Состав для получения сплава на основе серебра плавлением Российский патент 2024 года по МПК C22C5/08 

1. Область техники, к которой относится изобретение.

В основу изобретения поставлена задача увеличения коррозионной стойкости сплава серебра 925°. При сохранении сплавом технологичности, гипоаллергенности и коррозионной стойкости. За счет применения дополнительных элементов. Что позволит увеличить надежность.

Изобретение относится к области металлургии ювелирного производства, а именно к сплавам серебра 925°. Может быть использовано в ювелирной промышленности при изготовлении ювелирных украшений, в часовой промышленности для изготовления корпусов-браслетов часов, в электротехнике. В основе лежат научные и практические разработки в области сплавов меди, серебра и золота. Сплав создан на научной основе. При создании сплава использовались фундаментальные работы ряда учебных заведений и производственных предприятий страны.

2. Уровень техники.

Известен сплав с высоким содержанием серебра, имеющий белый цвет, содержащий мас. %: серебро 87,5-92,5; медь 3,4-7,4; никель 2,5-3,5; германий 0,5-1,0; индий 0,5-1,0; бор 0,05-0,1 (Патент РФ №2332477, МПК С22С 27.08.2008 года). Однако увеличение содержания бора в известном сплаве отрицательно влияет на его структуру, делая сплав хрупким. Высокое содержание никеля, более 0,4%, значительно повышает температуру плавки-заливки, ухудшает обрабатываемость, в следствии плохой растворимости никеля в серебре. Индий и германий с одной стороны делают сплав более пластичным, с другой -более мягким. Эти недостатки не позволяют использовать известный сплав в изготовлении ювелирных изделий 875-925°. Может применяться для изготовления припоя и вторичной лигатуры.

Наиболее близким к предлагаемому сплаву, по совокупности существующих признаков, является сплав с высоким содержанием серебра. Имеющий серый цвет, содержащий 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 (Патент РФ №2207394, МПК С22С 27.06.2003). Однако, известный сплав недостаточно технологичен, плохо поддается финишной обработке, имеет плохую отражательную способность (блеск). После литья и травления на нем образуется рыжий налет. Сплав имеет недостаточно высокую коррозионную стойкость. Сплав является прототипом сплава 925°: Патента РФ №2442836 от 20.02.2012 года. Этот сплав содержит, масс. %: серебро 92,0-93,0, никель 0,14-0,19, олово 02-04, титан 0,015-0,025, бор 0,02-0,04, алюминий 0,06-0,1, кремний 0,012-0,017, фосфор 0,01-0,02, медь - остальное. Сплав хорошо зарекомендовал себя на практике.

Технический результат достигается тем, что сплав-прототип, содержащий медь, никель, олово, титан и бор, дополнительно содержит алюминий, кремний и медь фосфористую марок МФ I, МФ II (10 и 20% содержания фосфора). Наилучшие результаты показал бор B в качестве сильного раскислителя и модификатора 2-го рода [4]. Податливость механической обработке. Технический результат.

3. Раскрытие сущности изобретения.

При создании сплава решалась задача повышения коррозионной стойкости сплава за счет внедрения в расплав дополнительных элементов кобальта и хрома в качестве модификаторов, при одновременном повышении технологичности. А также надежности (прочности, трещиностойкости).

Техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в расширении арсенала того назначения, что и заявленное.

Ювелирные изделия, изготовленные из данного сплава, имеют красивый сталистый цвет, блеск, не темнеют со временем.

Разработанный химсостав сплава Ag-Cu-Ni-Co-Cr-Sn-Si-Ti-B-Al-P взят из работ ученых Г.Ф. Баландина [4], Б.Б. Гуляева [8] и других. Кроме того, прошел практическое применение на производстве в различных условиях в зависимости от: метода формообразования, технологичности при вальцовке.

Модифицирование титаном затруднено из-за предварительной подготовки его для введения в расплав по причине его высокой температуры плавления (1670°С). Введение титана Ti и бора B в количестве, превышающем допустимый предел, повышает температуру Т_пл-Т_зал сплава, увеличивает ликвацию, уменьшает жидкотекучесть сплава и увеличивает хрупкость изделий [5]. Однако содержание в сплаве вводимых элементов ниже нижнего предела снижает эффективность их воздействия. Хорошо зарекомендовал себя Al, благодаря присущим ему литейным свойствам.

Алюминий Al, фосфор Р, бор В и кремний Si введены в расплав в качестве сильных раскислителей, препятствующих появлению окиси меди (СuО). Окислы возникают при плавке, разливке и нагревах под пайку - основных операциях при изготовлении ювелирных изделий.

Также кремний Si способствует понижению температуры неравновесного солидуса, -начальной кристаллизации (Т_с) на 12-18°C при плавке-заливке сплава.

Алюминий Аl и кремний Si повышают коррозионную стойкость сплава. Однако, увеличенное содержание бора B в известном сплаве отрицательно влияет на его структуру, делая сплав хрупким.

Основное требование к подбору раскислителей - большее сродство к кислороду, чем окислы меди СuО [3]. Об эффективности раскислителя приближенно можно судить по отношению теплоты образования его окисла к теплоте образования СuО, равной 157×10^-3 кДж/кмоль. Теплоты Н° для образования окислов сильных раскислителей выше 950×10³ кДж/кмоль [2, стр. 10].

Присутствие хрома ограничивает рост зерна, придает разрушению вязкий характер, увеличивает сопротивление развитию трещин. Коррозионную стойкость сплава повышает алюминий. В качестве модификатора-инокулятора выбран Ti. В качестве модификатора-лимитатора - В [3, стр. 13].

4. Осуществление изобретения.

Состав для получения сплава на основе серебра плавлением, содержащий медь, алюминий, олово, кремний, никель, титан, бор, медь фосфористую, отличается тем, что он дополнительно содержит хром и кобальт при следующем соотношении компонентов, мас. %:

серебро 92,500-92,779 алюминий 0,09-0,12 олово 0,27-0,31 кремний 0,012-0,016 никель 0,112-0,135 кобальт 0,010-0,013 хром 0,011-0,014 титан 0,012-0,016 бор 0,014-0,025 медь фосфористая 0,090-0,105 медь 6,60-6,82

Сплав имеет хорошее сочетание механических свойств: высокий предел прочности, пластичности в сочетании с умеренной твердостью. Допускается проведение механической обработки борами из обычной углеродистой инструментальной стали. В состав лигатуры входят следующие компоненты: Сu, Al, Sn, Si, Ni, Co, Cr, Ti, В, P. Из них: два наполнителя (Сu, Sn), четыре раскислителя (Al, Si, В, Р) и четыре модификатора (Ni, Cо, Cr, Ti).

Разработанный сплав предназначена для улучшения технологичности сплава серебра 925°, а именно увеличения его (сплава) жидкотекучести. Использование предлагаемого сплава, наряду с принципиальной возможностью получения цельнолитых фасонных отливок, позволяет резко снизить процент брака отливок: по дефектам газоусадочного характера до 4-6%, а по дефектам непроливы и неслитины - до 7-9%.

Сплав технологичен на всех этапах изготовления. Таких как плавка-разливка, вальцовка, опиливание, ошкуривание, финишные операции (галтовка, полировка), закрепка камня.

Пример приготовления лигатуры.

Последовательность загрузки: Сu, Al, Sn, Si, Ni, Cr, Co, Ti, В, CuP. Обусловлена химико-физическими свойствами компонентов: кристаллической решеткой, плотностью, температурой плавления, растворимостью, коэффициент объемного расширения и т.д.

Температурные режимы выбираются, при последовательности загрузки, относительно температур получаемых сплавов в процессе плавки. За основу взята температура плавления Cu (1083°С). Следующие характеристики: температура плавления, теплоемкость, теплопроводность, растворимость, коэффициент вязкости, плотность.

Последовательность технологических операций.

- разогреть печь до 1090°С, загрузить флюса, медь;

- произвести замес ванны, последовательно загрузить олово, никель, алюминий, кремний, титан, медь фосфористую, бор;

- замес, выдержка в течении 2,5 мин, замес, разлив.

Введение фосфора в расплав.

фосфор вводится в расплав в качестве меди фосфористой марок МФ I и МФ П.

На угар, исходя из практики, дается 10% относительно количества меди.

Список литературы:

1. Э. Бреполь. Теория и практика ювелирного дела: Пер. с нем . /Под ред. Л.А. Гутова и Г.Т. Оболдуева. - 4-е изд., стереотипн. - Л.: Маш-е, Ленинградское отд., 1982-384 с. ил.

2. Е.Н. Кондаков. Повышение качества отливок из сплава золота путем совершенствования технологии формы, раскисления и модифицирования. Автореферат. Ленинград, 1983 год.

3. Раскисление и модифицирование сплавов золота. Б.Б. Гуляев, Е.Н. Кондаков. "Литейное производство", №2, 1984 год.

4. Г.Ф. Баландин. Формирование кристаллического строения отливок. - М.: Машиностроение, 1965.

5. А.В. Курдюмов и др. Литейное производство цветных и редких металлов. - М.: Металлургия, 1982. - 352 с.

6. Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман и др. Материаловедение и технология металлов - М: Высшая школа, 2000.

7. Е.М. Савицкий. Сплавы благородных металлов. 1977 год.

8. Б.Б. Гуляев. Физико-химические основы синтеза сплавов. Л.: ЛГУ, 1980.

9. B.C. Юдкин. Производство и литье сплавов цветных металлов. Из-во «Металлургия», 1967, 384 с.

10. Г.М. Дубицкий. Литниковые системы. М.: Машгиз, 1962.

11. СВ. Руссиян, Н.Н. Голованов. Производство точного литья по выплавляемым моделям. - Л, Судпромгиз., 1958.

12. Художественное литье из драгоценных металлов. Л.А. Гутов, Е.Л. Бабляк, А.П. Изоитко и др.; под общ. ред. Л.А. Гутова. - Л.: Машиностроение. Лен. отд-е, 1988. 224 с ил.

13. Скворцов, В. А. Проектирование и расчет литниковых систем для разовых форм: учебно-методическое пособие к практическим занятиям для студентов специальности 1 02 01 «Машины и технология литейногопроизводства» / В.А. Скворцов, Ю.А. Николайчик. - Минск: БИТУ, 2019.- 109 с.

14. Литье по выплавляемым моделям. Издание 2-е переработанное и дополненное. Под ред. Я.И. Шкленника и В.А. Озерова. "Машиностроение". 1971, стр. 436.

Изобретение относится к области металлургии ювелирного производства, а именно к составам для получения сплавов серебра 925 пробы. Состав содержит, мас.%: серебро - 92,50-92,779, медь - 6,60-6,82, алюминий - 0,09-0,12, олово - 0,27-0,31, кремний - 0,012-0,016, никель - 0,112-0,135, кобальт - 0,010-0,013, хром - 0,011-0,014, титан - 0,012-0,016, бор - 0,014-0,025, медь фосфористую - 0,090-0,105. Техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в расширении арсенала средств того же назначения, что и заявленное. 1 пр.

Состав для получения сплава на основе серебра плавлением, содержащий медь, алюминий, олово, кремний, никель, титан, бор, медь фосфористую, характеризующийся тем, что дополнительно содержит хром, кобальт при следующем соотношении компонентов, мас. %:

серебро 92,50-92,779 медь 6,60-6,82 алюминий 0,09-0,12 олово 0,27-0,31 кремний 0,012-0,016 никель 0,112-0,135 кобальт 0,010-0,013 хром 0,011-0,014 титан 0,012-0,016 бор 0,014-0,025 медь фосфористая 0,090-0,105