RU2604145C1 - Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions) - Google Patents

Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2604145C1
RU2604145C1 RU2015129052/02A RU2015129052A RU2604145C1 RU 2604145 C1 RU2604145 C1 RU 2604145C1 RU 2015129052/02 A RU2015129052/02 A RU 2015129052/02A RU 2015129052 A RU2015129052 A RU 2015129052A RU 2604145 C1 RU2604145 C1 RU 2604145C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gold
cobalt
alloy
copper
boron
Prior art date
Application number
RU2015129052/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Костин
Original Assignee
Сергей Алексеевич Костин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Алексеевич Костин filed Critical Сергей Алексеевич Костин
Priority to RU2015129052/02A priority Critical patent/RU2604145C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2604145C1 publication Critical patent/RU2604145C1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/02—Alloys based on gold

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy of noble metals and alloys, particularly to alloys based on gold, and can be used in electronics, aerospace industry, jewellery production. According to one version, alloy contains, wt%: gold - 50-95, cobalt - 3-5, silicon - 0.5-2, copper - up to 40, boron - 0.01-1.0, wherein total content of cobalt and silicon is not more than 5 %, wherein after thermal or thermo-mechanical processing alloy has a structure hardened with an intermetallide Co2Si. According to a second version alloy contains, wt%: gold - 50-85, cobalt - 11-13.5, aluminium - 1.5-4, copper - up to 40, boron - 0.01-1.0, at total content of cobalt and aluminium not exceeding 15 %, wherein after thermal or thermo-mechanical processing alloy has a structure, hardened with intermetallides Co3Al, CoAl, Co2Al3.
EFFECT: technical result is improved strength properties, especially hardness, while maintaining level of casting properties and ductility.
4 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе золота, предназначенным для использования в различных отраслях промышленности, в частности для изготовления ювелирных изделий.The invention relates to the metallurgy of precious metals, in particular to gold-based alloys intended for use in various industries, in particular for the manufacture of jewelry.

Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни один другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро- и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%. Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойств золота послужила его широкому использованию в различных отраслях промышленности: электронике, космической и авиационной технике и т.д. Однако основная масса золота идет на получение сплавов, используемых для изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, зубных протезов, сусального золота, декоративных покрытий.Gold has a unique set of properties that no other metal has. It has the highest resistance to aggressive environments, in electrical and thermal conductivity is second only to silver and copper, the ability of gold to reflect infrared rays is close to 100%. Gold is well soldered and welded under pressure. This combination of useful properties of gold has served its wide use in various industries: electronics, space and aviation technology, etc. However, the bulk of the gold goes to obtain alloys used for the manufacture of jewelry, coins, medals, dentures, gold leaf, decorative coatings.

Золото технической чистоты в отожженном состоянии имеет невысокую прочность и твердость.Technical grade gold in the annealed state has low strength and hardness.

Для повышения прочностных характеристик золота используют легирование золота элементами, способствующими дисперсионному твердению сплава при последующей термообработке. Одним из таких элементов является кобальт. Предельная растворимость кобальта в золоте невелика, что указывает на возможность использования кобальта для упрочнения золота.To increase the strength characteristics of gold, gold alloying is used with elements that contribute to the precipitation hardening of the alloy during subsequent heat treatment. One such element is cobalt. The solubility limit of cobalt in gold is small, which indicates the possibility of using cobalt for hardening gold.

Известны дисперсионно-твердеющие сплавы на основе золота, содержащие в качестве основного компонента кобальт (GB 1491155 А, С22С 5/02, опубл. 09.11.1977; JP 06-128668 А, С22С 5/02, опубл. 10.05.1994; US 5180551 А, С22С 5/02, 19.01.1993; RU 2318889 C1, С22С 5/02, 10.03.2008). Недостатком известных сплавов является недостаточный уровень механических свойств, обусловленный при термической обработке твердорастворным упрочнением.Known dispersion hardening alloys based on gold, containing cobalt as the main component (GB 1491155 A, C22C 5/02, publ. 09.11.1977; JP 06-128668 A, C22C 5/02, publ. 10.05.1994; US 5180551 A, C22C 5/02, 01/19/1993; RU 2318889 C1, C22C 5/02, 03/10/2008). A disadvantage of the known alloys is the insufficient level of mechanical properties caused by heat treatment with solid solution hardening.

Наиболее близким к изобретению является сплав, содержащий, мас. %: 74-77 или 57-60 золота, не более 4 кобальта, от 0 до 0,15 кремния, не более 0,15 бора, медь - остальное (ЕР 1266974 B1, С22С 5/02, 29.09.2004). Сплавы пластичны, хорошо обрабатываются, но обладают не достаточными прочностными характеристиками, особенно твердостью.Closest to the invention is an alloy containing, by weight. %: 74-77 or 57-60 gold, not more than 4 cobalt, from 0 to 0.15 silicon, not more than 0.15 boron, copper - the rest (EP 1266974 B1, C22C 5/02, 09/29/2004). Alloys are plastic, they are well processed, but they do not have sufficient strength characteristics, especially hardness.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сплава на основе золота, обладающего оптимальным сочетанием физико-механических свойств.The problem to which the invention is directed, is to create an alloy based on gold with the optimal combination of physical and mechanical properties.

Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств, особенно твердости, при сохранении уровня литейных свойств и пластичности.The technical result of the invention is to increase the strength properties, especially hardness, while maintaining the level of casting properties and ductility.

Технический результат достигается тем, что сплав на основе золота, содержащий кобальт, медь и бор, дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved in that the alloy based on gold, containing cobalt, copper and boron, additionally contains silicon in the following ratio of components, wt. %:

золотоgold 50-9550-95 кобальтcobalt 3-53-5 кремнийsilicon 0,5-20.5-2 медьcopper до 40up to 40 борboron 0,01-1,0,0.01-1.0

при суммарном содержании кобальта и кремния, не превышающем 5%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Co2Si.with a total content of cobalt and silicon not exceeding 5%, and after thermal or thermomechanical treatment, the alloy has a structure hardened by a Co 2 Si intermetallic compound.

В другом варианте осуществления изобретения технический результат достигается тем, что сплав на основе золота для изготовления ювелирных изделий, содержащий кобальт, медь и бор, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %:In another embodiment, the technical result is achieved in that the gold-based alloy for the manufacture of jewelry containing cobalt, copper and boron, additionally contains aluminum in the following ratio, wt. %:

золотоgold 50-8550-85 кобальтcobalt 11-13,511-13.5 алюминийaluminum 1,5-41,5-4 медьcopper до 40up to 40 борboron 0,01-1,0,0.01-1.0

при суммарном содержании кобальта и алюминия, не превышающем 15%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Co3Al, CoAl, Co2Al3.with a total content of cobalt and aluminum not exceeding 15%, and after thermal or thermomechanical treatment, the alloy has a structure hardened by intermetallic compounds Co 3 Al, CoAl, Co 2 Al 3 .

Сплавы по обоим вариантам могут дополнительно содержать, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей до 30 мас. % палладия, до 10 мас. % индия, до 10 мас. % галлия.Alloys in both cases may additionally contain at least one element selected from the group containing up to 30 wt. % palladium, up to 10 wt. % indium, up to 10 wt. % gallium.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Дисперсионное твердение при низкотемпературном отжиге приводит к росту твердости с одновременным снижением пластичности, что позволяет повысить износостойкость сплавов.Dispersion hardening during low-temperature annealing leads to an increase in hardness with a simultaneous decrease in ductility, which makes it possible to increase the wear resistance of alloys.

Заявленные сплавы обладают способностью упрочняться в процессе термической или термомеханической обработки, при этом они имеют сравнительно низкую температуру плавления и хорошую технологичность при литье, горячей и холодной деформации.The claimed alloys have the ability to harden during thermal or thermomechanical processing, while they have a relatively low melting point and good processability during casting, hot and cold deformation.

Упрочнение сплавов на основе золота основано на эффекте дисперсионного твердения. Термическая обработка дисперсионно твердеющих сплавов заключается в их нагреве до образования пересыщенного твердого раствора, последующего быстрого охлаждения (закалки) и старения. В результате такой термической обработки твердый раствор распадается с выделением нанофазных частиц фаз - упрочнителей. Упрочняющий эффект при этом достигается за счет выделяющихся интерметаллидов. Отличие от упрочнителей иного состава является существенным как по методу образования, так и по структуре, характеру температур плавления, кинетике распада твердого раствора, эффекту упрочнения и его стабильности. Способ упрочнения сплавов на основе золота включает введение в состав сплава двух компонентов, образующих между собой химическое соединение. В качестве таких компонентов в одном из вариантов изобретения используют кобальт и кремний, а в другом варианте - кобальт и алюминий. Их количественное содержание в сплавах определяется стехиометрическим соотношением, необходимым для образования при последующей термической или термомеханической обработке интерметаллидов Co2Si и Co3Al, CoAl, Co2Al3 соответственно.The hardening of gold-based alloys is based on the effect of dispersion hardening. The heat treatment of precipitation hardening alloys consists in heating them to form a supersaturated solid solution, followed by rapid cooling (quenching) and aging. As a result of such heat treatment, the solid solution decomposes with the release of nanophase particles of phases - hardeners. The strengthening effect is achieved due to the released intermetallic compounds. The difference from hardeners of a different composition is significant both in the method of formation and in the structure, the nature of the melting points, the kinetics of decomposition of the solid solution, the effect of hardening and its stability. The method of hardening gold-based alloys involves introducing into the alloy two components that form a chemical compound. As such components, in one embodiment of the invention, cobalt and silicon are used, and in another embodiment, cobalt and aluminum. Their quantitative content in alloys is determined by the stoichiometric ratio necessary for the formation of Co 2 Si and Co 3 Al, CoAl, Co 2 Al 3 intermetallides during subsequent thermal or thermomechanical treatment.

Являясь раскислителем, бор в количестве 0,01-1% снижает влияние кислорода при выплавке сплавов, уменьшает потерю легирующих компонентов на угар и уменьшает размер зерна, увеличивая при этом жидкотекучесть расплава.Being a deoxidizing agent, boron in an amount of 0.01-1% reduces the effect of oxygen during the smelting of alloys, reduces the loss of alloying components on fumes and reduces the grain size, while increasing the fluidity of the melt.

Медь повышает твердость золотого сплава, сохраняя ковкость и тягучесть. Увеличение содержания меди в сплаве выше 40 мас. % приводит к снижению прочностных характеристик сплава, а также понижает его антикоррозионные свойства.Copper increases the hardness of the gold alloy, while maintaining ductility and ductility. The increase in copper content in the alloy above 40 wt. % leads to a decrease in the strength characteristics of the alloy, and also lowers its anticorrosion properties.

Упрочнение сплавов на основе золота, содержащих кобальт и кремний или алюминий, основано на механизме дисперсионного твердения, реализуемого посредством термической или термомеханической обработки. Термическая обработка заключается в нагреве сплава до образования пересыщенного твердого раствора, последующего быстрого охлаждения закалки и старения, в результате которого твердый раствор распадается с выделением упрочняющих нанофазных частиц Co2Si или Co3Al, CoAl, Co2Al3.The hardening of gold-based alloys containing cobalt and silicon or aluminum is based on the mechanism of dispersion hardening, realized by thermal or thermomechanical processing. Heat treatment consists in heating the alloy to form a supersaturated solid solution, followed by rapid cooling of quenching and aging, as a result of which the solid solution decomposes with the release of strengthening nanophase particles of Co 2 Si or Co 3 Al, CoAl, Co 2 Al 3 .

При термомеханической обработке между закалкой и старением или после старения осуществляют пластическую деформацию.During thermomechanical treatment between hardening and aging, or after aging, plastic deformation is carried out.

Примеры реализации изобретения.Examples of the invention.

Пример 1. Был получен сплав нижеприведенного химического состава: 75% Au, 4% Co, 1% Si, 19% Cu, около 1,0% В, примесей не более 0,1%.Example 1. An alloy of the following chemical composition was obtained: 75% Au, 4% Co, 1% Si, 19% Cu, about 1.0% B, impurities not more than 0.1%.

Плавка велась в вакуумной печи резистивного нагрева. Шихтовые материалы были загружены в тигель из искусственного сапфира, который был помещен в разогреваемый графитовый тигель. Температура плавки составила 1260°С. Были получены слитки цилиндрической формы диаметром 30 мм и высотой 8 мм. Введение бора позволило улучшить литейные свойства сплава, повысить жидкотекучесть. Кроме того, металлографический анализ показал уменьшение размеров зерна. Высокое содержание меди позволило добиться красивого "красного" оттенка.Melting was carried out in a vacuum furnace of resistive heating. The charge materials were loaded into a crucible made of artificial sapphire, which was placed in a heated graphite crucible. The melting temperature was 1260 ° C. Cylindrical ingots with a diameter of 30 mm and a height of 8 mm were obtained. The introduction of boron allowed to improve the casting properties of the alloy, to increase the fluidity. In addition, metallographic analysis showed a decrease in grain size. The high copper content allowed to achieve a beautiful "red" shade.

Полученные слитки подвергли термической обработке по схеме: нагрев сплава до температуры, обеспечивающей образование пересыщенного твердого раствора и равной 960°С, выдержка при этой температуре в течение 1 ч, проведение от этой температуры закалки в воде до температуры менее 100°С. После этого провели старение при температуре 470°С в течение 1 ч. Твердость сплава после термообработки составляла 280 НВ, что почти в два раза превышало твердость литых сплавов с твердорастворным упрочнением.The obtained ingots were subjected to heat treatment according to the scheme: heating the alloy to a temperature that ensures the formation of a supersaturated solid solution and equal to 960 ° C, holding at this temperature for 1 h, conducting quenching in water from this temperature to a temperature of less than 100 ° C. After that, aging was carried out at a temperature of 470 ° C for 1 h. The hardness of the alloy after heat treatment was 280 HB, which was almost two times higher than the hardness of cast alloys with solid solution hardening.

Пример 2. Был получен сплав нижеприведенного химического состава: 75% Au, 12% Co, 3% Al, 5% Cu, 4,9% Pd, около 0,1% В, примесей не более 0,1%.Example 2. An alloy of the following chemical composition was obtained: 75% Au, 12% Co, 3% Al, 5% Cu, 4.9% Pd, about 0.1% B, impurities not more than 0.1%.

Плавка велась аналогично примеру 1 при температуре 1260°С. Введение палладия позволило добиться "белого" цвета с красивым металлическим блеском.Melting was carried out analogously to example 1 at a temperature of 1260 ° C. The introduction of palladium allowed to achieve a "white" color with a beautiful metallic sheen.

Закалку в воду осуществляли после выдержки сплава при температуре 960°С в течение 1 ч. Старение проводили при температуре 470°C с выдержкой в течение 2 ч.Quenching in water was carried out after holding the alloy at a temperature of 960 ° C for 1 h. Aging was carried out at a temperature of 470 ° C with holding for 2 h.

Полученный после термообработки сплав имел твердость 280 НВ по сравнению с литым сплавом, твердость которого составляла 125 НВ, с сохранением литейных свойств и пластичности.The alloy obtained after heat treatment had a hardness of 280 HB compared to a cast alloy with a hardness of 125 HB, with the same casting properties and ductility.

Таким образом, заявленные сплавы обладают высокими литейными свойствами. Они имеют высокую твердость в сочетании с пластичностью, интересные цветовые оттенки, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности, в том числе для изготовления ювелирных изделий с высокими потребительскими свойствами.Thus, the claimed alloys have high casting properties. They have high hardness combined with plasticity, interesting color shades, which allows them to be used in various industries, including for the manufacture of jewelry with high consumer properties.

Claims (4)

1. Сплав на основе золота, содержащий кобальт, медь и бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
золото 50-95 кобальт 3-5 кремний 0,5-2 медь до 40 бор 0,01-1,0,

при суммарном содержании кобальта и кремния, не превышающем 5%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Co2Si.1. An alloy based on gold containing cobalt, copper and boron, characterized in that it additionally contains silicon in the following ratio of components, wt.%:
gold 50-95 cobalt 3-5 silicon 0.5-2 copper up to 40 boron 0.01-1.0

with a total content of cobalt and silicon not exceeding 5%, and after thermal or thermomechanical treatment, the alloy has a structure hardened by a Co 2 Si intermetallic compound. 2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей до 30 мас.% палладия, до 10 мас.% индия, до 10 мас.% галлия.2. The alloy according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one element selected from the group consisting of up to 30 wt.% Palladium, up to 10 wt.% Indium, up to 10 wt.% Gallium. 3. Сплав на основе золота, содержащий кобальт, медь и бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
золото 50-85 кобальт 11-13,5 алюминий 1,5-4 медь до 40 бор 0,01-1,0,

при суммарном содержании кобальта и алюминия, не превышающем 15%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Co3Al, CoAl, Co2Al3.3. An alloy based on gold containing cobalt, copper and boron, characterized in that it additionally contains aluminum in the following ratio of components, wt.%:
gold 50-85 cobalt 11-13.5 aluminum 1,5-4 copper up to 40 boron 0.01-1.0

with a total content of cobalt and aluminum not exceeding 15%, and after thermal or thermomechanical treatment, the alloy has a structure hardened by intermetallic compounds Co 3 Al, CoAl, Co 2 Al 3 . 4. Сплав по п. 3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей до 30 мас.% палладия, до 10 мас.% индия, до 10 мас.% галлия. 4. The alloy according to claim 3, characterized in that it further comprises at least one element selected from the group consisting of up to 30 wt.% Palladium, up to 10 wt.% Indium, up to 10 wt.% Gallium.
RU2015129052/02A 2015-07-17 2015-07-17 Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions) RU2604145C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129052/02A RU2604145C1 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129052/02A RU2604145C1 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2604145C1 true RU2604145C1 (en) 2016-12-10

Family

ID=57776966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015129052/02A RU2604145C1 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604145C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1491155A (en) * 1976-04-07 1977-11-09 Fulmer Res Inst Ltd Gold alloys
US5180551A (en) * 1991-10-30 1993-01-19 Leach & Garner Co. Gold alloys of exceptional yellow color and reversible hardness
EP1266974B1 (en) * 2001-05-30 2004-09-29 Leg.Or S.r.l Gold alloys and master alloys for obtaining them
RU2318889C1 (en) * 2006-05-31 2008-03-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Gold-base alloy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1491155A (en) * 1976-04-07 1977-11-09 Fulmer Res Inst Ltd Gold alloys
US5180551A (en) * 1991-10-30 1993-01-19 Leach & Garner Co. Gold alloys of exceptional yellow color and reversible hardness
US5180551B1 (en) * 1991-10-30 1995-09-19 Swiss Bank Corp ible hardness Gold alloys of exceptional yellow color and revers
US5180551B2 (en) * 1991-10-30 1999-02-09 Fleet Precious Metals Inc Gold alloys of exceptional yellow color and reversible hardness
EP1266974B1 (en) * 2001-05-30 2004-09-29 Leg.Or S.r.l Gold alloys and master alloys for obtaining them
RU2318889C1 (en) * 2006-05-31 2008-03-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Gold-base alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5793136B2 (en) Gray gold alloy without nickel and copper
CN110592444B (en) 700-doped 720 MPa-strength heat-resistant high-intergranular corrosion-resistant aluminum alloy and preparation method thereof
RU2007140308A (en) Cu-Ni-Si-Co-Cr COPPER ALLOY FOR ELECTRONICS MATERIALS AND METHOD OF ITS PRODUCTION
EP1266974A1 (en) Gold alloys and master alloys for obtaining them
WO2005075690A1 (en) Platinum alloy and method of production thereof
US20100139319A1 (en) Platinum alloy and method of production thereof
TW200837203A (en) Cu-Ni-Si-based copper alloy for electronic material
GB2418432A (en) Silver alloy and its production using a master metal
NO139165B (en) HIGH DENSITY CERAMIC CARBIDE ARTICLE AND METHOD OF MANUFACTURE
JP2021050420A (en) Palladium-based alloy
RU2604148C1 (en) Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing iron, (versions)
RU2604145C1 (en) Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions)
US9428821B2 (en) Gold alloys
RU2650220C1 (en) 585 platinum jewellery alloy
RU2604147C1 (en) Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing nickel, (versions)
JP2009503261A (en) Platinum alloy and method for producing the same
JP7472318B2 (en) Aluminum alloys and aluminum alloy castings
RU2582837C1 (en) Palladium-based jewellery alloy hardened with intermetallides containing iron (versions)
JP2886818B2 (en) Method of manufacturing copper alloy for decoration
RU2606679C2 (en) Palladium-based jewellery alloy (versions)
RU2582836C1 (en) Palladium-based jewellery alloy hardened with intermetallides containing cobalt (versions)
RU2645624C1 (en) Jewelry alloy of 585 platinum for micro-casting
JP5522692B2 (en) High strength copper alloy forging
KR101741681B1 (en) Ag-Cu based alloy composition having high anti-discoloration and hardness and the manufacturing method thereof
RU2537329C2 (en) Alloy based on palladium and method for strengthening palladium alloys used for manufacture of pieces of jewellery