СПЛАВ НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ
ALLOY ON BASIS OF PALLADIUM

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий.
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. Этот сплав обладает следующими характеристиками: термическое расширение 0,66-0,72% при 500°С, температура плавления 1400°С, твердость по Виккерсу более 150, деформация растяжения более 6% (US 4387072, 07.06.1983, С22С 5/04).
Однако такой сплав при высоких прочностных характеристиках, имеет высокую температуру плавления, а также содержит кобальт. Кобальт является общепризнанным веществом, характеризующимся токсичностью, и не рекомендуется для использования в ювелирных сплавах. Повышенное содержание индия приведет к увеличению твердости и хрупкости сплава.
Наиболее близким к изобретению по составу является сплав на основе палладия, содержащий по массе, в %: палладий - 85, серебро - 12,5-13,5 и никель - остальное (Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 51152-98 «Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки». Госстандарт России, Москва, ИПК Издательство стандартов, 1998 г., стр.4).
Такой сплав имеет высокую температуру плавления, а также содержит никель. Высокая температура плавления затрудняет проведение процесса получения ювелирных изделий методами литья и предъявляет повышенные требования к формомассе. Из-за неоптимального соотношения компонентов палладий-никель сплав обладает низким коэффициентом отражения. Кроме того, никель по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека.
Основной задачей изобретения, таким образом, является снижение температуры плавления, получение необходимого диапазона механических свойств, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий (литье, прокатка, волочение, штамповка, чеканка), и получение эстетических свойств сплава в ювелирных изделиях (цвет, отражательная способность, нетоксичность).
Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе палладия, содержащий серебро, дополнительно содержит золото, медь, молибден, родий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
палладий
85,0-85,5
серебро
0,01-15
медь
0,01-13
золото
0,01-2
молибден
0,01-1
родий
0,01-1.
Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.
Содержание меди в пределах 0,01-13 мас.% является оптимальным для замещения палладия в сплаве и обеспечивает повышенное сопротивление разрыву.
Добавка молибдена в пределах 0,01-1 мас.% может рассматриваться в качестве модифицирующей, измельчая зерно сплава, что приводит к улучшению качества изделий, полученных методом литья и обработки давлением.
Родий в пределах 0,01-1 мас.% наряду с проявляющимся модифицирующим действием является упрочняющей добавкой, повышающей антикоррозионные свойства сплава, препятствующей взаимодействию сплава с формомассой и улучшающей (осветляющей) цветовую гамму сплава.
Золото в пределах 0,01-2 мас.% улучшает пластичность сплава, повышает антикоррозионные свойства при литье в формомассу, уменьшает склонность к газопоглощению.
Кроме того, наличие в сплаве серебра, золота и меди в указанных количествах обеспечивает снижение температуры литья на 50-100°С.
Заявляемый сплав, таким образом, по сравнению с известным характеризуются более низкой температурой плавления, оптимальной твердостью, имеет белый цвет с блеском, близким к платине, высокую отражательную способность и обладает высокими пластическими и прочностными свойствами, что позволяет использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.
Сплав был получен прямым сплавлением основных компонентов в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Модифицирующие, антикоррозионные и прочие добавки вводились в расплав непосредственно перед литьем. 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 деформируемости слитки подвергали сортовой прокатке без применения промежуточных отжигов, далее полученные прутки подвергали отжигу, а затем волочили заготовку на стане барабанного типа до диаметра 0,3-0,4 мм с применением отжигов. Относительное удлинение и временное сопротивление разрыву определяли на деформированных образцах с помощью разрывной машины типа H5KS.
Структура образцов сплава на всех этапах термической и механической обработки анализировалась металлографическими методами исследования, при этом определялась микротвердость и коэффициент отражения в видимом диапазоне волн (прибор SPECORD-M40).
Для сравнения в табл.1, 2 приведены составы заявляемых сплавов, их физико-химические свойства, а также коэффициент отражения в сравнении с известными сплавами. Как видно из таблиц, заявляемые сплавы по сравнению с известным, благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладают высокой отражательной способностью, улучшенными физико-механическими свойствами и более низкими температурами плавления.
Приведенные в таблицах свойства предлагаемого сплава позволяют изготавливать из него высококачественные ювелирные изделия методами литья и пластической деформации.
Таблица 1Составы заявляемого и известного сплавов
№
Сплав
Химический состав сплава, массовая доля компонента, %
Палладий
Серебро
Медь
Никель
Золото
Молибден
Родий
1
заявляемый
85,0
2,98
10,0
-
2,0
0,01
0,01
2
заявляемый
85,2
2,0
10,0
-
2,0
0,3
0,5
3
заявляемый
85,5
11,69
2,0
-
0,01
0,3
0,5
4
заявляемый
85,0
14,96
0,01
-
0,01
0,01
0,01
5
заявляемый
85,0
1,97
13,0
-
0,01
0,01
0,01
6
известный
85,0
12,5-13,5
-
Ост.
-
-
-
Таблица 2Свойства заявляемого и известного сплавов
№
Сплав
Температура плавления максимальная, °С
Твердость HV, кгс/мм<sup>2</sup>
σ<sub>В</sub>, МПа
δ, %
К<sub>отр</sub>, %
1
заявляемый
1400
148
450,7
28
80
2
заявляемый
1380
131
384,8
34
77
3
заявляемый
1390
135
345,0
33
75
4
заявляемый
1400
127
382,2
26
78
5
заявляемый
1380
159
509,9
26
77
6
известный
1500
125
-
-
-
в
Результаты исследований, проведенных в промышленных условиях, для сплавов №1-3 с различным химическим составом в заявленном диапазоне соотношения компонентов представлены в табл.3-5, где в качестве механических характеристик сплавов приведены следующие: σ - временное сопротивление разрыву; δ - относительное удлинение. Анализ спектров для тонкошлифованных образцов предлагаемых сплавов показал, что в видимой области коэффициент отражения составил от 0,75 до 0,82.