Литейный ювелирный сплав белого цвета на основе палладия


 


Владельцы патента RU 2479656:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, используемых преимущественно для изготовления ювелирных изделий 900 и 950 проб методами литья. Сплав белого цвета содержит, мас.%: палладий - 90,0-95,5; кремний - 0,1-0,3; серебро - остальное. Высокопробный белый сплав на основе палладия обладает повышенными литейными свойствами, оптимальной твердостью, имеет высокую промышленную безопасность, что позволяет изготавливать ювелирные изделия методами литья с требуемыми потребительскими качествами, ориентированными на мировой рынок. 2 пр., 4 табл.

 

Настоящее изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, применяемых преимущественно для изготовления ювелирных изделий 900 и 950 проб методами литья.

Сплавы на основе палладия широко используются в ювелирном производстве благодаря высоким потребительским качествам, приближающим их к изделиям из платины. При относительно невысокой стоимости они имеют красивый внешний вид, коррозионную устойчивость к воздействию внешних факторов, хорошую полируемость, хорошо обрабатываются методами литья и обработки металлов давлением. Наибольшим спросом на мировом рынке в последнее время пользуются высокопробные ювелирные палладиевые изделия, в частности изделия 900 и 950 проб. Вместе с тем, в России до последнего времени были стандартизованы и производились лишь ювелирные палладиевые сплавы не выше 850 пробы.

В частности, известен сплав на основе палладия, содержащий, мас.%:

палладий 85,0-85,5;
серебро 12,5-13,5;
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).

К недостаткам данного сплава относятся: невозможность его использования при изготовлении высокопробных (900 и 950 проб) ювелирных изделий. Кроме того, данный сплав имеет высокую температуру плавления, а также содержит никель. Высокая температура плавления затрудняет использование данного сплава при изготовлении ювелирных изделий методами литья, а никель по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека. Все это затрудняет его использование при изготовлении ювелирных изделий методами литья, ориентированных на мировой рынок.

Наиболее близким к изобретению по составу является ювелирный сплав белого цвета на основе палладия, содержащий, мас.%:

палладий 95,0-99,5;
кобальт 0,2-3,0;
иридий 0,05-0,6;
серебро 0,1-1,5;
железо 0,05-0,6;
медь остальное.

(Пат. 2405051 Российская Федерация, МПК C22C 5/04. Ювелирный сплав белого цвета на основе палладия / В.Н.Ефимов, С.Н.Ельцин, С.Н.Мамонов и др. (РФ) - №2009122355/02; заявл. 10.06.2009; опубл. 27.11.2010).

Данный сплав принят в качестве прототипа.

Сплав-прототип на основе сложного многокомпонентного состава имеет красивый белый цвет с блеском, напоминает платину и позволяет в заявленном интервале концентраций компонентов использовать его при изготовлении высокопробных изделий вплоть до 990 пробы методами обработки металлов давлением при изготовлении цепочек, в том числе машинным методом.

К основным недостаткам данного сплава следует отнести:

- содержание в нем кобальта - 0,2-3,0 мас.%, который характеризуется токсичностью и так же, как никель, по директивам ЕЭС его не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека;

- многокомпонентность состава неизбежно приводит к появлению дендритной ликвации, к неоднородности химического состава и неравномерности физико-механических свойств в объеме получаемых изделий методами литья, что снижает выход годного продукции;

- использование в качестве легирующих компонентов в составе сплава, как тугоплавких металлов - кобальт, железо и иридий, так относительно легкоплавких металлов - серебро и медь, приводит к увеличению температурного интервала кристаллизации и, как следствие, вызывает снижение литейных свойств, усложняет технологию изготовления ювелирных изделий методами литья и снижает выход годного продукции.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава литейного ювелирного сплава белого цвета на основе палладия, позволяющего использовать его при изготовлении высокопробных ювелирных изделий вплоть до 950 пробы, ориентированных на мировой рынок методами литья, а также повышение промышленной безопасности.

Технический результат достигается тем, что литейный ювелирный сплав белого цвета на основе палладия, содержащий серебро, отличается тем, что дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий 90,0-95,5;
кремний 0,1-0,3;
серебро остальное.

Общим для известного и заявляемого ювелирных сплавов на основе палладия является наличие в сплаве серебра.

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

Содержание палладия в сплаве обусловлено требуемой пробностью для высокопробных ювелирных изделий (900 или 950 пробы).

Отличие от сплава-прототипа заключается в дополнительном введении в заявляемый сплав кремния и отсутствие других компонентов, как кобальта, иридия, железа и меди. Оптимальное содержание кремния в сплаве установлено опытным путем. Добавка кремния в количестве 0,1-0,3 мас.% снижает температуру расплава, улучшает его жидкотекучесть. Дальнейшее увеличение содержания кремния в составе вызывает повышение твердости сплава и снижение жидкотекучести, появляется склонность к потускнению при определенных условиях окружающей среды, и сплав может полностью стать непригодным к последующей обработке методами литья. При содержании кремния менее 0,1 мас.% не обеспечивается необходимый уровень прочности получаемых ювелирных изделий и снижается их потребительская ценность.

Снижение количества легирующих компонентов в составе предлагаемого сплава существенно снизит появление дендритной ликвации, повысит однородность физико-механических свойств в объеме получаемых изделий методами литья и увеличит выход годного продукции. Кроме того, отсутствие в составе предлагаемого сплава кобальта удовлетворяет директивам ЕЭС, повышает промышленную безопасность и позволит изготавливать качественные ювелирные изделия, ориентированными на мировой рынок.

Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Дополнительное введение кремния в состав литейного ювелирного сплава белого цвета на основе палладия, содержащего серебро, обеспечивает повышение литейных свойств, достижение оптимальной твердости, повышает промышленную безопасность и позволяет изготавливать ювелирные изделия методами литья с требуемыми потребительскими качествами, ориентированными на мировой рынок.

Пример 1. Приготовление сплава 900 пробы.

Получение литейного ювелирного сплава белого цвета на основе палладия проводили прямым сплавлением чистых компонентов, а именно: палладия аффинированного в слитках (чистотой 99,95%); серебра в гранулах (чистотой 99,95%); кремния аффинированного в порошке (чистотой 99,95%).

В плавильный тигель из диоксида циркония индукционной вакуумной установки УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» загрузили шихту, составленную из расчетного количества компонентов, а именно: палладия - 362,0 г; серебра - 37,2 г; кремния - 0,8 г. Установку вакуумировали до остаточного давления 60 Па и затем заполняли аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного плавления компонентов выдержали полученный расплав в течение 5 минут и производили его слив в массивную медную изложницу. Температурный интервал полученного сплава палладия определялся методом дифференциально-термического анализа. После литья сплав подвергался гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона). Далее после охлаждения извлекали из изложницы полученный слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы. После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа.

Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав на основе палладия соответствует 900 пробе, имеет белый цвет с отливом, напоминающим платину.

Пример 2. Приготовление сплава 950 пробы.

Получение данного литейного ювелирного сплава проводили по технологии, не отличающейся от представленной в примере 1, прямым сплавлением чистых компонентов. В плавильный тигель загрузили шихту, составленную из расчетного количества компонентов, а именно: палладия - 382,0 г; серебра - 17,2 г; кремния - 0,8 г. После механической зачистки поверхности отлитый слиток был опробован. Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав на основе палладия соответствует 950 пробе, имеет белый цвет с отливом, напоминающим платину.

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 1-4 приведены составы заявляемого сплава, физико-химические свойства, а также коэффициент отражения в сравнении с известным сплавом.

Таблица 1
Составы заявляемого и известного сплавов 900 пробы
№ п/п Сплав Химический состав сплава, массовая доля компонента, мас.%
Pd Ag Si Co Ir Fe Cu
1 с содержанием Si меньше 0,1% 90,5 9,45 0,05 - - - -
2 заявляемый 90,5 9,4 0,1 - - - -
3 90,5 9,3 0,2 - - - -
4 90,5 9,2 0,3 - - - -
5 с содержанием Si больше 0,3% 90,5 9,15 0,35 - - - -
Таблица 2
Свойства заявляемого и известного сплавов 900 пробы
Сплав Температура плавления максимальная, °C Твердость HV, МПа Котр., %
1 с содержанием Si меньше 0,1% 1445 1370 80
2 заявляемый 1450 1410 79
3 1452 1425 79
4 1454 1440 79
5 с содержанием Si больше 0,3% 1462 1480 78
Таблица 3
Составы заявляемого и известного сплавов 950 пробы
№ п/п Сплав Химический состав сплава, массовая доля компонента, мас.%
Pd Ag Si Co Ir Fe Cu
1 с содержанием Si меньше 0,1% 95,5 4,45 0,05 - - - -
2 заявляемый 95,5 4,4 0,1 - - - -
3 95,5 4,3 0,2 - - - -
4 95,5 4,2 0,3 - - - -
5 с содержанием Si больше 0,3% 95,5 4,15 0,35 - - - -
6 известный 95,5 1,0 - 1,9 0,4 0,5 0,7
Таблица 4
Свойства заявляемого и известного сплавов 950 пробы
Сплав Температура плавления максимальная, °C Твердость HV, МПа Котр., %
1 с содержанием Si меньше 0,1% 1460 1380 81
2 заявляемый 1466 1420 80
3 1470 1440 80
4 1475 1460 80
5 с содержанием Si больше 0,3% 1482 1500 78
6 известный 1530 1740 77

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 - 1450÷1475°C, оптимальной твердостью - 1410÷1460 МПа, совпадает по пробности и цвету с основными сплавами палладия, имеющими пробы 900 и 950.

Таким образом, применение заявляемого сплава по сравнению с прототипом обеспечивает повышение литейных свойств, достижение оптимальной твердости, повышает промышленную безопасность и позволяет изготавливать качественные ювелирные изделия методами литья с требуемыми потребительскими свойствами, ориентированными на мировой рынок.

Литейный ювелирный сплав белого цвета на основе палладия, содержащий серебро, отличающийся тем, что дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий 90,0-95,5
кремний 0,1-0,3
серебро остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к припоям для пайки изделий из ювелирных сплавов 850 пробы. .
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе платины, применяемым для изготовления ювелирных изделий, преимущественно микролитьем по выплавляемым моделям.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе платины, которые могут быть использованы для изготовления ювелирных изделий 990 пробы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к иридиевым сплавам для проволочной заготовки для штырей зонда. .
Сплав // 2405055
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе благородных металлов, предназначенных для изготовления монет. .

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для изготовления ювелирных изделий 990 и 950 проб. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению дисперсноупрочненных материалов. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве ювелирных изделий. .

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой сплав на основе палладия для изготовления металлокерамических зубных протезов, содержащий золото, медь и олово, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: палладий 50,0-52,0; золото 21,0-24,0; медь 20,0-22,0; олово 3,0-4,0
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к производству различных изделий из платины и сплавов на основе платины, преимущественно к изготовлению ювелирных изделий, монет, медалей, значков
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления монет. Сплав для изготовления монет содержит, мас.%: золото 5,0-10,0, палладий 40,0-45,0, платина 10,0-15,0, рутений 10,0-15,0, родий 10,0-15,0, иридий 10,0-15,0. Сплав обладает требуемым комплексом свойств при упрощении технологии его получения. 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии и касается производства сплавов, которые могут быть использованы для изготовления монет. Сплав содержит, в мас.%: 10,0-15,0 палладия; 10,0-15,0 платины; 70,0-80,0 рутения или родия или иридия. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии получения сплава. 1 табл.
Сплав // 2514361
Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к сплавам для изготовления ювелирных изделий, наградных знаков, монет. Сплав содержит, мас.%: палладий 40,0-50,0, платина 25,0-35,0, родий 10,0-15,0, никель 10,0-15,0. Сплав обладает требуемым комплексом свойств при расширении ассортимента получаемых сплавов. 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к ювелирным сплавам на основе платины, применяемым в ювелирном производстве. Сплав на основе платины содержит палладий, иридий, вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%: платина - 95,0-95,5, иридий - 0,01-0,4, вольфрам - 0,01-0,4, палладий - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности физико-механических свойств ювелирного сплава на основе платины 950 пробы при сохранении красивого внешнего вида. 1 пр.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе платины, применяемым для изготовления ювелирных изделий. Cплав на основе платины содержит медь, вольфрам, иридий при следующем соотношении компонентов, мас.%: платина - 95,0-95,5; вольфрам - 0,01-3,0; иридий - 0,01-1,0; медь - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности физико-механических свойств ювелирного сплава на основе платины 950 пробы. 1 пр.

Изобретение относится к технологии создания селективных газовых мембран, функционирующих за счет избирательной диффузии атомов газа (водорода) сквозь тонкую металлическую пленку (из палладия или сплавов на его основе), которые используются в устройствах глубокой очистки водорода от сопутствующих примесей, сепарации водорода из водородсодержащих смесей газов, в микрореакторах. Способ формирования тонкой фольги твердого раствора Pd-Cu с кристаллической решеткой типа CsCl включает магнетронное распыление мишени состава, близкого к Pd-40% Cu, в среде Ar 10-1 Па на термически оксидированные полированные пластины монокристаллического кремния и отделение полученной фольги от подложки, при этом температура подложки составляет 300-700 К, а отделенную тонкую фольгу дополнительно нагревают в вакууме не хуже 10-4 Па со скоростью 100 К/час до температуры 970 К и охлаждают со скоростью 100-200 К/час до комнатной температуры. Технический результат заключается в создании легковоспроизводимым и экономичным способом высокоэффективных мембран для глубокой очистки водорода, обладающих высокой селективной водородопроницаемостью и производительностью. 1 ил., 1 пр.
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 сплавов на основе палладия включает выплавку сплавов указанных составов и их термическую обработку, содержащую нагрев и выдержку при температуре образования пересыщенного твердого раствора, закалку до температуры менее 100°С, старение при температуре от 300 до 800°С в течение от 5 мин до 24 час и последующее охлаждение. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств палладиевого сплава. 3 н. и 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью. Платиновый сплав для катализаторных сеток содержит, мас.% : палладий 15,5-16,5; родий 2,7-3,3; тантал 0,005-3,3; платина - остальное. Техническим результатом изобретения является формирование однородной мелкозернистой структуры при изготовлении литых заготовок и полуфабрикатов, что позволяет стабилизировать механические свойства и обеспечить длительную эксплуатацию изготовленных из сплава каталитических пакетов при сохранении высокой каталитической активности. 1 пр.
Наверх