Особенности производства сплавов

Информация о производстве сплавов. Интересные особенности плавки драгметаллов. Обработка полуфабрикатов и изделий из благородных металлов.

Серебро и серебряные сплавы плавят в высокочастотных печах, горнах и электрических печах сопротивления. Плавку ведут, если отсутствуют значительные количества платиновых металлов, железа, кобальта и никеля, в графитовых тиглях. При плавке серебра и серебряных сплавов (без летучих компонентов) рекомендуется восстановительная атмосфера: смесь окиси и двуокиси углерода, что обычно достигается применением угля в качестве покровного флюса. Литье следует производить с направленной кристаллизацией и высокой скоростью охлаждения, что обеспечивается использованием изложниц с открытой стенкой. Многокомпонентные сплавы с высокой жидкотекучестью (припои) можно отливать в чугунные изложницы с естественным охлаждением.

Серебро на воздухе при нагревании не окисляется, но растворяет незначительно кислород. Если в сплавах содержится более 2—3% цинка, кадмия и других аналогичных по свойствам компонентов, отжиг следует производить в слабоокислительной или окислительной атмосфере.

Золото и золотые cплавы плавят в том же оборудовании, что серебро и серебряные сплавы. Золото не растворяет и не взаимодействует с водородом и незначительно растворяет кислород. Атмосфера и флюсы при плавке определяются свойствами легирующих компонентов. При плавке тройных сплавов золото — серебро — медь применяют покров из угля (восстановительная атмосфера из смеси окиси и двуокиси углерода).

Сплавы серебра и золота ответственного назначения с повышенными требованиями к содержанию примесей и особенно газов плавят и отливают в вакууме, а при наличии летучих компонентов и особых требований к стабильности химического состава — в эвакуированных кварцевых ампулах.

Золото легко сваривается любыми методами и паяется золотыми припоями без флюса. Золотые сплавы паяются золотыми припоями, хорошо полируются, давая изделия с сильным блеском — с разнообразными цветами и оттенками (в зависимости от содержания меди и серебра).

Платину, палладий и сплавы на их основе плавят в высокочастотных печах. Платина, палладий и сплавы на их основе, содержащие другие платиновые металлы, а также серебро, железо, никель, кобальт, имеют низкие литейные свойства, склонны к сильному поглощению газов, что ведет к снижению и нестабильности физико-механических свойств и появлению поверхностных дефектов (плен, пузырей и т. п.). В связи с этим плавка и литье этих металлов связаны с усложнением технологического процесса и необходимостью весьма тщательного его соблюдения. Плавку и литье в наиболее ответственных случаях (в частности, сплавов платины с родием) ведут в вакууме. Палладий и его сплавы плавят и отливают под током водорода. Необходимо после окончания кристаллизации немедленно прекратить подачу водорода и исключить возможность поглощения водорода палладием в твердом состоянии. Слитки для обработки давлением целесообразнее отливать в изложницу с открытой стенкой. Плавку следует вести в корундизовых или других тиглях из огнеупорного материала, не содержащего свободного углерода. При плавке и литье сплавов с платиной, палладием, серебром и никелем необходимо предотвратить поглощение кислорода и других газов, а при производстве слитков сплавов, содержащих палладий, кобальт и особенно никель — серы.

Сплавы драгоценных металлов в зависимости от их свойств и назначения подвергают различным видам обработки давлением как в горячем, так и в холодном состоянии.

Отличительными особенностями сплавов на основе платины и палладия по сравнению со сплавами на основе серебра и золота являются их вязкость и высокий коэффициент трения при пластической деформации. Это ведет к тому, что при обработке давлением происходит налипание металла на инструмент, а трудоемкость обработки резанием, шлифовки и полировки значительно увеличивается. Для снижения коэффициента трения и предохранения от налипаний в некоторых случаях поверхность заготовки покрывают медью, а если медь нежелательна, то серебром. Положительные результаты дает введение (раскисление) кадмия, если это допустимо по техническим требованиям к продукции.

Холодная деформация вследствие накопления остаточных напряжений вызывает по сравнению с равновесным рекристаллизованным состоянием повышение растворимости в агрессивных средах и понижение сопротивления коррозии. Несмотря на весьма высокую химическую стойкость, в ряде случаев может происходить коррозионное растрескивание деформированных (неотожженных) изделий из сплавов драгоценных металлов. К числу таких сплавов относятся сплавы золото — медь и золото — серебро — медь. Места концентрации остаточных напряжений на полуфабрикатах и изделиях из этих сплавов, практически не подвергаясь общей коррозии, растрескиваются при контакте с ртутными соединениями и парами соляной кислоты, концентрация которых может быть сравнительно невелика. Холодная деформация ускоряет процесс распада твердых растворов, ведет к разрушению дальнего порядка. Так, сплав состава АuСu3 в упорядоченном состоянии (фаза Н. С. Курнакова) после холодной деформации с обжатием более 60% становится разупорядоченным.

Промежуточную продукцию, готовые полуфабрикаты и изделия подвергают различным видам термической обработки: отжигу, закалке и отпуску. Термическая обработка в сочетании с пластической деформацией создает широкие возможности по получению заданных физико-химических и механических свойств (магнитных характеристик, электросопротивления, т. э. д. е., величины зерна, модуля упругости и др.). При применении холодной деформации большая стабильность свойств достигается по сравнению с горячей. Наиболее распространена термическая обработка с целью разупрочнения после холодной деформации; она может быть промежуточной для снятия упрочнения после предыдущей холодной деформации (прокатки, волочения, штамповки и т. п. ) и возможности дальнейшей обработки и окончательной для полуфабрикатов и изделий, выпускаемых в мягком состоянии. Чистые металлы и сплавы в виде твердых растворов, в которых при нагревании до температур разупрочнения не происходит превращений, подвергают отжигу (первого рода). Наряду с рекристаллизацией в некоторых случаях готовые полуфабрикаты подвергают низкотемпературному отжигу (возврату). В этом случае прочностные характеристики снижаются незначительно, но повышается пластичность, а главное, снимаются зональные остаточные напряжения деформации, которые могут быть причиной коробления, снижения химической устойчивости и коррозионного растрескивания. Необходимые сочетания характеристик прочности и пластичности можно получить выбором степени деформации или температуры отжига; суммарная величина характеристик (при любой заданной) больше при выборе режима отжига.

При нагревании в атмосфере, содержащей кислород, сплавы серебра, золота, платины и палладия с медью (3—5% и более) окисляются. Окисляются в некотором интервале температур сплавы, содержащие в значительных количествах палладий и радий. Окисления не происходит, если нагревать до температур, при которых окислы палладия и родия диссоциируют, а затем закаливать.

Ряд сплавов представляют собой однофазные твердые растворы только в некотором интервале высоких температур. При медленном охлаждении эти сплавы подвергаются превращениям: образование фаз Н. С. Курнакова, распад твердого раствора по перитектическим и эвтектическим реакциям и вследствие уменьшения растворимости при падении температуры и т. д. Образование фаз Н. С. Курнакова, имеющих обычно более низкие технологические показатели, чем походные твердые растворы, происходит в сплавах золота с медью, золота с медью и серебром (часовые корпуса, ювелирные, художественные и другие изделия), платины с иридием (контакты и др.), платины с железом и кобальтом (постоянные магниты, постоянные электросопротивления и др.). В этом случае для повышения пластичности и уменьшения сопротивления деформации рекристаллизацию ведут в температурном интервале устойчивого существования твердого раствора не менее чем на 30—50°С (выше точки превращения), а затем, производят закалку. В некоторых случаях закалка и последующий отпуск являются заключительной операцией технологического процесса (сплавы для постоянных магнитов, тензометров и потенциометров, пружинящих контактов, фильер для искусственного волокна, тонкостенных часовых корпусов и др.).

Значительный интерес представляет изменение физико-химических свойств при термической обработке, связанной с переходом твердого раствора в фазу Курнакова. С явлением упорядочения, впервые открытым Н. С. Курнаковым, связан ферромагнетизм сплавов Рt-Cr, Рt-Co, Рt-Fe и др. При отпуске сплавов АuCu3, Сu3Pd, СuPd диамагнитная восприимчивость возрастает, а сплава АuCu уменьшается, электрическое сопротивление тоже уменьшается. Модуль упругости с упорядочением возрастает в сплавах Сu3Pd и АuCu3 и уменьшается в сплавах АuCu и СuPd.

Рекомендуем статьи

Почему лучше обратится в скупку драгметаллов
Поговорим о самостоятельной добыче драгоценных металлов из электронных элементов аналоговой техники, рассмотрим плюсы и минусы, а также расскажем чем выгодна продажа в пункты скупки.
Важные задачи скупки радиодеталей
Ежегодно на свалки вывозят более 40 млн. тонн электроприборов. В них содержится значительное количество электронного лома, который подлежит переработке и представляет пользу для современной промышленности. Отправка электротехники на переработку – важная задача, имеющая серьезное значение.
Способы переработки электронного лома за рубежом
Осуществляемая предприятиями скупка радиодеталей и другого электронного лома преследует цель последующей переработки для получения благородных, а также цветных, редкоземельных материалов, которые входят в состав этих изделий. Известны 4 технологии, способствующие реализации данной задачи.