Материалы для ювелирных изделий
Шрифт:
Таблица 11.8
Свойства сплавов золота 333-й пробы
В зависимости от содержания серебра и меди микроструктура сплавов может значительно различаться. Пример литой структуры сплава Au – Ag – Си 333-й пробы показан на рис. 11.7, а микроструктуры заэвтектического сплава той же пробы – на рис. 11.8.
При содержании серебра выше 15 % низкопробные золотые сплавы упрочняются
ВНИИ Гознака разработан низкопробный золотой сплав ЭлСрПдМ375-100-38, содержащий 37,5 % золота, 3,8 % палладия, 10 % серебра, остальное медь, обладающий повышенной по сравнению с известными отечественными и зарубежными сплавами коррозионной стойкостью. С увеличением содержания меди сплавы приобретают красноватый оттенок, а при содержании 66,7 % меди – красный цвет.
Структура сплавов, содержащих менее 12 и свыше 50 % меди, представляет собой однородный твердый раствор. Сплав с содержанием меди 28,5 % имеет эвтектическую структуру. Сплавы с содержанием меди от 12 до 28,5 % затвердевают с выделением сначала α-фазы, а сплавы с содержанием меди от 28,5 до 50 % – с выделением вначале β-фазы. Остаточный расплав в обоих случаях затвердевает с одновременным выделением мелких α– и β-кристаллов эвтектики, располагающихся вокруг первоначально затвердевших крупных зерен ос– или β-фазы.
По коррозионной стойкости в атмосферных условиях и при ношении (изделия из него), а также по цвету, механическим и технологическим свойствам сплав ЗлСрПдМ375-100-38 аналогичен сплаву ЭлСрМ583-80. Сплав хорошо обрабатывается давлением в холодном состоянии, допуская деформацию до 70–80 %, и в настоящее время применяется для серийного изготовления обручальных колец. При этом в наклепанном состоянии твердость по Виккерсу достигает 232, а в отожженном – 153 единицы.11.4. Влияние легирующих элементов и примесей на свойства сплавов золота
Легирующие элементы и примеси оказывают следующее действие на свойства сплавов золота.
Никель. Золото и никель обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в твердом состоянии. Сплавы системы золото – никель имеют гранецентрированную кристаллическую решетку. Легирование золота никелем, так же как и легирование никеля золотом, сопровождается повышением твердости легируемого металла. Никель хорошо растворяется в меди, а в серебре он практически нерастворим. Никель входит в состав менее благородного, чем с палладием, белого золота системы золото – медь – никель – цинк. Для придания сплаву белого цвета достаточно, как правило, содержания в сплаве от 10 до 14 % Ni. Максимум белой окраски достигается при 17 % никеля.
Палладий. Золото и палладий обладают неограниченной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии.
В ряде работ установлено наличие в сплавах Au – Pd упорядочения составов 15–80 % Pd. Максимум упорядочения отвечает атомной доле палладия 40 %.
При исследовании механических свойств сплавов установлено, что кривая изменения твердости сплавов в зависимости от состава проходит через максимум при содержании около 75 % Pd для отожженных и 60 % Pd для наклепанных сплавов.
Содержания 16 % Pd достаточно для того, чтобы сплав золота приобрел приятный белый
Цинк. Растворимость цинка в металлах тройной системы составляет до 4 % в золоте, до 20 % в серебре и до 40 % в меди. Чистое золото уже с 5 % Zn образует хрупкое соединение AugZn, которое, однако, не образуется в тройном сплаве из-за растворимости цинка в меди. Добавка нескольких десятых процента цинка в расплав системы Au – Ag – Си перед разливкой оказывает раскисляющее действие и повышает жидкотекучесть сплава. Благодаря добавкам цинка сплавы золота красноватого цвета приобретают желтоватый оттенок.
Цинк имеет большое значение при изготовлении припоев. Небольшие добавки цинка значительно сужают область плавления тройного сплава. Введение цинка в сплавы белого золота системы Ag – Си – Ni делает их технологичнее, снижает температуру плавления, уменьшает твердость.
Кадмий. Золото растворяет в твердом состоянии до 20 % кадмия, серебро – свыше 30 %, медь кадмий практически не растворяет. Благодаря добавкам кадмия сплавы Au – Ag зеленоватого цвета приобретают более интенсивную окраску. Кадмий еще более, чем цинк, понижает область плавления тройной системы. Одновременное введение цинка и кадмия более существенно понижает температуру плавления тройной системы, чем введение их порознь.
Цинк и кадмий – важнейшие присадочные материалы, используемые для изготовления припоев благородных металлов.
Следует отметить, что при введении в сплавы золота более 4 % Zn и 20 % Cd при открытой плавке и разливке на воздухе сплавы образуют окислы, которые прочной пленкой покрывают слиток и при деформации приводят к шиферному излому.
Алюминий. Пластичность и склонность к потускнению сплавов золота увеличивается из-за присутствия в сплаве незначительного количества алюминия. Однако, как только количество алюминия превысит растворимость его в серебре и меди, образуется фиолетовое хрупкое соединение AuAl – «аметистовое золото». Алюминий действует и как легирующий элемент (растворяется в сплаве), и как раскислитель (очищает металл от газов и закиси меди). Поскольку в результате раскисления в расплаве остается окись алюминия Al2Og, поверхность сплава ухудшается уже при содержании 0,01 % Al, а при 0,05 % Al прокат имеет значительные дефекты поверхности. Предельно допустимое содержание алюминия в сплаве ЭлСрМ583-80 равно 0,005 % по массе, что соответствует максимальному фактическому содержанию алюминия в сплаве централизованной поставки.
Олово. Воздействует на механические свойства так же, как и алюминий, и тоже ухудшает качество поверхности металла. Установленный предел содержания в сплавах – 0,005 % по массе.
Железо. Из-за высокой температуры плавления и легкой окисляемости железные и стальные частицы, попавшие в сплав золота, присутствуют в нем в виде инородных включений. Эти включения не оказывают какого-либо влияния на свойства сплава при обработке давлением, но значительно ухудшают обрабатываемость металла резанием и при доводочных операциях.
Согласно ГОСТу 6585-72, содержание железа в золотых сплавах, применяемых в ювелирной промышленности, не должно превышать 0,18%
Кремний, мышьяк, свинец, висмут образуют с золотом хрупкие интерметаллические соединения, которые выделяются в виде эвтектики по границам зерен. Эти твердые выделения настолько снижают пластичность сплава, что уже нескольких сотых процента достаточно для того, чтобы сплав стал хладноломким. Кремний может попасть в сплав при восстановлении из материала тигля, содержащего кварц. Остальные элементы могут содержаться в загрязненных легирующих металлах.