RU2244762C1

RU2244762C1 - Palladium-based white alloy

Info

Publication number: RU2244762C1
Application number: RU2003132834/02A
Authority: RU
Inventors: А.В. Ермаков (RU); А.В. Ермаков; Т.С. Горских (RU); Т.С. Горских; В.И. Сюткина (RU); В.И. Сюткина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов" (ОАО "ЕЗ ОЦМ")
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-01-20

Abstract

FIELD: noble metal metallurgy, in particular jewellery palladium-based white alloy.

SUBSTANCE: claimed allow contains (mass %) palladium 85.0-90.0; nickel 5.5-12.0; copper 1.5-2.0; zinc 2.0-2.5; indium 1.0-1.5. Alloy of present invention is useful for jewellery manufacturing by high-precision casting, pressing, and chain knitting.

EFFECT: platinum-like alloy with optimum physico-mechanical quality.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий.The invention relates to the field of metallurgy of precious metals, in particular to palladium-based alloys intended for the manufacture of jewelry.

В последнее время сплавы на основе палладия получают широкое распространение в ювелирном производстве. По своим потребительским, эстетическим и технологическим свойствам и устойчивости к потускнению палладий практически не уступает платине и имеет даже ряд преимуществ. В зависимости от соотношения его в сплаве с другими компонентами можно получить цветовой тон ювелирного изделия в широком диапазоне. Кроме того, сплавы на основе палладия обладают лучшей обрабатываемостью, например давлением, имеют более низкий удельный вес по сравнению с платиной и имеют значительно более низкую стоимость.Recently, palladium-based alloys are widely used in jewelry production. In terms of its consumer, aesthetic and technological properties and resistance to tarnishing, palladium is practically not inferior to platinum and even has a number of advantages. Depending on the ratio of it in the alloy with other components, you can get the color tone of the jewelry in a wide range. In addition, palladium-based alloys have better machinability, such as pressure, have a lower specific gravity compared to platinum, and have a significantly lower cost.

Известны палладиевые сплавы для бижутерии (а.з. Японии №62-279335, 62-279334, С 22 С 5/04, заявл. 06.11.87 г., oп. РЖ ИСМ №1, вып.48, 1994 г., с.19). Сплавы содержат 50-95% палладия и 5-50% вольфрама или молибдена. Для регулирования цвета и прочности сплава он может содержать ванадий, сурьму, бор и платину, которые вводят в количестве до 10%.Known palladium alloys for jewelry (a.z. of Japan No. 62-279335, 62-279334, C 22 C 5/04, decl. 06.11.87, op. RZH ISM No. 1, issue 48, 1994, p. 19). Alloys contain 50-95% palladium and 5-50% tungsten or molybdenum. To regulate the color and strength of the alloy, it may contain vanadium, antimony, boron and platinum, which are added in an amount of up to 10%.

Недостатком известных сплавов является то, что их можно использовать только для бижутерии, т.к. содержание большого количества неблагородных компонентов не обеспечивает коррозионной стойкости сплавов. Данные сплава обладают высокой твердостью и низкой пластичностью.A disadvantage of the known alloys is that they can only be used for jewelry, because the content of a large number of base components does not provide corrosion resistance of the alloys. These alloys have high hardness and low ductility.

Известен палладиевый сплав для ювелирных изделий (а.з. Японии №62-192580, С 22 С 5/04, заявл.03.08.87 г., оп. РЖ ИСМ №1, вып.48, 1994 г., с.19). Сплав содержит 50-95% палладия и 5-50% хрома. Для придания сплаву антикоррозионных свойств и регулирования цвета в матричный сплав вводят до 10% серебра, вольфрама, молибдена и до 5% сурьмы.Known palladium alloy for jewelry (a.z. of Japan No. 62-192580, C 22 C 5/04, decl. 03.08.87, op. RZH ISM No. 1, issue 48, 1994, p.19 ) The alloy contains 50-95% palladium and 5-50% chromium. To give the alloy anti-corrosion properties and color regulation, up to 10% silver, tungsten, molybdenum and up to 5% antimony are introduced into the matrix alloy.

Сплав предполагается для изготовления ювелирных изделий, однако при наличии в сплаве дополнительных компонентов из вышеуказанного ряда палладиевый сплав белого цвета получить невозможно. Серебро понижает коррозионную стойкость сплава, обусловленную наличием в атмосфере соединений серы.The alloy is intended for the manufacture of jewelry, however, if the alloy contains additional components from the above series, white palladium alloy cannot be obtained. Silver reduces the corrosion resistance of the alloy due to the presence of sulfur compounds in the atmosphere.

Известен сплав на основе палладия, предназначенный для ювелирной промышленности (а.с. СССР №811860, С 22 С 5/04, заявл. 04.06.79 г., оп. 1982 г., бюлл. №4).Known alloy based on palladium, intended for the jewelry industry (AS USSR No. 811860, C 22 C 5/04, decl. 04.06.79, op. 1982, bull. No. 4).

Сплав на основе палладия содержит индий и металл, выбранный из группы, содержащей скандий, магний и алюминий. Содержание индия в сплаве составляет 22-28%.The palladium-based alloy contains indium and a metal selected from the group consisting of scandium, magnesium and aluminum. The indium content in the alloy is 22-28%.

Содержание индия в палладиевом сплаве более 1,5% обуславливает образование интерметаллидов палладий-индий, которые являются твердыми и хрупкими соединениями, что сильно затрудняет механическую обработку ювелирных изделий.The indium content in the palladium alloy of more than 1.5% causes the formation of palladium-indium intermetallic compounds, which are hard and brittle compounds, which greatly complicates the mechanical processing of jewelry.

Недостатком этого сплава являются невысокая коррозионная стойкость и низкий предел прочности на разрыв, повышенная твердость и хрупкость из-за указанных соединений.The disadvantage of this alloy is its low corrosion resistance and low tensile strength, increased hardness and brittleness due to these compounds.

Кроме того, компоненты, входящие в состав и их количество обеспечивают получение только низкопробных ювелирных изделий.In addition, the components included in their composition and their quantity provide only low-grade jewelry.

Известна композиция на основе палладия (патент РФ №2132885, С 22 С 5/04, опубл. бюлл. №19, 1999 г., с.445), содержащая палладий, никель и бор в следующем соотношении, мас.%:A known composition based on palladium (RF patent No. 2132885, C 22 C 5/04, publ. Bull. No. 19, 1999, p. 455) containing palladium, nickel and boron in the following ratio, wt.%:

палладий - 83,4-88,6palladium - 83.4-88.6

никель - 10,0-15,0nickel - 10.0-15.0

бор - 1,4-1,6boron - 1.4-1.6

Недостатком известного сплава является наличие в нем высокого содержания бора. Присутствие бора повышает прочностные свойства и хрупкость сплава, что усложняет обработку и при этом значительно снижаются литейные свойства сплава.A disadvantage of the known alloy is the presence of a high boron content in it. The presence of boron increases the strength properties and brittleness of the alloy, which complicates the processing and significantly reduces the casting properties of the alloy.

Кроме того, недостатком указанного палладиевого сплава является невозможность получения широкой гаммы цветовой окраски, в частности получения сплава хорошего (холодного) белого цвета, близкого к платине.In addition, the disadvantage of this palladium alloy is the inability to obtain a wide range of color, in particular to obtain an alloy of good (cold) white, close to platinum.

Наиболее близким по составу к заявляемому является ювелирный сплав на основе палладия белого цвета, содержащий по массе, в %:The closest in composition to the claimed is a jewelry alloy based on white palladium, containing by weight, in%:

палладий - 85,0palladium - 85.0

серебро - 13,0silver - 13.0

никель - 2,0nickel - 2.0

(Межгосударственный стандарт ГОСТ 30649-99 “Сплавы на основе благородных металлов. Ювелирные. Марки”. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, Минск, стр. 4, опубл. 28.05.99 г.)(Interstate standard GOST 30649-99 “Alloys based on noble metals. Jewelry. Stamps.” Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, Minsk, p. 4, publ. 28.05.99)

Однако известный сплав имеет высокую температуру плавления и невысокую пластичность, что увеличивает сложность его обработки.However, the known alloy has a high melting point and low ductility, which increases the complexity of its processing.

Кроме того, из-за неоптимального соотношения компонентов палладий-никель сплав обладает низким коэффициентом отражения, т.е. плохим блеском, а при определенных условиях окружающей среды ювелирные изделия, выполненные из указанного сплава, имеют склонность к потускнению.In addition, due to the non-optimal ratio of palladium-nickel components, the alloy has a low reflection coefficient, i.e. poor gloss, and under certain environmental conditions, jewelry made from the specified alloy have a tendency to tarnish.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание состава сплава на основе палладия белого цвета, близкого к платине, обладающего оптимальными физико-механическими свойствами и позволяющего изготавливать ювелирные изделия методом литья с высокой точностью, штамповки, цепевязания и т.д.The task to which the proposed technical solution is directed is to create an alloy composition based on white palladium, close to platinum, which has optimal physical and mechanical properties and allows jewelry to be made by casting with high precision, stamping, chain linking, etc.

Техническим результатом при использовании изобретения является получение промышленным способом высокопробных ювелирных изделий белого цвета, с блеском, близким к платине, и коррозионно-стойких во времени, с улучшенными литейными свойствами, за счет снижения температуры плавления и повышения текучести сплава.The technical result when using the invention is to obtain in an industrial way high-grade white jewelry, with a luster close to platinum, and corrosion-resistant in time, with improved casting properties, due to a decrease in the melting point and increase the fluidity of the alloy.

Поставленная задача достигается тем, что в палладиевый сплав, включающий никель, дополнительно вводят медь, цинк и индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:This object is achieved in that in the palladium alloy, including Nickel, copper, zinc and indium are additionally introduced in the following ratio of components, wt.%:

палладий - 85,0-90,0palladium - 85.0-90.0

никель - 5,5-12,0nickel - 5.5-12.0

медь - 1,5-2,0copper - 1.5-2.0

цинк - 2,0-2,5zinc - 2.0-2.5

индий - 1,0-1,5indium - 1.0-1.5

Содержание палладия в сплаве обусловлено требованием ГОСТа, т.е. при получении из сплава ювелирного изделия последнее должно соответствовать стандартной пробе.The palladium content in the alloy is due to the requirement of GOST, i.e. when receiving jewelry from an alloy, the latter should correspond to a standard test.

Наличие в составе сплава никеля в заявляемых пределах в сочетании с палладием и цинком значительно снижает температуру плавления, обеспечивает сплаву белый цвет и придает блеск. Кроме того, содержание никеля и цинка в сплаве придает ему цветовой тон, близкий к платиновым сплавам.The presence of nickel in the alloy within the claimed limits in combination with palladium and zinc significantly reduces the melting point, provides the alloy with a white color and gives shine. In addition, the content of nickel and zinc in the alloy gives it a color tone close to platinum alloys.

Введение в состав сплава до 1,5 мас.% индия улучшает пластичность сплава, снижает температуру плавления, а при дальнейшем увеличении содержания индия резко увеличивается твердость и хрупкость сплава.Introduction to the composition of the alloy up to 1.5 wt.% Indium improves the ductility of the alloy, reduces the melting point, and with a further increase in the content of indium, the hardness and brittleness of the alloy sharply increases.

Содержание индия в сплаве в количестве 1,0-1,5 мас.% является оптимальным и не изменяет цвет сплава. Уменьшение содержания индия менее 1,0 мас.% приводит к ухудшению литейных свойств, повышает коррозионную стойкость.The content of indium in the alloy in an amount of 1.0-1.5 wt.% Is optimal and does not change the color of the alloy. A decrease in the indium content of less than 1.0 wt.% Leads to a deterioration in casting properties, increases corrosion resistance.

Увеличение содержание никеля в сплаве более 12 мас.% снижает его качество как ювелирного сплава.An increase in the nickel content in the alloy of more than 12 wt.% Reduces its quality as a jewelry alloy.

Содержание меди в заявленном количестве является оптимальным для замещения палладия в сплаве и обеспечивает высокий предел прочности.The copper content in the declared amount is optimal for replacing palladium in the alloy and provides a high tensile strength.

Присутствие цинка снижает температуру плавления сплава, повышает текучесть.The presence of zinc reduces the melting point of the alloy, increases fluidity.

Сплав на основе палладия предлагаемого состава по сравнению с известными обладает высокими механическими и потребительскими свойствами, быстрой кристаллизацией, хорошими литейными характеристиками. Благодаря снижению температуры плавления сплава усиливаются диффузионные процессы, происходит равномерное распределение составляющих компонентов. Сплав пригоден для использования в производстве изделий любыми методами (ОМД, литье, цепевязание как ручное, так и машинное).The alloy based on palladium of the proposed composition in comparison with the known has high mechanical and consumer properties, fast crystallization, good casting characteristics. Due to a decrease in the melting point of the alloy, diffusion processes are enhanced, and a uniform distribution of constituent components occurs. The alloy is suitable for use in the manufacture of products by any methods (OMD, casting, chain knitting, both manual and machine).

Заявляемый сплав получали прямым сплавлением входящих в его состав компонентов, в качестве которых использовали палладий чистотой 99,9%, никель марки Н-00, медь марки М-00, цинк марки Цн-00, индий марки Ин-00.The inventive alloy was obtained by direct fusion of its constituent components, which were used as palladium with a purity of 99.9%, nickel grade H-00, copper grade M-00, zinc grade Tsn-00, indium grade In-00.

Были приготовлены две шихты с содержанием палладия 85,0% и 90% (см. таблицу). Шихту плавили на установке центробежного литья Madulan фирмы Gallony (Италия).Two blends with a palladium content of 85.0% and 90% were prepared (see table). The mixture was smelted on a Madulan centrifugal casting company Gallony (Italy).

Полученный сплав анализировали и определяли химсостав. Механические свойства испытывали на установке Instron 3112. Температуру солидуса и ликвидуса определяли на образцах методом дифференциально-термического анализа.The resulting alloy was analyzed and the chemical composition was determined. Mechanical properties were tested on an Instron 3112 setup. The temperature of solidus and liquidus was determined on the samples by differential thermal analysis.

На изготовленных шлифах была произведена оценка цвета и блеска сплавов.On the manufactured sections, the color and gloss of the alloys were evaluated.

Составы заявляемых сплавов, их физико-механические свойства, а также показатели цветности представлены в таблице. Как видно из таблицы, заявляемый сплав по сравнению с известным благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении обладает улучшенными физико-механическими свойствами и более интенсивным белым цветом и блеском, коррозионной стойкостью.The compositions of the claimed alloys, their physico-mechanical properties, as well as color indicators are presented in the table. As can be seen from the table, the claimed alloy in comparison with the known due to the optimal combination of components in the alloy in the indicated quantitative ratio has improved physical and mechanical properties and more intense white color and gloss, corrosion resistance.

Таблица
Составы и свойства заявляемого и известных сплавовTable
The compositions and properties of the claimed and known alloys Химический состав сплава, массовая доля компонента, %The chemical composition of the alloy, the mass fraction of the component,% Механические свойстваMechanical properties №п/пNo. СплавAlloy палладийpalladium никельnickel медьcopper цинкzinc индийindium сереброsilver твердость Н_V, кгс/мм² hardness N _V , kgf / mm ² предел прочности σ_в, кгс/мм² tensile strength σ _in , kgf / mm ² относительное удлинение, δ, %elongation, δ,% Температура плавления (интервал), °СMelting point (range), ° С ЦветColor 11 ЗаявляемыйThe claimed 85,085.0 9,59.5 2,02.0 2,52,5 1,01,0 -- 160160 4343 3636 1327-13581327-1358 белый, близкий к платинеwhite, close to platinum 22 85,585.5 10,010.0 1,51,5 2,02.0 1,01,0 -- 160160 4343 3636 1335-13651335-1365 белый, близкий к платинеwhite, close to platinum 33 ИзвестныйFamous 85,085.0 2,02.0 -- -- -- OCT.OCT. 125125 1420-15001420-1500 белый, с серым оттенкомwhite with a gray tint 44 85,085.0 -- OCT.OCT. -- -- -- 155155 4141 4141 1360-14151360-1415 серыйGray Примечание: Сплав №3 - наиболее близкий аналогNote: Alloy No. 3 is the closest analogue.

Claims

An alloy based on white palladium containing nickel, characterized in that it additionally contains copper, zinc and indium in the following ratio, wt.%:

Palladium 85.0-90.0 Nickel 5.5-12.0 Copper 1.5-2.0 Zinc 2.0-2.5 Indium 1.0-1.5