Мутылина И.Н. - Художественное материаловедение. Ювелирные сплавы (1093327), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Кроме того,железо взаимодействует с материалом тигля, частицами угля, наждаком, солями, используемыми при плавке, и образует твердые и хрупкие соединения. Попадая на поверхность слиткаили изделия, эти соединения при шлифовке вырываются из металла и оставляют на поверхности изделия характерные вытянутые следы. В связи с этим при переплавке отходов в видеопилок или стружки необходимо сначала удалить из них магнитом частицы железа.Свинец. Сплавы серебра, содержащие свинец, становятся при нагреве хрупкими, так каксвинец и серебро при температуре 304°С образуют эвтектику, которая располагается по границам зерен, что делает сплав красноломким.
Свинец может попасть в обрабатываемую заготовку из мягкого припоя или из подкладок, используемых для глубокой чеканки. Перед операциями нагрева или переплавки свинец необходимо удалить. Содержание Pb в сплавах серебра не должно превышать 0,005 %.Олово. Даже небольшая добавка олова снижает температуру сплава, однако при этомсплав получается более тусклым, мягким и пластичным, чем сплав Ag–Cu. При повышенномсодержании олова в сплаве образуются интерметаллические соединения с медью Cu4Sn, атакже оксид олова SnO2, которые делают сплав хрупким.Алюминий. При содержании до 4-5 % алюминий не влияет на структуру сплава, при более высоком содержании делает сплав хрупким, т.к. при этом образуется хрупкое соединениеAg3Al.
При отжиге и плавке образуется также соединение Al2O3, которое, располагаясь пограницам зерен, делает сплав хрупким и ломким.Цинк. Несмотря на то, что в твердом состоянии серебро растворяет в себе до 20 % цинка, содержание его в серебре не должно превышать 14 %. В этом случае сплавы не тускнеютна воздухе, хорошо полируются и имеют высокую пластичность.Кадмий. Сплавы с кадмием пластичны и устойчивы против коррозии на воздухе, нетускнеют и хорошо обрабатываются. Предел растворимости кадмия в серебре составляетоколо 30 %.Цинк и кадмий являются важнейшими легирующими компонентами при получении припоев, хотя прочность таких припоев не отвечает в полной мере требованиям практики.
Сплавы имеют низкую температуру плавления, но широкую область кристаллизации, паяный шовобладает низкими механическими свойствами, что обусловливает ограниченное применениеприпоев на основе этой системы.Сплавы системы Ag–Cu–Cd. Медь с кадмием образуют хрупкое химическое соединениеCu2Cd.
Однако при достаточном количестве серебра в сплаве кадмий растворяется в серебре.Такой сплав тягуч, пластичен и весьма устойчив к потускнению. Серебряно-медные сплавы снебольшими добавками кадмия особенно хорошо подходят для глубокой вытяжки и чеканки.Сплавы системы Ag–Cu–Zn устойчивы к потускнению на воздухе, имеют хорошую пластичность и обрабатываемость. Сплавы этой системы могут служить припоями.
При изготовлении припоя базовой системой является эвтектический состав сплава Ag–Cu, добавкамицинка понижают температуру плавления. Разность температур плавления основного металлаи припоя должна быть не менее 50°С.67Если цинка добавить в сплав больше, чем могут растворить его серебро и медь (медь может растворить до 40 % Zn), то при использовании этого сплава в качестве припоя избыточное количество цинка будет переходить из припоя в основной металл.В серебряно-медные сплавы для увеличения жидкотекучести в расплав перед разливкойдобавляют цинк в количестве нескольких десятых процента.Четырехкомпонентные сплавы Ag–Cu–Zn–Cd используются для приготовления припоевс низкими температурами плавления.
Низкие рабочие температуры этих припоев получаютсяза счет образования цинком и кадмием легкоплавкой эвтектики.Кремний в серебре не растворяется, и при содержании его в сплаве 4,5 % образуется эвтектика с температурой плавления 830°С. Располагаясь по границам зерен, эти эвтектическиевыделения значительно снижают пластичность сплава и в большинстве случаев делаютсплав полностью непригодным к обработке пластической деформацией. В сплав кремний может попасть из кварца, который служит материалом для изготовления тиглей.Сера образует с серебром и медью твердые соединения Ag2S и Cu2S, которые могут располагаться как по границам зерен, так и внутри них.
Для появления хрупкости сплава достаточно присутствия в нем 0,05 % S. Серу содержит древесный уголь, под слоем которогопроизводится отжиг, горючие материалы, газы, травители и т. д. Присутствие в сплаве серыили сернистых соединений приводит к его потемнению вследствие образования сульфида серебра.Фосфор. Сплавы серебра перед разливкой раскисляют в большинстве случаев фосфористой медью, содержащей от 10 до 15 % фосфора. Фосфор реагирует с окислами сплава и образует газообразное соединение, которое улетучивается или реагирует с другими частицамиокислов меди, образуя шлаковые соединения метафосфата меди. Фосфористая медь добавляется, как правило, в избытке, так как содержание окислов в металле неизвестно и фосфорпопадает в металл.Незначительных следов фосфора достаточно для того, чтобы образовывались хрупкиеинтерметаллические соединения AgP2 или CuP, которые в виде эвтектики располагаются пограницам зерен.
Сплавы становятся хрупкими, быстро тускнеют, на них плохо ложатся гальванические покрытия.Влияние газов на свойства сплавов золотаПри температуре выше точки плавления Ag может растворить 20-кратное (относительносвоего объема) количество кислорода, т.е. 1 л расплава растворяет до 20 л кислорода. Притемпературе несколько ниже температуры кристаллизации растворимость кислорода в Agсоставляет уже лишь половину объема серебра, кислород интенсивно выделяется. В этомслучае говорят, что металл «брызжет».Кислород, не успевший выделиться из затвердевшей отливки, образует по краям слиткагазовые полости, что снижает прочность и пластичность металла, а при прокатке и волочении приводит к образованию трещин (рис.
17).Рис. 17. Газовые поры в структуре сплава, содержащего 80 % Ag (Х200)68Если заготовка в процессе обработки подвергается отжигу, то наличие в сплаве газовприводит к «вспучиванию» наиболее мягких участков поверхностного слоя: образуется такназываемое «дутое серебро» (рис. 18).Если серебро содержит медь, то поглощаемый кислород взаимодействует с медью и образуется закись меди. Особенно заметно образование этого соединения при низком содержании серебра. Различают следующие формы проявления Сu2О: выделение по границам зерен,«штриховое серебро» и синее серебро.Рис. 18.
Сплав, содержащий 80 % Ag, («дутое серебро»):вздутия на листе после прокатки и отжигаВключения располагаются тонким слоем между кристаллитами, что снижает пластичность металла (рис. 19).Рис. 19. Включения закиси меди в первичных кристаллах и в эвтектике сплава,содержащего 50 % Ag (Х320)«Штриховое серебро»: скопления частиц Cu2О образуют твердые инородные включения.При полировке они не удаляются и поэтому выступают над поверхностью, обламываютсяпри обработке и оставляют на поверхности металла следы в виде небольших черточек-штрихов (рис.
20).Рис. 20. Сплав, содержащий 80 % Ag: («штриховое серебро»):твердые включения на поверхности (Х4)69Синее серебро: на поверхности сплава видны темные пятна, возникающие в результатеглубокого окисления при отжиге.Двуокись серы содержится в горючих газах и оказывает вредное влияние на сплав тем,что так же, как и кислород, поглощается расплавленным металлом, при затвердевании сновавыделяется и аналогично кислороду образует поры. Это тоже приводит затем к получению«дутого серебра».
Кроме того, могут образовываться соединения Сu2S и Ag2S, которые снижают прочность слитка, выделяясь по границам зерен.Углерод не реагирует с серебром и не растворяется в нем. Попадая в расплав, частицыуглерода остаются в нем в виде инородных включений.Загрязнения. Присутствие в серебре загрязнений в количестве всего лишь пяти тысячных изменяет его цвет из белого блестящего в серый матовый.Серебро легко реагирует в воздухе или обогащенной кислородом воде с растворимыми вводе цианидами (цианидом натрия и калия), окисляется озоном с образованием очень прочного черного окисла серебра; активно вступает в реакцию с серосодержащими соединениями, образующаяся черная пленка не препятствует продолжению реакции.Двухкомпонентные сплавы серебраВ ювелирной промышленности в основном используются сплавы на основе серебра, которые относятся к двухкомпонентной системе Ag–Cu (рис.
21). Данная диаграмма относитсяк эвтектическим диаграммам с неограниченной растворимостью в жидком состоянии и ограниченной растворимостью в твердом состоянии.Рис. 21. Диаграмма состояния сплавов системы серебро – медьМаксимальная растворимость Cu в Ag составляет 8,8 %. Максимальная растворимостьAg в Cu составляет 8 %, при этом образуется β–твердый раствор на основе меди.При понижении температуры растворимость меди в α–твердом растворе на основе серебра и серебра в β–твердом растворе на основе меди уменьшается.
Это делает сплавы восприимчивыми к упрочняющей термической обработке (закалке и старению).Сплавы, расположенные левее эвтектической точки (71,9 % Ag), называются доэвтектическими (рис. 22), правее – заэвтектическими (рис. 23).Эвтектическая смесь (71,9 % Ag; 28,1 % Cu) состоит из смеси α и β-кристаллов твердыхрастворов (рис. 24).70Рис.
22. Доэвтектический сплав, содержащий 80 % Ag(светлые первичные кристаллы α–твердого раствора, окруженные эвтектикой)Рис. 23. Заэвтектический сплав, содержащий 50 % Ag (темные первичные кристаллыβ– твердого раствора, окруженные эвтектикой)Рис. 24. Структура эвтектического сплава, содержащего 71,9 % AgВ ювелирном деле, как правило, используются сплавы, содержащие более 71,9 % Ag (доэвтектические).Сплавы, содержащие более 91,2 % Ag, не имеют в своей структуре эвтектической структурной составляющей. В этих сплавах в результате первичной кристаллизации образуется α–твердый раствор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
