CN116437833A - 铂合金组合物 - Google Patents

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Abstract

铂合金组合物，以重量百分比计，由以下组成：0.0至10.0的金、0.0至5.0的钴、0.0至10.0的铜、0.0至7.0的铁、0.0至4.0的镓、0.0至3.0的铟、0.0至5.0的铱、0.0至10.0的锰、0.0至7.0的镍、0.0至15.0的钯、0.0至5.0的铼、0.0至5.0的铑、0.0至10.0的钌、0.0至3.0的锡、85.0以上的铂，以及附带杂质；镓、铟和锡中的两种或更多种以0.1以上的量存在；满足下式：60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥150，其中WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比；并且满足以下条件之一：当WPt<95.0时，–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.0；当WPt≥95.0时，–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.6，其中WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu、WPt和WRe分别是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金、铂和铼的重量百分比；并且满足下列各式：0.35WAu+0.6WSn+0.6WIn+WGa≤3.75；WCo+WPd+WFe+WNi+WCu≥1.0；WSn+WIn+WGa≥0.25，其中WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn和WAu是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡和金的重量百分比。

Description

铂合金组合物
技术领域
本发明涉及一种铂合金组合物，尤其是一种用于首饰的铂合金组合物和一种可铸造性提高的首饰用合金组合物，并涉及首饰。
背景技术
对于首饰应用，纯铂没有足够的硬度来提供耐磨性。为了提高铂合金的耐磨性，添加了其它元素。这些元素提高了合金硬度，提供了更高的耐磨性。
虽然期望向铂中添加元素以提高硬度，但是合金元素的添加会不利地影响材料的可铸造性。例如，向Pt中添加某些元素会提高合金的总熔化温度。更高的熔化温度会增加铸造过程中熔融金属与模具材料的反应，降低表面质量。更高的熔化温度还会导致铸造过程中合金流动性降低，因为考虑到纯铂的熔点已经很高，在铸造之前会很难达到足够的‘过热’。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于首饰的具有合适硬度的铂合金，其具有降低的熔化温度和优异的铸造性能。
本发明提供一种铂合金组合物，以重量百分比计，由以下组成：0.0至10.0的金、0.0至5.0的钴、0.0至10.0的铜、0.0至7.0的铁、0.0至4.0的镓、0.0至3.0的铟、0.0至5.0的铱、0.0至10.0的锰、0.0至7.0的镍、0.0至15.0的钯、0.0至5.0的铼、0.0至5.0的铑、0.0至10.0的钌、0.0至3.0的锡、85.0或更多的铂以及附带杂质，其中镓、铟和锡中的两种或更多种以0.1或更多的量存在，其中满足下式：
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥150，其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比；并且
满足以下条件之一：
当WPt<95.0时，–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.0；
而当WPt≥95.0时，–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.6，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu、WPt和WRe分别是该合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金、铂和铼的重量百分比；并且
满足下列各式：
0.35WAu+0.6WSn+0.6WIn+WGa≤3.75；
WCo+WPd+WFe+WNi+WCu≥1.0；
WSn+WIn+WGa≥0.25，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn和WAu是该合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡和金的重量百分比。
这样的合金适用于首饰，具有明显低于单质铂的熔点且低于现有技术合金的熔点的熔点，并且与单质铂和几种常用的铂合金相比具有提高的硬度。根据本发明的合金非常适合于制造首饰和其它装饰物品，因为相对于大量基准物，它们表现出更优的可铸造性和机械性能。具体地，这些合金具有小的凝固范围和更低的金属间化合物含量，使它们适合于铸造和后续的成型，而不需要热处理。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含90.0或更多的铂或铂和铱的总和，优选95.0或更多的铂或铂和铱的总和。这样的合金分别符合铂金首饰的900Pt或950Pt标准。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥200；
优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥225；
更优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥250；
还更优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥275；
最优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥300，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比。
这样的合金具有优异的硬度，使得它适合于首饰。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≤280；
优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≤260；
更优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≤240，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比。
这样的合金会更适合于需要镶嵌宝石的首饰应用。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤3.941；
优选地，
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤3.5；
更优选地，
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤3.0；
甚至更优选地，
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤2.5，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比。
这样的合金具有优异的抗热裂性。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.0；
优选地，
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤15.5；
更优选地，
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤15.0；
甚至更优选地，
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤14.5，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu和WRe分别是该合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金和铼的重量百分比。
这样的合金具有更低的熔化温度，因此在铸造过程中与模具壁的反应更少，因此具有优异的表面质量。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含5.0或更少的镍。这样的合金在接触人体皮肤时不太可能引起反应。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含3.0或更少的铱。这样的合金具有降低的成本。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含3.0或更少的铑。这样的合金具有降低的成本。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含5.0或更少的钌，优选3.0或更少的钌。这样的合金会具有优异的铸造性能。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含3.0或更少的铼。这样的合金会具有更低的熔化温度，从而具有优异的铸造性能。
在一种实施方式中，该铂合金满足下式：WSn+WIn+WGa≥0.40，其中，WGa、WIn和WSn是该合金中镓、铟和锡的重量百分比。这样的合金会具有更高的硬度。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含2.5或更少的铟，优选2.0或更少的铟。这样的合金在冷却时会产生更少的金属间相，并且具有更小的凝固范围。
在一种实施方式中，以重量百分比计，前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物包含2.5或更少的锡，优选2.0或更少的锡。这样的合金在冷却时会产生更少的金属间相，并且具有更小的凝固范围。
在一种实施方式中，在1000℃下，该合金组合物包括0.55或更多体积分数的固溶体FCCγ相，优选0.6或更多体积分数的γ相，更优选0.7或更多体积分数的γ相，甚至更优选0.8或更多体积分数的γ相，最优选0.9或更多体积分数的γ相。这样的合金是被期望的，因为降低了延展性降低的风险。
在一种实施方式中，该合金组合物具有200℃或更小的凝固范围，优选该合金组合物具有150℃或更小的凝固范围，更优选该合金组合物具有125℃或更小的凝固范围，更优选该合金组合物具有100℃或更小的凝固范围，甚至更优选该合金组合物具有75℃或更小的凝固范围，最优选该合金组合物具有50℃或更小的凝固范围。这样的合金会由于较低的孔隙形成倾向而具有优异的铸造性能。
在一种实施方式中，根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中存在至少两种，优选至少三种选自下列的元素：金、钴、铜、铁、镓、铟、铱、锰、镍、钯、铼、铑、钌、锡。这样的合金已经被证明显示出在这种应用中所寻求的性能的最佳组合。
在一种实施方式中，铟和锡以0.1或更多的量存在于该铂合金组合物中。这样的合金减少了金属间析出。
在一种实施方式中，根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中满足下式：
WAu*0.35+WSn*0.6+WIn*0.6+WGa≤3.0
其中，WGa、WSn和WAu分别是该合金中镓、锡和金的重量百分比。
这种合金极可能具有更小的凝固范围。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：
(WCo+WPd)/11+(WFe+WNi)/2.2≥1.0
其中，WCo、WFe、WNi和WPd分别是该合金中钴、铁、镍和钯的重量百分比。
这样的合金很可能在不添加其它合金元素的情况下易于浇铸，因为它很可能具有低的熔点，同时保持窄的凝固范围。
在一种实施方式中，以重量百分比计，前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物包含5.0或更少的金，优选3.0或更少的金。这样的合金具有减小的凝固范围。
在一种实施方式中，以重量百分比计，前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物包含9.0或更少的铜，优选8.0或更少的铜。这样的合金具有改进的可铸造性，因为在铸造的熔化过程中形成炉渣的可能性更小，并且该合金具有更小的凝固范围。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含2.0或更少的镓，优选1.5或更少的镓。这样的合金具有更小的凝固范围和更低的金属间相析出的可能性。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：
2.5WIr+3.0WRu≤7.5
其中，WIr和WRu分别是该合金中铱和钌的重量百分比。
这样的合金具有降低的熔化温度。
在一种实施方式中，根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中在从液体冷却时，首先形成γ相，其中所有合金元素都在固溶体中。这样的合金将会具有优异的延展性，因为在凝固时将会避免由金属间相构成的大的脆性晶粒的形成。
在一种实施方式中，以重量百分比计，该铂合金组合物包含总计0.0至1.0重量百分比的金、铱、锰、铼、铑和钌。这样的合金是优选的，因为它可以在保持高的铂含量的同时，在硬度和可铸造性方面达到有利的性能(例如，低的熔点、小的凝固范围和/或低的热裂倾向)。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥140；
优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥120；
更优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥100；
甚至更优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥80；
最优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥60，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu和WRe分别是该合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金和铼的重量百分比。
这样的合金具有减小的凝固范围，从而产生更优的可铸造性，特别是铸件上更低的孔隙率。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：WCo+WPd+WFe+WNi+WCu≥2.0，其中，WCo、WCu、WFe、WNi和WPd是该合金中钴、铜、铁、镍和钯的重量百分比。这样的合金具有更低的熔点，而没有显著增大凝固范围。
在一种实施方式中，镓、铟和锡中的两种或更多种以0.25或更多的量存在，优选地，镓、铟和锡中的两种或更多种以0.5或更多的量存在。这样的合金具有提高的硬度。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：3.0≤WCo+WFe+WNi≤4.5，其中，WCo、WFe和WNi是该合金中钴、铁和镍的重量百分比。这样的合金，特别是在没有铜和钯的情况下，具有降低的熔点，而没有相应地增大凝固范围。
在一种实施方式中，该铂合金组合物满足下式：0.4≤WGa+WIn+WSn≤2.2，其中，WGa、WIn和WSn是该合金中镓、铟和锡的重量百分比。这使得合金具有优异的硬度，而没有相应地增大凝固范围。
在一种实施方式中，该铂合金组合物包括95重量百分比或更多的铂，并且满足下式：3.0≤WCo+WFe+WNi≤4.5，其中，WCo、WFe和WNi是该合金中钴、铁和镍的重量百分比，还满足下式：0.4≤WGa+WIn+WSn≤2.2，其中WGa、WIn和WSn是该合金中镓、铟和锡的重量百分比。这样的合金具有可铸造性和硬度的良好平衡，同时仍然满足950铂印记要求。
在该铂合金组合物的一种实施方式中，镓、铟和锡中的两种或更多种是铟和镓，并且满足下式：0.5WIn≤WGa≤1.5WIn，其中，WGa和WIn是该合金中镓和铟的重量百分比。这样的合金降低了金属间析出的可能性。
在该铂合金组合物的一种实施方式中，镓、铟和锡中的两种或更多种是锡和镓，并且满足下式：0.5WSn≤WGa≤1.5WSn，其中，WGa和WSn是该合金中镓和锡的重量百分比。这样的合金降低了金属间析出的可能性。
在该铂合金组合物的一种实施方式中，镓、铟和锡中的两种或更多种是铟和锡，并且满足下式：0.5WIn≤WSn≤1.5WIn，其中，WIn和WSn是该合金中铟和锡的重量百分比。这样的合金降低了金属间析出的可能性。
在该铂合金组合物的一种实施方式中，镓、铟和锡中的两种或更多种是铟、锡和镓，并且满足下列各式：0.3WIn≤WGa≤1.3WIn；0.3WSn≤WGa≤1.3WSn；0.3WIn≤WSn≤1.3WIn。其中，WGa、WIn和WSn是该合金中镓、铟和锡的重量百分比。这样的合金降低了金属间析出的可能性。
术语“由……组成”在本文中用于表示该组合物的100％被述及，排除了其它组分的存在，使得百分比加起来为100％。
附图说明
仅通过示例的方式，将参考附图更全面地描述本发明，其中：
图1示出了一系列组合物的预测硬度值与熔点指数的关系。将基准首饰合金叠加于该图上以便于比较。阴影线多边形示出了本发明相对于基准合金可实现的改进。
图2是一系列组合物的γ主相体积分数和熔点指数的比较。阴影线多边形示出了优选区域。也示出了一些基准合金。
图3示出了一系列组合物的预测热裂指数与熔点指数的关系。基准首饰合金叠加于该图上以便于比较。阴影线多边形示出了优选区域。
图4示出了一系列组合物的预测凝固范围值与熔点指数的关系。基准首饰合金叠加于该图上以便于比较。阴影线多边形示出了优选区域。
图5示出了在含有5.0wt％的钴和4.9Xwt％的铂合金的凝固过程中，由于偏析而形成的硬质金属间相的量(以原子百分比表示)，其中，X是镓、铟和锡的任意组合，镓、铟和锡总计为1。这些值是通过Scheil-Gulliver热力学计算获得的，它是一种广泛接受的模拟铸态中各种相的比例的方法。硬质金属间相(“最终金属间化合物”)是不期望的，因为它们降低了合金的延展性，并会导致加工和成型问题。当三种元素(镓、铟和锡)都存在时，最终金属间化合物的量最低。
图6示出了测试铸件的形状。
图7示出了三种合金组合物的测试铸件的试验结果，该试验结果示出了硬度、网格填充率和孔隙率。
图8比较了本发明的合金与对比例的机械加工性。
图9比较了本发明的合金与对比例的可铸造性。
具体实施方式
铂合金的硬度来自两种化学确定的机制：
I、固溶硬化—通过溶质元素扭曲(由于原子半径的差异)铂金属的晶格来实现的。
II、析出硬化—对于所添加的超出铂二次相的溶解度极限的元素，可能会发生析出硬化。这些相提高了合金的抗变形能力。
虽然期望向铂中添加元素以提高硬度，但是合金元素的添加会以下列方式不利地影响材料的可铸造性。
I、升高的熔化温度—向Pt中添加某些元素会提高合金的总熔化温度。更高的熔化温度会增加铸造过程中熔融金属与模具材料的反应，降低表面质量。更高的熔化温度还会导致铸造过程中合金流动性降低，因为考虑到纯铂的熔点已经很高，在铸造之前会很难达到足够的‘过热’。尽管常规用于硬化铂合金的一些合金元素确实降低熔点，但是本发明人已经发现，使用其它合金元素或合金元素的某些组合可以进一步降低熔化温度。
II、铸造微孔—在铸造过程中凝固的后期，液态金属被困在凝固过程中形成的枝晶臂之间。这样的被困液体的收缩导致孔隙形成。形成的孔隙通常在铸造后可见，并且会使铸造的首饰件在视觉外观方面不可接受。已知在凝固过程中引起合金中显著体积变化的合金添加和/或那些过度偏析的元素会增加微孔化的趋势。
III、热撕裂—具有非常宽的凝固温度范围的合金受到由温度降低引起的越来越大的热应力与由于生长晶粒之间的液膜引起的有限的机械强度的组合的影响。越来越大的热应力和弱的机械强度的组合导致金属在高温下撕裂，由此导致部件报废。
在本发明中，通过优化反映在优异指数(merit index)中的几种材料性能来实现更优的可铸造性。这些包括熔点指数和可选的热裂指数。它们的值与典型的铸造缺陷的风险相关：收缩孔隙率、气孔率、夹杂物的形成、差的表面光洁度和差的充型。
通过提高硬度来提高耐磨性和宝石镶嵌能力，从而实现更优的机械性能。本发明中的合金具有可调的硬度，并且可以实现150HV或更高的硬度，根据应用，提供了折衷易成形性和改善的耐磨性的可能性。
此外，合金的铸态微观结构可以具有足够的延展性，这有利于进一步的加工步骤，例如宝石镶嵌。发明人已经确定，如果该组合物在1000℃下具有至少0.3体积分数的延性γPt基体，则可以实现这一点。更大数量的γ相是期望的，因为这进一步增加了延展性。铸态微观结构可能与1000℃下的平衡微观结构不同。
本文描述了一种基于模型的方法，用于分选(isolation)解决了至少一些上述问题的新品级的铂合金。这种方法利用与机器学习相结合的计算材料模型的框架在非常广泛的组成空间中评估与设计相关的性能。原则上，这种合金设计工具允许解决所谓的逆问题；确定最能满足指定的一组设计约束因素的最佳合金组成。
设计过程的第一步是定义元素列表以及相关的成分上限和下限。本发明中考虑的每种元素添加的成分限值—称为“合金设计空间”—在表1中详细说明。这些限值是由发明人基于下面给出的解释选择出来的。一些见解来自冶金经验，而其它见解，诸如对铂合金的熔点、可铸造性和金属间相的存在的影响，是由发明人针对比表1中列出的范围更宽的组成范围基于下文中所述的热力学计算而确定的。
表1：使用
Figure BDA0004157129590000081
方法搜索的并由本发明要求保护的组成范围。
Figure BDA0004157129590000082
通过添加合金元素来提高纯铂的硬度相对容易。然而，在保持良好可铸造性的同时做到这一点并不容易。其中，需要限制由引入合金元素引起的合金的凝固范围的任何增加，避免在凝固的最后阶段金属间相的有害析出，以及避免由反应性元素引起的熔渣的形成，所有这些都会导致铸造缺陷。一些原本适合符合这些相矛盾的要求中的至少一些要求的元素又由于其它原因而必须受到限制。考虑到这一点，选择表1中的元素及其范围的原因如下：
合金中铂的以重量百分比计的最低量设定为85.0，因为这是首饰应用中铂的最低可接受量。在一些文化中，铂合金中的任何铱含量都被认为等同于铂，这意味着合金中的铂含量被认为等于铂和铱的总和。优选地，铂(或者铂和铱的总和)的以重量百分比计的最小量为90.0，以符合国际公认的铂首饰标准，例如900Pt(90wt％的铂)。期望的是，以重量百分比计的铂(或者铂和铱的总和)的最小量为95.0，以符合950Pt(95wt％的铂)。
镍、钴、铜、铁和锰：都通过固溶和析出强化的组合来降低纯Pt的熔点并提高硬度。此外，它们相对不活泼，这意味着它们与Pt的合金可以反复重熔，而不会由于与大气、坩埚壁或模具壁的反应而明显改变合金的组成。在表1中限制了钴、锰和铁的量，因为超过表1中规定的范围的具体添加不太可能带来额外的好处，因为它们不会明显地进一步降低熔点，而可能导致铸件冷却时形成过量分数的金属间相，或者可能增大凝固范围。此外，高含量的钴可使合金具有铁磁性，这可引起制造问题。铁会引起不期望的铁磁性，并且还可在高温下形成金属间相，这被怀疑损害延展性。高含量的锰可从熔体中蒸发，从而引起加工问题。这些元素中的每一种可以彼此独立地限制为10.0wt％或更少。对于镍，由于过敏反应问题，人们担心它在首饰应用中的使用。因此，镍的量保持在7.0wt％或更少，优选5.0wt％或更少，或甚至4.0wt％或更少。另一方面，镍对于这组元素的上述目的特别有用，因此镍优选以3.0wt％或更高的量存在。铜被限制为10.0wt％或更少，因为与该组中的其它元素相比，它相对容易氧化，这意味着在铸造的熔化过程中更有可能形成炉渣。不期望形成炉渣。此外，已经发现铜在较高浓度下增大凝固范围，这是不期望的。因此，铜优选限制为9.0wt％或更少，更期望地限制为8.0wt％或更少。
金在低浓度下对降低铂合金的熔化温度有小的作用，并提高了硬度。但是金增大了凝固范围，因此被限制为10.0wt％或更少。优选地，金被限制为5.0wt％或3.0wt％或更少，由于它对凝固范围的不利影响。优选地，金在该合金中不存在，因为金的存在会由于难以将其与铂分离而阻碍可回收性。
钯通过固溶和析出强化的组合略微提高硬度。钯对熔化温度仅有轻微的降低作用，因此必须用其它合金元素补充以充分降低熔点(式(1))。然而，钯是不活泼的，因此在表1中仅受到铂的最小所需量的限制。因此，在一种实施方式中，该合金含钯和至少两种另外的合金元素(选自锡、铟和镓中的两种或更多种，如下所述)。在一种实施方式中，钯在该合金中不存在，因为钯的存在会由于难以将其与铂分离而阻碍可回收性(在这种情况下，存在钴、铁、镍和铜中的一种或多种，如下所述)。此外，钯目前的成本是铂的两倍以上，因此是不期望的，因为它增加了该合金的成本。此外，已知铂-钯合金的加工性差——因此，当要实现良好的加工性时，钯含量优选降低为5.0wt％或更少。在一种实施方式中，该合金基本上不含(即包含0.0wt％或更少的)钯。
铑、铱、钌和铼：这些元素非常惰性，这意味着它们与Pt的合金可以反复重熔，而不会由于与大气、坩埚壁或模具壁的反应而明显改变该合金的组成。此外，它们通过固溶强化来提高硬度。然而，铱和/或铑和/或铼的过量添加可明显增加该合金的成本并提高其熔点，这不利地影响其可铸造性。因此，铑、铱和铼的量限制为各自5.0wt％或更少，优选各自3.0wt％或更少。钌可导致极差的可铸造性，因此被限制为10.0wt％或更少，优选5.0wt％或更少，或甚至3.0wt％或更少。在一种实施方式中，铑、铱、铼和钌中的一种或多种在该合金中不存在，因为它们的存在会由于难以将它们与铂分离而阻碍可回收性。
锡、铟、镓：都显著降低纯铂的熔点，并通过析出强化显著提高硬度。然而，过量的添加会导致铸件冷却时过量分数的金属间相，或者会过度增大凝固范围。因此，铟的量被限制为3.0wt％或更少(优选2.0wt％或更少，甚至1.0wt％或更少)，锡的量被限制为3.0wt％或更少(优选2.0wt％或更少，甚至1.0wt％或更少)。镓的量被限制为4.0wt％或更少(优选3.0wt％或2.0wt％或更少)。已经发现铟和锡特别有效，因此优选铟以0.5wt％或更多的量存在，和/或锡以0.5wt％或更多的量存在。
除了表1中的范围外，本发明中的合金还可以含有少量的其它元素，作为附带杂质。这些元素包括钛、铝、铬、锌、钇、铪、锆、钒、铌、钽、钼、钨、银、钪、任何镧系元素、锗。总的附带杂质占该合金的1.0wt％或更少，优选该合金的0.5wt％或更少。任何单一种杂质元素以0.5wt％或更少，优选0.25wt％或更少，或甚至0.1wt％或更少的水平存在。这些元素中的许多是高度反应性的，并且会降低可铸造性和/或导致金属间析出物的形成。大量的金属间析出物会导致晶界处的脆性和开裂，从而降低延展性。在一种实施方式中，铝和/或铬和/或钛实际上可以不存在。
第二步依赖于热力学计算，用于计算特定合金组成的相图和热力学性能。这通常被称为CALPHAD(相图的计算)方法。
第三阶段包括分选在第二步骤中计算的具有所期望性能的合金组合物。在所研究的组成空间中的候选合金是基于各种优异指数选择出来的，这些优异指数指示两个指标：良好的可铸造性和良好的机械性能。
可铸造性的优异指数为：
熔点指数：反映该合金的熔点，可直接由热力学计算得出。更低的值更好，因为低的熔点意味着可以抑制金属-模具反应，从而降低气孔率并改善表面光洁度。相对于具有更高熔点的材料，更低的熔点也允许更高的过热。更高的过热提高了该合金的流动性并改善了该合金的充型特性。
(平衡)凝固范围：该范围是指，在始终保持完美热力学平衡的情况下，合金凝固的范围。也就是说，假设处于热力学平衡状态，加热时固体最终熔化掉的温度减去加热时初始出现液体的温度。这可以由热力学计算直接得出。更大的范围通常与铸态微观结构中过度的元素偏析有关，这导致铸件的机械性能差，并导致热裂的风险增加，即在凝固过程中在铸件中形成裂纹。
热裂指数：该指数比凝固范围更准确地反映了热裂的风险，因为基本的Scheil模型考虑了绝大多数工业环境中遇到的非平衡凝固条件下的偏析。该值越大，越易于出现热裂。Scheil模型假设当熔体凝固时，熔体中的扩散是无限快的，并且已经凝固的材料没有反扩散。在凝固过程中，本专利中的大多数合金元素(例如Ga、Cu……)偏析到剩余的液相中，并降低它的熔点。随着凝固的进行，该液体变得越来越富集这些元素。如果偏析严重，最后凝固的液体只能在较低的温度下凝固，此时铸件中的热应变会很高。这会导致裂纹的形成，因为枝晶之间的液膜被拉开，并且没有足够的剩余液体来填充这些裂纹。这种现象称为热裂。热裂指数本身基于凝固最后阶段(通常为90％至99％)与凝固初始阶段(40％至90％的固体)所需的温降之比。这些值取自Scheil凝固曲线。
孔隙率指数：合金在Scheil凝固开始和结束之间的摩尔体积的相对变化(即在凝固初始阶段的收缩)。较大的热应变更难以接受，尤其是在凝固接近尾声时。如果这样的应变过大，合金就有收缩孔隙的风险，这在铸件中是不期望的。
机械性能的优异指数为：
硬度指数：该指数基于元素组成给出铸态合金的硬度。该指数基于文献中可获得的各种铂合金的实验性硬度数据的统计分析(式(2))。更高的值通常更好，尽管超过220HV的硬度值可能会对宝石镶嵌产生不利影响，并因此对于某些应用可能是不期望的。
相组成：本发明中的合金即使在高温下也可以以牺牲延展性铂γ基体相(无序的FCC固溶体相)为代价形成大体积分数的脆性金属间相。金属间相对于提高硬度是期望的，但是过高的体积分数使延展性降低到可接受的水平以下。为了确保足够的延展性，γ相分数这一优异指数优选设置为使得铂γ基体相的体积分数在1000℃的热力学平衡下至少为0.3。
使用上述方法计算了表2所示的一系列常见首饰合金的优异指数。通过该方法预测的这些合金的相关性能值如表3所示，并用作合金选择的指南。
表2：常用的首饰用Pt基合金列表。
Figure BDA0004157129590000101
表3：使用
Figure BDA0004157129590000102
方法预测的最常用首饰合金的性能值。/>
Figure BDA0004157129590000103
Figure BDA0004157129590000111
表3示出，除了Pt1.5In3Ga和Pt5Ni之外，所有基准合金都具有高于16.6的熔点指数，表明了高的熔点。已知铸造过程中高的熔体温度会加剧金属-模具反应，导致收缩孔隙率和气孔率增加，夹杂物和熔模开裂的风险增加，以及合金-模具反应产物的污染增加。相对于具有较高熔点的合金，具有较低熔点的合金还允许更高的过热。更高的过热提高了合金的流动性，并改善了合金的充型特性。因此，从可铸造性的角度来看，具有较低熔点的铂合金是期望的。Pt1.5In3.0Ga具有较大的凝固范围(由于高的镓水平)以及低于1.0的γ相分数，这意味着金属间相析出的可能性增加。
没有一种合金在所有方面都是最好的。例如，已知受欢迎的Pt5Co合金可以生产高质量的铸件，但很容易被磁化，这会导致制造问题。另一个受欢迎的例子是Pt5Ru合金，其不可磁化，但存在铸造孔隙和差的充型。制造商也优选至少为175HV的硬度值。除了Pt1.5In3Ga之外，其它符合950Pt印记的基准合金在铸态条件下都不符合这一要求。即使对于符合900Pt印记的基准合金，也只有Pt10Ru和Pt10Au符合硬度要求，无需后续的后处理步骤(时效处理或加工硬化)。图1示出了，存在许多符合900Pt标准的硬度高于所有基准合金的Pt合金。
基于对比表1所示更宽范围的组成作出的计算，确定了每种合金元素对各种优异指数的影响。有了这些知识，表1中的界限就建立起来了。对于表1中组成范围内的合金，使用步骤2的热力学计算来计算该范围内数千种合金组成的熔点、凝固范围、热裂指数、孔隙率指数和相组成。这些结果还用于计算热裂指数、孔隙率和收缩率。
图1绘制了落入表1允许的整个范围内的数千种合金组合物的熔点指数(x轴)和硬度优异指数(y轴)。图上还绘制了具有表2所示组成的合金的相对位置。可以看出，熔点指数小于16的合金(因此，比熔点指数大于16的那些合金具有更优的可铸造性)也倾向于比大多数现有技术的合金具有更大的硬度。
图1示出了，许多具有表1所示组成的Pt合金具有与所有基准合金(包括Pt1.5In3Ga)相当或更低的熔点。图1还示出了，许多符合表1所示组成的Pt合金具有比所有基准合金更高的硬度。
图2是示例性合金和基准合金之间的γ相(FCC铂固溶体)体积分数与熔点指数的比较。结果表明，许多具有低至0.3的γ相体积分数(因此具有可接受的延展性)的合金实现了所需的熔点指数16.6。
图3示出了，对于许多实现了低于16.6的熔点指数的合金，可实现4.0或更低的热裂指数。该区域由交叉阴影线多边形示出。
图4示出了，就具有小于16.6的熔点指数的合金而言，有几种合金也实现了200℃或更小的凝固范围。小于150℃的优选凝固范围用交叉阴影线示出。该图中省略了具有大于150℃的凝固范围的合金。
合金选择程序基于几个准则：首先，改善的可铸造性的主要衡量标准是低的熔点指数。低于16.0的熔点指数导致合金具有明显低于表3中的任何现有技术合金的熔点。这样的低熔点指数对于高含铂合金更难实现，对于这样的合金(即具有95.0wt％或更高的Pt含量的合金)，熔点指数要求放宽到16.6或更低。这是可以接受的，因为对于高价值的首饰(即高Pt含量)，铸造后的一些机械加工(例如抛光)是可以接受的，并且考虑到对高硬度和小凝固范围的潜在要求，对可以使用的合金元素会有更多的限制。第二，为了改善机械性能，硬度值应超过150HV，但应该是可调节的，因为硬度要求会根据应用而变化。
在这些结果的基础上，推导出下式，该式将熔点指数表示为组成的函数。该式是由落入表1范围内的合金的结果推导出来的。因此，对于落入表1的组成范围内并且其中下式(1)为16.0或更小的铂合金，与表2中的现有技术合金相比，这样的合金将会具有更优的可铸造性，并且还很可能具有更高的硬度。对于具有95.0wt％或更高的铂含量且下式(1)得出的值为16.6或更小(或甚至16.4或更小，或16.2或更小(表4中本发明的所有示例性合金都满足该最苛刻的标准))的合金，与表2中具有类似的高铂组成的所有现有技术合金(除了Pt1.5In3.0Ga和Pt5Ni)相比，可铸造性将会得到改善。然而，这些合金分别具有非常高的凝固范围(由于过量的Ga)和低的硬度。
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe-(1)
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu和WRe分别是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金和铼的重量百分比。
落入表1范围内的合金组合物具有甚至更高的熔点指数。优选地，不考虑该合金的铂含量，式(1)为16.0或更小。优选具有较小的式(1)的值的合金，特别是式(1)为15.5或更小，更优选15.0或更小，最优选14.5或更小的合金。
基于实验结果，可以根据下式(2)评估铂合金的硬度：
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379(2)
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比。
如果式(2)大于或等于150(如下面表5所示，这本发明的合金所能达到的)，铂合金的硬度将会是可接受的。优选地，式(2)大于或等于200，优选225，更优选250，甚至更优选275或最优选300，在这种情况下，得到具有相应提高的硬度的合金，这对于某些应用是优选的。首饰领域的技术人员知道硬度应该足够高，以提高耐磨性，并有利于宝石镶嵌和抛光，但如果硬度太高，较软的宝石在镶嵌过程中会有损坏的风险。组成空间允许宽的硬度范围，并且本发明中的合金具有至少150HV的硬度。当镶嵌坚硬的宝石诸如钻石或制作无宝石的首饰时，较硬的合金是优选的。在一些实施方式中，较低的硬度是优选的(例如为了便于宝石镶嵌)，所以优选式(2)小于或等于280，更优选小于或等于260，最优选小于或等于240。
凝固范围：过大的范围往往会导致凝固缺陷。该合金优选具有小于200℃的凝固范围，优选该合金组合物具有150℃或更小的凝固范围。更优选该合金组合物具有125℃或更小的凝固范围，更优选该合金组合物具有100℃或更小的凝固范围，甚至更优选该合金组合物具有75℃或更小的凝固范围，最优选该合金组合物具有50℃或更小的凝固范围。发明人已经发现确保满足下式：0.35WAu+0.6WSn+0.6WIn+WGa≤3.75有助于制备具有较小凝固范围的合金。优选0.35WAu+0.6WSn+0.6WIn+WGa≤3.0。如下所述，必须满足式(4)，以便在不过度增大凝固范围的情况下可以达到期望的熔点。元素之间复杂的相互作用意味着发明人不可能使用表1中所有元素的简单比例由热力学数据推导出定义凝固范围的精确的式。然而，凝固范围可以通过差示扫描量热法实验地测量。与缓慢冷却(以10K/min或更小的速率)时从液体到固体的相变相关的放热峰的开始和结束之间的差(以开尔文为单位)被定义为凝固范围。下表示出了95wt％Pt的多种二元Pt合金的凝固范围，并示出了合金元素选择的相对效果，技术人员从中可以看出哪些元素最有可能增大凝固范围。然而，请注意，表中的值是由这些元素与铂的二元相图得出的——它们代表在整个凝固过程中体系接近于热力学平衡情况下的凝固范围。然而，由于动力学效应，实验测量的凝固范围总是大于平衡范围。
Figure BDA0004157129590000131
在一种实施方式中，以重量百分比计，该合金由下列组成：0.0至5.0钴、0.0至10.0铜、0.0至7.0铁、0.0至4.0镓、0.0至3.0铟、0.0至7.0镍、0.0至15.0钯、0.0至3.0锡、85.0或更多的铂，以及附带杂质。这样的合金是优选的，因为金和锰对熔点和硬度的影响低，但增大了凝固范围，铱、铼、铑和钌倾向于提高熔点。因此，添加这些元素不如添加其它元素有效，所以它们的使用不太优选，考虑到仅可以使用较低含量的合金元素(为了保持铂含量足够高以满足印记要求)。然而，这样的合金中可以含有少量(总计高达1.0重量百分比)的金、铱、锰、铼、铑和钌这些元素。
推导出了下式(3)，该式将凝固范围指数表示为组成的函数，并且对于落入表1范围内的合金有效。
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6(3)
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu和WRe分别是该合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金和铼的重量百分比。优选式(3)的值等于或小于140。由于较小的凝固范围，这样的合金具有改善的可铸造性。优选式(3)的值等于或小于120，或甚至等于或小于100，或甚至等于或小于80，最优选等于或小于60。
本发明中的合金的特征在于足够的硬度以及窄的凝固范围和低的熔点的组合，它们的组合导致良好的可铸造性。可以确定两组不同的合金元素：通过降低熔点而不过度增大凝固范围来提高可铸造性的合金元素(Ni、Co、Fe、Pd和Cu)以及提高硬度和降低熔点但因增大凝固范围而降低可铸造性的合金元素(Sn、In、Ga)。本发明中的合金需要来自每组元素中的至少一种，以满足式(4)和式(5)两个标准：
WCo+WPd+WFe+WNi+WCu≥1.0(4)
WSn+WIn+WGa≥0.25(5)
优选WCo+WPd+WFe+WNi+WCu≥2.0，因为这样的合金具有较低的熔点，而凝固范围没有大的增大。
还发现，具有Sn、In和Ga组中的两种或更多种元素有利于减少在凝固的最后阶段在枝晶间区域中形成的金属间相(“最终金属间化合物”)的量。由于其脆性和粗糙的形态，最终金属间化合物降低了铸件的延展性，并对后续的成型和加工产生不利影响。因此，它们的分数应该减少。图5示出了含有5wt％钴、2wt％铁和4.9wt％任意组合的镓、铟和锡的铂合金中最终金属间化合物分数的变化。即使以较少的量，包括少至0.1wt％(这是这些元素之和的最小值0.25wt％的相当大的一部分)在内，加入第二合金元素，减少金属间化合物的效果也是明显的，因此合金需要含有以0.1wt％或更多，优选0.25wt％或更多，甚至更优选0.5wt％或更多的量存在的镓、铟和锡中的两种或更多种。
从图5中可以看出，当所有三种元素都存在时，实现了最终金属间化合物的最低分数。虽然使用纯Sn或In确实比使用Ga分数超过约0.4的三种元素的组合产生更少的最终金属间化合物，但是高的Ga含量可能出于其它原因是期望的——例如为了获得非常高的硬度。在这种情况下，用In或Sn代替一些Ga只会稍微降低硬度，但会显著减少最终金属间化合物的分数。虽然可以使用Ga和In或Ga和Sn的组合来获得所期望的硬度，但使用所有三种元素会同时减少最终金属间化合物的分数，因此是优选的。
预计使用In、Ga或Sn中的不只一种来减少最终金属间化合物的分数更普遍地适用于本发明的合金。潜在的物理原因可能是，对于给定重量百分比(例如10％)的合金元素，当合金元素的数量增加时，固溶体在热力学上更有利。
可以看出，含有镓、铟和锡(其中的两种是必须有的)的组中的铟和锡的合金比不含这两种元素的合金具有更低水平的最终金属间化合物。因此，优选铟和锡是存在的镓、铟和锡中的两种元素，其中减少的金属间析出优先于其它性能。
与仅存在少量这三种元素中的第二种或第三种的情况相比，通过混合以接近相等的量存在的元素镓、铟和锡可以减少金属间化合物的量。因此，在镓、铟和锡中的两种或更多种是铟和镓的情况下，优选满足下式：
0.5WIn≤WGa≤1.5WIn
其中，WGa和WIn是该合金中镓和铟的重量百分比。
在镓、铟和锡中的两种或更多种是锡和镓的情况下，优选满足下式：
0.5WSn≤WGa≤1.5WSn
其中，WGa和WSn是该合金中镓和锡的重量百分比。
在镓、铟和锡中的两种或更多种是铟和锡的情况下，优选满足下式：
0.5WIn≤WSn≤1.5WIn
其中，WIn和WSn是该合金中铟和锡的重量百分比。
在镓、铟和锡中的两种或更多种是铟、锡和镓的情况下，优选满足下列各式：
0.3WIn≤WGa≤1.3WIn
0.3WSn≤WGa≤1.3WSn
0.3WIn≤WSn≤1.3WIn
其中，WGa、WIn和WSn是该合金中镓、铟和锡的重量百分比。
热裂：过大的值通常会导致凝固缺陷，特别是开裂。Pt10Au基准合金具有最大的指数值，但它在凝固过程中不太容易开裂。因此，热裂指数被限制为略小于Pt10Au的热裂值。推导出了下式(6)，该式将热裂指数表示为组成的函数。该式是由落入表1范围内的合金的结果推导出来的。因此，对于落入表1组成范围内并且其中下式(6)为4.0或更小的铂合金，这样的合金将会具有比Pt10Au更优的可铸造性。优选式3的热裂指数为3.941或更小。表4中本发明的所有实施例都落在该范围内。
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu(6)
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn和WAu分别是该合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰和金的重量百分比。
甚至更优选地，热裂指数为3.5或更小，或甚至3.0或更小，或甚至2.5或更小。因此，式(6)优选为3.5或更小，或者甚至3.0或更小，或者最优选2.5或更小。
所研究的许多合金元素，特别是一些第一行的过渡金属(例如Fe)和一些p区元素(例如Ga、Sn)，会形成大量能够降低塑性的金属间析出物。在冶金学上相似的镍基超合金中，最大允许的析出物体积分数约为0.7，确保有足够的延性基体相来防止脆性。基于这一认识，1000℃下延性γ基体相的最小平衡体积分数期望地为0.3，这是通过许多实施例得出的。优选该合金组合物在1000℃下包括0.55或更大体积分数的γ相，优选0.6或更大体积分数的γ相，更优选0.7或更大体积分数的γ相，甚至更优选0.8或更大体积分数的γ相，最优选0.9或更大体积分数的γ相。热力学计算的结果还不允许推导出基于组成预测γ主相的体积分数的简单式。然而，组成可以通过以下方法实验地确定。在1000℃下相当长时间(例如200h)的热暴露后，将样品在水中淬火，贯穿材料取出一部分，并使用常规/标准冶金制备技术进行抛光，以备扫描电子显微镜检测。一旦制备好，就应该在扫描电子显微镜中观察微观结构。至少应拍摄10幅图像，以提供具有统计代表性的数据集。图像应覆盖至少1mm2的面积。应处理揭示微观结构的二维图像，以识别所有大于30nm的析出物颗粒，并测量它们的面积分数。它们的组合面积分数与γ基体相的分数互补，关系为M＝1-P，其中，P是析出相的体积分数，M是γ基体相的体积分数。测量的面积分数直接对应于体积分数。
直接由熔体形成的金属间有序相产生严重降低延展性的大的脆性晶粒。为了进一步确保足够的延展性，合金优选是在从液体冷却时首先形成γ相的合金。在γ相中，所有合金元素都在固溶体中。这可以通过按照类似于上一段中的程序来实验地确定。该程序改为测量任何简单多边形析出物的面积分数，这些析出物的取向是随机的并且其最大直径超过0.2mm。如果它们的面积分数超过0.025，这表示直接来自熔体的过量金属间析出物。
在一种实施方式中，优选满足条件2.5WIr+3WRu≤7.5，以实现低的熔点。
结果表明，如果满足下式5，可以实现较低的熔化温度和窄的凝固范围，其中WCo、WFe、WNi和WPd分别是合金中钴、铁、镍和钯的重量百分比。当其它合金元素以少量存在或不存在时尤其如此。
(WCo+WPd)/11+(WFe+WNi)/2.2≥1.0(7)
在一种实施方式中，该合金包含铂、钴、铁、镍和钯，其中任何其它元素以1.0wt％或更少(优选0.5wt％或更少)的总量存在，并且任何单种其它元素以0.5wt％或更少(优选0.25wt％或更少)的量存在。这是有利的，因为Fe和Ni比Co和Pd更有效地降低熔点，因此需要更多的Co和Pd来达到相同的效果。
当满足下式3.0≤WCo+WFe+WNi≤4.5时，发现了最有利的性能组合，其中WCo、WFe和WNi为该合金中钴、铁和镍的重量百分比，特别是在没有铜和钯的情况下。这样的合金具有降低的熔点，而没有相应地增大凝固范围。另外地或替代地，当满足下式0.4≤WGa+WIn+WSn≤2.2时，实现了良好的性能组合，其中WGa、WIn和WSn是该合金中镓、铟和锡的重量百分比。这使得合金具有优异的硬度，而凝固范围仅有有限的相应增大。在一种实施方式中，该铂合金组合物包括95重量百分比或更多的铂，并且满足下式：3.0≤WCo+WFe+WNi≤4.5，其中，WCo、WFe和WNi是该合金中钴、铁和镍的重量百分比，还满足下式：0.4≤WGa+WIn+WSn≤2.2，其中，WGa、WIn和WSn是合金中镓、铟和锡的重量百分比。这样的合金具有可铸造性和硬度的良好平衡，同时仍然满足950铂印记要求。
表4示出了落入本发明范围内的几种示例性合金组合物。即，所有合金组成都落入表1的组成范围内。所有值都以重量百分比为单位。
表4
Figure BDA0004157129590000151
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Figure BDA0004157129590000161
/>
Figure BDA0004157129590000171
表5示出了通过这些实施例实现的主要性能，即用热力学模型预测的γ相分数、用上述式预测的硬度、用上述拟合式表示的热裂指数、用上述拟合式获得的熔点指数和用热力学模型测量的凝固范围。可以看出，该系列合金的热裂指数比许多现有技术合金的热裂指数更好。虽然热力学计算表明一些合金具有高的γ相分数，硬度预测表明这样的合金具有高硬度，但认为这是由于低于1000℃时形成析出物。
表5
Figure BDA0004157129590000172
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Figure BDA0004157129590000181
/>
Figure BDA0004157129590000191
从表3可以看出，在存在仅一种常用合金元素的情况下，在铂合金中实现低的熔化温度是困难的。如表4和表5所示，本发明的实施例通过掺入镓、铟和锡中的两种或更多种，优选三种或更多种，以及钴、钯、铁、镍和铜中的一种或多种，实现了期望的低熔点和高硬度。
实施例和对比例
铸造试验证明，本发明的实施例(实施例0)确实比对比例1至3具有更好的可铸造性和硬度的组合。这些合金被熔模铸造到预热的陶瓷模具中。铸件的形状如图6所示。然后用这棵树的几个部分来评估各合金的充型能力、维氏硬度和孔隙率。使用熔融金属填充网格的百分比作为充型能力的指标。为了评估收缩孔隙率，将该树的环切成两半，嵌入，抛光，并在光学显微镜下成像。然后应用图像处理来测量孔隙的表面积分数。上述结果总结在图7中。对比例1具有低孔隙率，表现出良好的充型，并且可以认为是高度可浇铸的。但是，它不满足硬度要求。对比例2也是如此，不同的是，由于其差的充型能力，其可浇铸性差。对比例3显示出良好的充型，但是具有大的收缩孔隙率(由于过大的凝固范围)，并且对于许多首饰应用来说会被认为太硬。相比之下，本发明的实施例0在两个可铸造性指标方面都表现良好，既不太硬也不太软。
上面的机械加工性试验表明，与常用的对比例2相比，本发明的实施例(实施例0)具有更好的机械加工性。使用利用碳化钨工具作业的CNC钻机在简单环上加工用于宝石镶嵌的凹槽。对比结果如图8所示——由对比例2制成的带中的机加工凹槽布满毛刺。它们的存在是不期望的，因为移除它们是耗时的过程。相比之下，实施例0示出了平滑的边缘。与在对比例2中不同，在由后续的工具行程(tool pass)形成的凹槽中观察到小台阶。这表明实施例0适用于精密加工。
关于复杂环设计的其它铸造试验的结果示于图9中。测试了实施例0和对比例2，两者都真空熔模铸造到设计基本相同的砂箱中。在两种情况下，熔体在铸造前被加热到熔点以上约200℃，而砂箱温度为732℃。虽然最复杂的环设计(最后面的)没有被任一种合金完全填充，但实施例0更接近完全填充。实施例0也完全填充了铸造树前部的环，而对比例2中的相同设计(铸造树的右部)示出了仅部分填充。
实施例0的合金特别有前途，具有优异的性能。以重量百分比计，特别优选的合金由0.0至2.0的铟、0.0至5.0的镍和0.0至2.0的锡，其余为铂和附带杂质组成，优选0.5至1.0的铟、3.0至4.0的镍和0.5至1.0的锡。

Claims (44)

1.一种铂合金组合物，以重量百分比计，由以下各项组成：0.0至10.0的金、0.0至5.0的钴、0.0至10.0的铜、0.0至7.0的铁、0.0至4.0的镓、0.0至3.0的铟、0.0至5.0的铱、0.0至10.0的锰、0.0至7.0的镍、0.0至15.0的钯、0.0至5.0的铼、0.0至5.0的铑、0.0至10.0的钌、0.0至3.0的锡、85.0或更多的铂，以及附带杂质；其中，镓、铟和锡中的两种或更多种以0.1或更多的量存在；其中，满足下式：
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥150，其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比；并且
满足以下条件之一：
当WPt<95.0时，–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.0；
而当WPt≥95.0时，–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.6，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu、WPt和WRe分别是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金、铂和铼的重量百分比；并且
满足下列各式：
0.35WAu+0.6WSn+0.6WIn+WGa≤3.75；
WCo+WPd+WFe+WNi+WCu≥1.0；
WSn+WIn+WGa≥0.25，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn和WAu是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡和金的重量百分比。
2.根据权利要求1所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含90.0或更多的铂或铂和铱的总和，优选95.0或更多的铂或铂和铱的总和。
3.根据权利要求1或2所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥200；
优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥225；
更优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥250；
还更优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥275；
最优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≥300，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比。
4.根据权利要求1、2或3所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤3.941；
优选地，
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤3.5；
更优选地，
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤3.0；
甚至更优选地，
–0.1*WCo–0.4933*WCu–0.32*WFe–1.16377*WGa–0.54278*WIn–0.08612*WNi+0.06915*WPd–0.69928*WSn+4.169+0.04*WMn+0.133*WAu≤2.5，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn和WAu分别是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰和金的重量百分比。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤16.0；
优选地，
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤15.5；
更优选地，
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤15.0；
甚至更优选地，
–0.1028*WCo–0.1201*WCu–0.2113*WFe–0.3368*WGa–0.1125*WIn–0.1639*WNi–0.015*WPd–0.1959*WSn+17.276261–0.20*WMn+0.0678*WRu+0.035*WIr+0.045*WRh–0.059*WAu+0.066*WRe≤14.5；
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu和WRe分别是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、锰、钌、铱、铑、金和铼的重量百分比。
6.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含5.0或更少的镍，优选4.0或更少的镍。
7.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≤280；
优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≤260；
更优选地，
60+WPd*2.5+WRh*3.4+WIr*6.455+WAu*11.93+WRu*13.241+WCu*14.328+WRe*16.6+WNi*16.9+WMn*18.48+WCo*18.69+WFe*21.879+WIn*29+WSn*28.207+WGa*42.379≤240，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WRh、WIr、WAu、WRu、WRe和WMn分别是所述合金中钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、铑、铱、金、钌、铼和锰的重量百分比。
8.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含3.0或更少的铱。
9.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含3.0或更少的铑。
10.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含5.0或更少的钌，优选3.0或更少的钌。
11.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含3.0或更少的铼。
12.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
WSn+WIn+WGa≥0.4
其中，WGa、WIn和WSn是所述合金中镓、铟和锡的重量百分比。
13.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含2.5或更少的铟，优选2.0或更少的铟，优选1.0或更少的铟。
14.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含2.5或更少的锡，优选2.0或更少的锡，更优选1.0或更少的锡。
15.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，在1000℃下，所述合金组合物包括0.55或更多体积分数的γ相，优选0.6或更多体积分数的γ相，更优选0.7或更多体积分数的γ相，甚至更优选0.8或更多体积分数的γ相，最优选0.9或更多体积分数的γ相。
16.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，所述合金组合物具有200℃或更小的凝固范围，优选所述合金组合物具有150℃或更小的凝固范围，更优选所述合金组合物具有125℃或更小的凝固范围，更优选所述合金组合物具有100℃或更小的凝固范围，甚至更优选所述合金组合物具有75℃或更小的凝固范围，最优选所述合金组合物具有50℃或更小的凝固范围。
17.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，铟和锡以0.1或更多的量存在。
18.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
0.35WAu+0.6WSn+0.6WIn+WGa≤3.0
其中，WGa、WSn和WAu分别是所述合金中镓、锡和金的重量百分比。
19.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
(WCo+WPd)/11+(WFe+WNi)/2.2≥1.0
其中，WCo、WFe、WNi和WPd分别是所述合金中钴、铁、镍和钯的重量百分比。
20.前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含5.0或更少的金，优选3.0或更少的金。
21.前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含9.0或更少的铜，优选8.0或更少的铜。
22.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含2.0或更少的镓，优选1.5或更少的镓。
23.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
2.5WIr+3.0WRu≤7.5
其中，WIr和WRu分别是所述合金中铱和钌的重量百分比。
24.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，在从液体冷却时，首先形成γ相，其中所有合金元素都在固溶体中。
25.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含总计0.0至1.0重量百分比的金、铱、锰、铼、铑和钌。
26.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，存在至少两种，优选至少三种选自下列的元素：金、钴、铜、铁、镓、铟、铱、锰、镍、钯、铼、铑、钌、锡。
27.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥140；
优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥120；
更优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥100；
甚至更优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥80；
最优选地，
0.041WAuWCo+0.122WAuWIn+1.96WAuWNi+1.87WAuWSn+0.903WAu 2+1.74WCoWGa+13.4WCoWIn+1.24WCoWMn+5.04WCoWSn+1.02WCo 2+8.97WCuWFe+1.74WCuWGa+4.38WCuWIn+1.16WCuWMn+0.491WCuWNi+3.69WCuWSn+0.22WCu 2+1.68WFeWGa+3.31WFeWIn-1.26WFeWMn+5.07WFeWSn+0.199WFe 2+5.35WGaWIn+0.086WGaWMn+3.27WGaWRe+33.3WGaWRh+4.56WGaWRu+2.21WGaWSn+29.0WGa+8.49WGa 2+9.09WInWMn-0.28WInWNi+15.4WInWRh+0.992WInWRu+11.7WIn+6.68WIn 2+0.863WIr 2+5.73WMnWNi-0.02WMnWRu+5.68WMnWSn+18.4WMn-0.89WMn 2+0.49WNiWRu+0.186WNi 2+4.48WReWSn+1.15WRe 2-5.11WRhWSn+2.04WRh 2+0.885WRuWSn+1.28WRu 2+1.58WSn+9.49WSn 2+11.6≥60，
其中，WCo、WCu、WFe、WGa、WIn、WNi、WPd、WSn、WMn、WRu、WIr、WRh、WAu和WRe分别是所述合金中铝、钴、铜、铁、镓、铟、镍、钯、锡、钛、锰、钌、铱、铑、金和铼的重量百分比。
28.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
WCo+WPd+WFe+WNi+WCu≥2.0
其中，WCo、WCu、WFe、WNi和WPd是所述合金中钴、铜、铁、镍和钯的重量百分比。
29.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，镓、铟和锡中的两种或更多种以0.25或更多的重量百分比的量存在，优选地，镓、铟和锡中的两种或更多种以0.5或更多的重量百分比的量存在。
30.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
3.0≤WCo+WFe+WNi≤4.5
其中，WCo、WFe和WNi是所述合金中钴、铁和镍的重量百分比。
31.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，满足下式：
0.4≤WGa+WIn+WSn≤2.2
其中，WGa、WIn和WSn是所述合金中镓、铟和锡的重量百分比。
32.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，镓、铟和锡中的两种或更多种是铟和镓，并且满足下式：
0.5WIn≤WGa≤1.5WIn
其中，WGa和WIn是所述合金中镓和铟的重量百分比。
33.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，镓、铟和锡中的两种或更多种是锡和镓，并且满足下式：
0.5WSn≤WGa≤1.5WSn
其中，WGa和WSn是所述合金中镓和锡的重量百分比。
34.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，镓、铟和锡中的两种或更多种是铟和锡，并且满足下式：
0.5WIn≤WSn≤1.5WIn
其中，WIn和WSn是所述合金中铟和锡的重量百分比。
35.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，其中，镓、铟和锡中的两种或更多种是铟、锡和镓，并且满足下列各式：
0.3WIn≤WGa≤1.3WIn；
0.3WSn≤WGa≤1.3WSn；
0.3WIn≤WSn≤1.3WIn，
其中，WGa、WIn和WSn是所述合金中镓、铟和锡的重量百分比。
36.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含5.0或更少的钯，优选1.0或更少的钯，更优选0.0或更少的钯。
37.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，由铂、铟、镍和锡组成。
38.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含0.5或更多的铟。
39.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含0.5或更多的锡。
40.根据前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物，以重量百分比计，包含3.0或更多的镍。
41.一种铂合金组合物，以重量百分比计，由约0.653的铟、约3.405的镍和约0.654的锡，其余为铂和附带杂质组成。
42.一种铸件，包括前述权利要求中任一项所述的铂合金组合物。
43.一种首饰，包括权利要求1至41中任一项所述的铂合金组合物。
44.根据权利要求43所述的首饰，进一步包括镶嵌在所述铂合金组合物中的宝石。
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