10.1. Плавка золота и его сплавов

Чистое золото в расплавленном состоянии практически не взаимодействует с газами и огнеупорами.

Температура кипения золота 2600 ^оС, при температуре 1400 ^оС, давление паров составляет всего лишь 9,3 Па, поэтому угар золота при плавке не превышает 0,01 – 0,02 %. Легирующие (неблагородные) металлы несколько усиливают физико-химические взаимодействия расплава с другими фазами и увеличивают угар. Так медь и серебро повышают растворимость кислорода, водорода и серы.

Чистое золото можно плавить в графитошамотных, графитовых или корундовых тиглях без покровных флюсов. Для уменьшения угара плавку надо вести быстро и не допускать высоких перегревов (выше 1200 ^оС). Мелкие отходы, например опилки, рекомендуется очистить от посторонних примесей (примеси железа от инструмента можно удалить магнитом) и брикетировать. Если в шихте мелких отходов много, то можно навести флюс из буры.

Малые количества золота (до 50 – 100 г) можно плавить в тигле открытым пламенем газовой горелки.

При плавке золотых сплавов, как и других драгоценных металлов, необходимо произвести точный расчет и взвешивание шихтовых материалов, чтобы готовый сплав соответствовал пробе.

Сплавы золота с медью и серебром плавят с использованием защитных покровов: древесного угля, буры или комбинированных флюсов (уголь + бура). Шихту (золотые слитки, медь) загружают одновременно. Если используют возвратные отходы, то сначала плавят золото и отходы, а потом добавляют медь. Серебро вводят в расплав последним. Покровы или флюсы вводят в тигель вместе с твердой шихтой. Слой прокаленного древесного угля должен быть не менее 30 – 50 мм. Расход буры составляет 0,5 – 1,0 % от массы шихты. Этого количества достаточно для наведения слоя флюса толщиной 10 – 15 мм. Готовый расплав перемешивают графитовыми мешалками. При этом происходит частичное раскисление сплава углеродом. Окончательное раскисление проводят фосфором (0,01 – 0,025 %) в виде медно-фосфорной лигатуры при помощи графитового колокольчика, перемешивающими движениями последнего. После выдержки в течение 2 – 5 мин для всплывания продуктов раскисления приступают к разливке. Температура сплава при разливке должна быть на 150 – 200 ^оС выше температуры плавления.

Такие элементы с невысокой температурой плавления, как цинк, кадмий вводят в последнюю очередь в уже раскисленный металл при помощи колокольчика. Другой вариант плавки заключается в использовании лигатур Cu – Zn и Ag – Cd, которые можно загружать одновременно с другими шихтовыми материалами.

Тугоплавкие металлы (платина, палладий, никель, марганец) вводят в расплав остальных элементов. Сначала загружают платину и палладий, затем никель и последним легкоокисляющийся марганец.

При плавке необходимо обращать внимание на чистоту шихтовых материалов по содержанию вредных примесей, в первую очередь свинца, который снижает пластичность золотых сплавов. Его содержание не должно превышать 0,005 %.

10.2. Плавка серебра и серебряных сплавов

Расплавленное серебро способно растворять кислород и водород. При температуре плавления растворимость кислорода составляет 208 см³/100 г и возрастает с повышением температуры. Серебро, это единственный металл, из которого кислород может выделяться при охлаждении в свободном виде. Если пузыри кислорода не успеют всплыть, то в металле образуется газовая пористость кислородного происхождения.

В значительных количествах в серебре может растворяться и водород. Растворимость углерода в жидком металле мала. Азот не растворяется ни в твердом, ни в жидком серебре. Все основные легирующие добавки для сплавов серебра снижают растворимость кислорода. Медь подавляет способность кислорода выделяться в свободном виде и образовывать пористость.

Чистое серебро плавят в графитошамотных тиглях под покровом из древесного угля. Толщина слоя не менее 1/4 от высоты расплава. Сначала загружают компактную шихту. Мелкие отходы вводят в расплав. Серебро раскисляют фосфором в количестве 0,025 – 0,03 % от массы шихты и разливают при температуре 1100 – 1150 ^оС. Если серебро предназначено для электротехнических целей, то раскисляют литием или кадмием. (0,01 % от массы шихты), так как фосфор снижает электропроводность. При температуре разливки упругость давления паров серебра существенно выше, чем у золота (9,3 -11,3 Па против 0,93 Па), поэтому выше и угар при плавке. Длительная выдержка расплава в печи не рекомендуется.

Сплавы серебра с медью при плавке необходимо защищать от насыщения водородом и кислородом, поэтому применяют защитные покровы. Кроме древесного угля, как и при плавке золота можно использовать жидкие флюсы из буры или комбинированные покровы из угля и буры. В ювелирных сплавах системы Ag –Cu преобладает серебро, поэтому вначале загружают и расплавляют слитки и крупные куски серебра, а потом добавляют медь. Мелкие отходы загружают в последнюю очередь. Расплав раскисляют медно-фосфорной лигатурой из расчета не более 0,03 % фосфора, перемешивают графитовой мешалкой и разливают. Перегрев должен быть минимальным. Для простых отливок (слитков) не более 50 ^оС. Поверхность раскисленного сплава чистая, блестящая розового цвета. На перегретом металле появляется патина.

Если плавят малые количества серебряных сплавов с медью, то с целью уменьшения окисляемости медь прокатывают в тонкие полосы, покрывают борной кислотой и нагревают до появления на поверхности металла защитной глазури. Если использовать медь в виде толстых заготовок, то в слитке из-за протекания обратной зональной ликвации на поверхности будут видны пятна меди, которые быстро тускнеют и приводят к затруднениям при обработке. Первым расплавляют чистое серебро и добавляют в него подготовленную медь. Следует помнить, что медь из-за своей высокой теплоемкости требует существенно большего количества тепла, чем серебро. Если внести в расплав металла сразу слишком много меди, то может случиться, что он застынет в виде слитка, который трудно расплавить

Серебряные припои кроме меди содержат легкоплавкие и легколетучие компоненты Zn и Cd, их вводят в конце плавки в чистом виде или лигатурами Ag – Cd и Cu – Zn.

Вопросы для самоконтроля