СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЮВЕЛИРНЫХ ЦЕПЕЙ ИЗ СПЛАВОВ ЗОЛОТА Российский патент 2009 года по МПК B23K1/00 B23K1/20 B23K101/30 B23K103/08 

Изобретение относится к производству ювелирных цепей и может быть использовано в технологии пайки цепей из сплавов золота.

Известно большое количество контактно-реактивных капиллярных способов пайки различных металлов и сплавов на конвейерных электропечах сопротивления в восстановительной газовой среде. [Справочник по пайке / Под ред. И.Е.Петрунина. 3-е. изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2003. 480 с.; ил.] Однако использование данных способов для пайки цепей из сплавов золота связано с применением в технологии высокотемпературных флюсов и порошков припоя, содержащих в своем составе неблагородные металлы, что приводит к снижению пробности сплава паяемой цепи и необходимости последующей технологической операции травления цепей в растворах кислот.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) принят способ по US 5542245А, 06.08.1996 /1/, согласно которому пайка цепочек производится при температуре около 940°С, при этом концы звеньев с наполненным между ними припоем спаиваются. Данный способ принят в качестве прототипа.

К недостаткам способа-прототипа следует отнести снижение пробности сплава паяемой цепи и загрязнение поверхности звеньев паяемой цепи компонентами порошкового припоя, что вызывает необходимость последующего травления цепей в растворах кислот.

Общим для известного и заявляемого способов является использование в технологическом цикле восстановительной атмосферы при пайке в конвейерных электропечах сопротивления.

Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в получении паяного стыка звеньев цепи без снижения пробности и загрязнения цепи порошком припоя.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что перед пайкой цепи замачивают в блокирующем растворе, содержащем растворитель в виде трихлорэтилена или 1-бромпропана, или дихлорметана и растворенное вещество в виде канифоли, при концентрации раствора: 20±4 г/л - для цепей с диаметром проволоки от 0,2 мм до 0,5 мм включительно и 40±4 г/л - для цепей с диаметром проволоки от 0,5 мм до 1,5 мм, после чего цепи сушат и обрабатывают клеяще-изолирующей смесью, содержащей, мас.%: тальк - 75, касторовое масло - 23, вазелин - 1,0, ланолин - 1,0, а в качестве восстановительной газовой атмосферы при пайке используют смесь H₂:N₂=3:1.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что во время погружения цепей в блокирующий раствор происходит его затекание в капиллярный зазор стыка звена. При последующей сушке цепи в вытяжной кабине происходит испарение легколетучего растворителя, увеличение концентрации канифоли в микрообъеме раствора на поверхности и в стыке (зазоре) звена, стеклообразование канифоли в стыке (зазоре) и на поверхности звена, образование в стыке (зазоре) звена пористого столбика канифоли. Наличие пор и каналов в стеклообразной канифоли объясняется испарением легколетучего растворителя из объема зазора звена и зоны контакта стыка звена через высохший слой канифоли. В процессе сушки цепочки канифоль образует связнодисперсную твердообразную систему, приводящую к образованию структуры в виде каркаса. При испарении растворителя объем, занимаемый им в зазоре и в стыке звена, заполняется через поры и каналы высохшего слоя канифоли воздухом рабочей зоны.

Последующая обработка цепей клеяще-изолирующей смесью необходима для изоляции смежных звеньев цепи друг от друга покрытием поверхности звеньев равномерным тонким слоем термостойкого порошка талька за счет клеящих свойств касторового масла, входящего в состав клеяще-изолирующей смеси. Тальк имеет более крупные размеры частиц по сравнению с микропорами в связнодисперсной канифоли и поэтому удерживаемый каркасом канифоли, не проникает внутрь зазора звена и в зону контакта стыка звена и не препятствует протеканию процесса пайки. Порошок талька позволяет избежать спаивания смежных звеньев цепи за счет образования термостойкой прослойки между звеньями. Касторовое масло, вазелин и ланолин, находящиеся в составе клеяще-изолирующей смеси, обладают клеящими и смазывающими свойствами, что обеспечивает более плотное налипание талька на поверхность звеньев паяемой цепи и уменьшает граничное трение между смежными звеньями.

При пайке цепи на конвейерных электропечах сопротивления в восстановительной атмосфере смеси газов H₂:N₂=3:1 при температурах пайки 910-950°С происходит постепенное нагревание цепи от температуры воздуха рабочего помещения до температуры пайки, пайка и охлаждение паяной цепи вновь до температуры воздуха рабочего помещения. Во время пайки градиент температур в паяемом стыке звена (970÷990°С) и в рабочей зоне камеры нагрева электропечи (910÷950°С) составляет 20÷80°С и достигается за счет экзотермической реакции взаимодействия водорода с кислородом воздуха, находящегося в стыке (зазоре) звена и удерживаемого (заблокированного) в нем стеклообразной канифолью. Высвобождаемой при этом тепловой энергии достаточно для реализации процесса плавления - фазового перехода сплава золота в стыке звена из твердого состояния в жидкое, что и ведет к образованию паяного соединения. При этом в качестве припоя выступает сам паяемый металл. Роль защитного флюса и одного из компонентов экзотермической реакции играет восстановительная газовая среда (азотоводородная смесь).

Увеличение содержания канифоли в блокирующем растворе при увеличении диаметра проволоки паяемой цепи обусловлено необходимостью увеличения объема стеклообразного столбика канифоли при увеличении объема стыков(зазоров) звеньев цепи. При уменьшении содержания канифоли в блокирующем растворе менее 20±4 г/л объема образующегося при сушке цепи стеклообразного столбика канифоли в стыках (зазорах) звеньев недостаточно для заполнения всего объема стыков (зазоров), что приводит к попаданию термостойкого порошка талька в стыки (зазоры) звеньев и ухудшает качество паяного соединения. При увеличении содержания канифоли в блокирующем растворе более 40÷4 г/л происходит склеивание смежных звеньев цепи во время сушки, что приводит к спайкообразованию.

Увеличение содержания касторового масла, вазелина и ланолина в клеяще-изолирующей смеси приводит к склеиванию частиц порошка талька и образованию крупных частиц, не способных проникнуть внутрь звеньев цепи и обеспечить равномерное покрытие поверхности звеньев тонким слоем талька. При уменьшении содержания касторового масла, вазелина и ланолина в клеяще-изолирующей смеси ниже заявленных пределов клеящих свойств касторового масла недостаточно для обеспечения покрытия поверхности звеньев цепи тонким слоем талька, а смазывающих свойств ланолина и вазелина недостаточно для уменьшения граничного трения между смежными звеньями, что приводит к спайкообразованию.

Пример использования (для цепей с диаметром проволоки от 0,5 мм до 1,5 мм).

Наливаем в мерную кружку 1000 мл трихлорэтилена или 1-бромпропана или дихлорметана и добавляем (40±4)г измельченной канифоли. После растворения канифоли замачиваем мотки цепей погружением в приготовленный блокирующий раствор, тщательно сушим в вытяжной кабине.

Наливаем в пластиковую тару мерной кружкой 230 г касторового масла, добавляем 10 г ланолина, 10 г вазелина, перемешиваем, добавляем 750 г талька и повторно тщательно перемешиваем. Клеяще-изолирующая смесь готова.

После сушки обрабатываем мотки цепей клеяще-изолирующей смесью вращением в стаканах виброустановок четырехкорпусных и удаляем ее излишки с цепей возвратно-поступательными движениями рук. Цепи подготовлены для пайки.

Пайку осуществляем на конвейерных электропечах сопротивления в восстановительной газовой атмосфере смеси H₂:N₂=3:1 при температурах пайки 910-950°С.

После пайки, мойки и отжига цепи обладают необходимыми механическими свойствами, так как состав паяного соединения звеньев соответствует (либо близок) основному металлу и не загрязняется порошками припоя, при этом сохраняются пробность и цвет основного металла.

Как видно из приведенного примера, использование заявляемого способа позволяет сократить технологический цикл пайки ювелирных цепей, получить качественное паяное соединение звеньев цепи, исключить загрязнения поверхности звеньев паяемой цепи неблагородными компонентами порошкового припоя и, следовательно, исключить последующее травление цепей в растворах кислот.

Изобретение может быть использовано для пайки ювелирных цепей из сплавов золота 585-й пробы, преимущественно красного и зеленого цветов, и сплавов золота 750-й пробы. Перед пайкой цепи замачивают в блокирующем растворе, содержащем в качестве растворителя трихлорэтилен или 1-бромпропан, или дихлорметан, а в качестве растворенного вещества - канифоль. Концентрация раствора для цепей с диаметром проволоки от 0,2 мм до 0,5 мм включительно составляет 20±4 г/л, а для цепей с диаметром проволоки от 0,5 мм до 1,5 мм - 40±4 г/л. Затем цепи сушат и обрабатывают клеяще-изолирующей смесью, содержащей, мас.%: порошок талька - 75, касторовое масло - 23, вазелин - 1 и ланолин - 1. Осуществляют пайку в конвейерных электропечах сопротивления в восстановительной газовой атмосфере, содержащей смесь H₂:N₂=3:1. Способ обеспечивает упрощение и ускорение технологического цикла пайки и позволяет полностью отказаться от использования неблагородных порошков припоя.

Способ изготовления ювелирных цепей из сплавов золота, включающий пайку в конвейерных электропечах сопротивления в восстановительной газовой атмосфере, отличающийся тем, что перед пайкой цепи замачивают в блокирующем растворе, содержащем растворитель в виде трихлорэтилена или 1-бромпропана или дихлорметана и растворенное вещество в виде канифоли, при концентрации раствора: 20±4 г/л - для цепей с диаметром проволоки от 0,2 до 0,5 мм включительно, и 40±4 г/л - для цепей с диаметром проволоки от 0,5 до 1,5 мм, после чего цепи сушат и обрабатывают клеяще-изолирующей смесью, содержащей, мас.%: тальк - 75, касторовое масло - 23, вазелин - 1, ланолин - 1, а в качестве восстановительной газовой атмосферы при пайке используют смесь Н₂:N₂=3:1.