Плавка благородных металлов и их сплавов

Серебро

Характерная особенность серебра – поглощение при плавке большого количества кислорода. при960°С расплавленное серебро может растворить 12-20 кратный объём кислорода. повышение температуры плавки сопровождается дальнейшим увеличением растворимости. Большая часть растворённого газа выделяется из металла при затвердевании. Выделение кислорода при кристаллизации происходит столь интенсивно, что металл разбрызгивается (кипит). Выделение газа затрудняет получение качественных отливок из серебра.

Для предотвращения поглощения кислорода плавку чистого серебра ведут под слоем древесного угля в восстановительной атмосфере. Во всех случаях стремятся сократить продолжительность плавки и не перегревать расплав.

Для раскисления серебра используют литий, кадмий и фосфор. Предпочтение следует отдавать литию и кадмию, так как введение излишка фосфора значительно ухудшает обработку серебра давлением. Практикой установлено, что полное раскисление достигается введением 0,5% кадмия или 0,05-0,1% фосфора и лития. Серебро с примесями меди или свинца (до 1%) не требует раскисления перед разливкой, так как кипения не наблюдается.

Чистое серебро плавят в графитовых или графито-шамотовых тиглях в низкочастотных и высокочастотных электрических печах, а также в нефтяных, коксовых или газовых тигельных печах. Заливку серебра ведут через факел газового пламени.
Серебро и серебряные сплавы широко применяют для изготовления твёрдых припоев, нанесения защитных покрытий, для изготовления контактов, в ювелирном деле и других отраслях техники.
Химический состав некоторых серебряных сплавов приведён в табл.1
;

Наиболее широко используют сплавы серебра с медью.
Технология плавки их не отличается от технологии плавки чистого серебра. Плавку серебряномедных сплавов ведут под покровом древесного угля. Как правило, перед разливкой металл раскисляют введением кадмия, лития, фосфора, или борида кальция. Получение качественных слитков из сплавов серебра с медью не представляет особых трудностей, так как выделение растворённых газов незначительно.

 

 

 

Серебряномедные сплавы подвержены обратной ликвации. Наружные слои слитков обогащаются медью. Причины, вызывающие разницу в составе по сечению слитка, были предметом многочисленных исследований, однако до сих пор единого мнения по этому поводу нет. Попытки устранить или уменьшить обратную ликвацию путём отливки слитков малой толщины (5м) или путём заливки при возможно более низких температурах не были успешными.

Сплавы серебра с палладием при плавке растворяют водород, а не кислород. По этой причине применение восстановительной атмосферы недопустимо. При изготовлении указанных сплавов следует учитывать возможность образования паров воды в момент присадки палладия.
Плавку сплавов серебра с марганцем и оловом ведут в восстановительной атмосфере. Во избежание загрязнения расплава окислами(SnO2) олово вводят после полного растворения марганца, выполняющего в этом случае роль раскислителя. Для сплавов, не содержащих марганца. Перед введением олова обязательно раскисление серебра кадмием, литием или фосфором.

Золото  

Чистое золото и сплавы на его основе применяют для защитных и декоративных покрытий, в зубоврачебной практике, для изготовления стандартных сопротивлений, телефонных контактов и художественных изделий. Химический состав некоторых сплавов на основе золота приведён в табл.2

Наиболее распространённые из них – сплавы с серебром и медью.
Чистое золото не взаимодействует в расплавленном состоянии с обычными огнеупорами и не растворяет какие-либо печные газы. Плавку золота ведут в графитовых или графито-шамотовых тиглях и таких же печах , как и плавку серебра. Покровных флюсов при плавке не применяют.
Большинство золотых сплавов плавят в графито-шамотовых тиглях под покровом древесного угля. В качестве раскислителей применяют фосфор, цинк и борид кальция. Фосфор вводят в виде фосфористой меди. Сплавы, содержащие 0,5-12% цинка, не подвергают раскислению, так как цинк сам является прекрасным раскислителем. Для сплавов, содержащих цинк, в качестве флюса используют борную кислоту.

 

При изготовлении сплавов необходимо соблюдать особые меры предосторожности во избежание загрязнения их свинцом. Сотые доли процента свинца делают сплавы негодными для чеканки.

Платина

Плавку платины и сплавов на его основе производят в печах с газовым нагревом или в высокочастотных печах. При плавке в печах с газовым нагревом в качестве топлива используют гремучий газ и смесь светильного газа с кислородом. Смешение газа производят в специальных горелках. Футеровку печей в этом случае изготовляют из окиси кальция. Плавку ведут в окислительной атмосфере – флюса не применяют.

Тигли для плавки в высокочастотных печах изготовляют из CaO или MgO. Шамотовые и графитовые тигли непригодны для этой цели из-за образования хрупкого силицида платины в одном случае и растворения углерода (науглероживания) в жидкой платине в другом.
При плавке в восстановительной атмосфере платина восстанавливает многие окислы, в том числе окислы кальция и магния. В тех случаях, когда необходимо получить изделия, не содержащие примеси кальция или магния, плавку ведут в тиглях из окиси тория или из окиси циркония.

 

В качестве шихтовых материалов используют губчатую платину, спрессованную в брикеты, или скрап. Несмотря на незначительное взаимодействие платины с газами, плавку ведут по возможности быстро. Раскисление металла перед заливкой не производят.

Заливку платиновых сплавов осуществляют при возможно более низких температурах в подогретые графитовые, стальные или туфовые (известковые) формы. Химический состав платиновых сплавов приведён в табл.3

 

Палладий

 

В отличие от платины палладий растворяет значительное количество (до 850-кратного объёма) водорода. По этой причине плавку его ведут в окислительной атмосфере в кварцевых, магнезитовых или графито-шамотовых тиглях. При плавке в кварцевом тигле для палладия особенно вредна восстановительная атмосфера, так как она способствует загрязнению расплава кремнием, 0,003% которого вызывают появление горячих трещин на отливках.

Перед разливкой палладий раскисляют 0,1% алюминия. Флюс при плавке не применяют.
Чистый палладий находит ограниченное применение в технике. Значительно шире используют палладиевые сплавы. Состав которых приведёт в табл.4

Приготовление сплавов чаще всего ведут в тигельных индукционных печах с магнезитовой футеровкой в окислительной атмосфере. В качестве раскислителя наряду с алюминием используют силикокальций (23%Ca).