ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВАКУУМНОЙ ПЛАВКИ СПЛАВОВ СЕРЕБРА НА КАЧЕСТВО СЛИТКОВ И ЛИТЫХ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
На предприятиях Главювелирпрома употребляются серебро и сплавы на его основе: Ср 999,9; Ср 999; СрМ 916; СрМ 875; СрМ 800 и СрМ 750. Полноценные отходы данных металлов в процессе производства ювелирных изделий обогащаются вредными примесями: кадмием, цинком, серой, фосфором, минеральными маслами и др. При отжиге в открытых пламенных печах отходы драгметаллов насыщаются газами. Использование такой низкокачественной шихты при плавке сплавов серебра в открытых печах приводит к появлению в литом металле целого ряда дефектов — раковин, газовой пористости, засоров, плен, ликвационной неоднородности и других. Одновременно с этим из-за наличия вредных при¬месей резко снижаются пластичность и ударная вязкость ме¬талла, а также его технологические свойства. Для устранения этих недостатков наиболее перспективно применение вакуума при отжиге, плавке и литье сплавов серебра.
Основные вредные примеси, содержащиеся в полноценных отходах серебра, обладают высокой упругостью паров при повышенных температурах и легко удаляются при нагреве в вакууме порядка 10-1мм рт. ст. [1]. Серебро и его сплавы не образуют прочных химических соединений с газами, поэтому за счет плавки в вакууме можно значительно снизить содержание газов в металле [2].
Чистое серебро при температуре 1100°С имеет упругость паров порядка 10-1 мм рт. ст., поэтому во избежание испарения его при плавке рабочий вакуум должен быть в пределах 10-1+ 1,0 мм рт. ст. [3].
С целью проверки влияния вакуумной плавки на качество слитков и литых ювелирных изделий проводились экспериментальные плавки в открытой высокочастотной печи, а также в открытой и вакуумной печах сопротивления. В качестве шихты употреблялись отходы сплава серебра СрМ 875 и фосфористая медь марки Мф 1. Плавка и разливка жидкого металла в стальные изложницы велись по технологии, принятой на ювелирных предприятиях. Плавка в вакуумной печи производилась при разрежении порядка 0.3 + 0,8 мм рт. ст. Максимальная температура жидкого металла составляла 1150°С. Разливка делалась в шамотовые, графитовые и стальные изложницы. Ювелирные изделия из сплава серебра СрМ 875 изготавливались методом точного литья по технологии принятой на Ленинградской ювелирной фабрике.
При проведении работы было сделано сравнительное исследование химического состава, плотности, микроструктуры и качества поверхности слитков и ювелирных изделий из сплава серебра СрМ 875, выплавленного в открытых и вакуумных печах.
Из экспериментальных данных следует, что изменения содержания серебра и меди по высоте слитков наиболее резко выражены у металла, выплавленного в открытых печах. Концентрация серебра в данном случае колеблется в пределах от 86,83% до 87,96% (т. е. на 1,13%), а меди —от 11,69% до 12,69% (т. е. на 1%). Определенной закономерности распределения серебра и меди по высоте слитков обнаружить не удалось.
Вакуумная плавка позволила получить слиток с более равномерным содержанием серебра и меди. По экспериментальным данным, концентрация серебра колеблется в пределах от 87,35% до 87,88% (т. е. на 0,53), что в 2 раза меньше, чем при плавке в открытых печах. Аналогичный вывод можно сделать по распределению меди в слитках сплава СрМ 875: концентрация меди колеблется от 11,88% до 12,34% (т. е. на 0,46%), что в 2,2 раза меньше; чем в предыдущем случае. Среднее содержание примесей в сплаве СрМ 875 открытой плавки составляет 0,367%. За счет испарения вредных примесей и дегазации жидкого металла при плавке в вакууме содержание примесей снизилось до 0,303%, т. е. на 17,4%.
Одновременно с этим произошло повышение плотности литого сплава СрМ 875 (10,3386 г/см3 у вакуумного металла по сравнению с 10,2945 г/см2" для металла открытой плавки) в среднем на 0,42%.
Подобные закономерности наблюдаются при изучении качества ювелирных изделий, полученных методом точного литья. При использовании в качестве шихты сплава СрМ 875, выплавленного в открытых печах, содержание серебра в ювелирных изделиях колебалось от 86,1% до 88,24% (т. е. на 2,14%), меди — от 11,43% до 13,52% (т. е. 2,09%), а вредных примесей — от 0,33 до 0,39%. Употребление в качестве исходной шихты металла вакуумной плавки позволило резко снизить колебания концентрации серебра в 3,5, а меди в 3,8 раза. Плотность ювелирных изделий, отлитых с применением металла вакуумной плавки, составила в среднем 10.3373 г/см3, что на 0,0458 г/см3 больше, чем у обычных изделий. Исследование микроструктуры слитков сплава СрМ 875, отлитых в атмосферных условиях, показало, что они поражены в значительной степени газовой пористостью, а также содержат крупные неметаллические включения. Слиток сплава СрМ 875, полученный в вакууме, практически не имеет никаких дефектов.
Изучение микроструктуры ювелирных изделий из сплава СрМ 875, выплавленного на воздухе, показало, что для них характерна крупнозернистая структура, грубые выделения эвтектик по границам зерен и газовая пористость. Ювелирные изделия, отлитые из металла вакуумной плавки, по качеству значительно выше, так как не имеют вышеперечисленных дефектов.
Таким образом, плавка серебра марки СрМ 875 в вакууме позволяет значительно повысить его качество. По сравнению с атмосферной плавкой колебания по содержанию серебра уменьшаются в 2 раза, по содержанию меди - в 2,2 раза. Содержание вредных примесей уменьшается на 17,4%. Плотность литого металла возрастает с 10,2945 г/см3 до 10,3386 г/см3. Употребление при точном литье ювелирных изделий в качестве шихты сплава СрМ 875, выплавленного в вкаууме, существенно повышает их качество. По сравнению с обычными изделиями увеличивается равномерность распределения серебра в 3,5 раза, а меди — в З,8 раза. Плотность изделий возрастает с 10,2915 г/см3до 10,3374 г/см3. В сплаве СрМ 875, выплавленном в вакууме, нет газовой пористости, крупных неметаллических включений, грубых выделений эвтектик по границам зерен и других дефектов, характерных для металла атмосферной плавки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. Пер. с англ. под ред. М. И. Меньшикова, 1964.2. Славинекий М, Физико-химические свойства элементов. Металлургиздат, 1952.
3. Менх Г. Новое и ценное в высоковакуумной технике. Берлин, 1961.