Платиновый сплав для ювелирных изделий и способ изготовления сплава

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению платиновых сплавов для ювелирной промышленности. Сплав содержит, мас. %: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5, кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1 и иридий 0,01-0,1. Способ изготовления сплава заключается в том, что готовят в первой плавильной камере первый расплав чистых металлов заявленного состава, а одновременно во второй плавильной камере - второй расплав указанного состава из отработанных оборотных металлов, при этом расплавы готовят путем размещения соответствующих компонентов в холодные тигли, помещения их в плавильную камеру, в которой создают вакуум, разогревания компонентов обоих сплавов до их плавления в течение 40-120 сек при температуре 1700-1900°C. После чего расплав, полученный во второй камере, очищают от примесей и смешивают с первым расплавом, полученную жидкую массу сливают в формы опоки при температуре опоки 800-900°C, выдерживают в течение 180-600 сек до момента получения отвержденного сплава, охлаждают и выдерживают в формах опоки до полного остывания при температуре окружающего воздуха 15-30°C. Техническим результатом изобретения является повышение качества платинового ювелирного сплава и легкости его обработки при изготовления из него ювелирных изделий. 2 н.п. ф-лы.

 

Данное изобретение относится к электрометаллургии, служащей для изготовления сплавов, применяемых в ювелирной промышленности. Сплав, в частности, предназначен для его использования в производстве частей и элементов ювелирных изделий - часов, сувениров, посуды, столовых приборов, церковных украшений. Сплав предназначен также для изготовления ювелирных изделий в комбинации с другими элементами отделки изделий.

Из патентной документации известен ювелирный сплав металла на основе платины для ювелирных изделий, который содержит, мас. %: платина 95,0-95,5, кобальт 1,5-3,5, галлий 0,5 - менее 1,0, медь - остальное (RU 2439181 C1, 10.01.2012). Ювелирный сплав может быть использован при изготовлении различных изделий из платины 950 пробы, преимущественно микролитьем по выплавляемым моделям. Сплав имеет меньшие свойства к образованию пор на поверхности изделий. Аналогами патента RU 2439181 C1 являются JP 61133340 А, 20.06.1986, US 4165983 A, 28.08.1979, WO 2005/075690 A1, 18.08.2005, RU 2356971 C2, 27.05.2009.

Известен также платиновый сплав и способ его изготовления, описанный в патенте RU 2356971 C2, 10.03.2008 с аналогами US 6048492 A, 11.04.2000, JP 61-034133 A, 18.02.1986, RU 2085606 C1, 27.07.1997, US 2279763 A, 14.04.1942, EP 2004001020, 2004.02.04, WO 2005075690, 2005.08.18.

Платиновый сплав по RU 2356971 C2 предназначен для изготовления художественных изделий, таких как кольца, цепочки, серьги, браслеты для часов, часовые корпуса, при этом платиновый сплав по первому варианту содержит, мас. %: платина 55-63, кобальт 2-10 и медь 27-43. Сплав по второму варианту содержит, мас. %: платина 70-79,5, кобальт 2-10 и медь 10,5-28. Сплавы имеют улучшенные механические и оптические свойства, в частности твердость 130-210 HV10 по Викерсу, в отожженном состоянии сплава прочность сплава при растяжении 450-800 Н/мм², удлинение при разрыве, по меньшей мере, 20%. Для повышения твердости сплава он может дополнительно содержать 0,001-2 мас. %, по меньшей мере, одного металла, выбранного из группы, включающей палладий, иридий и рутений, а для улучшения дисперсионного твердения сплав может содержать 0,001-2 мас. %, по меньшей мере, метал из группы металлов, содержащих индий и галлий. Платиновый сплав имеет тон цвета, который по существу соответствует белому тону цвета сплава PtCu950.

В патенте RU 2356971 C2 предусмотрен способ получения сплава, причем способ включает (a) смешивание компонентов сплава и (b) плавление сплава. Способ предусматривает, что платиновый сплав использован в художественном изделии, представляющим собой кольцо, цепочку, серьги, браслет для часов, часовой корпус или другое ювелирное изделие. Способ предусматривает, что сплав использован для формовки художественного изделия путем его литья в форме. Способ включает литье сплава в форму художественного изделия. Способ предусматривает применение платинового сплава для изготовления художественного изделия, такого как кольцо, цепочка, серьги, браслет для часов, часовой корпус или другое ювелирное изделие.

Из зарубежной патентной документации известны платиновые сплавы для ювелирных изделий и способы изготовления сплавов, представленные в патентном документе CN 1417356 A, 2003-05-14, в котором описан платиновый сплав, содержащий платину, медь, кобальт и никель.

Наиболее близким техническим решением к представленному в данном описании техническому решению является платиновый сплав для ювелирных изделий и способ его получения, причем сплав содержит, мас. %: платина - 55-63, кобальт - 2-10 и медь - 27-43 (WO 2005/075690 A1, 18.08.2005).

Данный сплав не отвечает требованиям, предъявляемым к производству качественных ювелирных изделий, поскольку он не отвечает условиям чистоты белого цвета и его блеска.

Техническим результатом платинового сплава и способа его изготовления является повышение качества сплава и легкости его обработки при изготовлении ювелирных изделий.

Технический результат получен платиновым сплавом для ювелирных изделий, содержащим, мас. %: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5, кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1 и иридий 0,01-0,1.

Технический результат получен способом изготовления сплава, заключающимся в том, что осуществляют в плавильной камере первый расплав металлов, мас. %: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5 и кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1 и иридий 0,01-0,1, причем параллельно указанным операциям одновременно осуществляют второй расплав из отработанных оборотных металлов во второй плавильной камере, мас. %: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5 и кобальт 5,0-4,8 с добавлением во второй расплав, мас. %: родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1 и иридий 0,01-0,1, причем перед плавлением указанных компонентов их вводят в соответствующий каждому расплаву холодный тигель, размещают тигель в плавильной камере, герметизируют плавильную камеру и создают в ней вакуум, разогревают компоненты обеих сплавов до их расплава в течение 40-120 сек при температуре 1700-1900°C, очищают от примесей расплав, полученный во второй камере плавления, и после этого смешивают полученные расплавы до образования из них расплавов жидкой массы получаемого платинового сплава металла, сливают полученную жидкую массу смешанных расплавов в формы опоки при температуре опоки 800-900°C, выдерживают смешанную массу в формах опоки в течение 180-600 сек до момента получения отвержденного сплава, охлаждают и выдерживают полученный сплав в формах опоки до полного остывания сплава в опоке при температуре окружающего воздуха 15-30°C.

Представленный в данном описании изобретения платиновый сплав содержит, мас. %: платина (Pt) 58,0-59, медь (Cu) 36,0-35,5 и кобальт (Со) 5,0-4,8, родий (Rh) 0,7-0,5, палладий (Pd) 0,29-0,1 и иридий (1 г) 0,01-0,1.

Поскольку металл родий самый белый металл из драгоценных металлов и обладает необычайной белизной, являясь «красителем» для многих сплавов, включая цветные, то введение этого металла в платиновый сплав позволило добиться требуемой чистоты белого цвета сплава. Родий использован в сплаве с целью получения дополнительного белого оттенка для уменьшения желтого оттенка меди, которое в сплаве содержится в сравнительно большом количестве. В результате родий придает сплаву белизну и блеск.

Введение в сплав палладия также придает сплаву эффект белизны и пластичности, что существенно при штамповке заготовок ювелирных изделий из сплава. Повышение пластичности существенно облегчает процесс деформации заготовок из платинового сплава на прокатных валах, при этом пластичность сплава положительно влияет на формовку штампами. Облегчается также процесс деформации сплава на волочильном стане, на вязальном цепе при вязке ювелирных изделий.

Введение в сплав иридия также придает платиновому сплаву эффект блеска и белизны и при этом иридий существенно уплотняет сплав, что при шлифовке и полировке изделий из платинового сплава позволяет добиться исключительной чистоты полировки поверхностей, создать заданную степень блеска изделию, повысить потребительские качества изделия с точки зрения привлекательности.

Введение в сплав кобальта повышает твердость и упругость сплава, а в процессе изготовления сплава кобальт придает сплаву лучшую текучесть при температурах свыше 1200°C.

Введение в платиновый сплав меди, одной из основы сплава, осуществлено с целью улучшения текучести сплава при его литье, твердости и облегчения удельного веса сплава.

Опытным путем установлено, что за пределами указанных значений компонентов сплава, в частности в случаях увеличения в сплаве процентного содержания Pt, повышается расход дорогостоящей платины, а в случае снижения этого показателя и увеличения процентного содержания в сплаве других компонентов уменьшается стойкость сплава к окислению, снижаются потребительские свойства ювелирных изделий, выполненных из сплава. При испытании данного сплава установлено оптимальное содержание компонентов сплава, находящееся в указанных пределах их числовых значений. Наилучшие оптимальные показатели свойств сплава получены при содержании в нем средних значений, мас. %: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5, кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1 и иридий 0,01-0,1.

При получении указанного сплава были использованы условно чистые без примесей металлы Pt, Cu и Co, Rh, Pd и Ir, а также условно грязные металлы, бывшие в употреблении, так называемые отработанные или оборотные металлы, процентное содержание в которых Pt, Cu и Co достоверно не установлено, а также в дополнение к оборотным металлам вместе с ними к ним добавляют чистые металлы Rh, Pd и Ir.

Для получения из указанных компонентов сплава требуемой чистоты с гарантированным содержанием в нем драгоценного металла платины использован способ изготовления сплава, характеризующийся, в частности, нижеизложенной последовательностью выполняемых технологических операций.

Способ заключается в том, что в указанном процентном соотношении чистые компоненты Pt, Cu, Co, Rh, Pd и Ir загружают в тигль, размещаемый в вакуумной камере, и плавят. И одновременно с этим аналогичным образом в другом тигле, размещенном в другой камере, осуществляют расплав других, отработанных металлов в соотношении, мас. %: Pt - 58,0-59; Co - 6,0-5,5 и Cu - 36,0-35,5, при этом в эти компоненты вводят чистые металлы, мас. %: Rh - 0,7- 0,5, Pd - 0,29-0,1 и Ir - 0,01-0,1. Расплав указанных металлов, включая отработанные металлы с указанными добавками, проводят так, что сначала их вводят в холодный тигель, располагаемый в холодной камере, которую после загрузки тигля герметизируют, а затем в камере создают вакуум. После этого разогревают в тигле металлы до их расплава. Данную операцию выполняют в течение 40-120 сек при температуре 1700-1900°C в зависимости от массы m получаемого расплава. Время и температуру регулируют в указанных пределах при условии, что получаемая масса расплава находится в пределах m=100-1000 г.

При расплаве отработанных металлов расплав опускается вниз, а грязь, если она присутствует, всплывает на поверхность расплава и осаждается на стенках тигля или на верхнем пятачке литникового стояка.

Устанавливают чистоту расплава отработанных металлов, для чего регистрируют известным образом содержание платины в расплаве отработанных металлов. Содержание платины в расплаве должно находиться в пределах, мас. %: Pt - 58,0-59,0. Если измеренная чистота расплава не соответствует требуемому условию его чистоты, расплав доводят известным образом до требуемой чистоты.

После выполнения указанных операций способа смешивают полученные в двух тиглях расплавы до образования из двух отдельных расплавов общей жидкой массы получаемого платинового сплава. Смешивание расплавов производят в формах опоки.

После операции смешивания полученную жидкую массу смешанных расплавов сливают в формы опоки при температуре опоки 800-900°C. Выдерживают смешанную массу в формах опоки в течение 180-600 сек до момента получения отвержденного сплава.

Заключительной операцией способа является операция охлаждения и выдерживания полученного сплава в формах опоки до полного остывания сплава при температуре окружающего воздуха 15-30°C.

Данный процесс производства сплава повышает прочность ювелирного изделия, изготовленного из полученного сплава. В сравнении с ювелирными изделиями, выполненными из платины высокой пробы с содержанием платины 95,0%, полученный платиновый сплав с содержанием в нем платины 58,5% и указанных компонентов позволяет применять платиновый сплав при производстве более тонких, легковесных и ажурных элементов ювелирных изделий. В этом случае удельный вес ювелирного изделия снижается и пропорционально этому снижению снижается его цена, а доступность повышается. Существенно, что в представленном платиновом сплаве с оптимальным содержанием платины 58,5% в общей массе сплава применяются менее дорогие компоненты в сравнении с другими сплавами, применяемыми для указанных целей, а дорогостоящие компоненты применены в малых количествах. В результате получена возможность изготовления ювелирных изделий из сплава на основе платины взамен изготовления этих изделий из сравнительно дорогих металлов. По внешнему виду, прочностным данным, стойкости к окислению и стойкости к порообразованию, а также по другим физико-химическим свойствам, в том числе по легкости обработки сплава при изготовлении из него ювелирных изделий, данный сплав максимально приближен к высокопробным металлам, используемым преимущественно в ювелирной промышленности. Введение в сплав родия, палладия и иридия позволило получить указанные существенные преимущества перед известными аналогами. Все это повысило качество сплава и изготовленных из него доступных по цене широкого спектра ювелирных изделий при существенно облегченной технологии их производства.

1. Платиновый сплав для ювелирных изделий, содержащий платину, медь, кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит родий, палладий и иридий при следующем соотношении компонентов, мас.%: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5, кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1, иридий 0,01-0,1.

2. Способ изготовления платинового сплава для ювелирных изделий по п.1, характеризующийся тем, что в плавильной камере приготавливают первый расплав из чистых металлов, содержащий, мас.%: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5, кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1, иридий 0,01-0,1, одновременно с первым расплавом во второй плавильной камере осуществляют приготовление второго расплава из оборотных металлов платины, меди и кобальта и чистых металлов родия, палладия и иридия при их содержании, мас.%: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5, кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1 и иридий 0,01-0,1, причем оба расплава готовят путем введения соответствующих каждому расплаву компонентов в холодный тигель, размещения тиглей в плавильных камерах, их герметизации и создания в них вакуума, разогревания компонентов до их расплавления в течение 40-120 сек при температуре 1700-1900°C, после чего расплав, полученный во второй камере плавления, очищают от примесей и смешивают с первым расплавом до образования жидкой массы, сливают полученную жидкую массу в формы опоки при температуре опоки 800-900°C, выдерживают в течение 180-600 сек до получения отвержденного сплава, охлаждают и выдерживают полученный сплав в формах опоки до полного остывания сплава при температуре окружающего воздуха 15-30°C.