Сплав на основе палладия

Изобретение относится к металлургии. Сплав на основе палладия содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: палладий 85,0-85,5, серебро 0,01-15, медь 0,01-13, золото 0,01-2, молибден 0,01-1, родий 0,01-1. Сплав может быть использован для изготовления ювелирных изделий. Изобретение направлено на снижение температуры плавления сплава, получение необходимого диапазона механических свойств, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий (литье, прокатка, волочение, штамповка, чеканка), и получение эстетических свойств сплава в ювелирных изделиях (цвет, отражательная способность, нетоксичность). 5 табл.

 

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий.

Известен сплав, содержащий 50-85 мас.% палладия, 5-40 мас.% кобальта и/или меди, 1-1,5 мас.% галлия, не более 5 мас.% модификатора (никель, золото, индий, рутений или олово или их смесь), не более 1 мас.% бора, не более 0,5 мас.% рения и/или иридия. Этот сплав обладает следующими характеристиками: термическое расширение 0,66-0,72% при 500°С, температура плавления 1400°С, твердость по Виккерсу более 150, деформация растяжения более 6% (US 4387072, 07.06.1983, С22С 5/04).

Однако такой сплав при высоких прочностных характеристиках, имеет высокую температуру плавления, а также содержит кобальт. Кобальт является общепризнанным веществом, характеризующимся токсичностью, и не рекомендуется для использования в ювелирных сплавах. Повышенное содержание индия приведет к увеличению твердости и хрупкости сплава.

Наиболее близким к изобретению по составу является сплав на основе палладия, содержащий по массе, в %: палладий - 85, серебро - 12,5-13,5 и никель - остальное (Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 51152-98 «Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки». Госстандарт России, Москва, ИПК Издательство стандартов, 1998 г., стр.4).

Такой сплав имеет высокую температуру плавления, а также содержит никель. Высокая температура плавления затрудняет проведение процесса получения ювелирных изделий методами литья и предъявляет повышенные требования к формомассе. Из-за неоптимального соотношения компонентов палладий-никель сплав обладает низким коэффициентом отражения. Кроме того, никель по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека.

Основной задачей изобретения, таким образом, является снижение температуры плавления, получение необходимого диапазона механических свойств, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий (литье, прокатка, волочение, штамповка, чеканка), и получение эстетических свойств сплава в ювелирных изделиях (цвет, отражательная способность, нетоксичность).

Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе палладия, содержащий серебро, дополнительно содержит золото, медь, молибден, родий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий	85,0-85,5
серебро	0,01-15
медь	0,01-13
золото	0,01-2
молибден	0,01-1
родий	0,01-1.

Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.

Содержание меди в пределах 0,01-13 мас.% является оптимальным для замещения палладия в сплаве и обеспечивает повышенное сопротивление разрыву.

Добавка молибдена в пределах 0,01-1 мас.% может рассматриваться в качестве модифицирующей, измельчая зерно сплава, что приводит к улучшению качества изделий, полученных методом литья и обработки давлением.

Родий в пределах 0,01-1 мас.% наряду с проявляющимся модифицирующим действием является упрочняющей добавкой, повышающей антикоррозионные свойства сплава, препятствующей взаимодействию сплава с формомассой и улучшающей (осветляющей) цветовую гамму сплава.

Золото в пределах 0,01-2 мас.% улучшает пластичность сплава, повышает антикоррозионные свойства при литье в формомассу, уменьшает склонность к газопоглощению.

Кроме того, наличие в сплаве серебра, золота и меди в указанных количествах обеспечивает снижение температуры литья на 50-100°С.

Заявляемый сплав, таким образом, по сравнению с известным характеризуются более низкой температурой плавления, оптимальной твердостью, имеет белый цвет с блеском, близким к платине, высокую отражательную способность и обладает высокими пластическими и прочностными свойствами, что позволяет использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.

Сплав был получен прямым сплавлением основных компонентов в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Модифицирующие, антикоррозионные и прочие добавки вводились в расплав непосредственно перед литьем. Температурный интервал сплава определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа. После литья сплав подвергался гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона).

Для изучения деформируемости слитки подвергали сортовой прокатке без применения промежуточных отжигов, далее полученные прутки подвергали отжигу, а затем волочили заготовку на стане барабанного типа до диаметра 0,3-0,4 мм с применением отжигов. Относительное удлинение и временное сопротивление разрыву определяли на деформированных образцах с помощью разрывной машины типа H5KS.

Структура образцов сплава на всех этапах термической и механической обработки анализировалась металлографическими методами исследования, при этом определялась микротвердость и коэффициент отражения в видимом диапазоне волн (прибор SPECORD-M40).

Для сравнения в табл.1, 2 приведены составы заявляемых сплавов, их физико-химические свойства, а также коэффициент отражения в сравнении с известными сплавами. Как видно из таблиц, заявляемые сплавы по сравнению с известным, благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладают высокой отражательной способностью, улучшенными физико-механическими свойствами и более низкими температурами плавления.

Приведенные в таблицах свойства предлагаемого сплава позволяют изготавливать из него высококачественные ювелирные изделия методами литья и пластической деформации.

Таблица 1 Составы заявляемого и известного сплавов
№	Сплав	Химический состав сплава, массовая доля компонента, %
Палладий	Серебро	Медь	Никель	Золото	Молибден	Родий
1	заявляемый	85,0	2,98	10,0	-	2,0	0,01	0,01
2	заявляемый	85,2	2,0	10,0	-	2,0	0,3	0,5
3	заявляемый	85,5	11,69	2,0	-	0,01	0,3	0,5
4	заявляемый	85,0	14,96	0,01	-	0,01	0,01	0,01
5	заявляемый	85,0	1,97	13,0	-	0,01	0,01	0,01
6	известный	85,0	12,5-13,5	-	Ост.	-	-	-

Таблица 2 Свойства заявляемого и известного сплавов
№	Сплав	Температура плавления максимальная, °С	Твердость HV, кгс/мм2	σВ, МПа	δ, %	Котр, %
1	заявляемый	1400	148	450,7	28	80
2	заявляемый	1380	131	384,8	34	77
3	заявляемый	1390	135	345,0	33	75
4	заявляемый	1400	127	382,2	26	78
5	заявляемый	1380	159	509,9	26	77
6	известный	1500	125	-	-	-

Результаты исследований, проведенных в промышленных условиях, для сплавов №1-3 с различным химическим составом в заявленном диапазоне соотношения компонентов представлены в табл.3-5, где в качестве механических характеристик сплавов приведены следующие: σ_в - временное сопротивление разрыву; δ - относительное удлинение. Анализ спектров для тонкошлифованных образцов предлагаемых сплавов показал, что в видимой области коэффициент отражения составил от 0,75 до 0,82.

Сплав на основе палладия, содержащий серебро, отличающийся тем, что он дополнительно содержит золото, медь, молибден и родий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий	85,0-85,5
серебро	0,01-15
медь	0,01-13
золото	0,01-2
молибден	0,01-1,0
родий	0,01-1,0