RU2391425C1 - Gold-based alloy - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention refers to metallurgy, particularly to gold-based alloys intended for jewelry manufacturing. Alloy contains, wt %: gold 58.0-58.6; silver 4.0-6.0; zinc 1.0-2.9; ruthenium 0.01-0.4; the rest is copper.

EFFECT: enhanced mechanical properties distributed over the ingot length more regularly, improved quality of jewelry of chain type.

2 tbl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе золота, предназначенных для изготовления ювелирных изделий.The present invention relates to the field of metallurgy of gold-based alloys for the manufacture of jewelry.

Известен сплав на основе золота, содержащий по массе, %: золото 58,2-58,8, серебро 7,5-8,5 и медь остальное (Межгосударственный стандарт ГОСТ 6835-2002 «Золото и сплавы на его основе. Марки». Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, Минск, ИПК Издательство стандартов, 2002, стр.4).A known alloy based on gold, containing by weight,%: gold 58.2-58.8, silver 7.5-8.5 and copper the rest (Interstate standard GOST 6835-2002 "Gold and alloys based on it. Stamps". Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, Minsk, IPK Publishing House of Standards, 2002, p. 4).

Такой сплав имеет низкие прочностные и пластические свойства в литом состоянии, обусловленные несовершенством литой структуры и в первую очередь крупнозернистостью. При этом в зависимости от способа литья такая структура распространена по всей длине литой заготовки, что особенно важно при непрерывном способе литья. Изготовление из такого сплава сложных ювелирных изделий сопряжено с наличием большого количества переходов от толстого сечения к тонкому и затруднено в связи с возникновением при литье большого количества дефектов в виде пор усадочного происхождения и горячих трещин.Such an alloy has low strength and plastic properties in the cast state, due to the imperfection of the cast structure and primarily coarse grain. Moreover, depending on the casting method, such a structure is distributed along the entire length of the cast billet, which is especially important with a continuous casting method. The manufacture of complex jewelry from such an alloy is associated with the presence of a large number of transitions from thick to thin section and is difficult due to the occurrence of a large number of defects in the form of shrinkage pores and hot cracks during casting.

Наиболее близким к изобретению по составу является сплав на основе золота (а.с. №1585364, МПК C22C 5/02. Сплав на основе золота / Кондаков Е.Н. Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт ювелирной промышленности Ленинградского производственного объединения «Русские самоцветы», опубл. 15.08.90, бюл. №30), содержащий серебро, марганец и медь, дополнительно содержит цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest to the invention in composition is an alloy based on gold (AS No. 1585364, IPC C22C 5/02. Alloy based on gold / Kondakov E.N. All-Union Scientific Research and Design Institute of the Jewelry Industry of the Leningrad Production Association " Russian gems ", publ. 15.08.90, bull. No. 30) containing silver, manganese and copper, additionally contains zinc in the following ratio, wt.%:

золотоgold 58,0-59,058.0-59.0 сереброsilver 9,0-11,59.0-11.5 марганецmanganese 2,0-3,52.0-3.5 цинкzinc 3,0-4,03.0-4.0 медьcopper остальноеrest

Данный сплав по сравнению с аналогом имеет более высокие механические свойства, а именно повышенную пластичность в литом состоянии.This alloy, in comparison with the analogue, has higher mechanical properties, namely increased ductility in the cast state.

Однако этот сплав используется в основном для получения ювелирных изделий методом литья в изложницу и последующей прокатки. При использовании его для получения литых заготовок методом непрерывного литья возникает неравномерность свойств по длине, так как легирующие элементы, входящие в состав сплава, не обеспечивают мелкозернистую структуру от начала до конца длинномерного слитка. Последующие операции обработки металлов давлением (сортовая прокатка, волочение) позволяют получить деформированные полуфабрикаты достаточно малых размеров (проволока диаметром 1,4-2,0 мм). Однако при этом из-за разности механических свойств и структуры металла на разных участках проволоки возникают обрывы при волочении и разрушения при изготовлении ювелирных цепочек на цепевязальных автоматах.However, this alloy is mainly used for making jewelry by casting into a mold and subsequent rolling. When using it to obtain cast billets by continuous casting, there is a non-uniformity of properties along the length, since the alloying elements that make up the alloy do not provide a fine-grained structure from the beginning to the end of a long ingot. Subsequent operations of metal forming (high-speed rolling, drawing) make it possible to obtain deformed semi-finished products of sufficiently small sizes (wire with a diameter of 1.4-2.0 mm). However, due to the difference in the mechanical properties and structure of the metal in different sections of the wire, breaks occur during drawing and destruction during the manufacture of jewelry chains on chain knitting machines.

Основной задачей изобретения является повышение уровня механических свойств и их равномерного распределения по длине слитка, а также качества ювелирных изделий в виде цепочек.The main objective of the invention is to increase the level of mechanical properties and their uniform distribution along the length of the ingot, as well as the quality of jewelry in the form of chains.

Для решения поставленной задачи предложенный сплав на основе золота, содержащий медь, серебро и цинк, дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%:To solve this problem, the proposed alloy based on gold, containing copper, silver and zinc, additionally contains ruthenium in the following ratio of components, wt.%:

золотоgold 58,0-58,658.0-58.6 сереброsilver 4,0-6,04.0-6.0 цинкzinc 1,0-2,91.0-2.9 рутенийruthenium 0,01-0,40.01-0.4 медьcopper остальноеrest

Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.The choice of boundary values of the parameters of the components indicated in the claims is due to the following.

Серебро в пределах 4,0-6,0 мас.% улучшает пластичность сплава, повышает антикоррозионные свойства при литье.Silver in the range of 4.0-6.0 wt.% Improves the ductility of the alloy, increases the corrosion resistance during casting.

Наличие меди является оптимальным для замещения золота в сплаве и обеспечивает красный цвет сплава, а также повышенное сопротивление разрыву.The presence of copper is optimal for replacing gold in the alloy and provides a red color of the alloy, as well as increased tensile strength.

Цинк в пределах 1,0-2,9 мас.% необходим как раскислитель.Zinc in the range of 1.0-2.9 wt.% Is required as a deoxidizing agent.

Рутений в пределах 0,01-0,4 дает возможность получить мелкозернистую структуру за счет модифицирования, при этом повышается пластичность сплава и идет выравнивание свойств по длине литой заготовки.Ruthenium in the range of 0.01-0.4 makes it possible to obtain a fine-grained structure due to modification, while increasing the ductility of the alloy and aligning the properties along the length of the cast billet.

Заявляемый сплав таким образом по сравнению с известным характеризуется комплексом повышенных механических свойств и мелкозернистой структурой по всей длине слитка, полученного путем непрерывного литья.The inventive alloy is thus compared with the known characterized by a complex of increased mechanical properties and a fine-grained structure along the entire length of the ingot obtained by continuous casting.

Сплав был получен следующим образом: сначала напрямую сплавлялся цинк с серебром при постепенном увеличении температуры от температуры плавления цинка до полного расплавления (ориентировочно 800-850°С), затем в расплав вводились медь и рутений. При этом температура расплава поднималась до 1000°С, расплав выдерживался при этой температуре до полного расплавления компонентов, после чего производилась грануляция в воду. Полученная таким образом лигатура золотого сплава просушивалась и затем сплавлялась с соответствующим количеством золота. При этом производилось раскисление фосфористой медью, выдержка с последующей разливкой сплава. Температурный интервал сплава определялся методом дифференциально-термического анализа. Состав сплава контролировался с помощью количественного химического анализа.The alloy was obtained as follows: first, zinc and silver were directly alloyed with a gradual increase in temperature from the melting point of zinc to complete melting (approximately 800-850 ° C), then copper and ruthenium were introduced into the melt. In this case, the melt temperature rose to 1000 ° С, the melt was maintained at this temperature until the components completely melted, after which granulation into water was carried out. The gold alloy ligature thus obtained was dried and then fused with an appropriate amount of gold. In this case, deoxidation with phosphorous copper was carried out, aging followed by casting of the alloy. The temperature range of the alloy was determined by differential thermal analysis. The composition of the alloy was controlled by quantitative chemical analysis.

Для изучения деформируемости слитки подвергали сортовой прокатке без применения промежуточных отжигов до диаметра 2 мм, а далее волочили заготовку на стане со скольжением до диаметра 0,3 мм без промежуточных отжигов. Относительное удлинение и временное сопротивление разрыву определяли на деформированных образцах с помощью разрывной машины типа H5KS.To study the deformability, the ingots were subjected to high-quality rolling without the use of intermediate anneals to a diameter of 2 mm, and then the workpiece was dragged on a mill with a slip to a diameter of 0.3 mm without intermediate annealings. Elongation and tensile strength were determined on deformed specimens using an H5KS tensile testing machine.

Структура образцов сплава на всех этапах обработки анализировалась металлографическими методами исследования, при этом определялась микротвердость образцов. Исследования микротвердости образцов проводили на цифровом микротвердомере DM8 на литых и деформированных образцах.The structure of the alloy samples at all stages of processing was analyzed by metallographic research methods, while the microhardness of the samples was determined. The microhardness of the samples was studied on a DM8 digital microhardness meter on cast and deformed samples.

Для опробования предложенного сплава были приготовлены композиции, химический состав и свойства которых в сопоставлении с известным сплавом приведены в табл.1, 2. В качестве механических характеристик сплавов приведены следующие: σ_в - временное сопротивление разрыву; δ - относительное удлинение.To test the proposed alloy, compositions were prepared whose chemical composition and properties are compared with the known alloy in Tables 1, 2. As the mechanical characteristics of the alloys, the following are given: σ _in - temporary tensile strength; δ is the elongation.

Таблица 1Table 1 Составы заявляемого и известных сплавовThe compositions of the claimed and known alloys №No. СплавAlloy Химический состав сплава, массовая доля компонента, %The chemical composition of the alloy, the mass fraction of the component,% ЗолотоGold СереброSilver РутенийRuthenium ЦинкZinc МарганецManganese МедьCopper 1one известныйfamous 58,058.0 9,09.0 -- 4,04.0 3,53,5 остальноеrest 22 известныйfamous 59,059.0 11,511.5 -- 3,03.0 2,02.0 остальноеrest 33 заявляемыйclaimed 58,558.5 5,05,0 0,40.4 2,92.9 -- остальноеrest 4four заявляемыйclaimed 58,558.5 6,06.0 0,010.01 1,01,0 -- остальноеrest

Таблица 2table 2 Свойства заявляемого и известных сплавовProperties of the claimed and known alloys №No. СплавAlloy Микротвердость, HVMicrohardness, HV σ_в, МПаσ _in , MPa δ, %δ,% 1one известныйfamous -- 360360 35,335.3 22 известныйfamous -- 360360 34,034.0 33 заявляемыйclaimed 159,6159.6 494,7494.7 14,314.3 4four заявляемыйclaimed 144,4144.4 446,8446.8 21,321.3

Микроструктура предлагаемого сплава приведена на чертеже. Как видно из табл.1 и 2 и чертежа, заявляемые сплавы по сравнению с известными благодаря оптимальному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении характеризуются повышенными прочностными свойствами и мелкозернистой структурой по всей длине слитка.The microstructure of the proposed alloy is shown in the drawing. As can be seen from table 1 and 2 and the drawing, the inventive alloys compared with the known due to the optimal combination of components in the alloy in the specified quantitative ratio are characterized by increased strength properties and a fine-grained structure along the entire length of the ingot.

Видно, что в сплаве с рутением она мелкая, однородная с дендритными кристаллами компактной формы. Такая структура наблюдается по всему сечению слитка, что говорит о высокой технологичности рутения как модификатора.It can be seen that in the alloy with ruthenium it is small, homogeneous with compact form dendritic crystals. Such a structure is observed over the entire cross section of the ingot, which indicates the high adaptability of ruthenium as a modifier.

Введение рутения в сплав таким образом обеспечивает эффект модифицирования, принципиально изменяя размер и форму дендритных ячеек, что благоприятно отражается на свойствах получаемых полуфабрикатов.The introduction of ruthenium into the alloy thus provides a modification effect, fundamentally changing the size and shape of the dendritic cells, which favorably affects the properties of the obtained semi-finished products.

Claims (1)

Сплав на основе золота, содержащий медь, серебро и цинк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%:
золото 58,0-58,6 серебро 4,0-6,0 цинк 1,0-2,9 рутений 0,01-0,4 медь остальное A gold-based alloy containing copper, silver and zinc, characterized in that it additionally contains ruthenium in the following ratio of components, wt.%:
gold 58.0-58.6 silver 4.0-6.0 zinc 1.0-2.9 ruthenium 0.01-0.4 copper rest

Images