть одинаковыми с паяемыми сплавами. Кроме того, припойный сплав и паяемый сплав (металл) должны быть близкими по твердости.

Известен сплав на основе палладия, предназначенный для изготовления украшений, кухонной утвари, предметов домашнего хозяйства, а также элементов в устройствах точной механики и в электронике (заявка Франции N 2541312, С 22 С 5/04, заяв. 21.02.83 г., опубл. 24.08.84 г., ИСМ N 1, 1985 г., вып. 66).

Кроме палладия известный сплав содержит индий (12-51%), а также элемент такой, как медь, скандий, магний, алюминий и галлий (1-27%).

Общим для известного сплава и заявляемого припоя является то, что они изготовлены на основе палладия. Кроме того, при использовании в известном сплаве в качестве легирующей добавки меди ее наличие также является совпадающим признаком.

Однако известный сплав не может быть использован в качестве припоя для пайки палладия и ювелирных палладиевых сплавов, соответствующих ГОСТ P51152-98, поскольку отсутствует совпадение пробности по палладию - основному компоненту.

Известны литейные сплавы палладия и использование их для зубного протезирования, изготовления украшений и т.п. (заявка ЕПВ N 0289097, С 22 С 5/04, 5/06, 30/00, A 61 K 6/04, заяв. 27.04.88 г., опубл. 02.11.88 г., приор. 28.04.87 г., Нидерланды, ИСМ N 6, 1989 г.). Сплав содержит 25-50% палладия, 20-45% индия, 20-50% серебра, а также небольшие количества других элементов.

Известный сплав и заявляемый припойный сплав изготовлены на основе палладия, имеют в своем составе серебро, причем в отдельных случаях оба сплава имеют совпадающее количество палладия и серебра.

Однако наличие в составе сплава индия придает ему желтый цвет, вследствие чего сплав не может быть использован в качестве припоя для палладия и ювелирных изделий из белых сплавов палладия, в частности из сплава ПдСpH-500-450.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является припой для пайки палладия и его сплавов, содержащий, %: Серебро - 60-70 Палладий - 10-20 Германий - 0,5-5 Кремний - 0,5-3 Медь - Остальное (Авт. свид. N 407690, В 23 К 35/30, С 22 С 5/00, заяв. 30.04.72 г., опубл. 10.12.73 г., БИ N 47).

Общим для известного и заявляемого припоев является наличие в их составе палладия, серебра, меди и кремния.

Известный припой предназначен для пайки в вакууме или в среде аргона стыковых соединений, например, из сплава ПдСpH-10-5,5 с никелем и не может быть использован в ювелирной технике, в частности для пайки сплава ПдСpH-500-450, поскольку не соответствует стандартным пробам. Кроме того, известный припой не смог бы обеспечить цветовую идентичность с основным ювелирным сплавом.

Изобретение направлено на разработку состава припоя для пайки палладия и ювелирных изделий из стандартного сплава на основе палладия, в частности сплава ПдСpH-500-450, сохранение пробности и цветовой идентичности основы и паяного соединения в готовом ювелирном изделии при хорошей текучести припоя и твердости, не превышающей твердости паяемого сплава.

Это достигается тем, что в припой, содержащий палладий, серебро, медь и кремний, дополнительно введен цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%: Палладий - 50,0-50,5 Серебро - 1,0-45,0 Медь - 1,0-43,0
Кремний - 0,1-6,0
Цинк - До 3,0
причем суммарное содержание серебра и меди не превышает 49 мас.%.

От правильного выбора припоя во многом зависит качество готового ювелирного изделия, его внешний вид, а также трудоемкость работы над ним.

Содержание палладия в заявленном припое обусловлено в т.ч. требованием ГОСТа его соответствия стандартным пробам паяемого сплава.

Наличие в составе припоя серебра в заявленном количестве снижает температуру плавления припоя, повышает его текучесть и пластичность и обеспечивает необходимый цвет.

Добавка меди в состав припоя улучшает смачиваемость и уменьшает интервал кристаллизации припоя.

Добавка кремния в количестве 0,1-6,0 мас.% снижает температуру плавления припоя, улучшает его жидкотекучесть, позволяет получить припой методом быстрой закалки из расплава в удобном для пайки виде, например в виде ленты. Дальнейшее увеличение содержания кремния в составе припоя вызывает повышение твердости припоя, а, следовательно, может привести к ухудшению внешнего вида и качества готового ювелирного изделия.

Добавка в состав припоя до 3 мас.% цинка улучшает текучесть припоя, способствует идентификации по цвету с паяемым сплавом (металлом). При содержании цинка в составе палладиевого припоя, превышающем 3 мас.%, повышалась температура плавления припоя, при этом ухудшались его свойства в целом.

Припой для пайки палладия и его сплавов готовили следующим образом.

Предварительно готовили лигатуры Cu + 6%Si; Cu + 10%Zn; Pd + 4,5%Si. Затем после анализа состава лигатур и перешихтовки на нужный состав припоя при добавлении необходимого количества меди и серебра загружали всю эту шихту одновременно в тигель из окиси алюминия, заливали расплавленной бурой при включенной высокочастотной печи и перемешивали расплав кварцевой палочкой.

При приготовлении небольших количеств припоя (50-500 г) отливки не производили, а расплав охлаждали в тигле, а после затвердевания - в воде. Большие количества припоя (свыше 500 г) отливали в прутковую чугунную или стальную изложницу либо засасывали вакуумом в кварцевые трубки. Эти заготовки потом переплавляли на установке для сверхбыстрой закалки из расплава и получали ленту, пригодную для пайки.

Для получения припоя были приготовлены сплавы с различным содержанием компонентов (см. таблицу).

Приготовленный в виде ленты припой использовали для пайки палладиевых сплавов, в частности сплава ПдСpH-500-450, при изготовлении ювелирных изделий. Пайку осуществляли с помощью газовой горелки.

Твердость припоя определяли на микротвердомере "Terasawa", механические свойства - на разрывной машине Тм-М "Instron", температурные интервалы плавления припоя - на термическом анализаторе НТ-1500 Setaram. Механические свойства припоя и температурные интервалы плавления припоя в зависимости от его состава также представлены в таблице.

Как видно из таблицы, заявленный припой имеет температуру плавления ниже температуры плавления паяемого сплава ПдСpH-500-450 (основы), что позволяет вести пайку при незначительном нагреве соединяемых элементов ювелирного изделия и обеспечивает хорошую текучесть припоя, сохранение формы паяемых элементов, высокую плотность шва и т.д. На приведенном снимке представлена микроструктура поперечного шлифа паяного соединения из заявленного припойного сплава, показывающая, что в заявляемых пределах содержания компонентов основа хорошо сохраняется, а припой плотно заполняет пространство между спаиваемыми элементами ювелирного изделия. Увеличение на снимке x100.

Из таблицы также видно, что твердость заявленного припоя близка к твердости паяемого сплава, что облегчает последующую за пайкой обработку изделия, повышает его качество и улучшает внешний вид.

Заявленный припой имеет ту же пробность по основному компоненту, что и паяемый ювелирный сплав, в частности сплав ПдСpH-500-450, и цветовую окраску, идентичную цвету основы.

Кроме того, заявленный припой может быть использован и для пайки как самого палладия, так и его сплавов в случаях, когда не требуется совпадение пробности припоя и основы, например при пайке элементов техники.

Формула изобретения

Припой для пайки палладия и его сплавов, содержащий палладий, серебро, медь и кремний, отличающийся тем, что в его состав дополнительно введен цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Палладий - 50,0-50,5
Серебро - 1,0-45,0
Медь - 1,0-43,0
Кремний - 0,1-6,0
Цинк - До 3,0
причем суммарное содержание серебра и меди не превышает 49 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2