RU2430982C1

RU2430982C1 - Alloy on base of 14-carat white gold

Info

Publication number: RU2430982C1
Application number: RU2010121640/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Сидельников (RU); Сергей Борисович Сидельников; Эдуард Владимирович Мальцев (RU); Эдуард Владимирович Мальцев; Николай Николаевич Довженко (RU); Николай Николаевич Довженко; Дмитрий Романович Шульгин (RU); Дмитрий Романович Шульгин; Виталий Семёнович Биронт (RU); Виталий Семёнович Биронт; Александр Валентович Столяров (RU); Александр Валентович Столяров; Александр Павлович Шубаков (RU); Александр Павлович Шубаков; Игорь Васильевич Усков (RU); Игорь Васильевич Усков; Сергей Владимирович Беляев (RU); Сергей Владимирович Беляев; Екатерина Сергеевна Лопатина (RU); Екатерина Сергеевна Лопатина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет")
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-10-10

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: alloy contains, wt %: gold - 58.5-59.0; palladium - 7.0-9.0; copper - 5.0-6.0; zinc - 1.4-1.6; indium- 0.4-0.6; ruthenium - 0.01-0.10; silver - the rest. ^ EFFECT: uniform structure of alloy and increased level of mechanical properties for manufacture of jewelleries by plastic working and casting. ^ 2 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе золота, предназначенных для изготовления ювелирных изделий и имеющих белый цвет.The present invention relates to the field of metallurgy of gold-based alloys for the manufacture of jewelry and having a white color.

Известен сплав белого золота (Патент РФ №2135618, С22С 5/02, 27.08.1999), содержащий следующие компоненты мас.%: золото 75,0-75,5, палладий 8,0-14,0, цинк 0,5-3,0, индий 0,5-3,0, медь остальное.A white gold alloy is known (RF Patent No. 2155618, C22C 5/02, 08/27/1999), containing the following components wt.%: Gold 75.0-75.5, palladium 8.0-14.0, zinc 0.5- 3.0, indium 0.5-3.0, copper the rest.

Сплав имеет белый цвет, улучшенные механические и потребительские свойства, не растрескивается при пайке. Это достигается тем, что сплав содержит палладий и индий при заданном количественном соотношении. Однако данный сплав относится к сплавам 750 пробы, и при изменении содержания в сплаве золота в сторону уменьшения возможно резкое изменение его свойств за счет влияния увеличенного количества легирующих элементов.The alloy has a white color, improved mechanical and consumer properties, does not crack when soldered. This is achieved by the fact that the alloy contains palladium and indium at a given quantitative ratio. However, this alloy refers to alloys of 750 samples, and when the content of gold in the alloy changes to the side of reduction, a sharp change in its properties is possible due to the influence of an increased number of alloying elements.

Известен также сплав золота 585 пробы (ГОСТ Р 51152-98. Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки. - М.: Издательство стандартов, 1998), содержащий, мас.%: золото 58,5, никель 7,0-8,0, цинк 2,1-2,9, медь остальное.Also known is an alloy of gold 585 (GOST R 51152-98. Alloys based on precious metals jewelry. Stamps. - M .: Publishing house of standards, 1998), containing, wt.%: Gold 58.5, nickel 7.0-8, 0, zinc 2.1-2.9, copper the rest.

Данный сплав имеет белый цвет, сравнительно низкую температуру плавления, высокую твердость. Однако наличие никеля ограничивает его применение, так как никель относится к достаточно высокоокисляемым химическим элементам и его сочетание с золотом приводит к образованию фаз, неустойчивых к воздействию кислорода, и снижает коррозионную стойкость таких сплавов. Кроме того, никель вызывает аллергию и по директивам ЕЭС его нельзя использовать в ювелирных изделиях, вступающих в прямой и долговременный контакт с кожей человека.This alloy has a white color, a relatively low melting point, high hardness. However, the presence of nickel limits its use, since nickel is a fairly highly oxidizable chemical element and its combination with gold leads to the formation of phases that are unstable to oxygen, and reduces the corrosion resistance of such alloys. In addition, nickel causes allergies and, according to EEC directives, it cannot be used in jewelry that comes into direct and long-term contact with human skin.

Наиболее близким к изобретению является сплав на основе золота белого цвета 585 пробы (Патент РФ №2156824, С22С 5/02, 27.09.2000), содержащий 58,5-59,0 мас.% золота, 15-20 мас.% палладия, 10-14 мас.% никеля, 1,5-3,0 мас.% цинка, остальное - медь.Closest to the invention is an alloy based on white gold of 585 sample (RF Patent No. 2156824, C22C 5/02, 09/27/2000), containing 58.5-59.0 wt.% Gold, 15-20 wt.% Palladium, 10-14 wt.% Nickel, 1.5-3.0 wt.% Zinc, the rest is copper.

Сплав характеризуется высокой коррозионной стойкостью при совместном введении никеля и палладия, износостойкостью и устойчивым белым цветом, а также обеспечивается его пробность. Однако он также содержит никель, что по вышеуказанным причинам ограничивает его потребительские свойства. Кроме того, при получении слитков методом непрерывного литья из данного сплава возникает неравномерность свойств и структуры по длине и поперечному сечению. Крупнозернистая структура металла в отдельных частях слитка вызывает разброс механических свойств, что отрицательно сказывается при последующей обработке давлением на технологичных свойствах деформированных полуфабрикатов при изготовлении проволоки для вязания цепей, вызывает обрывы при волочении и приводит к увеличению брака.The alloy is characterized by high corrosion resistance with the joint introduction of Nickel and palladium, wear resistance and a stable white color, and also provides its fineness. However, it also contains nickel, which, for the above reasons, limits its consumer properties. In addition, upon receipt of ingots by continuous casting from this alloy, uneven properties and structures arise along the length and cross section. The coarse-grained structure of the metal in individual parts of the ingot causes a spread of mechanical properties, which negatively affects the technological properties of deformed semi-finished products during the manufacture of wire for knitting chains, causes breakages during drawing and leads to an increase in marriage.

Основной задачей изобретения является создание нового белого сплава на основе золота 585 пробы, имеющего повышенный уровень потребительских и механических свойств, их равномерного распределения по длине, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий.The main objective of the invention is the creation of a new white alloy based on gold 585, having a high level of consumer and mechanical properties, their uniform distribution along the length, expanding the scope of the alloy in the manufacture of jewelry.

Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе золота, содержащий палладий, медь и цинк, дополнительно содержит индий, рутений и серебро при следующем соотношении компонентов, по мас.%:To solve this problem, the proposed alloy based on gold, containing palladium, copper and zinc, additionally contains indium, ruthenium and silver in the following ratio of components, wt.%:

золото gold 58,5-59,058.5-59.0 палладий palladium 7,0-9,07.0-9.0 медь copper 5,0-6,05.0-6.0 цинк zinc 1,4-1,61.4-1.6 индий indium 0,4-0,60.4-0.6 рутений ruthenium 0,01-0,100.01-0.10 серебро silver остальноеrest

Содержание в заявляемом и известном сплаве такой компоненты, как золото, находится в одном пределе, благодаря чему пробности сплавов одинаковы.The content in the claimed and known alloy of such components as gold is in the same limit, due to which the fineness of the alloys are the same.

Выбор граничных количественных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.The choice of boundary quantitative values of the parameters of the components indicated in the claims is due to the following.

Содержание палладия в пределах 7,0-9,0 мас.% является оптимальным для замещения никеля в сплаве, повышения коррозионной стойкости и обеспечивает цветовую гамму сплава.The palladium content in the range of 7.0-9.0 wt.% Is optimal for replacing nickel in the alloy, increasing corrosion resistance and provides a color gamut of the alloy.

Медь в пределах 5,0-6,0 понижает температуру плавления и обеспечивает необходимую пластичность сплава.Copper in the range of 5.0-6.0 lowers the melting point and provides the necessary ductility of the alloy.

Цинк в пределах 1,4-1,6 мас.% снижает температуру плавления. В случае повышения содержания цинка происходит снижение пластичности сплава.Zinc in the range of 1.4-1.6 wt.% Reduces the melting point. In the case of an increase in the zinc content, a decrease in the ductility of the alloy occurs.

Добавка индия в пределах 0,4-0,6 мас.% обеспечивает необходимый интервал температуры плавления сплава - 950±50°С. В случае повышения содержания индия в сплаве возможно чрезмерное образование интерметаллидов и резкое снижение пластичности сплава.The addition of indium in the range of 0.4-0.6 wt.% Provides the required range of the melting point of the alloy is 950 ± 50 ° C. In the case of an increase in the indium content in the alloy, excessive formation of intermetallic compounds and a sharp decrease in the ductility of the alloy are possible.

Кроме того, наличие индия и палладия в указанных количествах обеспечивает повышение механических свойств и отсутствие растрескивания при пайке.In addition, the presence of indium and palladium in the indicated amounts provides an increase in mechanical properties and the absence of cracking during soldering.

Рутений в пределах 0,01-0,10 мас.%, являясь модифицирующей добавкой, дает возможность получить мелкозернистую структуру, обеспечивая необходимый диапазон изменения размера зерен в пределах 5-10 мкм, при этом повышается пластичность сплава и идет выравнивание свойств по длине литой заготовки. Увеличение содержания рутения свыше 0,10 нецелесообразно, так как усиления модифицирующего эффекта не наблюдается, а стоимость сплава увеличивается.Ruthenium in the range of 0.01-0.10 wt.%, As a modifying additive, makes it possible to obtain a fine-grained structure, providing the necessary range of grain size changes within 5-10 microns, while increasing the ductility of the alloy and aligning properties along the length of the cast billet . An increase in the content of ruthenium over 0.10 is impractical, since no enhancement of the modifying effect is observed, and the cost of the alloy increases.

Серебро в заявленных количествах придает сплаву мягкость, ковкость и понижает температуру плавления.Silver in the stated amounts gives the alloy softness, ductility and lowers the melting point.

Заявляемый сплав, таким образом, по сравнению с известными имеет более равномерную структуру и уровень механических свойств и обладает более высокими технологичными свойствами, что позволяет использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.The inventive alloy, therefore, in comparison with the known alloys has a more uniform structure and level of mechanical properties and has higher technological properties, which allows it to be used in the manufacture of jewelry by metal forming and casting methods.

Сплав был получен прямым сплавлением основных компонентов в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Модифицирующие добавки вводились в расплав непосредственно перед литьем. Температурный интервал сплава определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа. После литья полуфабрикаты из сплава подвергались гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона).The alloy was obtained by direct fusion of the main components in an induction furnace in an atmosphere of inert gas (argon). Modifying additives were introduced into the melt immediately before casting. The temperature range of the alloy was determined by differential thermal analysis. The composition of the alloy was controlled by quantitative chemical analysis. After casting, the alloy semi-finished products were subjected to homogenization annealing in an inert gas (argon) atmosphere.

Для изучения деформируемости слитки обрабатывали с помощью сортовой прокатки без применения промежуточных отжигов, далее полученные прутки подвергали отжигу, а затем волочению на стане барабанного типа до диаметра проволоки 0,3-0,4 мм, которую затем также отжигали и направляли на цепевязание. Временное сопротивление разрыву определяли на деформированных образцах с помощью разрывной машины типа H5KS. Структуру образцов сплава на всех этапах термической и механической обработки анализировали с помощью металлографических методов исследования, а твердость измеряли посредством цифрового микротвердомера DM8 по Виккерсу.To study the deformability, the ingots were processed using high-quality rolling without the use of intermediate annealing, then the obtained rods were annealed and then drawn on a drum-type mill to a wire diameter of 0.3-0.4 mm, which was then annealed and sent to chain knitting. The tensile strength was determined on deformed samples using a tensile testing machine of the H5KS type. The structure of the alloy samples at all stages of the heat and mechanical processing was analyzed using metallographic research methods, and the hardness was measured using a Vickers DM8 digital microhardness tester.

Для сравнения в табл.1, 2 приведены составы заявляемого сплава и физико-механические свойства образцов отожженной проволоки в сравнении с известными сплавами. Как видно из таблиц, заявляемый сплав по сравнению с известными благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении обладает более равномерной структурой и высоким уровнем механических свойств.For comparison, table 1, 2 shows the compositions of the inventive alloy and the physicomechanical properties of the annealed wire samples in comparison with the known alloys. As can be seen from the tables, the claimed alloy in comparison with the known due to the optimal combination of components in the alloy in the specified quantitative ratio has a more uniform structure and a high level of mechanical properties.

Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Добавки в сплав индия и серебра в качестве легирующего компонента и рутения в качестве модифицирующей добавки в заявленных количествах позволяет повысить технологические и потребительские свойства сплава и использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.Thus, there is a causal relationship between the hallmarks and the task at hand. Additives to the alloy of indium and silver as an alloying component and ruthenium as a modifying additive in the declared amounts can improve the technological and consumer properties of the alloy and use it in the manufacture of jewelry by metal forming and casting methods.

Таблица 1Table 1 Составы заявляемого и известных сплавовThe compositions of the claimed and known alloys №No. СплавAlloy Химический состав сплава, массовая доля компонента, %The chemical composition of the alloy, the mass fraction of the component,% ЗолотоGold ПалладийPalladium МедьCopper ЦинкZinc ИндийIndium РутенийRuthenium НикельNickel СереброSilver 1one заявляемыйclaimed 58,558.5 7,07.0 5,05,0 1,41.4 0,40.4 0,010.01 -- Ост.Ost. 22 заявляемыйclaimed 58,558.5 8,08.0 5,55.5 1,51,5 0,50.5 0,050.05 -- Ост.Ost. 33 заявляемыйclaimed 58,558.5 9,09.0 6,06.0 1,61,6 0,60.6 0,100.10 -- Ост.Ost. 4four известныйfamous 58,558.5 -- 25,025.0 4,04.0 -- -- 12,512.5 -- 55 известныйfamous 58,558.5 17,017.0 11,011.0 3,03.0 -- -- 10,510.5 --

Таблица 2table 2 Свойства заявляемого и известных сплавовProperties of the claimed and known alloys №No. СплавAlloy Микротвердость HV, кг/мм² Microhardness HV, kg / mm ² Временное сопротивление разрыву, σ_в, МПаTemporary tear resistance, σ _in , MPa Размер зерна, мкмGrain size, microns 1one заявляемыйclaimed 149149 430430 5-105-10 22 заявляемыйclaimed 140140 422422 5-105-10 33 заявляемыйclaimed 138138 415415 5-105-10 4four известныйfamous 131131 400400 50-22050-220 55 известныйfamous 125125 385385 50-22050-220

В результате суммарного воздействия легирующих добавок предлагаемый сплав обладает всем комплексом потребительских и технологических свойств для изготовления ювелирных изделий методами литья и обработки давлением, обеспечивает получение мелкозернистой структуры, повышенного уровня механических свойств и их распределения по длине литых и деформированных полуфабрикатов, что значительно расширяет область применения нового сплава.As a result of the total impact of alloying additives, the proposed alloy has the entire range of consumer and technological properties for the manufacture of jewelry by casting and pressure treatment methods, provides a fine-grained structure, an increased level of mechanical properties and their distribution along the length of cast and deformed semi-finished products, which significantly expands the scope of the new alloy.

Таким образом, применение заявляемого сплава по сравнению с известными позволяет повысить технологические свойства сплава и использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.Thus, the use of the inventive alloy in comparison with the known allows to increase the technological properties of the alloy and use it in the manufacture of jewelry by metal forming and casting methods.

Claims

An alloy based on white gold containing palladium, copper and zinc, characterized in that it additionally contains indium, ruthenium and silver in the following ratio, wt.%:
gold 58.5-59.0 palladium 7.0-9.0 copper 5.0-6.0 zinc 1.4-1.6 indium 0.4-0.6 ruthenium 0.01-0.10 silver rest