ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВА ПАЛЛАДИЯ 850 ПРОБЫ
SOLDER FOR SOLDERING JEWELS MADE FROM ALLOY OF 850-STANDARD PALLADIUM

Настоящее изобретение относится к металлургии припойных сплавов на основе палладия, применяемых для пайки палладия и его сплавов и предназначенных преимущественно при изготовления ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы.
Известен сплав на основе палладия, содержащий, мас.%: палладий - 85,0÷85,5; серебро - 12,5÷13,5 и никель - остальное (Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р51152-98 «Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки» / Госстандарт России. - Москва: ИПК Издательство стандартов. - 1998. - С.4).
Однако данный сплав имеет высокую температуру плавления, а также содержит никель. Высокая температура плавления затрудняет использование данного сплава при пайке ювелирных изделий. Кроме того, никель 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, содержащий, мас.%: палладий - 85,0÷85,5; серебро - 0,01÷15,0; медь - 0,01÷13,0; золото - 0,01÷2; молибден - 0,01÷1,0 и родий - 0,01÷1,0 (Пат. RU 2352660, МПК C22C 5/04. Сплав на основе палладия / С.Б.Сидельников, И.В.Тихов, Н.Н.Довженко и др. з. №2007101010/02; заявл. 09.01.2007; опубл. 20.04.2009, бюл. №11).
Данный сплав имеет необходимый диапазон механических свойств, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий методами обработки металлов давлением, но имеет неудовлетворительные свойства, как припойный сплав. Сравнительно высокая температура плавления и твердость, а также низкая жидкотекучесть ограничивают область применения данного сплава для пайки палладия и его сплавов при изготовлении ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы. Температура плавления сплавов определяет их рабочий температурный режим и возможность использования их в качестве припоев. Снижение температуры плавления значительно улучшает условия литья при получении заготовок и технологические условия пайки для сплавов типа припоев.
Основной задачей изобретения является создание припойного сплава для пайки палладия и его сплавов и используемых преимущественно при изготовлении ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы.
Поставленная задача достигается тем, что припой для пайки ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы, содержащий палладий и медь, дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
палладий - 85,0÷85,5;
бор - 2,0÷3,2%;
медь - остальное.
Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.
Медь образует с палладием непрерывную систему твердых и жидких растворов. Содержание меди в заявляемых пределах как остальное или - 11,3÷13,0 мас.% является оптимальным для замещения в известном сплаве золота и серебра и обеспечивает снижение температуры плавления на 50÷100°C и твердости до уровня, не превышающего данные свойства у паяемого сплава палладия 850 пробы, и с достижением необходимых требований к припойным сплавам, как прочность, совпадение пробности и цветовой идентичности основы и паяного соединения в готовом ювелирном изделии.
Бор в пределах 2,0÷3,2 мас.% снижает температуру плавления и может рассматриваться в качестве модификатора, измельчая зерно сплава, что приводит к повышению жидкотекучести и прочности паяного соединения в готовом ювелирном изделии. При меньших содержаниях не будет образовано эвтектических структур, а при большем содержании будут возникать хрупкие бориды палладия.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Дополнительное введение бора в сплав на основе палладия, содержащий медь, обеспечивает снижение температуры плавления, достижение оптимальной твердости, совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 850, и создание необходимой прочности сварного соединения во время пайки при изготовлении ювелирных изделий.
Сплав был получен плавкой основных компонентов в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Бор вводился в расплав через медь. Лигатурный сплав представлял собой сплав медь-бор с содержанием бора до 20% (по массе) с температурой плавления эвтектики 1013°C. Температурный интервал полученного сплава палладия определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа. Из данного сплава получали отливки в виде пластинок методом высокоскоростной кристаллизации на бесконечной ленте из стали. После литья сплав подвергался гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона).
Для исследования технологических свойств отливок из предлагаемого сплава определялись температура плавления, микротвердость и коэффициент отражения в видимом диапазоне волн (прибор SPECORD-M40).
Для сравнения в таблицах 1 и 2 приведены составы заявляемого сплава, физико-химические свойства, а также коэффициент отражения в сравнении с известным сплавом.
Таблица 1
Составы заявляемого и известного сплавов
№
Сплав
Химический состав сплава, массовая доля компонента, мас.%
палладий
медь
золото
серебро
родий
молибден
бор
1
85,0
13,1
-
-
-
-
1,9
2
заявляемый
85,0
13,0
-
-
-
-
2,0
3
85,3
12,1
-
-
-
-
2,6
4
85,5
11,3
-
-
-
-
3,2
5
85,0
11,7
-
-
-
-
3,3
6
известный
85,0
5,5
1,0
7,5
0,5
0,5
-
Таблица 2
Свойства заявляемого и известного сплавов
№
Сплав
Температура плавления максимальная, °C
Твердость HV, МПа
К<sub>отр</sub>, %
1
с содержанием бора меньше 1,9%
1340
1320
79
2
заявляемый
1320
1275
79
3
1300
1260
78
4
1280
1245
78
5
с содержанием бора больше 3,2%
1330
1360
78
6
известный
1400
1380
78
Как видно из таблиц, заявляемый сплав с различным химическим составом в заявленном диапазоне соотношения компонентов (сплавы №№2-4) по сравнению с известным, благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладает более низкой температурой плавления - 1280÷1320°C, оптимальной твердостью - 1245÷1275 МПа, совпадает по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 850.
Таким образом, применение заявляемого припоя по сравнению с прототипом обеспечивает необходимую прочность сварного соединения во время пайки при изготовлении ювелирных изделий из сплава палладия, имеющего пробу 850.