Припой для пайки палладия и его сплавов

Изобретение относится к металлургии припойных сплавов на основе благородных металлов, в частности палладия, и предназначено для использования при изготовлении ювелирных изделий из сплавов палладия, преимущественно 850 пробы. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: палладий 84,5-85,5; германий 3,0-7,0; галлий 1,0-6,0; медь - остальное. Суммарное содержание германия и галлия не превышает 10 мас.%. Состав припоя имеет удовлетворительную легкоплавкость и смачиваемость паяемых деталей изделия, а также обеспечивает совпадение пробности и цветовой идентичности основы и паяного соединения в ювелирном изделии. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии припойных сплавов на основе благородных металлов, в частности палладия, применяемых для пайки палладия и его сплавов, и предназначено для использования при изготовлении ювелирных изделий из сплавов палладия, преимущественно 850 пробы.

Припойные сплавы на основе благородных металлов, используемые в ювелирном производстве, помимо обычных требований к припоям, таким как относительная легкоплавкость, хорошая смачиваемость основного металла, жидкотекучесть, пластичность и прочность паяного соединения, должны отвечать еще и ряду дополнительных требований: их проба и цвет должны быть одинаковыми с деталями паяемых изделий.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является припой для пайки палладия и его сплавов, содержащий, 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.%. [Патент РФ №2176180, заявл. 07.09.2000 г., рег. № заявки 2000123318/02, опубл. 27.11.2001 г. Авторы: Тимофеев Н.И., Ермаков А.В., Гроховская Л.Г. и др.]. Данный припой принят в качестве прототипа.

Общим для известного и заявляемого припоев является наличие в их составе палладия, меди и других легирующих добавок.

Известный припой предназначен для пайки палладия и ювелирных изделий из стандартных сплавов палладия 500 пробы, что обеспечивает в этом случае сохранение пробности основы и паяного соединения в готовом ювелирном изделии. Однако данный припой не может быть использован для пайки стандартных ювелирных сплавов палладия 850 пробы, в частности сплавов ПдСрН 850-130, ПдМ 850 и сплава ПдКМ 850-10, так как не обеспечивает сохранения пробности основы и паяного соединения в готовом изделии.

Изобретение направлено на получение технического результата, заключающегося в разработке состава припоя для пайки палладия и ювелирных изделий из его сплавов 850 пробы, в частности сплава ПдКМ 850-10, обеспечивающего сохранение пробности и цветовой идентичности основы и паяного соединения в готовом ювелирном изделии, удовлетворительную легкоплавкость припоя и хорошую смачиваемость припоем паяемых деталей изделия.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом припое, содержащем палладий, медь и легирующие добавки, содержание палладия составляет 84,5-85,5%, а в качестве других легирующих добавок используют германий и галлий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий - 84,5-85,5;

германий - 3,0-7,0;

галлий - 1,0-6,0;

медь - остальное,

причем суммарное содержание германия и галлия не превышает 10 мас.%.

Содержание палладия в заявляемом припое обусловлено в т.ч. требованием ГОСТа к припоям для пайки стандартных ювелирных сплавов.

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

Добавки германия и галлия в состав припоя в вышеуказанных концентрациях снижают температуру плавления припоя и улучшают его жидкотекучесть и внешний вид. При увеличении суммарного содержания германия и галлия более 10 мас.% припойный сплав становится излишне твердым и недостаточно пластичным, что затрудняет его использование для пайки.

Пример приготовления припоя.

Получение припоя для пайки палладия и его сплавов проводили в вакуумной индукционной печи УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК». На дно плавильного тигля из диоксида циркония загрузили расчетное количество галлия и германия в кусочках, затем медь в пластинках и палладий в компактных кусках (см табл.1). Установку закрыли крышкой и вакуумировали камеру печи с помощью механического вакуумного насоса до остаточного давления 60 Па. Камеру печи заполнили инертным газом - аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного плавления компонентов выдержали полученный расплав в течение 5 минут и произвели его слив в массивную медную изложницу, дно которой было защищено платинородиевой подложкой.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток полученного палладиевого сплава в форме бруска прямоугольной формы (массой 3993,8 г или 99,85% от загрузки). Отливка в верхней части имела небольшую усадочную раковину.

После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован с помощью фрезерного станка.

Химический анализ пробы указал, что полученный сплав содержит 85,21% палладия, т.е. соответствует 850 пробе.

Таблица 1 Состав шихты и результаты плавки с целью получения припоя для пайки палладия и его сплавов
Компоненты припоя	Загружено в плавильный тигель
Масса, г	%
Палладий	3408,0	85,2
Галлий	120,0	3,0
Медь	236,0	5,9
Германий	236,0	5,9
Итого:	4000,0	100,0
Масса полученного слитка, г	3993,8
Содержание Pd в полученном припое по данным химического анализа, %	85,21
Интервал плавления припоя, °С	1150-1200
Механические свойства припоя	Прокатан в ленту толщиной 300 мкм

Установлено, что полученный припой обладает сравнительной легкоплавкостью, жидкотекучестью, хорошей смачиваемостью по отношению к сплавам палладия 850 пробы. В твердом состоянии данный припойный сплав обладает высокой прочностью и хорошо полируется.

Из полученной отливки были вырезаны прутки квадратного сечения, которые прокатали «на холоду» с помощью ручного прокатного устройства до пластин толщиной 0,3 мм. Пластины разрезали на ленточки, пригодные для ручной пайки в качестве припоя.

Полученный припой был использован при ручной пайке в процессе изготовления ювелирной посуды из сплава палладия 850 пробы (в частности, из сплава ПдКМ 850-10). Пайку осуществляли с помощью газовой горелки.

Относительная легкоплавкость заявляемого припоя позволяет вести пайку при незначительном нагреве соединяемых элементов ювелирного изделия и обеспечивает хорошую текучесть припоя, сохранение формы изделия и плотность шва.

Предложенный припой имеет ту же пробность по основному компоненту, что и паяемый ювелирный сплав. Кроме того, заявленный припой может быть использован - как для пайки изделий из палладия, так и из различных его сплавов - в тех случаях, когда не требуется совпадение пробности припоя и основы изделия.

Припой для пайки палладия и его сплавов, содержащий палладий, медь и другие легирующие добавки, отличающийся тем, что содержание палладия составляет 84,5-85,5%, в качестве других легирующих добавок использованы германий и галлий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий	84,5-85,5
германий	3,0-7,0
галлий	1,0-6,0
медь	остальное,

причем суммарное содержание германия и галлия не превышает 10 мас.%.