СПЛАВ НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ 500 ПРОБЫ
ALLOY BASED ON PALLADIUM ASSAY 500

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий преимущественно из сплава палладия 500 пробы.
Известен сплав, содержащий 50-85 мас.% палладия, 5-40 мас.% кобальта и/или меди, 1-1,5 мас.% галлия, не более 5 мас.% модификатора (никель, золото, индий, рутений или олово или их смесь), не более 1 мас.% бора, не более 0,5 мас.% рения и/или иридия (US 4387072, 07.06.1983, C22C 5/04).
Данный ювелирный сплав имеет высокие прочностные свойства (твердость по Виккерсу более 150), но содержит кобальт, который токсичен, является аллергеном и по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека.
Наиболее близким к изобретению по составу является сплав на основе палладия 500 пробы ПдСрН, содержащий 50,0-50,5 мас.% палладия, 44,5-45,5 мас.% серебро и никель - остальное (Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ 30649-99 «Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки». Госстандарт России - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999 г.).
Данный ювелирный сплав имеет совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, обладает высокими прочностными свойствами (твердость по Виккерсу более 160), но содержит никель, который является аллергеном и по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека.
Основной задачей изобретения является замена никеля на другой металл с совпадением по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, и с сохранением требуемых прочностных и технологических свойств для данной марки сплава, т.е. твердость по Виккерсу не ниже 160.
Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе палладия, содержащий серебро, дополнительно содержит кремний и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
палладий - 50,0-50,5;
серебро - 38-40;
кремний - 0,1-0,2;
медь - остальное.
Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.
Содержание меди в пределах 9,3-11,9 мас.% является оптимальным для замещения никеля в сплаве и обеспечивает цветовую гамму сплава.
Добавка кремния в пределах 0,1-0,2 мас.% обеспечивает необходимый уровень прочностных свойств сплава - твердость по Виккерсу не ниже 160. При более низком содержании кремния не обеспечивается требуемый уровень прочности, а с увеличением содержания кремния падает пластичность, что отрицательно сказывается на технологичных свойствах сплава при изготовлении ювелирных изделий методами литья и обработки металлов давлением, а также сплав начинает темнеть, сереет, т.е. ухудшаются ювелирные свойства.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Замена никеля на медь и дополнительное введение кремния в сплав на основе палладия, содержащий серебро, обеспечивает достижение оптимальной твердости, совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, что позволяет использовать его при изготовлении ювелирных изделий.
Заявляемый сплав, таким образом, по сравнению с известным, удовлетворяет директивам ЕЭС, совпадает по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, имеет требуемый уровень механических свойств, что позволяет использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.
Сплав был получен с использованием лигатуры медь-кремний, содержащей 2 мас.% кремния и остальное медь, и с последующим введением 10 мас.% данной лигатуры в расплав основных компонентов палладия и серебра в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Температурный интервал сплава определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа. После литья сплав подвергался гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона).
Для изучения прочностных свойств предлагаемого сплава твердость определяли с помощью твердомеров DM 8 В, а химический состав проходил повторную проверку с помощью растрового электронного микроскопа EVO 50 с энергодисперсионным анализатором INCA 350.
Для сравнения в табл.1 приведены составы заявляемого сплава, их прочностные свойства в сравнении с известным сплавом. Как видно из таблиц, заявляемый сплав по сравнению с известным, благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладает необходимым уровнем прочностных свойств.
Таблица 1
Составы свойства заявляемого и известного сплавов
№
Сплав
Химический состав сплава, массовая доля компонента, %
Твердость по Виккерсу
Палладий
Серебро
Никель
Кремний
Медь
1
заявляемый
50
38
-
0,1
Ост.
161
2
заявляемый
50
39
-
0,15
Ост.
162
3
заявляемый
50
40
-
0,2
Ост.
163
4
известный
50
45
Ост.
-
-
161
Таким образом, применение заявляемого сплава по сравнению с прототипом с заменой никеля на медь и с дополнительным введением кремния в сплав на основе палладия, содержащий серебро, обеспечивает достижение оптимальной твердости, совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, что удовлетворяет директивам ЕЭС и позволяет использовать сплав при изготовлении ювелирных изделий.