CN109943744A - 铂合金 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无镍且无钴的铂合金，其包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，0.5％至4.5％的Ir，0.01％至2％的Au，0至2％的Ge和0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。

Description

铂合金
发明领域
本发明涉及无镍且无钴的铂合金。本发明还涉及包含至少一个由这种合金制成的组件的钟表或珠宝。
背景技术
市场上有几种铂基合金系列用于制表和珠宝。这些合金具有显著特征，主要用于国际公认的95％等级，这极大地限制了合金元素的含量。因此，合金元素将满足特定于该元素的技术约束条件。第一常规合金元素是钌、钴、铜、铱。它们可以与第二元素如镓、铟、锡、金、铑、钨或钯组合。含有钌的铂合金通常用于珠宝和制表，特别是用于机加工产品。含有钴的铂合金满足失蜡铸造技术。含有铜的合金满足市场的经济需求。含有铱的合金用于珠宝中以获得亮度。因此，每种合金仅满足非常有限的约束条件。
含有铱的铂合金的缺点是在95％等级下合金非常软并且不满足制表约束条件。为了满足这些约束条件，一些人使用具有较低铂含量如90％，85％或甚至80％的铂/铱合金。这种情况的缺点是它们不能再被标记为95％等级。
下面的表1提到铂合金的硬度是退火条件下铱含量的函数。
Pt80Ir20 Pt85Ir15 Pt90Ir10 Pt95Ir5
242HV 172HV 120HV 76HV
表1：铂合金的退火硬度。
市场上有几种铂-铱合金，如下所述。
专利FR 2381832 A1涉及至少95％铂的合金，其包含以重量计1.5％至3.5％的铱和镓或0.5％至3.5％的铟，这降低了合金的熔点并使得可以更容易铸造它们。
专利JP1515724C涉及包含80-85％的铂，0.05％-5％的稀土金属混合物(mischmetal)和总计1％-15％的其它元素的合金，所述其它元素尤其包括铱，引入稀土金属混合物以改进合金的硬度和可铸性。
专利JP1509078C涉及包含90-95％的铂，0.01％-3％的Ca或硼化钙和总计1％-15％的其它元素的合金，所述其它元素尤其包括铱。硼和硼化钙的引入可用于改进可铸性并且还可用于改善合金的晶粒大小。
专利JP S61134134A涉及包含84％至96％的铂，1％至15％的钯，0.5％至5％的Co和0.1％至5％的铱的合金，Pd-Co组合增加了合金的硬度。
这四个专利中描述的合金可能颜色上具有过高的a*和b*值以及有时小于95％的铂等级，这两个特征使得所述合金不可用于制表和珠宝领域。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提供具有满足制表标准的机械特性同时保持特定于铂-铱合金的颜色和发光度的无镍且无钴的铂合金，而显著改进含有铱的95％等级的铂合金。
本发明的另一个目的是提供含有铱的95％等级的无镍且无钴的铂合金，其在良好的机械加工性、可铸性、可卷曲性和可抛光性之间具有有利的折衷。
为此目的，本发明涉及无镍且无钴的铂合金，其包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，0.5％至4.5％的Ir，0.01％至2％的Au，0至2％的Ge，以及0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来到100％。
对应上述定义的合金，获得的铂合金满足用于制表和珠宝领域的合金所需的所有标准，特别是其颜色和其亮度以及其机械加工、铸造、抛光和卷曲的能力。
本发明还涉及钟表或珠宝，其包含至少一个由如上定义的合金制成的组件。该组件例如是表壳、表盘、表链或表带、表链或表带扣或表扣(a bracelet or watch strapclasp or buckle)、表冠(crown)、指针(index)、镶字块(applique)、表针(hand)、钻(jewel)或配件(accessory)。
本发明还涉及如上定义的合金在钟表或珠宝中的用途。
优选实施方案的详细描述
本发明合金是无镍且无钴的铂合金，等级为95％。
根据本发明，铂合金以重量计包含95.0％至96.0％的Pt，0.5％至4.5％的Ir，0.01％至2％的Au，0至2％的Ge，和0至1％的合金元素Ru，Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
根据第一变体，铂合金包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，2.2％至4.4％的Ir，0.01％至0.8％的Au，0.01％至1.5％的Ge，和0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
根据第二变体，铂合金包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，2.9％至4.3％的Ir，0.05％至0.6％的Au，0.01％至1％的Ge，和0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
根据第三变体，铂合金包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，3.5％至4.2％的Ir，0.05％至0.6％的Au，0.06％至0.5％的Ge，和0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
合金元素如Ru、Rh和Ga可用于改进硬度，Sn使得可降低熔融温度，Re和Pd具有与铂元素相同的性能。
发现根据本发明的铂合金特别适用于制造钟表或珠宝。在该应用中，该合金使得可以特别是具有明亮的颜色和足够的硬度，以进行机械加工、铸造、卷曲和抛光。
为了制备根据本发明的铂合金，进行以下方法：
掺入合金组合物中的主要元素具有999至999.9‰的纯度并被脱氧。
将合金组合物的各元素置于坩埚中，加热直至各元素熔融。
加热在气密感应电炉中在氮气分压下进行。
熔融合金在锭模中铸造。
固化后，将锭进行水淬火。
接下来，将淬火的锭冷轧，然后退火。每次退火之间的加工硬化程度为66％至80％。
每次退火持续20至30分钟，并在由N2和H2组成的还原气氛下在900℃至1100℃之间进行。
退火操作后的冷却通过水淬火进行。
以下实施例根据下表2中公开的条件进行，并且均涉及95％铂合金或商业铂合金参考。所示百分数表示为重量百分数。
Pt Ir Au Ge
1(对比) 80 20
2(对比) 85 15
3(对比) 90 10
4(对比) 95 5
5(本发明) 95.3 3.5 1 0.2
6(本发明) 95.3 4 0.5 0.2
7(本发明) 95.3 4.5 0.01 0.19
8(本发明) 95.3 4.2 0.01 0.49
9(本发明) 95.3 3.7 0.01 0.99
表2：所测试合金的组成表。
根据表2中实施例1-9得到的合金的各种性能将在下表3中找到。
表3特别给出了与退火条件下合金的维氏硬度有关的信息，以及在三轴坐标系中测量的颜色。
这个三维测量系统被称为CIELab，CIE是法国国际照明委员会(theInternational Commission on Illumination in French)的首字母缩写，Lab是三个坐标轴，L轴测量白色-黑色分量(黑色＝0；白色＝100)，a轴测量红色-绿色分量(红色＝正值+a；绿色＝负值-a)，b轴测量黄色-蓝色分量(黄色＝正值+b；蓝色＝负值-b)。(参见国际照明委员会制定的标准ISO 7724)。
在以下条件下使用MINOLTA CM 3610d机器测量色度值：
光源：D65
倾角：10°
测量：SCI+SCE(总反射率+漫反射率)
UV：100％
测量焦距：4mm
校准：黑体和白体
L a* b* HV
1(对比) 88.4 0.6 3.4 242
2(对比) 88.4 0.6 3.7 172
3(对比) 87.6 0.6 4.0 130
4(对比) 88.1 0.7 4.0 76
5(本发明) 87.6 0.7 4.2 145
6(本发明) 87.8 0.7 4.1 149
7(本发明) 87.5 0.7 4.3 145
8(本发明) 87.9 0.7 4 200
9(本发明) 87.7 0.7 4.1 210
表3：所测试合金的颜色和硬度表。
合金1-3是商业PtIr二元合金，其缺点是没有国际公认的法定等级。
合金4是Pt950Ir50合金，其缺点是具有太低的硬度而不能用于制表领域。
制造本发明合金5-9并进行变形测试，以满足用于制表和珠宝领域的合金所需的亮度/白度和可变形性的双重约束条件，即具有色度值使得L≥87，a*≤0.7且b*≤4.3，并且硬度在140Hv和220Hv之间，优选在140Hv和160Hv之间。
对比例的合金不能满足这种双重约束条件。

Claims (7)

1.无镍且无钴的铂合金，包含以重量表示的以下元素：
95.0％至96.0％的Pt，
0.5％至4.5％的Ir
0.01％至2％的Au
0至2％的Ge
0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
2.根据权利要求1的铂合金，其包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，2.2％至4.4％的Ir，0.01％至0.8％的Au，0.01％至1.5％的Ge，和0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
3.根据权利要求1的铂合金，其包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，2.9％至4.3％的Ir，0.05％至0.6％的Au，0.01％至1％的Ge，和0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
4.根据权利要求1的铂合金，其包含以重量计95.0％至96.0％的Pt，3.5％至4.2％的Ir，0.05％至0.6％的Au，0.06％至0.5％的Ge，和0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
5.包含至少一个由无镍且无钴的铂合金制成的组件的钟表或珠宝，包含以重量表示的以下元素：
95.0％至96.0％的Pt，
0.5％至4.5％的Ir
0.01％至2％的Au
0至2％的Ge
0至1％的合金元素Ru、Rh、Pd、Sn、Ga、Re中的至少一种，合金的所有元素的各百分数加起来达到100％。
6.根据权利要求5的钟表或珠宝，其特征在于所述组件选自由表壳、表盘、表链或表带、表链或表带扣或表扣、表冠、指针、镶字块、表针、钻和配件组成的组。
7.根据权利要求1至4中一个的合金在钟表或珠宝中的用途。
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