ЮВЕЛИРНЫЙ СПЛАВ БЕЛОГО ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ
WHITE PALLADIUM-BASED JEWEL ALLOY

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, применяемым для изготовления ювелирных изделий, преимущественно для изготовления цепочек и микролитья изделий 990 и 950 проб.
Сплавы на основе палладия широко используются в ювелирном производстве благодаря высоким потребительским качествам, приближающим их к изделиям из платины. При относительно невысокой стоимости они имеют красивый внешний вид, коррозионную устойчивость к воздействию внешних факторов, хорошую полируемость, хорошо обрабатываются.
Наибольшим спросом на мировом рынке в последнее время пользуются высокопробные ювелирные палладиевые изделия, в частности, изделия 990, 950 и 900 проб. Вместе с тем, в России до последнего времени были стандартизованы и производились лишь ювелирные палладиевые сплавы не выше 850 пробы.
В частности, известен ювелирный сплав белого цвета на основе палладия 850 пробы, содержащий, мас.%:
Палладий 85,0
Серебро 13,0
Никель 2,0
(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.)
К недостаткам данного сплава относятся: невозможность его использования при изготовлении высокопробных (900, 950 и 990 проб) ювелирных изделий, относительно невысокие литейные свойства, склонность к потускнению при определенных условиях окружающей среды. Все это затрудняет его использование при изготовлении ювелирных изделий, ориентированных на мировой рынок.
Наиболее близким по составу к заявляемому является ювелирный сплав белого цвета на основе палладия, содержащий кобальт, иридий и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Палладий 90,0-95,5
Кобальт 3,0-7,0
Иридий 0,03-0,5
Медь остальное
[Патент РФ №2349659, заявл. 08.08.2007 г., рег. № заявки 2007130466/02, опубл. 20.03.2009 г., бюл. №8, авторы: Ефимов В.Н., Мамонов С.Н., Ельцин С.И., Шульгин Д.Р.]
Данный сплав принят в качестве прототипа.
Сплав-прототип может быть использован при изготовлении ювелирных изделий как 900, так и 950 проб, имеет красивый белый цвет с блеском, напоминает платину, хорошо полируется и имеет относительно высокие потребительские качества, особенно при использовании для 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 методами пластической деформации, что снижает выход годного при его использовании для изготовления цепочек машинным методом.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава ювелирного сплава белого цвета на основе палладия, позволяющего использовать его при изготовлении высокопробных изделий вплоть до 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 белого цвета на основе палладия, содержащий кобальт, иридий и медь, дополнительно содержит серебро и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Палладий
95,0-99,5
Кобальт
0,2-3,0
Иридий
0,05-0,6
Серебро
0,1-1,5
Железо
0,05-0,6
Медь
остальное
Общим для известного и заявляемого ювелирных сплавов на основе палладия является наличие в сплаве кобальта, иридия и меди.
Содержание палладия в сплаве обусловлено требуемой пробностью для высокопробных ювелирных изделий (990 пробы или 950 пробы).
Введение серебра и железа в сплав в заявленных концентрационных пределах, в сочетании с палладием, кобальтом, иридием и медью, обеспечивает сплаву красивый белый цвет, 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 цепочек, в том числе с использованием цепевязальных станков.
Включение дополнительных легирующих компонентов в состав сплава приводит к улучшению его структуры, формирующейся при кристаллизации расплава, последующей термообработке и пластической деформации, что повышает его технологические свойства при использовании для изготовления цепочек. Превышение содержания серебра более 1,5% в заявляемом сплаве нежелательно, так как приводят к возрастанию газовой пористости сплава и, соответственно, к увеличению брака при изготовлении ювелирных изделий.
Снижение содержания серебра в сплаве ниже 0,1% нежелательно, так как ведет к повышению температуры «ликвидуса» и расширению интервала кристаллизации сплава, ухудшению его литейных свойств.
Добавка железа в сплав в заявленных пределах, наряду с добавкой иридия, обеспечивает формирование однородной мелкозернистой структуры и повышает прочностные характеристики сплава.
Увеличение содержания железа в сплаве выше 0,6% нецелесообразно, так как ведет к снижению коррозионной стойкости изделий и ухудшает их внешний вид.
Содержание меди в сплаве в заявленном количестве является оптимальным, так как снижает температуру плавления сплава, уменьшает интервал кристаллизации и, в сочетании с заявленными количествами остальных компонентов, обеспечивает получение ювелирного сплава с требуемыми потребительскими качествами.
Пример 1 - (приготовление сплава 990 пробы)
Получение ювелирного сплава белого цвета на основе палладия 990 пробы проводили прямым сплавлением чистых компонентов, а именно: палладия аффинированного в слитках (чистотой 99,95%); иридия аффинированного в порошке (чистотой 99,95%); серебра в гранулах (чистотой 99,95%); кобальта в пластинах, марки К-0; меди в гранулах, марки М0; железа в порошке, марки ПЖВ-1.
В плавильный тигель из диоксида циркония индукционной вакуумной установки УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» загрузили шихту, составленную из расчетного количества компонентов, а именно: палладия - 4000,0 г; иридия - 2,9 г; серебра - 8,0 г; кобальта - 12,5 г; меди - 5,0 г; железа - 4,5 г.
Установку вакуумировали до остаточного давления 60 Па и заполнили затем инертным газом - аргоном. Плавку шихты проводили в среде аргона. После полного плавления компонентов выдержали полученный расплав в течение 5 минут и произвели его слив в массивную медную изложницу.
После охлаждения извлекли из изложницы слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы массой 4028,5 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 палладия содержит 99,21% палладия; 0,07% иридия; 0,20% серебра; 0,30% кобальта; 0,10% железа, остальное - медь.
Полученный ювелирный сплав на основе палладия соответствует 990 пробе, имеет белый цвет с отливом, напоминающим платину.
Пример 2 - (приготовление сплава 950 пробы)
Получение ювелирного сплава белого цвета на основе палладия 950 пробы проводили прямым сплавлением чистых компонентов по методике, не отличающейся от изложенной в примере 1.
В плавильный тигель из диоксида циркония индукционной вакуумной установки загрузили шихту, составленную из расчетного количества компонентов, а именно: палладия (чистотой 99,95%) - 4000,0 г; иридия в порошке (чистотой 99,95%) - 21,0 г; серебра в гранулах (чистотой 99,95%) - 42,1 г; кобальта в пластинах марки К-0 - 79,9 г; меди в гранулах марки М0 - 42,1 г; железа в порошке марки ПЖВ-1 - 21,0 г.
После плавки шихты в среде аргона и слива расплава извлекли из медной изложницы слиток сплава в форме бруска прямоугольной формы массой 4197,7 г (или 99,8% от загрузки).
Химический анализ пробы показал, что полученный ювелирный сплав на основе палладия содержит 95,21% палладия; 0,40% иридия; 1,0% серебра; 1,90% кобальта; 0,48% железа, остальное - медь.
Полученный в примере 2 ювелирный сплав на основе палладия соответствует 950 пробе.
Оба сплава, полученных в примерах 1 и 2, были прокованы в прутки квадратного сечения (15×15 мм). Из прутков методом прокатки и волочения была изготовлена проволока, предназначенная для изготовления ювелирных цепочек. Изготовленную проволоку отжигали на катушках в муфельной печи при температуре 800°С в течение 10 минут.
Физико-механические характеристики изготовленных проволок приведены в таблице.
Из полученных образцов проволоки на цепевязальном автомате S2/V фирмы «Sisma» (с аргонно-дуговой сваркой звена) были изготовлены ювелирные цепи НЦ 61-076. Цепи стабильно прошли операции ковки и алмазного гранения