RU2604148C1 - Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing iron, (versions) - Google Patents
Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing iron, (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604148C1 RU2604148C1 RU2015129054/02A RU2015129054A RU2604148C1 RU 2604148 C1 RU2604148 C1 RU 2604148C1 RU 2015129054/02 A RU2015129054/02 A RU 2015129054/02A RU 2015129054 A RU2015129054 A RU 2015129054A RU 2604148 C1 RU2604148 C1 RU 2604148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gold
- iron
- alloy
- element selected
- silver
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C5/00—Alloys based on noble metals
- C22C5/02—Alloys based on gold
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Adornments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе золота, предназначенным для использования в различных отраслях промышленности, в частности для изготовления ювелирных изделий.The invention relates to the metallurgy of precious metals, in particular to gold-based alloys intended for use in various industries, in particular for the manufacture of jewelry.
Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни один другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро- и теплопроводности уступает лишь серебру и меди, способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%. Золото хорошо паяется и сваривается под давлением. Такая совокупность полезных свойств золота послужила его широкому использованию в различных отраслях промышленности: электронике, космической и авиационной технике и т.д. Однако основная масса золота идет на получение сплавов, используемых для изготовления ювелирных изделий, монет, медалей, зубных протезов, сусального золота, декоративных покрытий.Gold has a unique set of properties that no other metal has. It has the highest resistance to aggressive environments, in electrical and thermal conductivity is second only to silver and copper, the ability of gold to reflect infrared rays is close to 100%. Gold is well soldered and welded under pressure. This combination of useful properties of gold has served its wide use in various industries: electronics, space and aviation technology, etc. However, the bulk of the gold goes to obtain alloys used for the manufacture of jewelry, coins, medals, dentures, gold leaf, decorative coatings.
Золото технической чистоты в отожженном состоянии имеет невысокую прочность и твердость.Technical grade gold in the annealed state has low strength and hardness.
Для повышения прочностных характеристик золота используют легирование золота элементами, способствующими его упрочнению.To increase the strength characteristics of gold, alloying of gold with elements contributing to its hardening is used.
Известны сплавы на основе золота, используемые для изготовления ювелирных изделий и зубных протезов, в которых для повышения прочностных свойств в качестве легирующих элементов используют железо, индий, платину, вольфрам или железо, индий, палладий, серебро, олово или серебро, медь цинк (JP 01-132728 А, С22С 5/02, опубликован 25.05.1989; JP 07-238333 А, С22С 5/02, опубликован 12.09.1995; GB 2279662 А, С22С 5/02, 11.01.1995). Недостатком известных сплавов является недостаточный уровень механических свойств, обусловленный при термической обработке твердорастворным упрочнением.Gold-based alloys are known for jewelry and dentures, in which iron, indium, platinum, tungsten or iron, indium, palladium, silver, tin or silver, copper, zinc (JP) are used as alloying elements to increase strength properties. 01-132728 A, C22C 5/02, published 05/25/1989; JP 07-238333 A, C22C 5/02, published 12.09.1995; GB 2279662 A, C22C 5/02, 01/11/1995). A disadvantage of the known alloys is the insufficient level of mechanical properties caused by heat treatment with solid solution hardening.
Наиболее близким к предложенному изобретению является сплав, содержащий, мас. %: 25-95 золота, 0,01-2 железа, 0,01-1,0 кремния, до 1,0 бора, 1-50 меди, 1-5 - серебра, 0,1-20 цинка, 0,01-2 индия (US 5045411 А, С22С 5/02, 03.09.1991). Сплавы имеют низкую температуру плавления, высокую трещиностойкость, улучшенную обрабатываемость, но обладают недостаточным уровнем прочностных характеристик, особенно твердости.Closest to the proposed invention is an alloy containing, by weight. %: 25-95 gold, 0.01-2 iron, 0.01-1.0 silicon, up to 1.0 boron, 1-50 copper, 1-5 - silver, 0.1-20 zinc, 0.01 -2 indium (US 5045411 A, C22C 5/02, 09/03/1991). Alloys have a low melting point, high crack resistance, improved machinability, but have an insufficient level of strength characteristics, especially hardness.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сплава на основе золота, обладающего оптимальным сочетанием физико-механических свойств.The problem to which the invention is directed, is to create an alloy based on gold with the optimal combination of physical and mechanical properties.
Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств, в частности твердости, при сохранении уровня литейных свойств и пластичности.The technical result of the invention is to increase the strength properties, in particular hardness, while maintaining the level of casting properties and ductility.
Технический результат достигается тем, что сплав на основе золота, содержащий железо и бор, дополнительно содержит кремний и, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, палладий, серебро, платину, при следующем соотношении компонентов, масс. %:The technical result is achieved in that the gold-based alloy containing iron and boron additionally contains silicon and at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver, platinum, in the following ratio of components, mass. %:
по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, палладий, серебро, платину в сумме до 40, при суммарном содержании железа и кремния, не превышающем 5%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Fe2Si.at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver, platinum in the amount of up to 40, with a total content of iron and silicon not exceeding 5%, while after thermal or thermomechanical treatment the alloy has a structure hardened by intermetallic Fe 2 Si.
По другому варианту осуществления изобретения сплав на основе золота, содержащий железо и бор, дополнительно содержит алюминий и, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, палладий, серебро, платину, при следующем соотношении компонентов, масс. %:According to another embodiment of the invention, the gold-based alloy containing iron and boron further comprises aluminum and at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver, platinum, in the following ratio of components, masses. %:
по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, палладий, серебро, платину в сумме до 40, при суммарном содержании железа и алюминия, не превышающем 15%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Fe3Al, FeAl, Fe2Al3.at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver, platinum in the amount of up to 40, with a total content of iron and aluminum not exceeding 15%, while after thermal or thermomechanical treatment the alloy has a structure hardened by intermetallic compounds Fe 3 Al, FeAl, Fe 2 Al 3 .
Сплавы по обоим вариантам могут дополнительно содержать, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащей до 10 мас. % индия и до 10 мас. % галлия.Alloys of both options may additionally contain at least one element selected from the group containing up to 10 wt. % indium and up to 10 wt. % gallium.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Дисперсионное твердение при низкотемпературном отжиге приводит к росту твердости с одновременным снижением пластичности, что позволяет повысить износостойкость сплавов.Dispersion hardening during low-temperature annealing leads to an increase in hardness with a simultaneous decrease in ductility, which makes it possible to increase the wear resistance of alloys.
Заявленные сплавы обладают способностью упрочняться в процессе термической или термомеханической обработки, при этом они имеют сравнительно низкую температуру плавления и хорошую технологичность при литье, горячей и холодной деформации.The claimed alloys have the ability to harden during thermal or thermomechanical processing, while they have a relatively low melting point and good processability during casting, hot and cold deformation.
Упрочнение сплавов на основе золота основано на эффекте дисперсионного твердения. Термическая обработка дисперсионно твердеющих сплавов заключается в их нагреве до образования пересыщенного твердого раствора, последующего быстрого охлаждения (закалки) и старения. В результате такой термической обработки твердый раствор распадается с выделением нанофазных частиц фаз-упрочнителей. Упрочняющий эффект при этом достигается за счет выделяющихся интерметаллидов. Отличие от упрочнителей иного состава является существенным как по методу образования, так и по структуре, характеру температур плавления, кинетике распада твердого раствора, эффекту упрочнения и его стабильности. Способ упрочнения сплавов на основе золота включает введение в состав сплава двух компонентов, образующих между собой химическое соединение. В качестве таких компонентов в одном из вариантов изобретения используют железо и кремний, а в другом варианте - железо и алюминий. Их количественное содержание в сплавах определяется стехиометрическим соотношением, необходимым для образования при последующей термической или термомеханической обработке интерметаллидов Fe2Si и Fe3Al, FeAl, Fe2Al3 соответственно.The hardening of gold-based alloys is based on the effect of dispersion hardening. The heat treatment of precipitation hardening alloys consists in heating them to form a supersaturated solid solution, followed by rapid cooling (quenching) and aging. As a result of such heat treatment, the solid solution decomposes with the release of nanophase particles of hardener phases. The strengthening effect is achieved due to the released intermetallic compounds. The difference from hardeners of a different composition is significant both in the method of formation and in the structure, the nature of the melting points, the kinetics of decomposition of the solid solution, the effect of hardening and its stability. The method of hardening gold-based alloys involves introducing into the alloy two components that form a chemical compound. As such components, iron and silicon are used in one embodiment of the invention, and iron and aluminum in another embodiment. Their quantitative content in the alloys is determined by the stoichiometric ratio necessary for the formation of Fe 2 Si and Fe 3 Al, FeAl, Fe 2 Al 3 intermetallides during subsequent thermal or thermomechanical treatment.
Являясь раскислителем, бор в количестве 0,01-1% снижает влияние кислорода при выплавке сплавов заявленного состава, уменьшает потерю легирующих компонентов на угар и уменьшает размер зерна, увеличивая при этом жидкотекучесть расплава.Being a deoxidizer, boron in an amount of 0.01-1% reduces the effect of oxygen during the smelting of alloys of the claimed composition, reduces the loss of alloying components for waste and reduces grain size, while increasing the fluidity of the melt.
Медь, платину, серебро и палладий добавляют в сплав в зависимости от его назначения для придания сплаву дополнительных свойств, таких как декоративность, повышение электросопротивления, улучшение ковкости и т.д.Copper, platinum, silver and palladium are added to the alloy, depending on its purpose, to give the alloy additional properties such as decorativeness, increased electrical resistance, improved ductility, etc.
Упрочнение сплавов на основе золота, содержащих железо и кремний или алюминий, основано на механизме дисперсионного твердения, реализуемого посредством термической или термомеханической обработки. Термическая обработка заключается в нагреве сплава до образования пересыщенного твердого раствора, последующего быстрого охлаждения - закалки и старения, в результате которого твердый раствор распадается с выделением упрочняющих нанофазных частиц Fe2Si или Fe3Al, FeAl, Fe2Al3.The hardening of gold-based alloys containing iron and silicon or aluminum is based on the mechanism of dispersion hardening, realized through thermal or thermomechanical processing. Heat treatment consists in heating the alloy to form a supersaturated solid solution, followed by rapid cooling - quenching and aging, as a result of which the solid solution decomposes with the release of strengthening nanophase particles of Fe 2 Si or Fe 3 Al, FeAl, Fe 2 Al 3 .
При термомеханической обработке между закалкой и старением или после старения осуществляют пластическую деформацию.During thermomechanical treatment between hardening and aging, or after aging, plastic deformation is carried out.
Примеры реализации изобретенияExamples of the invention
Пример 1. Был получен сплав нижеприведенного химического состава:Example 1. An alloy of the following chemical composition was obtained:
75% Au, 4% Fe, 1% Si, 15% Cu, 4,5% In, до 0,5% В, примесей не более 0,1%.75% Au, 4% Fe, 1% Si, 15% Cu, 4.5% In, up to 0.5% B, impurities not more than 0.1%.
Плавка велась в вакуумной печи резистивного нагрева в разогреваемом графитовом тигле, в который был помещен тигель из искусственного сапфира с шихтовыми материалами. Температура плавки составила 1250°С. Были получены слитки цилиндрической формы диаметром 30 мм и высотой 8 мм. Введение индия позволило уменьшить температуру плавления, а бора - улучшить литейные свойства сплава, повысить жидкотекучесть и уменьшить размеры зерна. Полученные слитки подвергли термической обработке по схеме: нагрев сплава до температуры, обеспечивающей образование пересыщенного твердого раствора и равной 960°С, выдержка при этой температуре в течение 1 часа, проведение от этой температуры закалки в воде до температуры менее 100°С. После этого провели старение при температуре 490°С в течение одного часа.Melting was carried out in a vacuum furnace of resistive heating in a heated graphite crucible, in which an artificial sapphire crucible with charge materials was placed. The melting temperature was 1250 ° C. Cylindrical ingots with a diameter of 30 mm and a height of 8 mm were obtained. The introduction of indium made it possible to reduce the melting point, and boron - to improve the casting properties of the alloy, increase fluidity and reduce grain size. The obtained ingots were subjected to heat treatment according to the scheme: heating the alloy to a temperature that ensures the formation of a supersaturated solid solution and equal to 960 ° C, holding at this temperature for 1 hour, conducting quenching in water from this temperature to a temperature of less than 100 ° C. After that, aging was carried out at a temperature of 490 ° C for one hour.
Твердость сплава после термообработки составляла 250 НВ, что почти в два раза превышало твердость литых сплавов с твердорастворным упрочнением.The hardness of the alloy after heat treatment was 250 HB, which was almost two times higher than the hardness of cast alloys with solid solution hardening.
Пример 2. Был получен сплав нижеприведенного химического состава: 75% Au, 12% Fe, 3% Al, 9,9% Ag, до 0,1% В, примесей не более 0,1%. Плавка велась аналогично примеру 1 при температуре 1250°С. Закалку в воду осуществляли после выдержки сплава при температуре 960°С в течение одного часа. Старение проводили при температуре 470°C с выдержкой в течение двух часов.Example 2. An alloy of the following chemical composition was obtained: 75% Au, 12% Fe, 3% Al, 9.9% Ag, up to 0.1% B, impurities not more than 0.1%. Melting was carried out analogously to example 1 at a temperature of 1250 ° C. Quenching in water was carried out after holding the alloy at a temperature of 960 ° C for one hour. Aging was carried out at a temperature of 470 ° C with exposure for two hours.
Полученный после термообработки сплав имел твердость 240 НВ, в сравнении с литым сплавом с твердорастворным упрочнением, твердость которого составляла 125 НВ, с сохранением литейных свойств и пластичности.The alloy obtained after heat treatment had a hardness of 240 HB, in comparison with a cast alloy with solid solution hardening, the hardness of which was 125 HB, while maintaining the casting properties and ductility.
Таким образом, заявленные сплавы обладают высокими литейными свойствами. Они имеют высокую твердость в сочетании с пластичностью, интересные цветовые оттенки, что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности, в том числе для изготовления ювелирных изделий с высокими потребительскими свойствами.Thus, the claimed alloys have high casting properties. They have high hardness combined with plasticity, interesting color shades, which allows them to be used in various industries, including for the manufacture of jewelry with high consumer properties.
Claims (4)
по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, палладий, серебро и платину в количестве до 40, при суммарном содержании железа и кремния не превышающем 5%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Fe2Si.1. A gold-based alloy containing iron and boron, characterized in that it additionally contains silicon and at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver and platinum, in the following ratio, wt. %:
at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver and platinum in an amount of up to 40, with a total content of iron and silicon not exceeding 5%, while after thermal or thermomechanical treatment the alloy has a structure hardened by intermetallic compound Fe 2 Si .
по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей медь, палладий, серебро и платину в количестве до 40, при суммарном содержании железа и алюминия, не превышающем 15%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Fe3Al, FeAl, Fe2Al3.3. A gold-based alloy containing iron and boron, characterized in that it further comprises aluminum and at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver and platinum, in the following ratio, wt. %:
at least one element selected from the group consisting of copper, palladium, silver and platinum in an amount of up to 40, with a total content of iron and aluminum not exceeding 15%, while after thermal or thermomechanical treatment the alloy has a structure hardened by Fe 3 intermetallic compounds Al, FeAl, Fe 2 Al 3 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129054/02A RU2604148C1 (en) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing iron, (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129054/02A RU2604148C1 (en) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing iron, (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2604148C1 true RU2604148C1 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015129054/02A RU2604148C1 (en) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing iron, (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2604148C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11111560B2 (en) * | 2018-01-24 | 2021-09-07 | Simon G. Jewelry, Inc. | Grey gold alloy |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5045411A (en) * | 1990-01-10 | 1991-09-03 | P.M. Refining, Inc. | Alloy compositions |
GB2279662A (en) * | 1993-07-10 | 1995-01-11 | Cookson Precious Metals Limite | Gold alloy |
RU2507286C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-02-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Gold-based alloy |
-
2015
- 2015-07-17 RU RU2015129054/02A patent/RU2604148C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5045411A (en) * | 1990-01-10 | 1991-09-03 | P.M. Refining, Inc. | Alloy compositions |
GB2279662A (en) * | 1993-07-10 | 1995-01-11 | Cookson Precious Metals Limite | Gold alloy |
RU2507286C1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-02-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Gold-based alloy |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11111560B2 (en) * | 2018-01-24 | 2021-09-07 | Simon G. Jewelry, Inc. | Grey gold alloy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5793136B2 (en) | Gray gold alloy without nickel and copper | |
CN110592444B (en) | A kind of 700-720MPa strength, heat-resistant, high-intergranular corrosion-resistant aluminum alloy and preparation method thereof | |
JP5237801B2 (en) | Doped iridium with improved high temperature properties | |
RU2007140308A (en) | Cu-Ni-Si-Co-Cr COPPER ALLOY FOR ELECTRONICS MATERIALS AND METHOD OF ITS PRODUCTION | |
EP1266974A1 (en) | Gold alloys and master alloys for obtaining them | |
CN103789574A (en) | Low-copper alloy, and production method and use thereof | |
NO139165B (en) | HIGH DENSITY CERAMIC CARBIDE ARTICLE AND METHOD OF MANUFACTURE | |
TW200837203A (en) | Cu-Ni-Si-based copper alloy for electronic material | |
GB2418432A (en) | Silver alloy and its production using a master metal | |
RU2604148C1 (en) | Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing iron, (versions) | |
US9428821B2 (en) | Gold alloys | |
JP2021050420A (en) | Palladium-based alloy | |
CN101709444A (en) | Thermal treatment method for lead-free aluminum alloy | |
RU2650220C1 (en) | 585 platinum jewellery alloy | |
RU2604147C1 (en) | Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing nickel, (versions) | |
RU2604145C1 (en) | Gold-based alloy, hardened with intermetallides containing cobalt, (versions) | |
JP7472318B2 (en) | Aluminum alloys and aluminum alloy castings | |
RU2582837C1 (en) | Palladium-based jewellery alloy hardened with intermetallides containing iron (versions) | |
JP5522692B2 (en) | High strength copper alloy forging | |
KR101741681B1 (en) | Ag-Cu based alloy composition having high anti-discoloration and hardness and the manufacturing method thereof | |
RU2582836C1 (en) | Palladium-based jewellery alloy hardened with intermetallides containing cobalt (versions) | |
RU2606679C2 (en) | Palladium-based jewellery alloy (versions) | |
RU2645624C1 (en) | Jewelry alloy of 585 platinum for micro-casting | |
Raykhtsaum | Sterling Silver-US Patent Review | |
JP5767484B2 (en) | Silver base alloy |