сплав на основе палладия 500 пробы
Классы МПК: | C22C5/04 сплавы на основе металлов группы платины |
Автор(ы): | Усков Игорь Васильевич (RU), Беляев Сергей Владимирович (RU), Сидельников Сергей Борисович (RU), Столяров Александр Валентинович (RU), Аникина Валентина Ильинична (RU), Усков Данил Игоревич (RU), Шубаков Александр Павлович (RU), Бабушкин Олег Викторович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-11-10 публикация патента:
20.04.2013 |
Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий преимущественно из сплава палладия 500 пробы. Сплав на основе палладия 500 пробы содержит, в мас.%: палладий - 50,0-50,5; серебро - 38-40; кремний - 0,1-0,2; медь - остальное. Технический результат заключается в достижении оптимальной твердости, совпадении по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, что удовлетворяет директивам ЕЭС и позволяет использовать сплав при изготовлении ювелирных изделий. 1 табл.
Формула изобретения
Сплав на основе палладия 500 пробы, содержащий серебро, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
палладий | 50,0-50,5 |
серебро | 38-40 |
кремний | 0,1-0,2 |
медь | остальное |
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий преимущественно из сплава палладия 500 пробы.
Известен сплав, содержащий 50-85 мас.% палладия, 5-40 мас.% кобальта и/или меди, 1-1,5 мас.% галлия, не более 5 мас.% модификатора (никель, золото, индий, рутений или олово или их смесь), не более 1 мас.% бора, не более 0,5 мас.% рения и/или иридия (US 4387072, 07.06.1983, C22C 5/04).
Данный ювелирный сплав имеет высокие прочностные свойства (твердость по Виккерсу более 150), но содержит кобальт, который токсичен, является аллергеном и по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека.
Наиболее близким к изобретению по составу является сплав на основе палладия 500 пробы ПдСрН, содержащий 50,0-50,5 мас.% палладия, 44,5-45,5 мас.% серебро и никель - остальное (Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ 30649-99 «Сплавы на основе благородных металлов ювелирные. Марки». Госстандарт России - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999 г.).
Данный ювелирный сплав имеет совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, обладает высокими прочностными свойствами (твердость по Виккерсу более 160), но содержит никель, который является аллергеном и по директивам ЕЭС не рекомендуется использовать в изделиях, вступающих в долговременный контакт с кожей человека.
Основной задачей изобретения является замена никеля на другой металл с совпадением по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, и с сохранением требуемых прочностных и технологических свойств для данной марки сплава, т.е. твердость по Виккерсу не ниже 160.
Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе палладия, содержащий серебро, дополнительно содержит кремний и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
палладий - 50,0-50,5;
серебро - 38-40;
кремний - 0,1-0,2;
медь - остальное.
Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.
Содержание меди в пределах 9,3-11,9 мас.% является оптимальным для замещения никеля в сплаве и обеспечивает цветовую гамму сплава.
Добавка кремния в пределах 0,1-0,2 мас.% обеспечивает необходимый уровень прочностных свойств сплава - твердость по Виккерсу не ниже 160. При более низком содержании кремния не обеспечивается требуемый уровень прочности, а с увеличением содержания кремния падает пластичность, что отрицательно сказывается на технологичных свойствах сплава при изготовлении ювелирных изделий методами литья и обработки металлов давлением, а также сплав начинает темнеть, сереет, т.е. ухудшаются ювелирные свойства.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Замена никеля на медь и дополнительное введение кремния в сплав на основе палладия, содержащий серебро, обеспечивает достижение оптимальной твердости, совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, что позволяет использовать его при изготовлении ювелирных изделий.
Заявляемый сплав, таким образом, по сравнению с известным, удовлетворяет директивам ЕЭС, совпадает по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, имеет требуемый уровень механических свойств, что позволяет использовать его в производстве ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья.
Сплав был получен с использованием лигатуры медь-кремний, содержащей 2 мас.% кремния и остальное медь, и с последующим введением 10 мас.% данной лигатуры в расплав основных компонентов палладия и серебра в индукционной печи в атмосфере инертного газа (аргона). Температурный интервал сплава определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа. После литья сплав подвергался гомогенизационному отжигу в атмосфере инертного газа (аргона).
Для изучения прочностных свойств предлагаемого сплава твердость определяли с помощью твердомеров DM 8 В, а химический состав проходил повторную проверку с помощью растрового электронного микроскопа EVO 50 с энергодисперсионным анализатором INCA 350.
Для сравнения в табл.1 приведены составы заявляемого сплава, их прочностные свойства в сравнении с известным сплавом. Как видно из таблиц, заявляемый сплав по сравнению с известным, благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладает необходимым уровнем прочностных свойств.
Таблица 1 | |||||||
Составы свойства заявляемого и известного сплавов | |||||||
№ | Сплав | Химический состав сплава, массовая доля компонента, % | Твердость по Виккерсу | ||||
Палладий | Серебро | Никель | Кремний | Медь | |||
1 | заявляемый | 50 | 38 | - | 0,1 | Ост. | 161 |
2 | заявляемый | 50 | 39 | - | 0,15 | Ост. | 162 |
3 | заявляемый | 50 | 40 | - | 0,2 | Ост. | 163 |
4 | известный | 50 | 45 | Ост. | - | - | 161 |
Таким образом, применение заявляемого сплава по сравнению с прототипом с заменой никеля на медь и с дополнительным введением кремния в сплав на основе палладия, содержащий серебро, обеспечивает достижение оптимальной твердости, совпадение по пробности и цвету с основным сплавом палладия, имеющим пробу 500, что удовлетворяет директивам ЕЭС и позволяет использовать сплав при изготовлении ювелирных изделий.
Класс C22C5/04 сплавы на основе металлов группы платины