| Теоретические основы сплавов металлов |
Сплав представляет собой смесь двух или нескольких металлов или металла и неметаллов в расплавленном состоянии.
Сплав образуется посредством совместного сплавления компонентов, а также взаимодействия жидкого металла с жидкими и газообразными веществами.
Свойства сплава отличаются от свойств чистых металлов, образовавших сплав. Варьируя компонентами сплава, можно изменять такие его свойства, как твердость, прочность, пластич-
пластичность, цвет, коррозионная стойкость и другие.
Компоненты при сплавлении в жидком состоянии могут обладать полной нерастворимостью, ограниченой растворимостью и полной растворимостью.
При полной нерастворимости, жидкие компоненты расслаиваются и располагаются друг над другом в зависимости от плотности
(как масло с водой). |
 |
При ограниченой растворимости, наблюдается тот-же эффект, но при этом между слоями присутствует слой,
содержащий смесь компонентов, соответствующий растворимости первого компонента в о втором и наоборот - второго компонента в первом.
Например никель растворяет до 2% серебра, а серебро растворяет только 0,4% никеля.
При полной растворимости образуется абсолютно однородный расплав.
Например золото и медь растворяются в любых пропорциях.
Однако не стоит забывать что в расплаве могут также растворяться газы,
а в технических-чистых металлах могут присутствовать примеси, незначительное содержание которых может менять общее свойство расплава, то есть
полностью растворимые компоненты могут расслаиваться и наоборот.
Механическое и электромагнитное воздействие на расплав,
в динамике может существенно изменить результаты, при которых удается получать растворы и суспензии нерастворимых или частично растворимых
компонентов. Для получения однородного сплава, используют механический или индукционный перемес расплава.При переходе из жидкого состояния в твердое, образуется так называемый твердый раствор, при этом растворимость
компонентов в жидком и твердом состоянии может существенно отличаться. Твердые растворы по строению делят на гомогенные (однородные),
гетерогенные (смесь кристаллов), твердые растворы с ограниченной растворимостью и интерметаллические (металлиды) соединения.
Если сплавы золото-серебро и золото-медь обладают полной растворимостью как в жидком, так и твердом состоянии, то сплав серебро-медь,
в твердом состояниии образуют твердый раствор с ограниченной растворимостью, содержащий альфа-кристаллы серебра с максимальным
содержанием меди 9% и бетта-кристалы меди с максимальным содержанием серебра 8%.
Наиболее интересным, для практических целей, является процесс изменения агрегатного состояния сплава, то есть переход из жидкого состояния в твердое и наоборот. Если чистые металлы
имеют одну точку плавления, то сплавы затвердевают в диапазоне температур, в этом диапазоне сплав имеет частично жидкую и частично твердую
структуру. Величина температуры, до которой сплав находится в твердом состоянии называют точной солидуса, величина температуры, выше
которой сплав - жидкий - точка ликвидуса. |
Диаграмма состояния сплавов двухкомпонентной системы золото-серебро. |
Диаграмма состояния сплавов двухкомпонентной системы серебро-медь. |
Для отображения поведения сплавов при изменении содержания компонентов от температуры
используют диаграммы состояний системы компонентов.
На диаграмме состояния двух-компонентных сплавов точки ликвидуса и солидуса образуют кривые. |
Диаграмма состояния сплавов трехкомпонентной системы золото-серебро-медь (изотермы ликвидуса). |
Диаграмма состояния сплавов трехкомпонентной системы золото-серебро-медь (изотермы солидуса). |
Для трех-компонентных систем диаграмма состояния имеет несколько иной вид.
Диаграммы состояний систем действительны для химически чистых металлов, на практике результаты несколько отличаются, но общие принципы верны. |
Влияние примесей на драгоценные сплавы золота и серебра смотрите на страницах сайта Сплавы золота, особенности
и Сплавы серебра, особенности .
Кристализация - процесс затвердевания сплава, характеризуется числом зародышей и
скорость образования зародышей, первое характеризует количество зародышей, образовавшихся в сплаве, в тесннии определенного времени,
а второе - как быстро возрастает доля зародышей за определенное время. Эти параметры зависят от внешних условий, поэтому условия кристаллизации можно менять.
На практике стремятся получить однородную мелкозернистую структуру сплава, образование которой сопровождается
одновременным возникновением множества кристаллов и их быстрым ростом. Условиями для получения таких сплавов является небольшой перегрев расплава
(около 100 градусов выше точки ликвидуса сплава) и быстрое охлаждение. Для получения качественного литья сплавов, необходимо учитывать дополнительные
параметры - усадка сплава, образование внутренних напряжений и многие другие факторы, которые влияют на качество готового изделия. Но это уже
тема о технологии литья. |
| Технологии приготовления сплавов драгоценных металлов из чистых металлов (лигирование) |
Основным условием для качественного приготовления сплава является использование по крайней мере технически чистых материалов
известного состава (например банковские слитки золота и серебра 999,9 пробы) и соблюдение технологии приготовления сплава.
Использование металлов предполагаемого состава нежелательно, поскольку наличие в них примесей может испортить новый сплав,
добавив существенные материальные и временные затраты на переочистку металла.
Для плавки золота, серебра и их сплавов в большинстве случаев
используют графитовые тигли, поскольку графит не взаимодействует с благородными сплавами и обеспечивает защитную среду в тигле,
существенно уменьшая окисление получаемых сплавов.
Для при готовления сплавов белого золота и платины, используют тигли с покрытием
из обоженной извести CaO, поскольку углерод частично растворяется в платиновых сплавах,а Al и Si в составе алундовых и кварцевых тиглей,
восстанавливаются до металла и образуют с платиной хрупкие соединения.
Для приготовления сплава не используйте тигли,
в которых уже готовился сплав другого состава, поскольку остатки предыдущего сплава могут повлиять на состав нового сплава. Для каждого
сплава используйте свой тигель, что обеспечит чистоту сплава и хороший результат.
В качестве флюса используйте небольшое количество буры. При необходимости в тигель осуществляется подача аргона, для обеспечения защитной атмосферы.
Плавку желательно проводить в индукционной печи, поскольку она имеет высокую скорость нагрева и малое время плавки, что обеспечивает
минимальное окисление металлов и положительные результаты. Плавка горелкой не рекомендуется, поскольку газообразные продукты горения могут внести
примеси серы и фосфора и нанести большой вред сплаву, образуя хрупкие соединения.
Некоторые технологии и рекомендации при приготовлении сплавов.
• Всегда сначала расплавляют благородные металлы, а потов в сплав добавляют неблагородные, поскольку попав в сплав,
неблагородные металлы меньше взаимодействуют с кислородом и испаряются.
• При приготовлении сплавов серебро-медь,
вначале плавят серебро, а потом в расплав добавляюм медь. Следует учитывать, что медь имеет высокую
удельную теплоемкость чем серебро, поэтому в расплав медь добавляют небольшими порциями, чтобы избежать застывания расплава.
• При приготовлении сплава золото-серебро-медь, вначале сплавляют золото и серебро, поместив их в тигель одновременно,
затем в расплав добавляют медь.
• При использовании компонентов с низкой температурой плавления, например кадмий и цинк,
во избежание их испарения и окисления, их связывают в виде лигатуры промежуточной плавкой - цинк с медью, кадмий с серебром,
а уже полученную лигатуру, обладающую более высокой температурой плавления добавляют в расплав благородных металлов.
• Если требуется дозированно добавить кадмий или цинк в готовый сплав, то под слиток подкладывают кадмий(цинк), тигель разогревают до
температуры плавления кадмия и держат при этой температуре, чтобы кадмий полностью растворится и соединился со слитком,
затем сплав доводят до температуры плавления, чтобы металл перемешался и сплав стал однородным.
• Еще одним, более эффективным методом
при сплавлении металлов с разной температурой плавления является более тщательная подготовка металлов. Например при приготовлении сплава
серебро-медь-цинк-кадмий - металлы раскатывают в очень тонкие пластины, которые по отдельности заворачиваются в серебрянные листы,
складывают в пакет, спресовывают, отбивают и плавят. Такая подготовка существенно уменьшает окисление и испарение металлов с низкой
температурой плавления. |
|
ООО "Индукционные установки" предоставляет информацию для своих пользователей оборудования, специальными исследованиями
и поиском справочной информации компания занимается только для своих нужд.
При использовании нашей информациив интернете или литературе, ссылка на наш сайт обязательна. |
