СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА БЕЛОГО ЦВЕТА 585 ПРОБЫ
ALLOY BASED ON GOLD OF WHITE COLOUR OF RATE 585

Настоящее изобретение относится к металлургии сплавов на основе золота, предназначенных для изготовления ювелирных изделий преимущественно методами литья и обработки давлением.
Известен сплав золота 585 пробы (ГОСТ Р 51152-98. Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки. - М.: Издательство стандартов, 1998, стр.5), содержащий мас.%: золото 58,5, никель 12,0-13,0, цинк 3,6-4,4, медь остальное.
Данный сплав имеет белый цвет, сравнительно низкую температуру плавления, сравнительно высокую твердость. Однако наличие никеля ограничивает его применение, так как никель относится к достаточно высокоокисляемым химическим элементам и его сочетание с золотом приводит к образованию фаз, неустойчивых к воздействию кислорода и снижает коррозионную стойкость таких сплавов. Отсутствие модифицирующих элементов в сплаве приводит к образованию при литье неравномерно распределенной по длине слитка крупнозернистой структуры, которая не обеспечивает достаточную пластичность металла при обработке давлением. Кроме того, никель вызывает аллергию и по директивам ЕЭС его нельзя использовать в ювелирных изделиях, вступающих в прямой и долговременный контакт с кожей человека.
Наиболее близким к изобретению является сплав на основе золота белого цвета 585 пробы (Патент РФ №2156824, МПК С22С 5/02. Сплав на основе золота белого цвета 585 пробы/Ермаков А.В., Тимофеев Н.И., Сюткина В.И. и др. ОАО «Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов, опубл. 27.09.2000), содержащий 58,5-59,0 мас.% золота, 15-20 мас.% палладия, 10-14 мас.% никеля, 1,5-3,0 мас.% цинка, остальное - медь.
Сплав по сравнению с аналогом характеризуется более высокой коррозионной стойкостью при совместном введении никеля и палладия, износостойкостью и устойчивым белым цветом.
Однако этот сплав используется в основном для получения ювелирных изделий методом литья по выплавляемым моделям. Кроме того, он также содержит никель, что по вышеуказанным причинам ограничивает его потребительские свойства. При получении слитков методом непрерывного литья из данного сплава возникает неравномерность свойств и структуры по длине и поперечному сечению. Крупнозернистая структура металла в отдельных частях слитка вызывает разброс механических свойств, что отрицательно сказывается при последующей обработке давлением на технологических свойствах деформированных полуфабрикатов при изготовлении прутков и проволоки для вязания цепочек на цепевязальных автоматах, вызывает обрывы при волочении проволоки и приводит к увеличению брака.
Основной задачей изобретения является создание нового белого сплава на основе золота 585 пробы, имеющего повышенный уровень потребительских и механических свойств и их равномерного распределения по длине, а также повышение качества ювелирных изделий в виде цепочек.
Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе золота, содержащий палладий, медь и цинк, дополнительно содержит рутений и серебро при следующем соотношении компонентов, мас.%:
золото
58,5-59,0
палладий
10-11
медь
8,4-9,0
цинк
1,5-1,6
рутений
0,001-0,01
серебро
остальное
Выбор граничных количественных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.
Содержание палладия в пределах 10,0-11,0 мас.% является оптимальным для замещения никеля в сплаве, повышения коррозионной стойкости и обеспечивает цветовую гамму сплава. При увеличении содержания палладия свыше 11% существенно увеличивается стоимость сплава.
Медь в пределах 8,4-9,0 понижает температуру плавления и обеспечивает необходимую пластичность сплава и высокое сопротивление разрыву.
Цинк в пределах 1,5-1,6 мас.% снижает температуру плавления, а при повышении содержания цинка происходит снижение пластичности сплава.
Рутений в пределах 0,001-0,010 мас.%, являясь модифицирующей добавкой, дает возможность получить мелкозернистую структуру, обеспечивая необходимый диапазон изменения размера зерен в пределах 5-10 мкм, при этом повышается пластичность сплава и идет выравнивание свойств по длине литой заготовки. Увеличение содержания рутения свыше 0,010 нецелесообразно, так как усиления модифицирующего эффекта не наблюдается, а стоимость сплава увеличивается.
Серебро в заявленных количествах придает сплаву мягкость, ковкость, повышает пластичность сплава и понижает температуру плавления.
Заявляемый сплав, таким образом, по сравнению с известными характеризуется комплексом повышенных механических свойств и мелкозернистой равномерной по всей длине слитка структурой, а также обладает более высокими технологичными свойствами, что позволяет использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.
Приготовление сплава осуществлялось путем прямого сплавления компонентов золота, серебра, палладия, меди и цинка в индукционной печи при температуре 1100°С под слоем флюса в защитной атмосфере. Затем сплав выливали в печь-миксер установки непрерывного литья, в фильеру которой вставлялась затравка из того же сплава. Модифицирующие добавки вводились в расплав непосредственно перед литьем. Полученная непрерывнолитая заготовка в виде прутка диаметром 8 мм поступала на приемный барабан. Масса плавки составляла около 2 кг. Температурный интервал сплава определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа.
Для изучения деформируемости полученные слитки обрабатывали с помощью сортовой прокатки с применением промежуточных отжигов, а затем после отжига подвергали волочению на стане барабанного типа до диаметра проволоки 0,25-0,3 мм, которую затем также отжигали в проходной печи и направляли на цепевязание. Временное сопротивление разрыву определяли на деформированных образцах с помощью разрывной машины типа H5KS. Структуру образцов сплава на всех этапах термической и механической обработки анализировали с помощью металлографических методов исследования, а твердость измеряли посредством цифрового микротвердомера DM8 по Виккерсу.
в
Для опробования предложенного сплава были приготовлены композиции, химический состав и свойства которых в сопоставлении с известными сплавами приведены в табл.1, 2. В качестве механических характеристик образцов отожженных прутков, прокатанных со степенью деформации 73-75%, приведены следующие: σ - временное сопротивление разрыву; δ - относительное удлинение. Микроструктура предлагаемого сплава в сравнении с аналогом приведена на чертеже. Как видно из таблиц и чертежа, заявляемый сплав по сравнению с известными, благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладает более высоким уровнем механических свойств и мелкозернистой равномерной структурой по всей длине слитка.
В сплаве с рутением структура мелкая, однородная с дендритными кристаллами компактной формы. Такая структура наблюдается по всему сечению и длине слитка, что свидетельствует о высокой технологичности рутения, как модификатора. В сплаве 4, характеризующем аналог, наблюдается крупнодендритное строение, а внутреннее дендритное строение зерен обусловлено значительной химической неоднородностью (дендритной ликвацией), разделяющей твердый раствор на области, обогащенные компонентами, в разной степени понижающими температуру плавления сплава. Введение рутения в сплав, таким образом, обеспечивает эффект модифицирования, принципиально изменяя размеры и форму дендритных ячеек, что благоприятно отражается на свойствах получаемых литых и деформированных полуфабрикатов.
Таблица 1
Составы заявляемого и известных сплавов
№
Сплав
Химический состав сплава, массовая доля компонента, %
Золото
Палладий
Медь
Цинк
Рутений
Никель
Серебро
1
Заявляемый
58,5
10,0
8,4
1,5
0,001
-
Остальное
2
Заявляемый
59,5
11,0
9
1,6
0,01
-
Остальное
3
Известный
58,5
17,0
11,0
3,0
-
10,5
-
4
Известный
58,5
-
Ост.
4,4
-
12,5
-
Таблица 2
Свойства заявляемого и известных сплавов
№
Сплав
Микротвердость HV, кг/мм<sup>2</sup>
Временное сопротивление разрыву, σ<sub>в</sub>, МПа
Относительное удлинение, δ, %
Размер зерна, мкм
1
Заявляемый
241,6
532,9
35,0
5-10
2
Заявляемый
248,2
525,0
32,0
5-10
3
Известный
205
-
-
100-200
4
Известный
172
513,3
28,2
100-200
Таким образом, в результате суммарного воздействия легирующих добавок предлагаемый сплав обладает всем комплексом потребительских и технологических свойств для изготовления ювелирных изделий методами литья и обработки давлением, обеспечивает получение мелкозернистой структуры, повышенного уровня механических свойств и их распределения по длине литых и деформированных полуфабрикатов, что значительно расширяет область применения нового сплава.