ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ПЛАТИНЫ
JEWELLERY ALLOY BASED ON PLATINUM

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе платины, применяемым для изготовления ювелирных изделий, преимущественно для изготовления колец, цепочек и микролитья изделий по выплавляемым моделям.
Сплавы на основе платины широко используются в ювелирном производстве благодаря высоким потребительским качествам. Они имеют красивый внешний вид, коррозионную устойчивость к воздействию внешних факторов, прекрасно сочетаются с драгоценными камнями, хорошо обрабатываются.
Наибольшим спросом на мировом рынке в последнее время пользуются высокопробные ювелирные платиновые изделия, в частности изделия 990 и 950 проб. Вместе с тем, в России до последнего времени стандартизованы и производятся лишь ювелирные платиновые сплавы не выше 950 пробы.
В частности, известен ювелирный сплав на основе платины 950 пробы, содержащий по массе, %:
- платина - 95,0-95,5
- иридий - остальное
(Межгосударственный стандарт ГОСТ 30649-99. «Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки». Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск, стр.4, опубл. 28.05.99 г.).
Данный сплав является наиболее близким по составу к заявляемому и принят в качестве прототипа.
Сплав-прототип может быть использован при изготовлении ювелирных изделий 950 пробы, имеет красивый внешний вид с блеском, хорошо полируется и имеет относительно высокие потребительские качества, особенно при использовании для штамповки и микролитья по выплавляемым моделям. К основным недостаткам данного сплава относятся:
- невозможность его использования при изготовлении изделий 990 пробы;
- недостаточная стабильность физико-механических свойств полуфабрикатов (прутков и проволоки), полученных из данного сплава, что снижает выход годного при его использовании для изготовления цепочек машинным методом.
Все это затрудняет его использование при изготовлении ювелирных изделий, ориентированных на мировой рынок.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава ювелирного сплава на основе платины, позволяющего использовать его при изготовлении высокопробных изделий 990 пробы, методами как микролитья по выплавляемым моделям, так и с использованием пластической деформации при изготовлении цепочек, в том числе машинным методом.
Технический результат достигается тем, что ювелирный сплав на основе платины, содержащий иридий, дополнительно содержит кобальт и галлий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Платина - 99,0-99,5
Иридий - 0,1-0,7
Кобальт - 0,1-0,5
Галлий - остальное.
Общим для известного и заявляемого ювелирных сплавов на основе платины является наличие в сплаве иридия.
Содержание платины в сплаве обусловлено необходимостью обеспечения требуемой пробы для высокопробных ювелирных изделий (990 пробы).
Наличие иридия в сплаве в указанном концентрационном интервале является оптимальным и способствует формированию достаточно мелких зерен при кристаллизации расплава.
Включение дополнительных легирующих компонентов в состав сплава (кобальта и галлия) снижает температуру плавления сплава, повышает его литейные свойства, приводит к улучшению структуры, формирующейся при кристаллизации расплава, последующей термообработке и пластической деформации, повышает его прочностные и технологические свойства.
Введение кобальта и галлия в сплав в заявленных концентрационных пределах, в сочетании с платиной и иридием, обеспечивает сплаву красивый, характерный для платины цветовой оттенок, достаточную для ювелирных изделий прочность, стабильность структуры и физико-механических характеристик как по длине изготавливаемой проволоки, так и по ее сечению, что позволяет использовать данный сплав для изготовления как колец, так и цепочек.
Превышение содержания легирующих компонентов (как кобальта, так и галлия) выше заявленных пределов нецелесообразно, так как приводит к усилению нежелательной желтизны сплава в желто-синей цветовой области спектра, а также повышает вероятность появления газовой пористости в отливках.
Пример.
Получение ювелирного сплава на основе платины 990 пробы проводили прямым сплавлением чистых компонентов, а именно платины аффинированной в слитках (ПлА-0, чистотой 99,98%); иридия аффинированного в порошке (чистотой 99,95%); кобальта в пластинах, марки К-0; галлия (чистотой 99,95%, поставщик ЗАО «Лаверна-Холдинг»).
В плавильный тигель из диоксида циркония индукционной плавильной установки Platicast 5000 VAC фирмы «Linn» загрузили шихту, составленную из расчетного количества компонентов, а именно платины - 347,0 г; иридия - 1,1 г; кобальта - 1,1 г; галлия- 1,1 г.
Установку вакуумировали до остаточного давления 30 Па и заполнили затем инертным газом - аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного плавления компонентов выдержали полученный расплав в течение 30-40 с и произвели центробежный слив расплава в массивную графитовую изложницу.
После охлаждения извлекли из изложницы слиток полученного сплава массой 350,0 г (или 99,9% от загрузки).
После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован, проба подвергнута химическому анализу.
Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав на основе платины содержит 99,10% платины; 0,31% иридия; 0,30% кобальта; остальное - галлий.
Полученный ювелирный сплав на основе платины соответствует 990 пробе, имеет красивый, характерный для платины цветовой оттенок, достаточную для изготовления ювелирных изделий микротвердость (1100 МПа в литом состоянии).
Металлографический анализ шлифов показал, что микроструктура полученного литого сплава представлена зернами, сформированными в результате протекания процесса собирательной рекристаллизации. Границы зерен ровные, с углом в стыке около 120°С. Размер зерен изменяется в пределах 100-250 мкм, что указывает на завершение диффузионных процессов, связанных с формированием гомогенной зеренной структуры в данном сплаве. Измерения цветности сплава показали, что по блеску он незначительно уступает чистой платине (L=88,9 против 89,6 для чистой платины), близок ей по цвету в красно-зеленой и в желто-синей области спектра.
Полученный сплав был прокован в пруток, который использовали для изготовления опытных партий различных ювелирных изделий как методами штамповки, так и прокаткой и волочением проволоки для машинного цепевязания.