RU2697142C1

RU2697142C1 - Alloy of white color based on 585 gold

Info

Publication number: RU2697142C1
Application number: RU2018143190A
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Сидельников; Николай Николаевич Довженко; Юлия Дмитриевна Дитковская; Екатерина Сергеевна Лопатина; Ольга Сергеевна Лебедева; Владимир Александрович Лопатин
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-08-12

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy of alloys based on gold, intended for making jewellery and having white colour. White alloy based on 585-type gold contains components in the following ratio, wt. %: gold - 58.5–59.0; palladium - 7.5–10.0; copper - 5.0–6.0; zinc - 1.4–1.6; indium - 0.4–0.6; rhodium - 0.01–0.05 ruthenium - 0.01–0.05; silver - balance.

EFFECT: invention increases mechanical and process properties of alloy, while reducing its cost, and use it in production of jewellery using methods of metal forming.

1 cl, 6 dwg, 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.

Наиболее часто в качестве компонента сплавов на основе золота, придающего им благородный белый цвет, применяется никель, однако он вызывает аллергию, и Директива ЕС 76/769/ЕЕС запрещает его использование в ювелирных изделиях, вступающих в прямой и долговременный контакт с кожей человека. В связи с этим актуальна разработка новых безникелевых сплавов на основе золота белого цвета.Nickel is most often used as a component of gold-based alloys, which gives them a noble white color, but it causes allergies, and EU Directive 76/769 / EEC prohibits its use in jewelry that comes into direct and long-term contact with human skin. In this regard, the development of new nickel-free alloys based on white gold is relevant.

Известен сплав на основе золота белого цвета 585 пробы (Патент РФ №2430982, С22С 5/02, 10.10.2011), обладающий высоким уровнем механических свойств. Однако ограниченная растворимость выступающего в роли модификатора рутения в золоте из-за высокой температуры плавления приводит к образованию крупных включений в структуре сплава, что становится причиной возникновения брака при обработке давлением и требует иного способа введения его в расплав (Патент РФ №2507284, С1 С22С 5/02 С22С 1/03, 20.02.2014).Known alloy based on white gold 585 samples (RF Patent No. 2430982, C22C 5/02, 10/10/2011), which has a high level of mechanical properties. However, the limited solubility of the ruthenium modifier in gold, due to the high melting point, leads to the formation of large inclusions in the alloy structure, which causes rejection during pressure treatment and requires a different method of introducing it into the melt (RF Patent No. 2507284, C1 С22С 5 / 02 С22С 1/03, 02.20.2014).

Наиболее близким к изобретению является сплав золота 585 пробы (Патент РФ №2586175, С22С 5/02, 10.06.2016), содержащий следующие компоненты мас. %: золото 58,5-59,0; палладий 7,5-10,0; медь 5,0-6,0; цинк 1,4-1,6; индий 0,4-0,6; родий 0,01-0,10; серебро остальное. Он обладает однородной мелкозернистой структурой, высоким уровнем прочностных и пластических характеристик. Однако его применение при производстве ювелирных изделий удорожает их из-за высокой рыночной стоимости родия.Closest to the invention is an alloy of gold 585 samples (RF Patent No. 2586175, C22C 5/02, 06/10/2016), containing the following components wt. %: gold 58.5-59.0; palladium 7.5-10.0; copper 5.0-6.0; zinc 1.4-1.6; indium 0.4-0.6; rhodium 0.01-0.10; silver rest. It has a uniform fine-grained structure, a high level of strength and plastic characteristics. However, its use in the manufacture of jewelry makes them more expensive due to the high market value of rhodium.

Основной задачей изобретения является создание нового безникелевого сплава на основе золота белого цвета 585 пробы, имеющего повышенный уровень механических свойств и их равномерное распределение по длине и сечению слитка, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий, и обладающего более низкой стоимостью.The main objective of the invention is the creation of a new nickel-free alloy based on white gold 585, having a high level of mechanical properties and their uniform distribution along the length and cross section of the ingot, expanding the scope of the alloy in the manufacture of jewelry, and having a lower cost.

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

золото - 58,5-59,0;gold - 58.5-59.0;

палладий - 7,0-9,0;palladium - 7.0-9.0;

медь - 5,0-6,0;copper - 5.0-6.0;

цинк - 1,4-1,6;zinc - 1.4-1.6;

индий - 0,4-0,6;indium - 0.4-0.6;

родий-0,01-0,05rhodium-0.01-0.05

рутений - 0,01-0,05;ruthenium - 0.01-0.05;

серебро - остальное.silver is the rest.

Содержание золота в сплаве обусловлено обеспечением пробности и соответствует стандартной 585 пробе (ГОСТ 30649-99).The gold content in the alloy is determined by the availability of fineness and corresponds to the standard 585 test (GOST 30649-99).

Содержание палладия в пределах 7,0-9,0 мас. % оптимально для замещения никеля, повышает коррозионную стойкость, снижает твердость и обеспечивает устойчивый белый цвет сплава.The palladium content in the range of 7.0 to 9.0 wt. % optimal for nickel substitution, increases corrosion resistance, reduces hardness and provides a stable white color of the alloy.

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

Цинк в пределах 1,4-1,6 мас. % снижает температуру плавления и выступает в роли раскислителя.Zinc in the range of 1.4-1.6 wt. % reduces the melting point and acts as a deoxidizing agent.

Индий в пределах 0,4-0,6 мас. % повышает механические свойства сплава и обеспечивает необходимый интервал температуры его плавления - 950±500°С. Наличие индия и палладия в указанных количествах обеспечивает повышение механических свойств и отсутствие растрескивания при пайке.Indium in the range of 0.4-0.6 wt. % increases the mechanical properties of the alloy and provides the necessary range of its melting temperature - 950 ± 500 ° C. The presence of indium and palladium in the indicated amounts provides an increase in mechanical properties and the absence of cracking during soldering.

В качестве модифицирующих добавок использовались родий и рутений.Rhodium and ruthenium were used as modifying additives.

Родий позволяет получить равномерную мелкозернистую структуру, повышает пластичность и прочностные свойства в процессе деформации, выравнивает их по длине и сечению литой заготовки.Rhodium allows you to get a uniform fine-grained structure, increases ductility and strength properties in the process of deformation, aligns them along the length and cross section of the cast billet.

Рутений обеспечивает получение мелкозернистой структуры при литье, так же повышает пластичность сплава и вызывает выравнивание свойств по длине литой заготовки.Ruthenium provides a fine-grained structure during casting, also increases the ductility of the alloy and causes the alignment of properties along the length of the cast billet.

Применение одновременно родия и рутения позволяет обеспечить высокий модифицирующий эффект, поскольку введение рутения значительно влияет на структуру в литом состоянии, а родия - в деформированном. При этом возможно снижение количества вводимого дорогостоящего родия за счет компенсирования его количества использованием рутения.The use of both rhodium and ruthenium simultaneously provides a high modifying effect, since the introduction of ruthenium significantly affects the structure in the cast state, and rhodium in the deformed state. In this case, it is possible to reduce the amount of introduced expensive rhodium by compensating for its amount using ruthenium.

Серебро в заявленных пределах придает сплаву пластичность, мягкость и ковкость, повышает коррозионную стойкость при литье и понижает температуру плавления.Silver within the stated limits gives the alloy plasticity, softness and ductility, increases the corrosion resistance during casting and lowers the melting point.

Сплав был получен прямым сплавлением основных компонентов в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Индий и родий вводились в расплав непосредственно перед литьем, введение рутения осуществлялось в соответствии с известным способом модифицирования сплавов на основе золота (Патент РФ №2507284, C1 С22С 5/02 С22С 1/03, 20.02.2014) - перед кристаллизацией сплава в виде лигатуры серебро-рутений, полученной осаждением рутения из электролита гальваническим способом на серебро. 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). Indium and rhodium were introduced into the melt immediately before casting, the introduction of ruthenium was carried out in accordance with the known method of modifying gold-based alloys (RF Patent No. 2507284, C1 C22C 5/02 C22C 1/03, 02/20/2014) - before crystallization of the alloy in the form of a ligature silver-ruthenium obtained by deposition of ruthenium from an electrolyte electroplating on silver. 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.

Временное сопротивление разрыву и предел текучести определяли на деформированных образцах с помощью разрывной машины типа H5KS. Структуру образцов сплава анализировали с помощью металлографических методов исследования. Для сравнения в таблице 1 приведены составы заявляемого и известных сплавов.Tensile strength and yield strength were determined on deformed specimens using an H5KS tensile testing machine. The structure of alloy samples was analyzed using metallographic research methods. For comparison, table 1 shows the compositions of the claimed and known alloys.

Для изучения деформируемости слитки известных и заявляемого сплавов обрабатывали с помощью сортовой прокатки в три прохода с промежуточными отжигами после каждого, далее полученные прутки подвергали волочению на стане барабанного типа до диаметра проволоки 0,25 мм, которую затем также отжигали и направляли на цепевязание. Физико-механические свойства деформированных образцов заявляемого и известного сплавов (степень деформации 75%) представлены в таблице 2.To study the deformability, the ingots of the known and claimed alloys were processed using high-quality rolling in three passes with intermediate annealing after each, then the obtained rods were drawn on a drum-type mill to a wire diameter of 0.25 mm, which was then also annealed and sent to chain knitting. Physico-mechanical properties of deformed samples of the claimed and known alloys (degree of deformation of 75%) are presented in table 2.

Известный сплав, модифицированный родием, в литом состоянии имеет больший размер зерна (рис. 1, ×100) и однородную, поскольку не происходит образования крупных включений, структуру с тонкоразветвленными дендритными кристаллами. После сортовой прокатки (рис. 3, ×100) и волочения (рис. 5, ×50) происходит образование волокнистой структуры и увеличение прочностных и пластических свойств.The known alloy modified with rhodium in the molten state has a larger grain size (Fig. 1, × 100) and is uniform, since no large inclusions are formed, a structure with finely branched dendritic crystals. After high-quality rolling (Fig. 3, × 100) and drawing (Fig. 5, × 50), the formation of a fibrous structure and an increase in strength and plastic properties occur.

Одновременное введение родия и рутения в заявляемом сплаве приводит к образованию однородного, дисперсного дендритного строения по всему сечению слитка (рис. 2, ×50), что говорит об эффективном модифицирующем действии рутения, при этом зерна имеют меньший размер. После сортовой прокатки (рис. 4, ×100) и волочения (рис. 6, ×50) хорошо просматривается однородная по длине и сечению полуфабриката волокнистая структура деформированного материала, при этом сохраняется высокий уровень пластических и прочностных свойств по сравнению с известными сплавами.The simultaneous introduction of rhodium and ruthenium in the inventive alloy leads to the formation of a homogeneous, dispersed dendritic structure over the entire cross section of the ingot (Fig. 2, 50), which indicates the effective modifying effect of ruthenium, while the grains are smaller. After long rolling (Fig. 4, × 100) and drawing (Fig. 6, × 50), the fibrous structure of the deformed material, uniform in length and cross section of the semi-finished product, is clearly visible, while maintaining a high level of plastic and strength properties compared to known alloys.

Заявляемый сплав по сравнению с известными имеет более однородную мелкозернистую структуру, обладает высокими технологическими и эксплуатационными свойствами. Кроме того, обладает меньшей себестоимостью производства, поскольку стоимость рутения до десяти раз ниже стоимости родия, и заявляемый сплав содержит его вдвое меньше. А одновременное модифицирование родием и рутением обеспечивает достижение более высоких прочностных и пластических характеристик по сравнению с известным сплавом.The inventive alloy in comparison with the known has a more uniform fine-grained structure, has high technological and operational properties. In addition, it has a lower production cost, since the cost of ruthenium is up to ten times lower than the cost of rhodium, and the inventive alloy contains half as much. And the simultaneous modification of rhodium and ruthenium ensures the achievement of higher strength and plastic characteristics in comparison with the known alloy.

Таким образом, применение заявляемого сплава по сравнению с известными дает не менее выраженный модифицирующий эффект и тем самым позволяет повысить механические и технологические свойства сплава, при этом снижая его стоимость, и использовать его в производстве ювелирных изделий с применением методов обработки металлов давлением и литья.Thus, the use of the inventive alloy in comparison with the known ones gives a no less pronounced modifying effect and thereby improves the mechanical and technological properties of the alloy, while reducing its cost, and use it in the manufacture of jewelry using methods of metal forming and casting.

Claims

A white alloy based on sample gold 585, containing palladium, silver, copper, zinc, indium and rhodium, characterized in that it additionally contains ruthenium as a modifier in the following ratio of components, wt.%:

gold - 58.5-59.0;

palladium - 7.5-10.0;

copper - 5.0-6.0;

zinc - 1.4-1.6;

indium - 0.4-0.6;

Rhodium - 0.01-0.05

ruthenium - 0.01-0.05;

silver is the rest.