СПЛАВ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА Российский патент 2003 года по МПК C22C5/08 

Изобретение относится к сплавам на основе серебра и предназначено для применения в ювелирной промышленности, но может быть также использовано в электротехнике и приборостроении, а также для художественного литья.

Известен сплав серебра 925^o, содержащий медь при следующем соотношении компонентов, мас. %: серебро - 92,2-92,8; медь - 7,2-7,8 (ГОСТ 6836-80), недостатком которого являются сравнительно невысокие прочностные и пластические характеристики, что отрицательно сказывается на качестве как литых, так и штампованных изделий и деталей и усложняет технологию их изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сплав на основе серебра, содержащий медь и никель при следующем соотношении компонентов мас.%: серебро - 92,5-93,0; медь - 5,3-6,2; никель - 1,3-1,7 (патент РФ 2049136, 27.11.95 г.).

Существенным недостатком данного сплава являются низкие литейные свойства, в частности жидкотекучесть, что ограничивает область его применения получением, в основном, штампованных и прессованных изделий, а также отливок сравнительно простой формы, например колец. Получение более сложных отливок, например цельнопитых колец с кастами, не представляется возможным из-за плохой заполняемости литейной формы расплавом ввиду его низкой жидкотекучести, что отмечалось выше. Кроме того, получение отливок из этого сплава сопровождается высоким процентом брака: по непроливам и неслитинам до 12%, по дефектам газоусадочного характера - до 15%.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, - расширение технологических возможностей сплава, в частности, достижением технического результата, заключающегося в возможности получения из него сложнофасонных изделий, например цельнолитых колец с настами, а также уменьшения брака отливок.

Технический результат достигается тем, что предложенный сплав на основе серебра, содержащий медь и никель, дополнительно содержит олово, титан и бор 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
При этом введение в сплав дополнительно олова, титана и бора, а также верхние и нижние пределы содержания элементов в сплаве обусловлены следующими соображениями.

1. При содержании в сплаве никеля свыше 0,5% повышается температура плавки и заливки, а при содержании свыше 1% никель становится вредной примесью, т. к. он не растворяется в серебре, ухудшает обрабатываемость резанием (см. Э. Бреполь. Теория и практика ювелирного дела, 4-е изд., Ленинград, 1982, стр.27).

2. Олово даже в небольших количествах значительно снижает температуру плавления сплава, понижает его вязкость и увеличивает жидкотекучесть. Содержание же в сплаве олова свыше 1% делает сплав тусклым, мягким и пластичным; уменьшается твердость и прочность изделий (там же, стр.26-28).

3. Титан и бор являются модификаторами I и II рода, измельчают зерно и повышают физико-механические характеристики сплава, в частности прочность и пластичность, а бор, кроме того, является эффективным раскислителем.

Однако введение титана в количестве, превышающем 0,025%, а бора - свыше 0,035%, повышает температуру плавки разливки сплава, увеличивает ликвацию, уменьшает жидкотекучесть сплава и увеличивает хрупкость изделий (см. А.В. Курдюмов и др. Литейное производство цветных и редких металлов, М., 1982, стр.78). Содержание в сплаве вводимых элементов ниже нижнего предела снижает эффективность их воздействия.

Технология приготовления заявляемого сплава разработана с учетом того обстоятельства, что никель, титан и бор в серебре нерастворимы, поэтому сначала необходимо приготовить лигатуру "медь-олово-никель-титан-бор" и затем уже с помощью этой лигатуры готовить упомянутый выше сплав на основе серебра.

Лигатуру готовили следующим образом. Тигель индукционной вакуумной плавильной печи разогревали до температуры 1090-1100^oС и загружали в него расчетное количество меди. После расплавления меди в тигель загружали требуемое по расчету количество олова и давали выдержку 2 мин. Затем расплав тщательно перемешивали и последовательно вводили в него тугоплавкие компоненты шихты - никель, титан и бор. Через 2 мин расплав тщательно перемешивали и доводили его температуру до 1030-1050^oС. Через 3 мин расплав перемешивали и разливали в изложницы, в которых получали слитки (чушки) лигатуры.

Пример. Заявляемый сплав на основе серебра готовили следующим образом. В тигле индукционной вакуумной печи расплавляли расчетное (92,7% от общей массы шихты) количество серебра. После расплавления серебра в тигель загружали 7,3% от общей массы шихты лигатуру "медь-никель-олово-титан-бор".

После расплавления лигатуры расплав тщательно перемешивали и разливали в керамические формы, изготовленные по выплавлямым моделям, в которых получали цельнолитые изделия "кольцо с кастам".

Ранее эти изделия получали в два приема: 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 жидкотекучестью сплава, взятого за прототип, и высоким процентом брака отливок.

Проведенные опытные работы показали, что из заявляемого сплава легко можно получать литые изделия, в том числе цельнолитые изделия "кольцо с кастом", которые ранее получить из стандартного сплава 925^o, а также из сплава, взятого за прототип, получить было практически невозможно по указанным выше причинам.

Использование предлагаемого сплава, наряду с принципиальной возможностью получения цельнолитых сложнофасонных отливок, позволило резко снизить процент брака отливок: по дефектам газоусадочного характера с 15 до 2-3%, а по дефектам "непроливы" и "неслитины" - с 12 до 1-2%.

Это стало возможным благодаря тому, что наличие в сплаве олова, как отмечалось выше, значительно улучшило заполняемость литейных форм расплавом, благодаря повышению его жидкотекучести, а использование для приготовления сплава лигатуры "медь-никель-олово-титан-бор" позволило снизить температуру заливки литейных форм с 1030 до 1000-1005^oС, температуру опоки - с 680 до 630-620^oС, что значительно уменьшило объемную усадку сплава, сократило время заливки форм металлом и создало условия для направленной кристаллизации сплава, что, в свою очередь, позволило резко сократить количество дефектов отливок по газоусадочной пористости.

Необходимо отметить, что положительные особенности сплава достигнуты без ущерба для его прочностных и пластических характеристик, что объясняется модифицирующим действием никеля, титана и бора.

Из приведенного примера конкретного осуществления видно, что процесс получения сплава не требует принципиально нового оборудования или выхода за пределы возможностей обычной технологии литья серебряных сплавов.

Процесс легко может быть многократно воспроизведен в производственных условиях.

Изобретение относится к ювелирной промышленности, в частности к сплавам на основе серебра, и может найти применение в художественном литье, а также в электротехнике и приборостроении. Изобретение направлено на расширение технологических возможностей сплава и уменьшение брака. Разработана технология производства сплава на основе серебра, содержащего медь, никель и дополнительно олово, титан и бор 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.

Сплав на основе серебра, содержащий медь и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, титан и бор 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 - 0,025-0,035о