ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ПЛАТИНЫ
PLATINUM-BASED JEWELLERY ALLOY

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 990 и 950 проб.
В частности, известен ювелирный сплав на основе платины 950 пробы, содержащий по массе, %:
платина
95,0-95,5
медь
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 широко используется в ювелирном деле и может быть принят в качестве аналога к заявляемому сплаву.
Сплав-аналог используется, в основном, для изготовления колец методами штамповки и в меньшей степени для цепевязания. Недостаточная поверхностная твердость и низкая износостойкость изделий, изготовленных из этого сплава, осложняют его широкое применение для изготовления ювелирных цепочек.
Из уровня техники известен ювелирный сплав на основе платины, содержащий, мас.%: платина 84,0-96,0, медь 1,0-15,0, молибден и/или вольфрам 0,1-7,0 [JP 61-186438 A (TANAKA KIKINZOKU KOGYO КК) C22C 5/04, 20.08.1986].
Данный сплав может использоваться как для микролитья в ювелиром деле, так и при изготовлении цепочек, является наиболее близким по составу к заявляемому сплаву и принят в качестве прототипа.
Сплав-прототип имеет красивый внешний вид, характеризуется относительно высокими потребительскими качествами, в том числе повышенной поверхностной твердостью и износостойкостью изготовленных из него изделий. Основным недостатком данного сплава является недостаточная стабильность его физико-механических свойств, вызванная нередким проявлением неоднородности структуры, формирующейся на стадии литья полуфабрикатов и сохраняющейся от исходных заготовок и вплоть до готовых изделий.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава ювелирного сплава на основе платины 950 пробы, обладающего повышенной стабильностью физико-механических свойств и не уступающего сплаву-прототипу по внешнему виду (по характеристике блеска).
Технический результат достигается тем, что ювелирный сплав на основе платины, содержащий медь и вольфрам, дополнительно содержит иридий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
платина
95,0-95,5
вольфрам
0,01-3,0
иридий
0,01-1,0
медь
остальное
Общим для известного и заявляемого ювелирных сплавов на основе платины является наличие в сплаве меди и вольфрама.
Содержание платины в сплаве обусловлено необходимостью обеспечения требуемой 950 пробы для конечных ювелирных изделий.
Включение в состав сплава дополнительного компонента - иридия - приводит к улучшению структуры, формирующейся при кристаллизации расплава. Иридий является эффективным модификатором сплава и совместно с вольфрамом положительно влияет на формирование мелкозеренной однородной структуры, повышая стабильность физико-механических свойств сплава, что благоприятно влияет на результаты его последующей термообработки и характер пластической деформации, повышает его прочностные и технологические свойства.
Наличие иридия, вольфрама и меди в сплаве в указанном соотношении компонентов является оптимальным. Превышение содержания иридия более 1% в заявляемом сплаве нецелесообразно, так как приводит к нежелательному повышению тугоплавкости и твердости сплава.
Снижение содержания иридия в сплаве ниже 0,01% также нежелательно, так как ведет к уменьшению в этом случае модифицирующего воздействия иридия на структуру кристаллизующегося расплава
Пример
Получение ювелирного сплава на основе платины 950 пробы проводили прямым сплавлением следующих компонентов: платины аффинированной в слитках (ПлА-0, чистотой 99,98%); вольфрама в порошке (чистотой 99,95%%, поставщик ЗАО «Лаверна-Холдинг»); медно-иридиевой лигатуры в гранулах (содержание иридия - 2,22%, остальное - медь).
В плавильный тигель из диоксида циркония индукционной плавильной установки Platicast 5000 VAC фирмы «Linn» загрузили шихту, составленную из расчетного количества компонентов, а именно: платины - 333,0 г; вольфрама - 0,5 г; медно-иридиевой лигатуры - 16,7 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 349,4 г (или 99,77% 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 95,30% платины; 0,10% иридия, 0,08% вольфрама; остальное - медь.
Полученный ювелирный сплав на основе платины соответствует 950 пробе, имеет красивый, характерный для платины цветовой оттенок, достаточную для изготовления ювелирных изделий микротвердость (1735 МПа в литом состоянии).
Металлографический анализ шлифов показал, что полученный литой сплав по всему объему имеет равноосную мелкозернистую структуру с размером зерна в пределах 35-40 мкм, что обусловлено совместным модифицирующим воздействием иридия и вольфрама. В сплаве практически отсутствует химическая неоднородность и пористость. По блеску сплав незначительно уступает чистой платине, но несколько превосходит сплав-прототип (заявленный сплав имеет величину L=87,9 против 87,8 у сплава-прототипа). В красно-зеленой и в желто-синей области спектра заявленный сплав по цветности близок к чистой платине.
Полученный сплав был прокован в пруток, который затем был использован для изготовления ювелирных цепочек «Гурмета» и «Ролло», с высокими выходами годной продукции. Сплав показал стабильность физико-механических свойств как по длине прутка, так и по его сечению.