Сплав на основе серебра 925є

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тезисы

СПЛАВ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА 925є

Лигатура SILV-VICUCo

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.

1. 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.

Прсутствие 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 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 - H^o₂₈₉ к теплоте образования CuO, равной 157х10^-3кДж/моль. Для приведенных выше раскислителей (В, Al, P) ДH^o ›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.

лигатура серебро химический

2. 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 (См приложение № 3).

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 %.

Опробование.

В качестве сплава серебра 925 пробы сплав прошёл опробование в Западной инспекции пробирного надзора.

3. 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:

у = 320 МПа, д = 22 %, количество перегибов - 3.

Сплав SILV имеет следующие свойства:

В литом состоянии:

у = 380 МПа, д = 37-38 %, количество перегибов - 10-12;

у = 380-390 МПа, д = 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.

4. 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 гранецентрированного 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.

5. 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.

6. 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.

Практическая последовательность разработки лигатуры SILV указана в Приложении № 1.

Введение фосфора в расплав.

Фосфор вводится в расплав в качестве Меди фосрористой Марок МФ-1и МФ-2.

7. Отзывы покупателей о преимуществах и недостатках лигатуры

Лигатура применялась на часовых заводах России.

ООО « ПЧЗ», ООО «МакТайм».

А также на ювелирных предприятиях г. Калининград. Например, ИП Романенко Л.Н. ( 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.

4. Г.Ф. Баландин. Формирование кристаллического строения отливок.-М.: Машиностроение, 1965.

5. А.В. Курдюмов и др. Литейное производство цветных и редких металлов.- М.: Металлургия, 1982.- 352с.

6. Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман и др. Материаловедение и технология металлов-М: Высшая школа, 2000.

7. Е.М. Савицкий. Сплавы благородных металлов. 1977 год.

Приложение № 1

От таблицы Менделеева - химсостава - расчёта жидкотекучести - разработки ЛПС - кристаллизации сплава.

1. Подбор раскислителей и модификаторов (без процентного содержания). Растворимость компонентов. Полная растворимость. Твёрдый раствор замещения (внедрения).

2. Технологическое обеспечение литья. Разработка рациональной технологии литья серебра 925 пробы. Расчёт ЛПС. Направленное затвердевание отливок.

3. Определение продолжительности заливки (заполнения металлом литейной формы).

4. Определение площади наименьшего сечения ЛПС. Формула Озанна-Диттерта.

5. Расчёт жидкотекучести сплава (лигатуры).

6. Определение параметров кристаллизации и усадки. Удельная теплота кристаллизации.

6. Расчёт процентного содержания компонентов лигатуры.

7. Приготовление лигатуры.

8. Практическое применение лигатуры. Плавка-заливка. Механическая обработка. Отжиг. Финишная обработка. Прочностные характеристики. Отражательная способность.

Приложение № 2

Принцип подбора раскислителей по сродству к кислороду. По группам [2, стр9]:

1. Очень слабые раскислители,

имеющие теплоту образования окислов не более 300х10 в 3 степени кДж/Кмоль.

К ним относится олово Sn.

2. Слабые раскислители,

имеющие теплоты образования окислов 300<ДН°<520х10 в 3 степени кДж/Кмоль.

К ним относится никель Ni.

3. Средние раскислители,

имеющие теплоты образования окислов 520<ДН°<950х10 в 3 степени кДж/Кмоль.

К ним относится титан Ti.

4. Сильные раскислители,

имеющие теплоты образования окислов более 950х10 в 3 степени кДж/Кмоль.К ним относится бор В, фосфор Р.

Отношению теплоты образования окисла раскислителя - H^o₂₈₉ к теплоте образования окисла меди CuO, равной 157х10^-3кДж/моль.

Для приведенных выше Сильных раскислителей (В, Al, P) ДH^o ›950х10³ кДж/Кмоль [2, стр.10].

Приложение № 3

Химико-физические свойства компонентов лигатуры.

К химическим свойствам относятся [6, стр. 59]:

- классификация элементов таблицы Менделеева по их ведущим свойствам;

- положение элементов в табл. Менделеева;

- особенности строения электронных оболочек их атомов;

- типов и параметров их кристаллических решёток;

- соотношения температур их плавления;

- их атомных диаметров.

Свойства необходимо учитывать для определения растворимости, последовательности загрузки, физики и технологии сплава.

К физическим свойствам относятся:

- плотность;

- температура плавления;

- удельная теплоёмкость;

- теплопроводность;

- температуропроводность;

- термическое расширение;

- коэффициент вязкости;

- поверхностное натяжение;

- угол смачивания;

- коэффициент аккумуляции компонента;

- удельная теплота кристаллизации.

Размещено на Allbest.ru