СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА БЕЛОГО ЦВЕТА 585 ПРОБЫ
ALLOY ON BASE OF 14-CARAT WHITE GOLD

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе золота, предназначенных для изготовления ювелирных изделий и имеющих белый цвет.
Известен сплав белого золота (Патент РФ №2135618, С22С 5/02, 27.08.1999), содержащий следующие компоненты мас.%: золото 75,0-75,5, палладий 8,0-14,0, цинк 0,5-3,0, индий 0,5-3,0, медь остальное.
Сплав имеет белый цвет, улучшенные механические и потребительские свойства, не растрескивается при пайке. Это достигается тем, что сплав содержит палладий и индий при заданном количественном соотношении. Однако данный сплав относится к сплавам 750 пробы, и при изменении содержания в сплаве золота в сторону уменьшения возможно резкое изменение его свойств за счет влияния увеличенного количества легирующих элементов.
Известен также сплав золота 585 пробы (ГОСТ Р 51152-98. Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки. - М.: Издательство стандартов, 1998), содержащий, мас.%: золото 58,5, никель 7,0-8,0, цинк 2,1-2,9, медь остальное.
Данный сплав имеет белый цвет, сравнительно низкую температуру плавления, 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. 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, С22С 5/02, 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 характеризуется высокой коррозионной стойкостью при совместном введении никеля и палладия, износостойкостью и устойчивым белым цветом, а также обеспечивается его пробность. Однако он также содержит никель, что по вышеуказанным причинам ограничивает его потребительские свойства. Кроме того, 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 технологичных свойствах деформированных полуфабрикатов при изготовлении проволоки для вязания цепей, вызывает обрывы при волочении 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, их равномерного распределения по длине, расширяющих область применения сплава при изготовлении ювелирных изделий.
Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе золота, содержащий палладий, медь и цинк, дополнительно содержит индий, рутений и серебро при следующем соотношении компонентов, по мас.%:
золото
58,5-59,0
палладий
7,0-9,0
медь
5,0-6,0
цинк
1,4-1,6
индий
0,4-0,6
рутений
0,01-0,10
серебро
остальное
Содержание в заявляемом и известном сплаве такой компоненты, как золото, находится в одном пределе, благодаря чему пробности сплавов одинаковы.
Выбор граничных количественных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.
Содержание палладия в пределах 7,0-9,0 мас.% является оптимальным для замещения никеля в сплаве, повышения коррозионной стойкости и обеспечивает цветовую гамму сплава.
Медь в пределах 5,0-6,0 понижает температуру плавления и обеспечивает необходимую пластичность сплава.
Цинк в пределах 1,4-1,6 мас.% снижает температуру плавления. В случае повышения содержания цинка происходит снижение пластичности сплава.
Добавка индия в пределах 0,4-0,6 мас.% обеспечивает необходимый интервал температуры плавления сплава - 950±50°С. В случае повышения содержания индия в сплаве возможно чрезмерное образование интерметаллидов и резкое снижение пластичности сплава.
Кроме того, наличие индия и палладия в указанных количествах обеспечивает повышение механических свойств и отсутствие растрескивания при пайке.
Рутений в пределах 0,01-0,10 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 0,10 нецелесообразно, так как усиления модифицирующего эффекта не наблюдается, а стоимость сплава увеличивается.
Серебро в заявленных количествах придает сплаву мягкость, ковкость и понижает температуру плавления.
Заявляемый сплав, таким образом, по сравнению с известными имеет более равномерную структуру и уровень механических свойств и обладает более высокими технологичными 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 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 полуфабрикаты из сплава подвергались гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона).
Для изучения деформируемости слитки обрабатывали с помощью сортовой прокатки без применения промежуточных отжигов, далее полученные прутки подвергали отжигу, а затем волочению на стане барабанного типа до диаметра проволоки 0,3-0,4 мм, которую затем также отжигали 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.
Для сравнения в табл.1, 2 приведены составы заявляемого сплава и физико-механические свойства образцов отожженной проволоки в сравнении с известными сплавами. Как видно из таблиц, заявляемый сплав по сравнению с известными благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении обладает более равномерной структурой и высоким уровнем механических свойств.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Добавки в сплав индия и серебра в качестве легирующего компонента и рутения в качестве модифицирующей добавки в заявленных количествах позволяет повысить технологические и потребительские свойства сплава и использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.
Таблица 1
Составы заявляемого и известных сплавов
№
Сплав
Химический состав сплава, массовая доля компонента, %
Золото
Палладий
Медь
Цинк
Индий
Рутений
Никель
Серебро
1
заявляемый
58,5
7,0
5,0
1,4
0,4
0,01
-
Ост.
2
заявляемый
58,5
8,0
5,5
1,5
0,5
0,05
-
Ост.
3
заявляемый
58,5
9,0
6,0
1,6
0,6
0,10
-
Ост.
4
известный
58,5
-
25,0
4,0
-
-
12,5
-
5
известный
58,5
17,0
11,0
3,0
-
-
10,5
-
Таблица 2
Свойства заявляемого и известных сплавов
№
Сплав
Микротвердость HV, кг/мм<sup>2</sup>
Временное сопротивление разрыву, σ<sub>в</sub>, МПа
Размер зерна, мкм
1
заявляемый
149
430
5-10
2
заявляемый
140
422
5-10
3
заявляемый
138
415
5-10
4
известный
131
400
50-220
5
известный
125
385
50-220
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.
Таким образом, применение заявляемого сплава по сравнению с известными позволяет повысить технологические свойства сплава и использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.