Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе серебра, которые могут быть использованы для оповещения физико-механические технологии и изготовления ювелирных изделий, монет, столовых приборов.
В чистом виде драгоценные металлы для производства ювелирных изделий применяются редко, так как имеют высокую стоимость и не обладают необходимыми физико-механическими свойствами. В связи с этим широкое применение нашли сплавы на основе драгоценных металлов, в состав которых входят, кроме основного металла, другие металлы (драгоценные, а также недрагоценные — медь, никель, кадмий, цинк, алюминий и др.), придающие сплаву требуемые физико-механические, декоративные, технологические [1].
Известен сплав на основе серебра, содержащий, мас.%: серебро 92,5; германий 0,5-3,0; медь - остальное [2].
Недостатком изобретения состоит в том, что получение сплава на основе серебра является не устойчивой к окислению.
Известен сплав на основе серебра, содержащий, мас.%: никель 0,7-1,3; медь 18,2-21,8; индий 0,5-1,5; серебро - остальное [2].
Недостатком заключается в том, что указанный сплав имеет сравнительно невысокие прочностные и пластические характеристики, что отрицательно сказывается на качестве как литых, так и штампованных изделий, и деталей, и осложняет технологию их изготовления.
Наиболее близким к заявляемому изобретения является широко известный сплав серебра, содержащий медь, при следующем соотношении компонентов, мас. %: серебро 92,5-93,0; медь 5,8-6,8; никель 0,3-0,5; олово 0,5-0,9; титан 0,015-0,025; бор 0,025-0,035. [3].
Недостатком этого сплава является то, что указанный сплав имеет сравнительно невысокие прочностные и пластические характеристики, что отрицательно сказывается на качестве как литых, так и штампованных изделий, деталей, осложняет технологию их изготовления, что является мало эффективным.
Цель изобретения является улучшение физико-механических и технологических свойств сплава на основе серебра и качества изготавливаемых из него изделий высокого качества.
Технический результат достигается тем, что предложенный сплав на основе серебра, содержит серебро, медь, никель, титан, бор, цинк и кадмий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
серебро - 92,24-92,96
медь - 5,2-5,5
никель - 0,30-0,60
титан - 0,015-0,025
бор - 0,012-0,017
цинк - 1,50-1,60
кадмий - 0,013-0,018
При этом введение в сплав дополнительно цинк и кадмий, а также верхние и нижние пределы содержания элементов в сплаве обусловлены следующими соображениями.
1. Цинк и кадмий является основным легирующим компонентом меди, и вместе с медью он повышает твёрдость, коррозионную стойкость и литейные характеристики сплава на основе серебра.
2. Содержание никеля в сплаве в пределах 0,30-0,60 также, повышает твёрдость и коррозионную стойкость, а при более 1 % (по массе) никеля приводит к повышению хрупкости металла.
3. Присутствие цинка и кадмия понижают температуру плавления сплава, и потому их вводят в состав припоев или в сплавы, применяемые для литья.
4. Небольшие содержания титана и бора, раскисляют и модифицируют структуру и измельчают зерна сплава и способствуют повышению механических свойств, в частности прочности и пластичности, и, тем самым, снижают горячеломкость. Анализ химического состава и твёрдость сплава приведение в (таб.1).
Таблица 1.
Химический состав и твёрдость сплава
|
Компоненты
|
Содержание, % (по массе) в 3х составах
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Серебро
Медь
Цинк
Никель
Титан
Кадмий
Бор
|
92,5
5,20
1,50
0,30
0,015
0,013
0,012
|
92,75
5,35
1,625
0,45
0,020
0,055
0,0145
|
930
5,50
1,75
0,60
0,025
0,018
0,017
|
|
Твёрдость сплава, НВ в МПа
|
784
|
785
|
785
|
Технология получения заявляемого сплава разработана с учётом того, что никель, титан и бор являются тугоплавкими компонентами в серебре, поэтому вначале необходимо приготовить лигатуру «медь-цинк-никель-титан-бор», а затем уже с помощью этой лигатуры готовить упомянутый выше сплав на основе серебра.
Лигатуру готовили в плавильной индукционной печи РЭЛТЕК, а также в печи сопротивления с использованием графито-шамотного тигля. Температура контролировалась хромель-алюмелевой термопарой. В качестве шихтовых материалов использовали медь марки М1 и никель марки Н1 (чистотой 99,99% Сu и Ni, соответственно, лигатуры собственного производства Сu-30%Zn и Сu-10%Ni с температурами плавления 900 и 1150ºС, соответственно). Для предотвращения от окисления расплава использовался порошок из графитного боя. Перемешивание расплава производилась графитовой мешалкой. В тигель загружали навески меди и лигатуру меди с никелем Сu-10%Ni и разогревали до температуры 1100-1160oС. После расплавления меди и лигатуры давали выдержку 2 мин. Затем расплав тщательно перемешивали и последовательно вводили в него тугоплавкие компоненты шихты - титан и бор. Через 2 мин. расплав тщательно перемешивали, и при температуре 1150oС производилось дополнительное расчисленные расплава лигатурой Сu - 10%Р. В последнюю очередь вводили небольшими порциями расчётное количество меди с цинком с учётом угара последнего в виде лигатуры Cu - 30%Zn. При этом температура расплава снижалась на 45-65oС после введения лигатуры. Через 3 мин. расплав перемешивали и при температуре 950-975oС разливали в изложницы из стали, в которых получали слитки (чушки) лигатуры.
Пример 1. Заявляемый сплав на основе серебра готовили следующим образом. В тигле индукционной печи расплавляли расчётное (92,7% от общей массы шихты) количество серебра. После расплавления серебра в тигель загружали 7,8% от общей массы шихты лигатуру "медь-никель-цинк-титан-бор".
После расплавления лигатуры расплав тщательно перемешивали и разливали при температуре 950-975ºС в подогретую до 700oС блок-ставку (опока), изготовленную по выплавляемым моделям, в которых получали цельнолитые изделия - кольцо с кастом и серёжки со сложной конструкции.
Ранее эти изделия получали в два приёма:
Пример 2., сначала отливали заготовку кольца, затем заготовку каста, после чего их соединяли между собой с помощью пайки или сварки.
Такая технология, как отмечалось выше, была обусловлена низкой жидко текучестью сплава, взятого за прототип, и высоким процентом брака изделий. Опыты показали, что сплав, взятый за прототип, имеет высокую вязкость, и при его обработке на установке с числовым программным управлением (ЧПУ) затруднялась вырезка пластин. Также было замечено, что при получении швензы для конструкции замка, в который штырёк входит в изогнутую лапку, весьма была затруднена его фиксация.
Проведённые опытные работы показали, что из заявляемого сплава легко можно получать литые изделия, в том числе цельнолитые изделия "блок модель", которые ранее получить из стандартного сплава марки СрМ 92,5, а также из сплава, взятого за прототип, было практически невозможно по указанным выше причинам.
За счёт повышения твёрдости, жидко текучести и форм заполняемости заявляемого сплава стало возможным получение цельнолитых сложно-фасонных отливок. При этом резко снизился процент брака отливок: по дефектам газоусадочного характера с 16 до 2,5-3,5%, а по дефектам "не проливы" и "не слитный" - с 11 до 0,3-2%.
Использование лигатуры "медь-никель-цинк-титан-бор" собственного производства для приготовления сплава позволило снизить температуру заливки литейных форм с 1030 до 950-975oС, что значительно уменьшило объёмную усадку сплава, сократило время заливки форм металлом и создало условия для направленной кристаллизации сплава. Изделия, полученные из заявляемого сплава, не требуют проведения процесса термообработки (старения).
Необходимо отметить, что положительные особенности сплава достигнуты без ущерба для его механических и технологических характеристик.
Из приведённого примеров конкретного осуществления видно, что процесс получения сплава не требует принципиально нового оборудования или выхода за пределы возможностей обычной технологии литья серебряных сплавов.
Получение результат в процессе легко может быть многократно воспроизведён в производственных условиях обеспечивающий надёжность качество и прочность продукции полученного прессованием и спеканием.
