Припой для пайки ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы
Владельцы патента RU 2447170:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к области металлургии, в частности к припоям для пайки изделий из ювелирных сплавов 850 пробы. Заявлен припой для пайки ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы. Припой содержит, мас.%: палладий 85,0-85,5, бор 2,0-3,2, медь - остальное. Технический результат - снижение температуры плавления припоя, достижение оптимальной твердости, совпадение по пробе и цвету с материалом паяемого изделия. Обеспечивается требуемая прочность сварного соединения. 2 табл.
Настоящее изобретение относится к металлургии припойных сплавов на основе палладия, применяемых для пайки палладия и его сплавов и предназначенных преимущественно при изготовления ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы.
Известен сплав на основе палладия, содержащий, мас.%: палладий - 85,0÷85,5; серебро - 12,5÷13,5 и никель - остальное (Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р51152-98 «Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки» / Госстандарт России. - Москва: ИПК Издательство стандартов. - 1998. - С.4).
Однако данный сплав имеет высокую температуру плавления, а также содержит никель. Высокая температура плавления затрудняет использование данного сплава при пайке ювелирных изделий. Кроме того, никель по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека.
Наиболее близким к изобретению по составу является сплав на основе палладия, содержащий, мас.%: палладий - 85,0÷85,5; серебро - 0,01÷15,0; медь - 0,01÷13,0; золото - 0,01÷2; молибден - 0,01÷1,0 и родий - 0,01÷1,0 (Пат. RU 2352660, МПК C22C 5/04. Сплав на основе палладия / С.Б.Сидельников, И.В.Тихов, Н.Н.Довженко и др. з. №2007101010/02; заявл. 09.01.2007; опубл. 20.04.2009, бюл. №11).
Данный сплав имеет необходимый диапазон механических свойств, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий методами обработки металлов давлением, но имеет неудовлетворительные свойства, как припойный сплав. Сравнительно высокая температура плавления и твердость, а также низкая жидкотекучесть ограничивают область применения данного сплава для пайки палладия и его сплавов при изготовлении ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы. Температура плавления сплавов определяет их рабочий температурный режим и возможность использования их в качестве припоев. Снижение температуры плавления значительно улучшает условия литья при получении заготовок и технологические условия пайки для сплавов типа припоев.
Основной задачей изобретения является создание припойного сплава для пайки палладия и его сплавов и используемых преимущественно при изготовлении ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы.
Поставленная задача достигается тем, что припой для пайки ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы, содержащий палладий и медь, дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
палладий - 85,0÷85,5;
бор - 2,0÷3,2%;
медь - остальное.
Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.
Медь образует с палладием непрерывную систему твердых и жидких растворов. Содержание меди в заявляемых пределах как остальное или - 11,3÷13,0 мас.% является оптимальным для замещения в известном сплаве золота и серебра и обеспечивает снижение температуры плавления на 50÷100°C и твердости до уровня, не превышающего данные свойства у паяемого сплава палладия 850 пробы, и с достижением необходимых требований к припойным сплавам, как прочность, совпадение пробности и цветовой идентичности основы и паяного соединения в готовом ювелирном изделии.
Бор в пределах 2,0÷3,2 мас.% снижает температуру плавления и может рассматриваться в качестве модификатора, измельчая зерно сплава, что приводит к повышению жидкотекучести и прочности паяного соединения в готовом ювелирном изделии. При меньших содержаниях не будет образовано эвтектических структур, а при большем содержании будут возникать хрупкие бориды палладия.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Дополнительное введение бора в сплав на основе палладия, содержащий медь, обеспечивает снижение температуры плавления, достижение оптимальной твердости, совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 850, и создание необходимой прочности сварного соединения во время пайки при изготовлении ювелирных изделий.
Сплав был получен плавкой основных компонентов в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Бор вводился в расплав через медь. Лигатурный сплав представлял собой сплав медь-бор с содержанием бора до 20% (по массе) с температурой плавления эвтектики 1013°C. Температурный интервал полученного сплава палладия определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа. Из данного сплава получали отливки в виде пластинок методом высокоскоростной кристаллизации на бесконечной ленте из стали. После литья сплав подвергался гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона).
Для исследования технологических свойств отливок из предлагаемого сплава определялись температура плавления, микротвердость и коэффициент отражения в видимом диапазоне волн (прибор SPECORD-M40).
Для сравнения в таблицах 1 и 2 приведены составы заявляемого сплава, физико-химические свойства, а также коэффициент отражения в сравнении с известным сплавом.
| Таблица 1 | ||||||||
| Составы заявляемого и известного сплавов | ||||||||
| № | Сплав | Химический состав сплава, массовая доля компонента, мас.% | ||||||
| палладий | медь | золото | серебро | родий | молибден | бор | ||
| 1 | 85,0 | 13,1 | - | - | - | - | 1,9 | |
| 2 | заявляемый | 85,0 | 13,0 | - | - | - | - | 2,0 |
| 3 | 85,3 | 12,1 | - | - | - | - | 2,6 | |
| 4 | 85,5 | 11,3 | - | - | - | - | 3,2 | |
| 5 | 85,0 | 11,7 | - | - | - | - | 3,3 | |
| 6 | известный | 85,0 | 5,5 | 1,0 | 7,5 | 0,5 | 0,5 | - |
| Таблица 2 | ||||
| Свойства заявляемого и известного сплавов | ||||
| № | Сплав | Температура плавления максимальная, °C | Твердость HV, МПа | Котр, % |
| 1 | с содержанием бора меньше 1,9% | 1340 | 1320 | 79 |
| 2 | заявляемый | 1320 | 1275 | 79 |
| 3 | 1300 | 1260 | 78 | |
| 4 | 1280 | 1245 | 78 | |
| 5 | с содержанием бора больше 3,2% | 1330 | 1360 | 78 |
| 6 | известный | 1400 | 1380 | 78 |
Как видно из таблиц, заявляемый сплав с различным химическим составом в заявленном диапазоне соотношения компонентов (сплавы №№2-4) по сравнению с известным, благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладает более низкой температурой плавления - 1280÷1320°C, оптимальной твердостью - 1245÷1275 МПа, совпадает по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 850.
Таким образом, применение заявляемого припоя по сравнению с прототипом обеспечивает необходимую прочность сварного соединения во время пайки при изготовлении ювелирных изделий из сплава палладия, имеющего пробу 850.
Припой для пайки ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы, содержащий палладий и медь, отличающийся тем, что дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| палладий | 85,0-85,5 |
| бор | 2,0-3,2 |
| медь | остальное |
