Ювелирный сплав на основе палладия (варианты)

Авторы патента:

C22C5/04 - сплавы на основе металлов группы платины

Владельцы патента RU 2606679:

Костин Сергей Алексеевич (RU)

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и сплавов, в частности к сплавам на основе палладия, используемым в ювелирной промышленности. По одному варианту сплав содержит, мас.%: палладий 50-95, никель 3-5, кремний 0,5-2, бор 0,01-1,0, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, золото, индий, галлий в количестве менее 1,0 каждый, при суммарном содержании никеля и кремния до 5%, при этом сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Ni₂Si. По другому варианту сплав содержит, мас.%: палладий 50-85, никель 11-13,5, алюминий 1,5-4, бор 0,01-1,0, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, золото, индий, галлий, в количестве менее 1,0 каждый, при суммарном содержании никеля и алюминия до 15%, при этом сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Ni₃Al, NiAl, Ni₂Al₃. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств и коррозионной стойкости палладиевого сплава при сохранении уровня литейных свойств, пластичности и белого цвета, близкого к платине. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, предназначенным для изготовления ювелирных изделий.

Долгое время палладий использовался в производстве сплавов для ювелирного производства только в качестве лигатуры к золотому сплаву для получения золота белого цвета. В последнее время палладий стали использовать в качестве основного компонента ювелирных сплавов. Это обусловлено тем, что палладий, являясь драгоценным металлом, стоит дешевле платины и обладает рядом уникальных свойств: он гипоаллергичен, легок и пластичен, поэтому ювелирные украшения из палладия гораздо легче изделий из золота и платины, что очень важно для таких украшений, как серьги, он имеет более светлую окраску, чем платина, не тускнеет на воздухе, на его поверхности не образуются царапины и трещины, а зеркальный блеск сохраняется десятилетия. Однако по своим химическим свойствам палладий уступает платине и другим металлам платиновой группы. Кроме того, нелегированный палладий обладает низкими прочностными свойствами, которые важны при креплении драгоценных камней на ювелирном изделии. Таким образом, разработка прочных сплавов на основе палладия, обладающего комплексом присущих ему положительных свойств, является весьма перспективной.

Известны литейные сплавы для ювелирных изделий на основе палладия, содержащие для снижения температуры плавления и повышения пластичности цинк или кремний (RU 2244762 C1, C22C 5/02, опубликован 20.01.2005; RU 2479656 C1, C22C 5/04, опубликован 20.04.2013). Сплавы имеют хорошую жидкотекучесть, что способствует получению из них изделий методом литья с высокой точностью, однако указанные сплавы обладают недостаточным уровнем механических свойств, что не позволяет широко использовать их для получения изделий формоизменением.

Известен ювелирный сплав на основе палладия, содержащий никель и платину, в который для повышения прочности введены бор и цирконий (RU 2395604 C1, C22C 5/04, опубликован 27.07.2010). Однако прочность сплава недостаточна для изготовления ювелирных изделий с камнями, а содержание в нем платины в количестве 12-15% значительно увеличивает его стоимость.

Известен ювелирный сплав на основе палладия, содержащий, мас. %: 3,0-5,4 никеля, 5,0-10,0 меди, 0,5-1,5 цинка, 0,2-0,8 индия, 0,2-1,0 галлия, 85,0-90,5 палладия (RU 2331683 C2, C22C 5/04, опубликовано 20.03.2008). Сплав близок по внешнему виду к сплавам платины, имеет пониженное содержание никеля, но обладает небольшой твердостью. Указанный сплав принят в качестве наиболее близкого аналога.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сплава на основе палладия, имеющего белый цвет, близкий к платине, обладающего оптимальным для изготовления ювелирных изделий комплексом физико-механических свойств.

Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств, особенно твердости, палладиевого сплава при сохранении уровня литейных свойств, пластичности и белого цвета, близкого к платине.

Технический результат достигается тем, что сплав на основе палладия для изготовления ювелирных изделий, содержащий никель, дополнительно содержит кремний, бор и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, золото, индий, галлий, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

палладий	50-95
никель	3-5
кремний	0,5-2
бор	0,01-1,0,

по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, золото, индий, галлий в количестве менее 1,0 каждый, при суммарном содержании никеля и кремния, не превышающем 5%, при этом сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Ni₂Si.

В другом варианте осуществления изобретения технический результат достигается тем, что сплав на основе палладия для изготовления ювелирных изделий, содержащий никель и палладий, дополнительно содержит алюминий, бор и, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, золото, индий, галлий, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

палладий	50-85
никель	11-13,5
алюминий	1,5-4
бор	0,01-1,0

по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащее медь, золото, индий, галлий, в количестве менее 1,0 каждый, при суммарном содержании никеля и алюминия, не превышающем 15%, при этом сплав имеет структуру, упрочненную алюминидами никеля.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Увеличение твердости сплавов очень важно для ювелирных изделий, т.к. позволяет сохранять их блеск после полировки более продолжительное время и уменьшает количество царапин. Заявленные сплавы обладают способностью упрочняться в процессе термической или термомеханической обработки, при этом они имеют сравнительно низкую температуру плавления и хорошую технологичность при литье, горячей и холодной деформации.

Упрочнение заявленных палладиевых сплавов основано на эффекте дисперсионного твердения. Термическая обработка дисперсионно твердеющих сплавов заключается в их нагреве до образования пересыщенного твердого раствора, последующего быстрого охлаждения (закалки) и старения. В результате такой термической обработки твердый раствор распадается с выделением нанофазных частиц фаз - упрочнителей. Упрочняющий эффект при этом достигается за счет композиции образующихся и выделяющихся интерметаллидов. Отличие от упрочнителей иного состава является существенным как по методу образования, так и по структуре, характеру температур плавления, кинетике распада твердого раствора, эффекту упрочнения и его стабильности. Способ упрочнения палладиевых сплавов, применяемых для изготовления ювелирных изделий, посредством использования эффекта дисперсионного твердения, обеспечивающего необходимую технологичность в процессе их изготовления и эксплуатации, включает легирование палладиевой основы двумя компонентами, образующими между собой химическое соединение. В качестве таких компонентов в одном из вариантов изобретения используют никель и кремний, а в другом варианте - никель и алюминий. Их количественное содержание в сплавах определяется стехиометрическим соотношением, необходимым для образования интерметаллидов Ni₂Si и Ni₃Al, NiAl, Ni₂Al₃ соответственно.

Являясь раскислителем, бор в количестве 0,01-1% снижает влияние кислорода при выплавке сплавов, уменьшает потерю легирующих компонентов на угар и уменьшает размер зерна.

Легирование сплава в любом сочетании медью, золотом, индием, галлием обеспечивает снижение температуры плавления палладиевого сплава, повышение литейных свойств и плотности изделия. Ограничение их количественного содержания менее 1,0 каждого обусловлено сохранением цвета сплава близким к платиновому.

Примеры реализации изобретения

Пример 1

Был получен сплав нижеприведенного химического состава:

Pd - основа, 3,2% Ni, 1,1% Si, 0,08% В, 0,08% Au, примесей не более 0,1%.

Плавка велась в вакуумной печи резистивного нагрева. В разогреваемый графитовый тигель был помещен тигель из искусственного сапфира с шихтовыми материалами. Плавка велась при температуре 1730°C. Были получены слитки цилиндрической формы диаметром 30 мм и высотой 8 мм. Следует отметить, что введение бора увеличило жидкотекучесть сплавов и привело к уменьшению линейной усадки. Структурный анализ показал уменьшение размеров зерна. Это существенно улучшает потребительские свойства данных сплавов.

Заявленные сплавы являются дисперсионно твердеющими, поэтому с целью увеличения их твердости были проведены работы по подбору режимов термообработки (закалка + старение), в результате которых были установлены диапазоны температур нагрева и выдержки под закалку, составляющие от 950 до 1150°C и от 10 до 30 минут соответственно, и диапазоны температур и выдержки при старении, составляющие от 450 до 600°C и от 2 до 4 часов соответственно.

В конкретном примере реализации закалку осуществляли в воду после выдержки сплава при температуре 1000°C в течение 15 мин. После чего сплав старили при температуре 490°C в течение 4 часов.

Твердость сплава после термообработки составляла 200 НВ, что почти в два раза превышало твердость литых сплавов с твердорастворным упрочнением. Сплав имел красивый теплый оттенок, обусловленный введением в него золота в указанных пределах, при сохранении характерного белого цвета и блеска. Это стало видно после полировки с применением стандартных паст, использующихся в ювелирном производстве.

Пример 2

Получали сплав, содержащий Pd - основа, 11,8% Ni, 2,8% Al, 0,07% B, 0,08% Au, примесей не более 0,1%.

Плавка велась аналогично примеру 1 при температуре 1730°C. Закалку в воду осуществляли после выдержки сплава при температуре 1000°C в течение 15 мин. Старение проводили при температуре 520°C с выдержкой 4 часа.

Полученный после термообработки сплав имел твердость 300 НВ, которая на девяносто единиц превышает твердость литого сплава, составляющую 210 НВ, при этом сохраняется платиновый цвет сплава.

Таким образом, заявленные сплавы обладают оптимальным уровнем твердости и имеют красивый белый цвет при сохранении высоких литейных свойств и пластичности, что позволяет изготавливать из них качественные ювелирные изделия с требуемыми свойствами.

1. Сплав на основе палладия для изготовления ювелирных изделий, содержащий никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний, бор и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, золото, индий, галлий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий	50-95
никель	3-5
кремний	0,5-2
бор	0,01-1,0,

по крайней мере, один элемент, выбранный из

группы, содержащей медь, золото, индий, галлий в количестве менее 1,0 каждый, при суммарном содержании никеля и кремния до 5%, при этом сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Ni₂Si.

2. Сплав на основе палладия для изготовления ювелирных изделий, содержащий никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, бор и, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, золото, индий, галлий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий	50-85
никель	11-13,5
алюминий	1,5-4
бор	0,01-1,0,

по крайней мере, один элемент, выбранный из

группы, содержащей медь, золото, индий, галлий, в количестве менее 1,0 каждый, при суммарном содержании никеля и алюминия до 15%, при этом сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Ni₃Al, NiAl, Ni₂Al₃.

Изобретение может быть использовано при изготовлении ювелирных изделий из сплавов палладия 850 пробы с использованием пайки. Сплав припойный на основе палладия 850 пробы содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: палладий 85,0-85,5, медь 11,0-12,0, бор 3,4-3,6.

Ювелирный сплав на основе палладия, упрочненный интерметаллидами, содержащими железо, (варианты) // 2582837

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и сплавов, в частности к сплавам на основе палладия, используемым в ювелирном производстве. По одному из вариантов сплав содержит, мас.%: палладий 50-95, железо 3-5, кремний 0,5-2, бор 0,01-1,0, по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей: медь до 40, золото до 30, индий до 10, галлий до 10, при суммарном содержании железа и кремния, не превышающем 5%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Fe2Si.

Ювелирный сплав на основе палладия, упрочненный интерметаллидами, содержащими кобальт (варианты) // 2582836

Сплав на основе палладия 850 пробы // 2574936

Изобретение относится к металлургии ювелирных сплавов на основе палладия 850 пробы, применяемых для изготовления ювелирных изделий. Сплав на основе палладия 850 пробы содержит, мас.%: палладий - 85,0-85,5, золото - 2,0-2,5, родий - 0,01-0,5, серебро - остальное. Сплав обладает более низкой по сравнению с известными сплавами температурой плавления, обладает требуемым уровнем прочностных и пластических характеристик, пригоден для производства ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.

Сплав припойный на основе палладия 850 пробы // 2568406

Изобретение может быть использовано для изготовления ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы. Сплав припоя выполнен на основе палладия 850 пробы, содержит кремний и серебро при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 85,0-85,5, кремний 2,5-4,1, серебро остальное.

Способ получения композиционных материалов на основе платины или платинородиевых сплавов // 2563913

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к производству платины или платинородиевых сплавов, упрочненных дисперсными оксидными частицами, и может быть использовано при изготовлении стеклоплавильных аппаратов (СПА) и фильерных питателей (ФП), эксплуатируемых в агрессивных средах в условиях высоких температур.

Сплав на основе платины для катализаторных сеток // 2563113

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью.

Платиновый сплав для ювелирных изделий и способ изготовления сплава // 2561562

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению платиновых сплавов для ювелирной промышленности. Сплав содержит, мас.

Платиновый сплав для катализаторных сеток // 2537672

Сплав на основе палладия и способ упрочнения палладиевых сплавов, применяемых для изготовления ювелирных изделий // 2537329

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и сплавов, используемых для изготовления ювелирных изделий. Сплав на основе палладия содержит, мас%: палладий 50-95, никель 3-5, кремний 0,5-2, медь 1-40, золото 1-30, индий 1-10, галлий 1-10, бор 0,01-1,0, при суммарном содержании никеля и кремния до 5% в стехиометрическом соотношении, определяющем образование интерметаллида Ni2Si, либо сплав содержит, мас.%: палладий 50-85, никель 11-13,5, алюминий 1,5-4, медь 1-40, золото 1-30, индий 1-10, галлий 1-10, бор 0,01-1,0, при суммарном содержании никеля и алюминия до 15% в стехиометрическом соотношении, соответствующем интерметаллидам Ni3Al, NiAl, Ni2Al3.

Способ получения прессованного металлосплавного палладий-бариевого катода // 2627707

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторично-эмиссионных катодов. Путем плавки получают интерметаллид Рd5Ва, размалывают в атмосфере инертного газа или СО2 с получением порошка, полученный порошок смешивают с порошком палладия и проводят механоактивацию полученной смеси в планетарной или вибромельнице в течение 5-15 минут. Полученный после механоактивации порошок прессуют, а прессовку спекают в атмосфере аргона в пучке быстрых электронов при температуре (700-800)°С в течение 25-40 минут. Обеспечивается повышение на (15-17)% коэффициента вторичной электронной эмиссии прессованных металлосплавных катодов Рd-Ва. 2 табл., 2 пр.

Способ получения катодного сплава на основе металла платиновой группы и бария // 2627709

Изобретение относится к изготовлению металлосплавных катодов для приборов СВЧ-электроники. Способ получения катодного сплава на основе металла платиновой группы и бария включает прессование навески порошка металла платиновой группы, очистку поверхности бария от оксидов, совместную дуговую плавку прессовки и бария в атмосфере аргона с использованием нерасходуемого вольфрамового электрода. Перед прессованием навески порошка металла платиновой группы проводят механоактивацию (25-70)% навески порошка в течение 5-20 минут и смешивание с остатком навески порошка. Обеспечивается улучшение однородности распределения фазы интерметаллида в матрице металла платиновой группы. 2 табл., 2 пр.

Способ изготовления резистивного материала из упорядочивающегося сплава на основе cu-pd // 2643733

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам изменения структуры упорядочивающихся сплавов Cu-Pd. Изобретение может быть использовано в приборостроении, например, при производстве контактных материалов или резисторных затворов. Способ изготовления резистивного материала из упорядочивающегося сплава Cu-Pd включает пластическую деформацию и последующий отжиг, при этом обработке подвергают сплав, содержащий от 48 до 55 ат. палладия, пластическую деформацию осуществляют на 80-95%, перед которой проводят предварительный отжиг, причем предварительный и последующий отжиги проводят при температуре ниже критической температуры упорядочения сплава в интервале 250÷450°С. Технический результат заключается в расширении интервала значений удельного электросопротивления резистивного материала при сохранении повышенных прочностных характеристик и сокращении сроков его изготовления за счет формирования зародышей упорядоченной фазы в сплавах Cu-Pd, содержащих от 48 до 55 ат.%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Ювелирный сплав платины 585 пробы для микролитья // 2645624

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к ювелирным сплавам платины, применяемым в ювелирном производстве. Ювелирный сплав платины 585 пробы содержит, мас. %: платина 58,5-59,0, серебро 14,6-15,6, палладий 2,9-3,1, цинк 6,5-7,5, медь - остальное. Сплав 585 пробы обладает высокой пластичностью, достаточно высокой твердостью и имеет хорошие литейные свойства. 1 пр.

Способ получения катодного материала на основе металла платиновой группы и бария // 2646654

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторичноэмиссионных катодов для мощных приборов СВЧ-электроники, в частности ламп бегущей волны, магнетронов и т.п. Способ получения катодного материала на основе металла платиновой группы и бария включает получение путем плавления интерметаллида металла платиновой группы с барием, его размол в атмосфере инертных газов или СО2, смешивание полученного порошка интерметаллида с порошком металла платиновой группы, входящего в упомянутый интерметаллид, в количестве, необходимом для получения материала с заданным составом, прессование, спекание или плавку в атмосфере аргона, при этом перед прессованием проводят механоактивацию полученной смеси порошка в течение 5-15 минут. Способ позволяет на (12-15)% повысить коэффициент вторичной электронной эмиссии сплавов и в результате повысить процент выхода годных приборов. 3 табл., 3 пр.

Прессованный металлосплавный палладий-бариевый катод и способ его получения // 2647388

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторичноэмиссионных катодов для мощных приборов СВЧ-электроники. Прессованный металлосплавный палладий-бариевый катод выполнен трехслойным из двух сплошных палладиевых лент и размещенной между ними ленты с расположенными между собой на равных расстояниях сквозными отверстиями, формирующими ячейки с порошком интерметаллида Pd5Ba. Способ получения указанного катода включает получение порошка интерметаллида Pd5Ba путем плавки интерметаллида Pd5Ba, его размол в атмосфере инертных газов или СО2. На палладиевую ленту накладывают палладиевую ленту, выполненную с находящимися между собой на равных расстояниях сквозными отверстиями, в упомянутые отверстия палладиевой ленты засыпают порошок интерметаллида Pd5Ba, сверху на палладиевую ленту со сквозными отверстиями помещают такую же как нижняя палладиевую ленту, полученную трехслойную конструкцию прессуют под давлением 10-12 т/см2, после чего отжигают в течение 1-2 ч в инертной атмосфере при температуре 800-900°С и проводят горячую прокатку до заданной толщины. Обеспечивается повышение коэффициента вторичной электронной эмиссии на 20-25%. 2 н.з. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 2 пр.