RU2156824C1

RU2156824C1 - Alloy based on white gold of hallmark 585

Info

Publication number: RU2156824C1
Application number: RU99116702A
Authority: RU
Inventors: А.В. Ермаков; Н.И. Тимофеев; В.И. Сюткина; Н.Н. Голикова; Т.С. Бояршинова; Т.С. Горских
Original assignee: Оао "Екатеринбургский Завод По Обработке Цветных Металлов"
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2000-09-27

Abstract

FIELD: manufacture of jewelry. SUBSTANCE: alloy based on white gold of hallmark 585 comprises wt %: gold, 58.5-59.0; palladium, 15.0-20.0; nickel, 10.0-14.0; zinc, 1.5-3.0; and copper, the balance. Alloy makes it possible to attain high corrosion resistance due to formation of nonoxidizable dispersed structure. EFFECT: higher hallmark of the alloy, increased wear resistance thereof and stable fine whit color. 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к благородным металлам - сплавам на основе золота 585 пробы белого цвета. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, and in particular to noble metals - alloys based on gold 585 of white sample.

В России и за рубежом растет спрос на золотые ювелирные изделия разнообразных цветов и оттенков, особенно на белые сплавы золота в качестве заменителя платины для престижных ювелирных украшений. Учет цен высветил эту тенденцию, т.к. белые золотые сплавы обеспечивают при замене платины меньшую стоимость. Белые сплавы золота имеют хороший серый цвет, напоминают платину, мягкие, и содержат оптимальное количество легирующих элементов. Но, поскольку украшения достаточно дорогостоящи, хотелось бы, чтобы они обладали устойчивым цветом, а коррозионная стойкость ювелирных сплавов должна обеспечивать устойчивость поверхности ювелирных изделий к воздействию внешней среды в нормальных бытовых условиях при длительной эксплуатации. В связи с этим, работа по созданию сплавов золота белого цвета в настоящее время приобрела свою актуальность. In Russia and abroad, the demand for gold jewelry of various colors and shades is growing, especially for white gold alloys as a substitute for platinum for prestigious jewelry. Price accounting has highlighted this trend, as white gold alloys provide a lower cost when replacing platinum. White gold alloys have a good gray color, resemble platinum, are soft, and contain the optimal amount of alloying elements. But, since jewelry is quite expensive, I would like it to have a steady color, and the corrosion resistance of jewelry alloys should ensure that the jewelry surface is resistant to the environment in normal living conditions for long-term use. In this regard, the work on the creation of white gold alloys has now acquired its relevance.

Учитывая, что в качестве аналогов изобретения указываются средства того же назначения, известные из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения, характеризуемые совокупностью признаков, сходной с совокупностью существенных признаков изобретения, а также то, что имеется столь большое число белых сплавов золота с различными составами, ограничимся выбором аналогов, наиболее сходных с заявляемым сплавом по набору его существенных компонентов, т.е. будем рассматривать сплавы золота 585 пробы, в обязательном порядке и содержащих только золото, никель, цинк, медь. Given that analogues of the invention indicate the same purpose, known from information that has become publicly available prior to the priority date of the invention, characterized by a combination of features similar to the set of essential features of the invention, as well as the fact that there are so many white gold alloys with different compositions , we restrict ourselves to the choice of analogues that are most similar to the claimed alloy in terms of the set of its essential components, i.e. we will consider alloys of gold 585 samples, without fail and containing only gold, nickel, zinc, copper.

Известен, например, сплав золота 585 пробы, с обязательным набором указанных компонентов, обладающий, как отмечается, высокой коррозионной стойкостью (а. з. Японии N 51-29088, С 22 С 5/00, пр. 19.02.68, оп. в бюл. N 24, 1976 г.). Однако данный сплав не является белым, возможно, из-за наличия таких компонентов сплава, как железа, хрома, платины, что не позволяет достичь требуемой степени светлоты изготовленных из него ювелирных изделий. Known, for example, is an alloy of gold 585, with a mandatory set of these components, which, as noted, has high corrosion resistance (a.z. Japan N 51-29088, C 22 C 5/00, pr. 19.02.68, op. Bulletin N 24, 1976). However, this alloy is not white, possibly due to the presence of such alloy components as iron, chromium, platinum, which does not allow to achieve the required degree of lightness of jewelry made from it.

Имеется также золотой сплав рассматриваемой пробы (п. США N 3810755, С 22 С 5/00, пр. 18.08.72, оп. 14.04.74), предназначенный для ювелирных изделий, в который для обеспечения чистого и блестящего цвета вводятся добавки алюминия. Но, в связи с тем, что алюминий - неблагородный металл, то коррозионная стойкость не имеет необходимый уровень значений для такого рода изделий. There is also a gold alloy of the sample in question (US Pat. No. 3810755, C 22 C 5/00, Project 18.08.72, Op. 14.04.74), intended for jewelry, in which aluminum additives are added to ensure a clean and shiny color. But, due to the fact that aluminum is a base metal, the corrosion resistance does not have the necessary level of values for such products.

Известен также достаточно светлый сплав золота этой же - 585 пробы, который для осветления нет необходимости покрывать, например, родием (п. Швейцарии N 0684616 А3, С 22 С 5/02, пр. 17.08.92, оп. в бюл. N 4, 1996 г.). Однако создание состава данного сплава, содержащего все указанные обязательные компоненты, и наличие определенного количества ингредиентов направлено на то, чтобы исключить аллергию. A fairly light gold alloy of the same type, 585, is also known, which, for clarification, does not need to be coated with rhodium, for example (item Swiss N 0684616 A3, C 22 C 5/02, etc. 17.08.92, op. In bull. N 4 , 1996). However, the creation of the composition of this alloy containing all of these mandatory components, and the presence of a certain amount of ingredients is aimed at eliminating allergies.

Имеющаяся же в настоящее время другая разработка сплава белого золота 585 пробы (п. ФРГ N 2414476, С 22 С 5/02, пр. 26.03.74, оп. в бюл. N 8, 1978 г. ), является недостаточно светлой, возможно, за счет присутствия меди, а неудовлетворительная коррозионная стойкость поверхности украшений, выполненных из этого сплава, возможно, связана с достаточно повышенным количеством в нем никеля. The other development of the 585 white gold alloy currently available (n. FRG N 2414476, C 22 C 5/02, apr. 26.03.74, op. Bull. N 8, 1978) is not light enough, maybe , due to the presence of copper, and the poor corrosion resistance of the surface of jewelry made of this alloy is possibly associated with a rather high amount of nickel in it.

Известен также аналогичный заявляемому сплав золота 585 пробы с достаточно высокой коррозионной стойкостью (а.з. Японии N 49-23971, С 22 С 5/00, пр. 10.09.70, оп. в бюл. N 9, 1975 г.). Сплав содержит определенное количество меди, никеля и цинка. Для регулирования же цвета в композицию добавлены присадки меди и серебра, однако медь придает сплаву красновато-желтый оттенок, и поэтому сплав с полной определенностью не может быть причислен к светлым, белым. Also known is a similar alloy of the claimed gold of 585 sample with a sufficiently high corrosion resistance (a.z. of Japan N 49-23971, C 22 C 5/00, pr. 10.09.70, op. In bull. N 9, 1975). The alloy contains a certain amount of copper, nickel and zinc. To regulate the color, copper and silver additives were added to the composition, however, copper gives the alloy a reddish-yellow hue, and therefore the alloy with full certainty cannot be classified as light, white.

Известен и другой сплав золота 585 пробы, использующийся для изготовления ювелирных украшений (а. з. Японии N 49-48813, С 22 С 5/02, пр. 23.09.69, оп. в бюл. N 17, 1975 г.). Сплав содержит медь, никель, цинк и ряд других добавок, число и количество которых влияют на цвет и его механическую прочность. Однако значительное количество меди делает сплав цветным, а наличие среди компонентов алюминия хотя и придает сплаву чистый и блестящий цвет, но как неблагородный компонент, снижает коррозионную стойкость сплава. Another alloy of test gold 585 is also known, which is used for the manufacture of jewelry (a.z. of Japan N 49-48813, C 22 C 5/02, pr. 23.09.69, op. In bull. N 17, 1975). The alloy contains copper, nickel, zinc and a number of other additives, the number and quantity of which affect the color and its mechanical strength. However, a significant amount of copper makes the alloy colored, and the presence of aluminum among the components, although it gives the alloy a clean and shiny color, but as a base component, reduces the corrosion resistance of the alloy.

Несмотря на то, что в области разработки ювелирных сплавов на основе золота 585 пробы выполнено немало работ, потребность в белых, качественных, коррозионностойких, долговечных сплавах является насущной. Despite the fact that a lot of work has been done in the development of jewelry alloys based on 585 gold, the need for white, high-quality, corrosion-resistant, durable alloys is urgent.

Известным ювелирным сплавом золота 585 пробы, хотя и стремятся придать белый цвет, блестящую, надолго сохраняемую поверхность и высокую коррозионную стойкость, однако в настоящий момент перечисленные сплавы полностью не удовлетворяют этому ряду требований. Although they are trying to impart white color, a shiny, long-lasting surface and high corrosion resistance, the well-known jewelry alloy of gold 585, however, at the moment, these alloys do not fully satisfy this number of requirements.

Известные сплавы этой пробы имеют, в основном, серый цвет, кроме того, часто от торговли поступают жалобы, что изделия тускнеют на воздухе, темнеют, еще не дойдя до покупателя. Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является золотой сплав белого цвета 585 пробы: 3лНЦМ 585-12, 5-4 (ГОСТ P 51152-98, введ. 01.01.99., табл. 1). Известный сплав содержит, мас, %: 58,5-59,0 золота, 12,0-13,0 никеля, 3,6-4,4 цинка и остальное - медь. Основной причиной низких коррозионных свойств известного сплава является неоптимальная структура. Известный сплав хотя и квалифицируется как белый, но все-таки имеет достаточно тусклый цвет, причем со стальным оттенком. Кроме того, цвет сплава неустойчив. Это, возможно, объясняется низкой коррозионной стойкостью из-за наличия в его составе свободной фазы на основе никеля, который, как известно, относится к достаточно высокоокисляемым химическим элементам, и количество которого в сплаве, в определенной степени, высоко. Так, например, двойная диаграмма золото-никель характеризуется расслоением с образованием одной из фаз, богатой никелем. Возможно, что именно подобная фаза и является неустойчивой к воздействию кислорода в рассматриваемом сплаве и, именно фаза на основе никеля и снижает коррозионную стойкость всего известного золотого сплава. The known alloys of this sample are mainly gray in color, in addition, complaints often come from trade that the products fade in the air, darken before they reach the buyer. The closest analogue to the claimed invention is a white gold alloy 585 samples: 3lNTsM 585-12, 5-4 (GOST P 51152-98, introduced. 01.01.99., Table 1). The known alloy contains, wt.%: 58.5-59.0 gold, 12.0-13.0 nickel, 3.6-4.4 zinc and the rest is copper. The main reason for the low corrosion properties of the known alloy is the non-optimal structure. The well-known alloy, although qualified as white, still has a rather dull color, and with a steel tint. In addition, the color of the alloy is unstable. This is possibly due to the low corrosion resistance due to the presence in its composition of a free phase based on nickel, which, as you know, refers to fairly highly oxidizable chemical elements, and the amount of which in the alloy is, to a certain extent, high. For example, the double gold-nickel diagram is characterized by stratification with the formation of one of the phases rich in nickel. It is possible that just such a phase is unstable to oxygen in the alloy under consideration and, precisely, the nickel-based phase also reduces the corrosion resistance of the entire known gold alloy.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание нового белого сплава на основе золота 585 пробы для ювелирных украшений. The problem to which the invention is directed, is the creation of a new white alloy based on gold 585 of test for jewelry.

Поставленная задача достигается за счет технического результата, который может быть получен при осуществлении изобретения: повышения коррозионной стойкости сплава за счет формирования не поддающейся окислению образующейся дисперсной фазы палладия и никеля с одновременным поддержанием высокой пробности сплава и качественного белого цвета. The problem is achieved due to the technical result that can be obtained by carrying out the invention: increasing the corrosion resistance of the alloy due to the formation of an oxidation-resistant dispersed phase of palladium and nickel, while maintaining high fineness of the alloy and high-quality white color.

Поставленная цель достигается тем, что сплав на основе золота белого цвета 585 пробы, включающий золото, никель, цинк, медь, согласно изобретения, дополнительно содержит палладий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Золото - 58,5-59,0
Палладий - 15,0-20,0
Никель - 10,0-14,0
Цинк - 1,5 - 3,0
Медь - остальное
Содержание в заявляемом и известном сплаве такой компоненты как золото, находится в одном пределе, благодаря чему пробности сплавов одинаковы.The goal is achieved in that the alloy based on white gold of 585 sample, including gold, nickel, zinc, copper, according to the invention, additionally contains palladium in the following ratio of components, wt.%:
Gold - 58.5-59.0
Palladium - 15.0-20.0
Nickel - 10.0-14.0
Zinc - 1.5 - 3.0
Copper - the rest
The content in the claimed and known alloy of such a component as gold is in the same limit, due to which the fineness of the alloys are the same.

Сравнение заявляемого сплава на основе золота со сплавом аналогичного назначения - наиболее близким аналогом показывает, что отличительными признаками заявляемого сплава является наличие в нем дополнительного компонента - палладия и его количественного выражения, а также новые количественные выражения остальных неблагородных ингредиентов. A comparison of the inventive alloy based on gold with an alloy of similar purpose - the closest analogue shows that the distinctive features of the inventive alloy is the presence in it of an additional component - palladium and its quantitative expression, as well as new quantitative expressions of other base ingredients.

Новый элемент - палладий, используется для повышения коррозионной стойкости белого золотого сплава 585 пробы. Экспериментально обнаружено определенное количественное соотношение достаточно высокоокисляемого химического элемента никеля и палладия со строго определенным количественным соотношением других компонентов, что при данном условии, возможно и формирует оптимальную неокисляющуюся коррозионностойкую структуру. A new element, palladium, is used to increase the corrosion resistance of a white gold alloy 585. A certain quantitative ratio of a sufficiently highly oxidizable chemical element of nickel and palladium with a strictly defined quantitative ratio of other components was found experimentally, which under this condition, possibly forms an optimal non-oxidizing corrosion-resistant structure.

Закономерностей количественных изменений элементов композиции для достижения данного технического результата, не обнаружено. The laws of quantitative changes in the elements of the composition to achieve this technical result were not found.

При выявленном соотношении компонентов сплавы палладия с никелем являются легко сплавляемыми и формируют оптимальную структуру для личных ювелирных изделий и не только - в промежуточном при изготовлении украшения, например, литом состоянии, но и при последующем нагреве под пайку. При этом формируется мелкодисперсная структура распада пересыщенного твердого раствора. По-видимому, за счет сокращения размера частиц фазы на основе никеля, легированного палладием, в целом у всей композиции и повышается коррозионная стойкость. When the ratio of the components is revealed, the alloys of palladium with nickel are easily fused and form the optimal structure for personal jewelry and not only in the intermediate in the manufacture of jewelry, for example, in a molten state, but also during subsequent heating by soldering. In this case, a finely dispersed decomposition structure of a supersaturated solid solution is formed. Apparently, due to the reduction in particle size of the nickel-based phase doped with palladium, in general, the whole composition also increases corrosion resistance.

Кроме того, измельчение структуры сопровождается увеличением твердости сплава, повышением его износостойкости, что позволяет воссозданную при изготовлении яркую блестящую поверхность белого золотого изделия достаточно долго сохранять в высококачественном состоянии при ношении ювелирных украшений: колец, серег, кулонов, колье и др. на теле человека, даже при выделении на его коже испарины, влажного налета. In addition, the refinement of the structure is accompanied by an increase in the hardness of the alloy and an increase in its wear resistance, which allows the bright shiny surface of the white gold product recreated in the manufacture to be kept in high quality for a long time when wearing jewelry: rings, earrings, pendants, necklaces, etc. on the human body, even with the release of perspiration on his skin, a wet coating.

Совместное влияние в заявляемом сплаве металлов при их совместном присутствии в золоте 585 пробы, трудно описать и объяснить. Однако в результате проведенных сравнительных испытаний наиболее близкого аналога и заявляемого сплава белого золота 585 пробы коррозионная стойкость последнего была выше в заявляемом диапазоне значений параметром компонентов. The combined effect in the inventive alloy of metals with their joint presence in gold 585 samples, it is difficult to describe and explain. However, as a result of comparative tests of the closest analogue and the claimed alloy of white gold 585 samples, the corrosion resistance of the latter was higher in the claimed range of values by the parameter of the components.

Повышение содержания палладия более 20 мас.%, приводит к тому, что фаза палладия с никелем становится неустойчивой, коррозионные свойства ухудшаются. При введении палладия менее 15 мас.%, возможно, не достаточно количества палладиевого компонента для образования устойчивой к окислению фазы, что также снижает коррозионную стойкость сплава. Кроме того уменьшение содержания палладия ухудшает цвет сплава, он становится темным. An increase in the palladium content of more than 20 wt.%, Leads to the fact that the palladium phase with nickel becomes unstable, the corrosion properties deteriorate. With the introduction of palladium less than 15 wt.%, Perhaps the amount of the palladium component is not enough to form a phase resistant to oxidation, which also reduces the corrosion resistance of the alloy. In addition, a decrease in the palladium content worsens the color of the alloy, it becomes dark.

При увеличении же количества никеля более 14 мас.%, сплав темнеет, приобретает стальной оттенок, при содержании никеля менее 10 мас,%, происходит укрупнение структуры сплава, в т.ч. и фазы никеля, легированной палладием, что приводит к ускорению коррозионных процессов на более протяженных участках границ. With an increase in the amount of nickel more than 14 wt.%, The alloy becomes darker, acquires a steel hue, with a nickel content of less than 10 wt.%, The structure of the alloy becomes larger, including and the nickel phase doped with palladium, which leads to the acceleration of corrosion processes on more extended sections of the boundaries.

Фундаментальный процесс образования фазы никеля с палладием в золоте 585 пробы возможен только в условиях заявляемых пределов концентраций цинка и меди, за пределами которых ответственная за отсутствие коррозии фаза становится неустойчивой. The fundamental process of the formation of a nickel phase with palladium in gold 585 is possible only under the conditions of the declared limits of zinc and copper concentrations, beyond which the phase responsible for the absence of corrosion becomes unstable.

Рассмотренные признаки заявляемого изобретения, отличные от признаков наиболее близкого аналога в своей совокупности и вместе с общими для данных объектов признаками обеспечивают получение указанного технического результата: повышение коррозионной стойкости и наличие качественного белого блеска. The considered features of the claimed invention, different from the characteristics of the closest analogue in their entirety and together with the features common to these objects, provide the specified technical result: increased corrosion resistance and the presence of high-quality white gloss.

Указанный технический результат достигается, по-видимому, взаимовлиянием легирующих элементов палладием и никелем, введенных в строго определенном соотношении, именно в золотую основу сплава 585 пробы. The indicated technical result is apparently achieved by the interaction of the alloying elements with palladium and nickel, introduced in a strictly defined ratio, precisely into the gold base of alloy 585 of the sample.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения приводим примеры известного и заявляемого сплавов. To confirm the possibility of carrying out the invention, we give examples of known and claimed alloys.

Для получения заявляемого сплава шихтовые материалы в виде золота 99,99, палладия 99,9, никеля, цинка и меди М-00 оплавляли на установке для центробежного литья V77SSV фирмы "Галлони" (Италия) в оксидном тигле путем нагрева и производили отливку ювелирных изделий по традиционной технологии изготовления ювелирных украшений - литьем по выплавляемым моделям. Затем проводили очистку поверхности изделия и ее полировку, после чего визуально оценивали цвет и блеск сплавов, измеряли твердость сплава на твердомере Викерса при нагрузке 5 кг. To obtain the inventive alloy, charge materials in the form of gold 99.99, palladium 99.9, nickel, zinc and copper M-00 were melted on a V77SSV centrifugal casting company Galloni (Italy) in an oxide crucible by heating and jewelry was cast by traditional jewelry manufacturing technology - lost wax casting. Then the surface of the product was cleaned and polished, after which the color and gloss of the alloys were visually evaluated, and the alloy hardness was measured on a Vickers hardness tester under a load of 5 kg.

Коррозионную стойкость известного и заявляемого сплавов испытывали, помещая образцы их изделий в частично имитирующую пот кожи человека, разбавленную серную кислоту при ее концентрации 1:5, и выдерживали их в течение 1,5 часа. Через данный промежуток времени на поверхности изделий известного сплава появлялись темные коррозионные пятна, площадь которых (S_корр. _пятна) составляла 9-10% от общей площади (S_{общ.изд}) изделия. Изделия же из предлагаемого сплава полностью сохраняли целостную поверхность белого цвета.The corrosion resistance of the known and claimed alloys was tested by placing samples of their products in partially imitating sweat of human skin, diluted sulfuric acid at a concentration of 1: 5, and kept them for 1.5 hours. After this period of time, dark corrosion spots appeared on the surface of the products of the known alloy, the area of which (S _corr. _Spots ) was 9-10% of the total area (S _total ) of the product. Products from the proposed alloy completely retained the integral surface of white color.

Составы и свойства заявляемого сплава и наиболее близкого аналога приводим в таблице. The compositions and properties of the inventive alloy and the closest analogue are given in the table.

Судя по приведенным в таблице результатам, благодаря исключительно эффективному свойству палладия образовывать неокисляющуюся фазу с никелем, коррозионная стойкость сплава довольно велика. Он демонстрирует отсутствие коррозии в достаточно жестоких условиях эксперимента, что явно предопределяет отсутствие потускнения изделий из него, даже до продажи изделия или в процессе ношения украшений. Judging by the results given in the table, due to the extremely effective property of palladium to form a non-oxidizing phase with nickel, the corrosion resistance of the alloy is quite high. It demonstrates the absence of corrosion in rather severe experimental conditions, which clearly determines the absence of tarnishing of products from it, even before the sale of the product or in the process of wearing jewelry.

Твердость, предопределяющая износостойкость изделий из предлагаемого сплава в 1,2 раза выше, чем у известного. Следовательно, достаточно дорогостоящие украшения, возможно с подходящими по цвету бриллиантами, смогут служить достаточно долго, демонстрируя свои неизменные достоинства, первично привнесенные сплавом. The hardness that determines the wear resistance of products from the proposed alloy is 1.2 times higher than that of the known one. Consequently, quite expensive jewelry, possibly with diamonds that are suitable in color, will be able to serve for a long time, demonstrating its unchanged merits, originally introduced by the alloy.

В результате суммарного воздействия легирующих добавок предлагаемый сплав обладает всем комплексом технологических свойств для изготовления изделий. Так, в процессе нагрева под пайку и последующем охлаждении не наблюдается растрескивание сплава. Это позволяет снизить количество негодных бракованных изделий. As a result of the total impact of alloying additives, the proposed alloy has the whole range of technological properties for the manufacture of products. So, in the process of heating by soldering and subsequent cooling, cracking of the alloy is not observed. This reduces the number of unusable defective products.

Предлагаемый сплав позволяет изготавливать высокохудожественные ювелирные изделия, которые имеют высокую коммерческую ценность. The proposed alloy allows you to make highly artistic jewelry that have high commercial value.

Claims

An alloy based on white gold of color 585, containing gold, nickel, zinc, copper, characterized in that it additionally contains palladium in the following ratio, wt.%:
Gold - 58.5 -59.0
Palladium - 15.0 - 20.0
Nickel - 10.0 - 14.0
Zinc - 1.5 - 3.0
Copper - Else