RU2528292C1

RU2528292C1 - Jewellery titanium alloy

Info

Publication number: RU2528292C1
Application number: RU2013140919/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Ефимов; Сергей Иванович Ельцин; Евгений Александрович Павлов; Андрей Анатольевич Гущинский; Владислава Юрьевна Гурская; Сергей Николаевич Мамонов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет")
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-09-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: proposed alloy comprises palladium, iridium, tungsten at the following ratio of components, wt %: platinum - 95.0-95.5, iridium - 0.01-0.4, tungsten - 0.01-0.4, palladium making the rest.

EFFECT: more stable physical and mechanical properties of jewellery articles on the basis of 950-rate platinum.

1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к ювелирным сплавам платины, применяемым для изготовления ювелирных изделий, преимущественно цепочек, колец и микролитья изделий по выплавляемым моделям.The invention relates to the field of metallurgy of noble metals, in particular to jewelry platinum alloys used for the manufacture of jewelry, mainly chains, rings and microcasting of investment casting products.

Платина в чистом виде в ювелирном деле практически не применяется из-за низких механических свойств - недостаточных прочности и твердости. Ее свойства улучшают незначительными добавками других металлов, повышающих износостойкость изделий. Полученные, таким образом, сплавы на основе платины широко используются в ювелирном деле благодаря высоким потребительским качествам. Они имеют красивый внешний вид, коррозионную устойчивость к воздействию внешних факторов, прекрасно сочетаются с драгоценными камнями, хорошо обрабатываются.In its pure form, platinum is practically not used in jewelry due to low mechanical properties - insufficient strength and hardness. Its properties are improved by minor additives of other metals that increase the wear resistance of products. Thus obtained platinum-based alloys are widely used in jewelry due to their high consumer qualities. They have a beautiful appearance, corrosion resistance to external factors, combine perfectly with precious stones, are well processed.

Наибольшим спросом на мировом рынке пользуются высокопробные ювелирные платиновые изделия 950 и 990 проб.High-demand platinum jewelry items of 950 and 990 samples are in the greatest demand in the world market.

В частности, известен ювелирный сплав на основе платины 950 пробы, содержащий, мас.%:In particular, a jewelry alloy based on sample platinum 950 is known, containing, wt.%:

платинаplatinum 95,0-95,595.0-95.5 медьcopper остальноеrest

(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 precious metals jewelry. Stamps. Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification. Minsk, p. 4, publ. 28.05.99).

Данный сплав широко используется в ювелирном деле и может быть принят в качестве аналога к заявляемому сплаву.This alloy is widely used in jewelry and can be adopted as an analogue to the claimed alloy.

Сплав-аналог используется в основном для изготовления колец методами штамповки и, в меньшей степени, для цепевязания. Недостаточная поверхностная твердость и низкая износостойкость изделий, изготовленных из этого сплава, осложняют его широкое применение для изготовления ювелирных цепочек.An analog alloy is mainly used for the manufacture of rings by stamping methods and, to a lesser extent, for chain linking. Insufficient surface hardness and low wear resistance of products made from this alloy complicate its widespread use for the manufacture of jewelry chains.

Из уровня техники известен ювелирный сплав платины, содержащий, мас.%: платина - 95,0; палладий - 4,5; иридий - 0,5 [Бреполь Э. Теория и практика ювелирного дела. 3-е изд., пер. с нем., Л., «Машиностроение», 1977, стр.57].The prior art jewelry alloy of platinum, containing, wt.%: Platinum - 95.0; palladium - 4.5; iridium - 0.5 [Brepol E. Theory and practice of jewelry. 3rd ed., Trans. with it., L., "Mechanical Engineering", 1977, p. 57].

Добавка иридия повышает твердость, а следовательно, износоустойчивость платины. Добавка палладия улучшает обрабатываемость и ковкость, осветляет цвет сплава, снижает температуру плавления сплавов платины. Данный сплав может использоваться как для микролитья в ювелиром деле, так и при изготовлении цепочек, является наиболее близким по составу к заявляемому сплаву и принят в качестве прототипа.The addition of iridium increases the hardness and, consequently, the wear resistance of platinum. The addition of palladium improves workability and ductility, brightens the color of the alloy, and lowers the melting point of platinum alloys. This alloy can be used both for microcasting in jewelery, and in the manufacture of chains, is the closest in composition to the inventive alloy and adopted as a prototype.

Сплав-прототип имеет красивый внешний вид, характеризуется относительно высокими потребительскими качествами, в том числе повышенной поверхностной твердостью и износостойкостью изготовленных из него изделий. Основным недостатком данного сплава является недостаточная стабильность его физико-механических свойств, вызванная нередким проявлением неоднородности структуры, формирующейся на стадии литья полуфабрикатов и сохраняющейся от исходных заготовок вплоть до готовой проволоки, что существенно затрудняет процесс машинного цепевязания. Следует отметить дефицитность и высокую стоимость иридия, входящего в состав сплава-прототипа, в концентрации около 0,5%.The prototype alloy has a beautiful appearance, is characterized by relatively high consumer qualities, including increased surface hardness and wear resistance of products made from it. The main disadvantage of this alloy is the lack of stability of its physicomechanical properties, caused by the frequent manifestation of heterogeneity of the structure formed at the stage of casting semi-finished products and preserved from the initial workpieces up to the finished wire, which significantly complicates the process of machine chain knitting. It should be noted the scarcity and high cost of iridium, which is part of the prototype alloy, in a concentration of about 0.5%.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава ювелирного сплава платины 950 пробы, обладающего повышенной стабильностью физико-механических свойств, содержащего меньшее количество дефицитного и дорогостоящего иридия и не уступающего сплаву-прототипу по внешнему виду.The task to which the proposed technical solution is directed is to develop the composition of a jewelry alloy of sample platinum 950, which has increased stability of physico-mechanical properties, contains less scarce and expensive iridium and is not inferior to the prototype alloy in appearance.

Технический результат достигается тем, что ювелирный сплав платины, содержащий палладий и иридий, дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved in that the jewelry alloy of platinum containing palladium and iridium additionally contains tungsten in the following ratio of components, wt.%:

платинаplatinum 95,0-95,595.0-95.5 иридийiridium 0,01-0,40.01-0.4 вольфрамtungsten 0,01-0,40.01-0.4 палладийpalladium остальноеrest

Общим для известного и заявляемого ювелирных сплавов на основе платины является наличие в сплаве палладия и иридия.Common to the known and claimed platinum-based jewelry alloys is the presence of palladium and iridium in the alloy.

Содержание платины в сплаве обусловлено необходимостью обеспечения требуемой 950 пробы для конечных ювелирных изделий.The platinum content in the alloy is due to the need to provide the required 950 samples for the final jewelry.

Включение в состав сплава дополнительного компонента - вольфрама приводит к улучшению структуры, формирующейся при кристаллизации расплава. Вольфрам является эффективным модификатором сплава и наряду с иридием положительно влияет на формирование мелкозеренной однородной структуры, повышая стабильность физико-механических свойств сплава. Частичная замена иридия на относительно дешевый вольфрам приводит не только к удешевлению ювелирного сплава платины, но и благоприятно влияет на характер его пластической деформации, повышает технологические свойства полуфабрикатов, не ухудшая внешнего вида готовых изделий.The inclusion of an additional component, tungsten, in the composition of the alloy improves the structure formed during crystallization of the melt. Tungsten is an effective alloy modifier and, along with iridium, has a positive effect on the formation of a fine-grained homogeneous structure, increasing the stability of the physicomechanical properties of the alloy. Partial replacement of iridium with relatively cheap tungsten not only reduces the cost of the jewelry alloy of platinum, but also favorably affects the nature of its plastic deformation, improves the technological properties of semi-finished products, without affecting the appearance of finished products.

Наличие палладия, иридия и вольфрама в ювелирном сплаве платины в указанном соотношении компонентов является оптимальным. Превышение содержания вольфрама, равно как и иридия, более 0,4% в заявляемом сплаве нецелесообразно, так как приводит к нежелательному повышению тугоплавкости и твердости сплава.The presence of palladium, iridium, and tungsten in a platinum jewelry alloy in the indicated ratio of components is optimal. Exceeding the tungsten content, as well as iridium, more than 0.4% in the inventive alloy is impractical, since it leads to an undesirable increase in the refractoriness and hardness of the alloy.

Снижение содержания вольфрама или иридия в сплаве ниже 0,01% также нежелательно, так как ведет к уменьшению их модифицирующего воздействия на структуру кристаллизующегося расплава и сопровождается снижением стабильности физико-механических характеристик получаемых полуфабрикатов.A decrease in the tungsten or iridium content in the alloy below 0.01% is also undesirable, since it leads to a decrease in their modifying effect on the structure of the crystallizing melt and is accompanied by a decrease in the stability of the physicomechanical characteristics of the obtained semi-finished products.

Пример.Example.

Получение ювелирного сплава платины 950 пробы проводили прямым сплавлением следующих компонентов: платины аффинированной в слитках (ПлА-0, чистотой 99,98%); палладия аффинированного (ПдА-1, чистотой 99,95%); вольфрама в порошке (чистотой 99,95%%, поставщик ЗАО «Лаверна-Холдинг»); иридия в порошке (ИА-1, чистотой 99,95%).Obtaining a jewelry alloy of platinum 950 samples was carried out by direct fusion of the following components: refined ingot platinum (PLA-0, 99.98% purity); refined palladium (PDA-1, 99.95% pure); tungsten powder (99.95 %% purity, supplier of Laverna Holding CJSC); powder iridium (IA-1, 99.95% pure).

В плавильный тигель из диоксида циркония индукционной вакуумной установки FIM/FPT фирмы «ITALIMPIANTI ORAFI» загрузили шихту, приготовленную из расчетных количеств компонентов: 2380,0 г платины, 114,0 г палладия, 3,75 г вольфрама и 2,50 г иридия.A charge prepared from the calculated amounts of components: 2380.0 g of platinum, 114.0 g of palladium, 3.75 g of tungsten and 2.50 g of iridium was loaded into a zirconia dioxide melting crucible of a FIM / FPT induction vacuum system manufactured by ITALIMPIANTI ORAFI.

Установку вакуумировали и заполнили затем инертным газом - аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного расплавления компонентов выдержали полученный расплав в течение 15 минут и произвели его слив в массивную медную изложницу.The installation was evacuated and then filled with an inert gas - argon. The mixture was melted in argon medium. After the components were completely melted, the resulting melt was held for 15 minutes and drained into a massive copper mold.

После охлаждения извлекли из изложницы слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы массой 2495,3 г (или 99,80% от загрузки).After cooling, an ingot of an alloy in the form of a squared bar weighing 2495.3 g (or 99.80% of the load) was removed from the mold.

После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован, проба подвергнута химическому анализу.After mechanical cleaning of the surface, the obtained ingot was tested, the sample was subjected to chemical analysis.

Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав платины содержит 95,35% платины, 0,11% вольфрама, 0,10% иридия, остальное - палладий.Chemical analysis of the sample showed that the obtained platinum jewelry alloy contains 95.35% platinum, 0.11% tungsten, 0.10% iridium, and the rest is palladium.

Полученный ювелирный сплав платины соответствует 950 пробе, характеризуется меньшим, в сравнении с прототипом, содержанием дефицитного и дорогостоящего иридия, имеет красивый характерный для платины цветовой оттенок, достаточную для изготовления ювелирных изделий микротвердость (960-1030 МПа в литом состоянии).The obtained jewelry alloy of platinum corresponds to 950 samples, is characterized by a lower, in comparison with the prototype, content of scarce and expensive iridium, has a beautiful color tone characteristic of platinum, sufficient for the manufacture of jewelry microhardness (960-1030 MPa in molten state).

Металлографический анализ шлифов показал, что в полученном литом сплаве отсутствуют химическая неоднородность и пористость, сплав по всему объему имеет мелкозернистую структуру с размером зерна в пределах 35-50 мкм, что обусловлено совместным модифицирующим воздействием иридия и вольфрама.The metallographic analysis of the sections showed that the obtained alloy has no chemical heterogeneity and porosity, the alloy throughout the volume has a fine-grained structure with a grain size in the range of 35-50 μm, which is due to the combined modifying effect of iridium and tungsten.

Были измерены плотность (20,85 г/см³ при 20°C) и твердость сплава в отожженном состоянии (H_V=87 кгс/мм²) и в нагартованном состоянии (H_V=135 кгс/мм²).The density (20.85 g / cm ³ at 20 ° C) and the hardness of the alloy in the annealed state (H _V = 87 kgf / mm ² ) and in the cured state (H _V = 135 kgf / mm ² ) were measured.

Полученный ювелирный сплав платины был прокован в прутки, из которых прокаткой и волочением была изготовлена проволока. Из полученной проволоки методом машинного цепевязания были изготовлены ювелирные цепочки «Гурмета» (номенклатура НЦ 41-002⌀0,30). Выход годного составил более 90%. Сплав показал высокую стабильность физико-механических свойств и был рекомендован к использованию в ювелирном производстве.The resulting platinum jewelry alloy was forged into rods, of which wire was made by rolling and drawing. The Gurmet jewelry chains (nomenclature NTs 41-002-0.30) were made from the obtained wire by the method of machine chain knitting. The yield was more than 90%. The alloy showed high stability of physico-mechanical properties and was recommended for use in jewelry production.

Claims

A platinum-based jewelry alloy containing palladium and iridium, characterized in that it additionally contains tungsten in the following ratio of components, wt.%:
platinum 95.0-95.5 iridium 0.01-0.4 tungsten 0.01-0.4 palladium rest