Мутылина И.Н. - Художественное материаловедение. Ювелирные сплавы (1093327), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Такоеже вредное влияние (выделение хрупких интерметаллидов по границам зерен) оказываеттеллур, его содержание в сплавах не должно превышать 0,01 %.Золото создает с сурьмой только одно химическое соединение – AuSb2 (55,26 % Sb), об­разующееся по перитектической реакции при 460°С и вступающее в эвтектическую реакциюс золотом при 380°С. В эвтектике содержится 25 % Sb.

Присутствие небольших количествсурьмы резко снижает пластичность золота. Содержание висмута и сурьмы в сплавах золота,применяемых для изготовления ювелирных изделий, не должно превышать 0,005 %.Сера попадает в сплавы золота при плавке и отжиге под слоем древесного угля, содер­жащего серу, из загрязненного сернистыми соединениями городского воздуха, а также припайке изделий в гипсовых формах. Остатки серной кислоты после травления при отжиге ипайке, разлагаясь, тоже приводят к загрязнению сплава серой.Растворяясь в расплавах золота, серебра и меди, сера нерастворима в этих металлах втвердом состоянии.

При затвердевании сера выделяется из расплава в виде газообразного со­единения. Поэтому расплав золота 585-й пробы, обогащенный серой, при затвердевании «ки­пит» даже при наличии 0,02 % серы. Полученный слиток характеризуется наличием газовойпористости и для прокатки непригоден.С золотом сера не взаимодействует, однако она активно реагирует с легирующими эле­ментами: серебром, медью, никелем и палладием. С серебром и медью сера образует твердыесульфиды, которые располагаются по границам и внутри зерен, охрупчивая основной ме­талл.

Белое золото (с никелем и палладием) и содержащие палладий сплавы золота оченьчувствительны к примесям серы. Сера в количестве нескольких сотых долей процента в ни­кель- и палладийсодержащих сплавах золота делает их полностью непригодными для обра­ботки давлением.Никель и палладий образуют с серой хрупкие и легкоплавкие сульфиды Ni3S2 и Pd4S, ко­торые делают сплавы красно- и хладноломкими. Кроме того, эти соединения образуют лег­коплавкие эвтектики.

Так, например, никель с сульфидом никеля Ni3S2 при содержании серыменее 0,05 % образует эвтектику, имеющую температуру плавления 645°С. Сплавы золота ссодержанием никеля более 1 % очень чувствительны к примесям серы, и при обработке ихнеобходимо тщательно избегать контакта с серой. Палладий при 600°С образует эвтектику ссульфидом палладия Pd2S, которая располагается по границам зерен.

Наличие в сплаве сере­бра приводит к образованию сульфида Ag2Pd3S (tпл.=940°С), который при 700°С образует ссульфидом серебра эвтектику.Во избежание попадания серы в сплав белого золота плавку проводят в корундовых тиг­лях, а не графитовых. В сплаве ЗлСрМ585-80 содержание серы также необходимо огра­ничить 0,005 % по массе.Фосфор применяется в виде фосфористой меди для раскисления металла при выплавкесплавов золота. Как и кремний, фосфор растворяется только в меди, практически не раство­ряясь в золоте и серебре.

С легирующими элементами фосфор образует хрупкие соединения(Ag2P, Cu3P и Ni3P), которые с Ag, Cu и N образуют легкоплавкие эвтектики.Действуя как раскислитель, фосфор повышает пластичность сплавов золота. Избыточ­ный фосфор, располагаясь по границам зерен в виде фосфидной эвтектики, приводит к раз­рушению металла при нагреве выше температуры ее плавления (например, при нагреве подпайку до 800°С). В сплаве ЗлСрМ585-80 при содержании фосфора до 0,03 % по массе сохра­няется хорошая поверхность проката, но по границам зерен появляются выделения эв­тектики, поэтому в сплаве ЗлСрМ585-80 рекомендуется ограничить содержание фосфора(0,01 %).Влияние газов на свойства сплавов золота45Встречающиеся при плавке газы (кислород, водород, углеводороды, азот, моно- и диок­сид углерода, сернистый газ, пары воды, образующиеся при попадании водорода в кислоро­досодержащий раствор) в чистом золоте не растворяются.

Попадая в расплав, они становятсяпричиной получения пористых слитков или образуют химические соединения с легирующи­ми элементами золотых сплавов, значительно снижая пластичность сплава.При отжиге деформированных слитков, содержащих газовые поры и раковины, на по­верхности проката появляются вздутия поверхностного слоя (дефекты, аналогичные «дуто­му» серебру). Для получения сплавов с повышенными технологическими и механиче­скими свойствами содержание кислорода в сплавах не должно превышать 10-3 % помассе. Отношение сплавов системы Au–Ag–Cu к кислороду при отжиге определяется их со­ставом.Обедненные золотом сплавы 333 и 375-й проб при высоких температурах окисляютсятак же, как и сплавы Ag–Cu.

Сплавы с большим содержанием серебра имеют значительнуюзону внутреннего окисления; у красноватых сплавов, обогащенных медью, превалируетвнешнее поверхностное окисление. У сплавов, содержащих более 50 % Au, при большом со­держании серебра окисление при отжиге незначительное, в то время как при отжиге сплавовтакой же пробы с большим содержанием меди могут появиться внутренние оксидные зоны.Сплавы золота 750-й пробы имеют наименьшую склонность к окислению. При отжиге обра­зуется лишь тонкий оксидный слой на поверхности металла, легко удаляющийся травлением.Сплавы золотаСреди двухкомпонентных сплавов золота в ювелирной промышленности встречаютсясплавы системы золото – медь и золото – серебро.Сплавы системы золото – медьЗолото и медь обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких тем­пературах и в твердом состоянии, т.е.

при определенных температурах образуют непрерыв­ный ряд твердых растворов.Кривые ликвидуса и солидуса в системе Cu–Au имеют касание и проходят через мини­мум при 910°С и 56,3 % Au [Хансен, Андерко, 1962]. Ниже этих температур до примерно 400°С расположена область существования неупорядоченного α–твердого раствора с гцк решет­кой.При понижении температуры ниже 400°С при определенных атомных соотношениях Auи Cu происходит упорядочение твердого раствора.

Процесс упорядочения происходит путемзарождения и роста новых фаз – интерметаллических соединений Курнакова: Cu 3Au, CuAu иCuAu3 в результате перегруппировки атомов меди и золота при одновременном изменениитипа существующей гцк решетки. Возникновение сверхструктуры может привести примедленном охлаждении или термообработке к значительному повышению твердости и проч­ности.Система Au–Cu охватывает сплавы красного цвета, которые содержат в качестве добав­ки только чистую медь. В процессе литья и плавки сплавов этой системы необходимо учиты­вать наличие температурного минимума между сплавами, содержащими от 15 до 30 % Cu иплавящимися при температуре около 900°С. При изготовлении изделий из сплавов, содержа­щих от 25 до 50 % Cu, необходимо учитывать, что они лежат в области дисперсионноготвердения. Если такие сплавы после литья или отжига должны быть мягкими, то старениепредотвращается закалкой в воде или спирте. Если изделие должно оставаться твердым, топосле отжига его следует подвергнуть выдержке при более низкой температуре.Под действием сильных кислот, особенно азотной кислоты, сплавы, содержащие меньше65 % Au, разрушаются.

При более высоком содержании золота этого не происходит. Все46сплавы растворяются в царской водке. Сплавы, содержащие менее 50 % Au, заметно тускне­ют на воздухе. С помощью сульфида калия их можно окрашивать в черный цвет.Сплавы системы золото – сереброДиаграмма состояния системы Au–Ag представляет собой диаграмму с неограниченнойрастворимостью в твердом и жидком состояниях (рис.

15). Кривые ликвидуса и солидуса вэтой системе близки, и интервал кристаллизации сплавов в средней части диаграммы не пре­вышает 2°С. Цвет сплавов меняется с повышением содержания серебра от желтого, соответ­ствующего чистому золоту, до белого цвета – чистого серебра.

Сплавы с содержанием золотав пределах от 60 до 70 % имеют красивый зеленый оттенок.Рис. 15. Диаграмма состояния золото–сереброСплавы Au–Ag обладают хорошими литейными свойствами, пластичны и имеют высо­кую коррозионную стойкость. Под действием азотной кислоты разрушаются только сплавы ссодержанием золота менее 52,3 %. Сплавы, содержащие свыше 75 % Au, растворяются в цар­ской водке, а при большем содержании Ag поверхность сплавов покрывается нерастворимымзащитным слоем хлорида серебра AgCl, который препятствует дальнейшему разрушению.Нижняя граница коррозионной стойкости сплавов соответствует сплаву, содержащему 37,7% Au.

Сплавы с меньшим содержанием золота темнеют под действием находящихся в атмо­сфере частиц серы и аммония, поэтому их окрашивают в черный цвет с помощью сульфидакалия.Из-за небогатой цветовой гаммы и малой стойкости к истиранию сплавы этой системыне находят применения в ювелирном деле, из-за низкой твердости их в основном используютв электротехнике для изготовления контактов, проводников и других деталей.Сплавы системы золото – серебро – медьВ ювелирной промышленности для изготовления золотых изделий используют вбольшинстве случаев трехкомпонентные сплавы системы золото–серебро–медь, которые мо­гут содержать добавки других металлов: никеля, палладия, цинка, платины.Процессы в трехкомпонентной системе Au–Ag–Cu отображаются с помощью про­странственной диаграммы, имеющей форму трехгранной призмы, в основании которой нахо­дится концентрационный треугольник.

Вершины концентрационного треугольника отвечаютчистым металлам Au, Ag, Cu, а боковые грани – двойным сплавам систем Au–Ag, Au–Cu иAg–Cu. По концентрационному треугольнику можно определить количественное содержаниекомпонентов в заданном сплаве.Поверхности ликвидуса и солидуса отображаются в виде проекций на концентрацион­ный треугольник, при этом все точки с одинаковой температурой соединяются друг с другом47и образуют линии, соответствующие одной температуре и называющиеся изотермами.Выше поверхности ликвидуса лежит область жидкого расплава, ниже расположена областьдвухфазного состояния – жидкость и кристаллы твердого раствора находятся в равновесиидруг с другом.Тройная эвтектика в сплавах системы Ag–Au–Cu имеет самую низкую температуруплавления и состоит из α и β-твердых растворов.

Эвтектические сплавы характеризуются на­личием мелкозернистой структуры.Заэвтектические и доэвтектические сплавы кристаллизуются вначале в виде крупныхпервичных кристаллов, а затем при температуре эвтектики образуется мелкозернистая струк­тура. За пределами области эвтектического распада находятся сплавы с однофазной структу­рой α или β–твердых растворов.В твердом состоянии ниже поверхности сольвуса начинаются процессы распада твердыхрастворов, что объясняется уменьшением растворимости компонентов друг в друге с пони­жением температуры. И чем ниже температура, тем медленнее происходит этот распад, но напрактике отливка охлаждается настолько быстро, что диффузия в той или иной степени по­давляется и в итоге при комнатной температуре α–твердый раствор содержит больше меди, аβ–твердый – больше серебра, чем следует из диаграммы состояния.Сплавы эвтектического состава в соответствии с правилами Н.

Характеристики

Список файлов книги