СПЛАВ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА 925є. ЛИГАТУРА SILV-VICUCo

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Труды VIII Международной научно-практической конференции
«Прогрессивные литейные технологии»
     

СПЛАВ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА 925
ЛИГАТУРА SILV-VICUCoИП Савченко А.Н. (Калининград) 

Лигатура SILV-VICUCo относится к области металлургии, в частности к производству сплавов с высоким содержанием серебра, и может быть использовано в ювелирной промышленности при изготовлении ювелирных украшений, а также может быть использовано в часовой промышленности для изготовления корпусов-браслетов часов и в электротехнике.
При создании изобретения решалась задача повышения коррозионной стойкости сплава при одновременном повышении технологичности.
Лигатурой принято называть промежуточный сплав, в котором содержится максимальное количество легирующих компонентов. Предлагаемая лигатура приготовлена методом непосредственного сплавления. Последовательность загрузки определялась растворимостью последующего компонента к предыдущему, температурами плавления, а также по возрастающей степени сродства к кислороду: медь, олово, никель, кобальт, хром, титан, алюминий, кремний, бор, фосфор.

Для составления и расчёта лигатуры применялись следующие данные:
-требования, предъявляемые к годному литью, по содержанию основных легирующих компонентов;
-величину угара компонентов, входящих в лигатуру, при плавке и литье;
-универсальность получаемого сплава для всех методов формообразования.
  
Химико-физические свойства новой лигатуры

Академик Н.С. Курнаков установил связь между химическим составом сплава и его свойствами. Разработанный химсостав сплава Ag-Cu-Ni-Co-Cr-Sn-Si-Ti-B-Al-B взят из работ ряда ученых (Г.Ф. Баландин, Б.Б. Гуляева и др.). Кроме того, имел практическое применение на производстве в различных условиях (метод получения формообразования, оборудование, группа сложности отливок и т.д.).
Сплав технологичен на всех этапах изготовления. Плавка-заливка, вальцовка, опиливание, ошкуривание, финишные операции (галтовка, полировка), закрепка камня.
Технический результат достигается тем, что сплав на основе серебра 925є, содержащий медь, никель, олово, титан и бор, дополнительно содержит алюминий, кремний и медь фосфористую Марок МФ I, MФ II (10 и 20 % содержания фосфора). Наилучшие результаты показал бор В в качестве сильного раскислителя и модификатора 2-го рода [4].
Модифицирование Ti -ом затруднено из-за предварительной подготовки его для введения в расплав по причине его высокой температуры плавления (1670 ° С). Введение титина Ti и бора В в количестве, превышающем допустимый предел, повышает температуру Тпл-Тзал сплава, увеличивает ликвацию, уменьшает жидкотекучесть сплава и увеличивает хрупкость изделий (5). Однако содержание в сплаве вводимых элементов ниже нижнего предела снижает эффективность их воздействия. Хорошо зарекомендовал себя Al, благодаря присущим ему литейным свойствам.
Присутствие Cr и Сo ограничивает рост зерна, придаёт разрушению вязкий характер, увеличивает сопротивление развитию трещин.
Алюминий Al, фосфор P, бор B и кремний Si введены в расплав в качестве сильных раскислителей, препятствующих появлению окиси меди (CuО). Окислы возникают при плавке, разливке и нагревах под пайку – основных операциях при изготовлении ювелирных изделий. Также кремний Si способствует понижению температуры неравновесного солидуса (Тс), увеличению жидкотекучести, пластичности сплава податливости термической и финишной обработки, а алюминий Al и кремний Si повышают коррозионную стойкость сплава. Однако, увеличенное содержание бора B в известном сплаве отрицательно влияет на его структуру, делая сплав хрупким. Высокое содержание никеля Ni, более 0,4%, значительно повышает температуру плавки и заливки, ухудшает обрабатываемость резанием, в следствии II. Прогрессивные литейные технологии получения материалов на основе цветных металлов 193
плохой растворимости в серебре.
Основное требование к подбору раскислителей – большее сродство к кислороду. Об эффективности раскислителя приближённо можно судить по отношению теплоты образования его окисла – Ho 289 к теплоте образования CuO, равной 157х10-3кДж/моль. Для приведенных выше раскислителей (В, Al, P) ΔHo ›950х103 кДж/Кмоль [2, стр.10](см. Прил. № 2).
Также кремний Si способствует понижению температуры начальной кристаллизации (солидус) на 12-18 градусов Цельсия при плавке-заливке сплава, увеличению жидкотекучести, пластичности сплава, податливости термической и финишной обработки.
Аспекты технологичности при определении физико-химических и технологических параметров. Жидкотекучесть. Конструирование и расчёт ЛПС
Подготовка сплава серебра и его разработка основана на синтезе химических и
физических свойств элементов.
Разработанная лигатура предназначена для улучшения технологичности сплава серебра 925 пробы, а именно увеличения его (сплава) жидкотекучести, скорости кристаллизации и уменьшения коэффициента объёмной усадки за счёт уменьшения Тзал и интервала затвердевания.

Использование предлагаемого сплава, наряду с принципиальной возможностью получения цельнолитых фасонных отливок, позволило резко снизить процент брака отливок:
по дефектам газоусадочного характера до 4-6 %, а по дефектам непроливы и неслитины – до 7 - 9 %.
В качестве сплава серебра 925 пробы сплав прошёл опробование в Западной инспекции пробирного надзора.

Податливость механической обработке   

Сплав имеет необходимую хрупкость для достижения обрабатываемости.
Качество обрабатываемого материала характеризуется: химическим составом, структурой и физико-механическими свойствами. Обрабатываемость серебра 925 пробы в основном зависит от структуры, содержания меди Cu и легирующих компонентов. Практическим путём выяснилась зависимость чистоты поверхности от содержания алюминия Al, никеля Ni, хрома Cr, кобальта Co кремния Si, титана Ti при отожженном состоянии. Сплав имеет необходимую хрупкость для достижения обрабатываемости. Влияние состава и структуры на чистоту поверхности объясняется тем, что при большей твёрдости обрабатываемого металла меньше степень пластической деформации.
Обрабатываемость серебра 925 улучшается с увеличением олова Sn до определённого придела.

Физико-механические свойства   

Сплав серебро-медь СрМ 925 в литом состоянии имеет:
σ = 320 МПа, δ = 22 %, количество перегибов – 3.
Сплав SILV имеет следующие свойства:
В литом состоянии:
σ = 380 МПа, δ = 37-38 %, количество перегибов – 10-12;
σ = 380-390 МПа, δ = 38 %, количество перегибов – 11.
Исследование микроструктуры сплава СрМ 925 показали, что отливки обычного сплава серебро-медь имеют крупнозернистую структуру. После паек и отжига размер не увеличивается, однако происходит дополнительное окисление поверхностных зон отливок, что приводит к возникновению хрупкости. Применение лигатуры SILV позволяет в наибольшей степени размельчить структуру отливок. 

 
Отражательная способность (блеск) 

Ювелирные изделия, изготовленные из данного сплава имеют красивы сталистый цвет, блеск, не темнеют со временем. Лигатура является универсальной. Т,е. может использоваться для литья методом эстрих-процесса. Имеет низкую себестоимость. Отражательная способность определяется поверхностным слоем. Легирующими компонентами. Форма и величина поверхности очень сильно зависят от типа кристаллической решётки и природы межатомных связей. Для серебра Ag, обладающего кристаллической структурой ранецентрированного куба и являющегося простым одновалентным металлом, характерна открытая, простая и симметричная форма поверхности Ферми (простые шары соединённые горловинами) [7, стр. 6]. Сплав SILV обладает плотным и упрочняющим свойством за счёт компонентов: никель, титан, бор, алюминий. Составляющие с серебром твёрдый раствор внедрения. Следовательно свойства предложенного сплава почти идентичны свойствам
чистого серебра.

Коррозионная стойкость и экологичность 

Определяется химическим составом сплава, степенью его легированности. Наличием раскислителей и модификаторов. Технологичностью плавки-заливки, применением вторичного сырья. Растворимостью компонентов. Структурой сплава.
Коррозионную стойкость сплава повышают хром Cr, кобальт Co, алюминий Al и кремний Si. В качестве дополнительных центров кристаллизации (инокулятора) модификатором-инокулятором выбран титан Ti. В качестве модификатора-лимитатора, ограничивающего рост кристаллов и скругляя границы зёрен (лимитация) выбран бор B [3, стр. 13]. Добавки никеля Ni повышают стойкость к эрозии.

Практическое применение   

Последовательность загрузки: Cu, Al, Sn, Si, Ni, Cr, Co, Ti, B, CuP. Обусловлена химико-физическими свойствами компонентов: кристаллической решёткой, плотностью, температурой плавления, растворимостью, коэффициент объёмного расширения и т.д.
Температурные режимы выбираются, при последовательности загрузки, относительно температур получаемых сплавов в процессе плавки. За основу взята температура плавления Cu (1083 ° C). Следующие характеристики: температура плавления, теплоёмкость, теплопроводность, растворимость, коэффициент вязкости, плотность.
Последовательность технологических операций.
- разогрев печи до 1090 градусов Цельсия, загрузка флюса, загрузка меди;
- замес ванны, последовательная загрузка олова, никеля, алюминия, кремния, титана, меди фосфористой, бора;
- замес, выдержка в течении 2,5 мин, замес, разлив.

Введение фосфора в расплав.
Фосфор вводится в расплав в качестве Меди фосфористой Марок МФ-1и МФ-2.

Лигатура применялась на часовых заводах России. ООО «ПЧЗ», ООО «МакТайм». А также на ювелирных предприятиях г. Калининград. 
 
  Список литературы
1. Э. Бреполь. Теория и практика ювелирного дела: Пер. с нем./Под ред. Л.А. Гутова и Г.Т. Оболдуева.- 4-е
изд., стереотипн. - Л.: Маш-е, Ленинградское отд., 1982-384 с. ил.
2. Е.Н. Кондаков. Повышение качества отливок из сплава золота путём совершенствования технологии
формы, раскисления и модифицирования. Автореферат. Ленинград, 1983 год.
3. Раскисление и модифицирование сплавов золота. Б.Б. Гуляев, Е.Н. Кондаков.[ Литейное производство, №
2, 1984 год.


Другие материалы: