Главная › Это интересно › Какой получится сплав из серебра с медью. Как плавится серебро: температура и способы плавления

Какой получится сплав из серебра с медью. Как плавится серебро: температура и способы плавления

Получение поверхностей с заданными свойствами может быть осуществлено при электрохимическом выделении сплавов из двух и более металлов в условиях совместного разряда ионов . Электролитическое осаждение сплавов с каждым годом приобретает все большее значение для различных областей техники . Покрытия сплавами часто оказываются значительно более эффективными, чем изготовление деталей из металлургических сплавов. Электролитические сплавы обладают несколько иными свойствами, чем литые. Их повы-шенная твердость, в частности, может иметь большое значение для изделий, работающих в условиях механического износа .

Коррозионная стойкость электролитических сплавов нередко оказывается более высокой, чем у чистых металлов из-за особого строения осадков сплавов.

Серебрение - один из распространенных видов покрытий. Из драгоценных металлов оно получило наиболее широкое применение в гальванотехнике. Причины столь широкого использования этого металла - в его свойствах: серебро легко полируется, обладает высокой термо- и электропроводностью, характеризуется большой химической стойкостью, высокой (до 95%) отражательной способностью.

Но серебро обладает и рядом существенных недостатков: малой твердостью (60-85 кг/мм 2) и износостойкостью, а также склонностью к потускнению в течение времени, особенно в атмосфере промышленных газов. Химическая активность серебрянных покрытий особенно высока при наличии матовой неполированной поверхности .

Гальваническое осаждение сплавов серебра открывает перспективу получения покрытий с нужными для ювелирной промышленности качествами (высокой износостойкостью и твердостью), а также блестящих сплавов, обладающих повышенной, по сравнению с обычным матовым серебром, устойчивостью к атмосферным воздействиям.

Перспективными контактными материалами, а также материалами, которые могут найти широкое применение в ювелирной промышленности, являются сплавы серебра с сурьмой , никелем , палладием , кобальтом , висмутом , медью .

Сплавы серебра со свинцом , индием и таллием применяются как антифрикционное покрытия.

Совместное осаждение металлов дает возможность выделить в сплав такие металлы, получить которые в чистом виде из растворов не удается. Разработаны электролиты для осаждения сплавов на основе тугоплавких металлов, в частности, сплавов серебра с вольфрамом и молибденом .

Известно, что для совместного разряда двух видов ионов необходимо определенное соотношение активностей ионов в электролите, активностей металлов в сплаве и перенапряжений в условиях их совместного выделения.

Стандартные потенциалы металлов, совместное осаждение которых на катоде представляет практический интерес, могут отличаться более чем, на 2 в.

Наиболее эффективным способом изменения активности ионов является связывание их в комплексы. При этом про-исходит как изменение активности ионов в растворе, так и изменение кинетических условий их разряда, т. е. изменяется равновесная часть потенциала и величина поляризации .

По мнению некоторых исследователей , осаждение металлов из комплексных электролитов происходит путем разряда на катоде свободных ионов металла, образующихся при диссоциации комплексных ионов. Вследствие очень малой концентрации таких ионов возникает значительная концентрационная поляризация.

Другие исследователи полагают, что в процессе разряда непосредственное участие принимают сами комплексные ионы, адсорбирующиеся на поверхности катода. Восстановление этих ионов протекает при более высокой энергии активации, что вызывает большую химическую поляризацию.

Протекание процесса по первому механизму возможно в случае, когда комплексные ионы недостаточно прочны .

Кроме того, разряд простых ионов может происходить также в начале процесса, при малых плотностях тока. С увеличением скорости процесса при достижении потенциала разряда комплексных ионов процесс идет с химической поляризацией.

Е. И. Ахумов и Б. Л. Розен вывели уравнение, показывающее, что при постоянной плотности тока между логарифмом отношения содержания металлов в сплаве и логарифмом отношения концентраций их ионов в электролите должна существовать линейная зависимость:

Следовательно, необходимым условием при осаждении сплавов является постоянство состава электролита, а также рН электролита, изменение которых влияет на состав катодного осадка (сплава).

Так как фазовая структура сплавов в значительной степени определяет их физико-химические свойства, то особый интерес представляет изучение причин, вызывающих образование тех или иных фаз при электрокристаллизации сплавов .

Анализируя имеющуюся литературу, можно сделать вывод, что вопрос этот рассмотрен еще недостаточно полно, часто интервал составов полученных сплавов очень узок, что не позволяет выявить существование отчетливых зависимостей .

Наиболее интересными по своим физико-механическим свойствам являются сплавы, образующие в условиях электроосаждения пересыщенные твердые растворы.

Образование твердых растворов происходит на основе более благородного компонента (в частности, серебра) в качестве растворителя, пересыщение обычно не превышают 10-12% .

В соответствии с закономерностью Н. С. Курнакова у сплавов, образующих твердые растворы, наблюдается резкое увеличение твердости.

Для покрытия серебром и его сплавами применяют только растворы комплексных солей за исключением электролита для получения сплава серебро-селен .

В настоящее время получены двадцать три электролитических сплава серебра (табл. 1) и только десять из них - из нецианистых электролитов |30].

Таблица 1

В промышленности для серебрения применяются почти исключительно цианистые электролиты , известные в течение 140 лет и за это время не подвергшиеся каким-либо принципиальным изменениям.

Цианистые электролиты серебрения характеризуются высокой рассеивающей способностью, ~ 100%-ным выходом по току; осадки, полученные из них, имеют мелкокристаллическую структуру.

К главным недостаткам цианистых электролитов относятся: сложность их приготовления, недостаточная устойчивость, низкая производительность, а также высокая токсичность ,

В связи с перечисленными выше недостатками одной из важнейших задач современной гальваностегии является замена цианистых электролитов неядовитыми, а также интенсификация процессов серебрения. Кроме того, до сих пор практически еще не решена задача получения блестящих, не тускнеющих со временем покрытий.

Рассмотрим подробнее некоторые электролиты (см. табл. 2) для получения сплавов серебра.

Сплавы, полученные из пирофосфатного электролита, обладают высокой микротвердостью (230 кг/мм2), их износостойкость в 15 раз выше, чем у чистого серебра. Покрытие имеет достаточную прочность сцепления со сталью даже без применения подслоя. Сравнительные данные сплавов, полученных из пирофосфатных и цианистых электролитов, говорят о том, что свойства сплава, полученного из цианистого электролита, несколько хуже.

Таблица 2

№ п/п

Состав электролита, г/л

Режим электролиза, Д к, а/дм 2 , o C и т.д.

Состав сплава (вес.% легирующего компонента)

Твердость, кг/мм 2

Литературная ссылка

Компоненты

Содерж. г/л

Ag (мет.)
Cu (мет.)
K 4 P 2 O 7 (своб.)
pH

6 - 7
14 - 15
100
11 - 13

Д к =0,5 - 0,7
t = 20 o C
η r = 95%

до 15%

230

Ag (мет.)
Cu (мет.)
Трилон Б
NH 4 OH дл pH

1 - 6
10 - 12
120 - 140
8 - 9

Д к =0,5 - 1,5
t комн.
η r = 50%

230

Ag (мет.)
Cu (мет.)
Трилон Б
KOH дл pH

1,7 - 5,4
17 - 20,8
100 - 120
8,5 - 9,5

Д к =0,5
Д к =3,0
t комн.
η r = 45 - 50%

15%
82%
60 - 70%

Max -
230

AgSCN
NiSO 4 .7H 2 O
Na 2 SO 4 .10H 2 O

1 - 50
8 - 12
100

Д к =1,2 ма/см 2
t=60 - 70 o C

4 - 20%

Σ(Ag + Ni)
K 4 P 2 O 7

6
150

Д к =0,4 - 0,5
t =18 - 25
η r = 60-70% Перемешив.

Сплавы получены в широком диапазоне

180 (20% ат. Ni)
480 (80-86% ат. Ni)

Pd (мет.)
Ag (мет.)
Трилон Б
(NH 4) 2 CO 3
NH 3 (своб)
pH

0,15-0,20 моль/л
0,02 - 0,03
0,12 - 0,20
0,1 - 0,20
0,25 - 0,50
9,0 - 9,5

Д к =0,07 - 0,15
Д к =0,3 - 0,5
t= 20 - 40
η r = 90-95%

15-25%
40 - 50%

220 - 280

Ag (мет.)
Pd (мет.)
K 4 P 2 O 7
KCNS

0 - 14
10 - 17
20 - 70
130 - 180

Д к =0,4 - 0,5
t = 18-20

2 - 8%

AgSCN
K 2 Pd(CNS) 4
KCNS

0,1 M
0,1 M
2M

Ag (мет.)
Pt (мет.)
LiCl
HCl (кислота)

3,4
5,1
500
10

Д к =0,2 - 0,25
t = 70 o C
η r = 20-80%

0 - 60

150-350%

AgNO 3
K 2 WO 4
(NH 4) 2 SO 4
(CHOH . CO 2 H)
pH

35
30
150
12
8 - 10

Д к = 0,8
η r = 106%

до 2% вес.

H v в 1,5-2 раза больше чистого электролита серебрения

Ag (мет.)
KCN (своб.)
K 2 CO 3
Sb 2 O 3 (порошок)
KNaC 4 H 4 O 6 . 4H 2 O

40 - 50
50 - 60
до 70
20 - 100
20 - 40

Д к = 0.7 -0,8
t = 20 ± 4

0,5 - 0,6%

130 - 140 кгс/мм 2

Ag (мет.)
Sb (мет.)
К 4 / = 2,5 - 0,5

1 н.
1 ммоль/л
5 ммоль/л
8 мл/л

Д к = Д a = 2 - 6 ма/см 2
t = 20

0,13 - 4,5 ат.%

Ag (мет.)
Bi (мет.)
K 4 P 2 O 7 (своб.)
KCNS (своб.)
К 4 ).

Повышение плотности тока на 1 а/дм 2 увеличивает процент содержания сурьмы в осадке на 0,5%. Применение плотности тока больше 1 а/дм 2 возможно при перемешивании и температуре электролита 50-60 o С, что при наличии в электролите сравнительно большой концентрации свободного цианистого калия крайне нежелательно.

Н. П. Федотьевым, П. М. Вячеславовым и Г. К. Буркат предложен нецианистый электролит для осаждения сплава серебро-сурьма с содержанием сурьмы 2-2,5%. За основу данного электролита взят синеродистороданистый электролит серебрения. Сплав представляет собой ряд твердых растворов, отмечается наличие в нем интерметаллических соединений состава АgSb и Аg 3 Sb. При содержании в осадке 8-10% сурьмы были получены зеркально-блёстящие осадки. В качестве депассиватора анодов применяется роданид калня. Анодная плотность тока не должна быть меньше катодной, так как в противном случае будет происходить химическое растворение анодов. Свойства сплава мало чем отличаются от свойств сплава, полученного из цианистого электролита, Данный электролит значительно менее токсичен, чем описаный выше.

Из растворов, содержащих 20 - 30 ммоль/л Н 2 SеО 3 , 2,5--10 ммоль/л АgNО 3 , подкисленных в зависимости от концентрации АgNО 3 15 - 60 мл/л азотной кислоты получены компактные осадки сплава серебро - селен. Состав и качество осадков зависят от соотношения Н 2 SеО 3 и АgNО 3 в католнте, их суммарной концентрации, температуры и плотности тока.

На серебряном катоде были получены компактные блестящие осадки, толщиной до 1 мкм состава от 0,13 до 4,5 ат.% селена; на платиновом катоде были получены только матовые осадки состава от 2,4 до 4,4 ат.% селена. Тонкие слои сплава селена с серебром обладают полупроводниковыми свойствами.

Опыты проводились в сосуде из оргстекла с диафрагмой из поливинилхлоридной ткани, с платиновыми анодами; катодами служила платиновая пластинка или медная (иногда платиновая), электролитически покрытая серебром.

Результаты работы очень интересны, так как это первый некомплектный электролит для получения сплавов серебра, но получение сплава серебра с селеном пока еще находится в стадии лабораторных разработок.

Для осаждения сплава серебро - висмут с 1,5 - 2,5 вес,% висмута предложен пирофосфатносинеродистый электролит. Сплав обладает высокой микротвердостью (190 кг/ мм 2), износостойкость его в 3 - 4 раза выше, чем чистого серебра.

При совместном осаждении серебра и висмута имеет место деполяризация разряда обоих компонентов сплава, увеличение предельных токов разряда серебра и висмута в сплав. Висмут осаждается в сплав с образованием твердого раствора висмута в серебре до 1,3 - 1,5 ат.% (по сравнению с 0,33 ат % висмута при температуре выше 200 o С по диаграмме состояния)

Электролит для получения сплава приготавливался на основе железистосииеродистого электролита путем добавления к нему пирофосфатного комплекса висмута (КВiP 2 О 7).

Электролит чувствителен к иону NO - 3 , поэтому железистосинеродистый электролит серебрения приготавливали из хлористого серебра, что, несомненно, является достаточно сложным. Осадки удовлетворительного качества получались в очень небольшом интервале рН электролита от 8,3 до 8,7.

В литературе имеются упоминания о возможности осаждения сплава серебро-висмут из комплексного аммиакатносульфосалицилатного электролита, но конкретных данных по составу электролита и составу осадков авторы не приводят.

Из всех вышеприведенных электролитов широкое промышленное применение нашел пока только пирофосфатно-роданистый электролит для получения сплава серебро-паладнй (табл. 2). В литературе недостаточно освещены еще вопросы получения зеркально-блестящих сплавов серебра, и особенно, из нецианистых электролитов, хотя именно такие покрытия вызывают повышенный интерес из-за их отличного декоративного вида и повышенной коррозионной стойкости. Сочетание обоих этих качеств является особенно ценным для ювелирной промышленности.

Задача состоит в разработке достаточно скоростных нетоксичных электолитов для осаждения блестящих сплавов серебра.

ЛИТЕРАТУРА

1. Скирстымояская Б. И. Успехи химии. 33,4 , 477(1964).

2. Федотьев Н. П., Бибиков Н. Н. Вячеславов П. М., Грилихеc С. Я. Электролитические сплавы. Машгиз, 1962.

3.Зытнер Л. А. Диссертация (к. т. н.). ЛТИ им. Ленсовета, 1967.

4. Ямпольский А. М. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. «Машиностроение», 1971.

6. Мельников П. С., Саифуллин Р. С., Воздвиженский Г. С. Защита металлов, т. 7, 1971.

7. Патент ФРГ, с 23 в.

8.Буркат Г. К., Федотьев Н. П., Вячеславов П. М. ЖПХ, ХLI, вып. 2, 427, 1968.

9. Кудрявцев Н. Т., Кушевич И. Ф., Жандарова И. А. Защита металлов, 7, 2, 206, 1971

10. Агарониянц А. Р., Крамер Б. Ш. др. Электролитические покрытия в приборостроении. Л., 1971.

11. Буркат Г. К., Федотьев Н. П. и др. ЖПХ, ХLI, 2, 291 - 296, 1968.

13. Вячеславов П. М., Грилихес С. Я. и др. Гальванотехника благородных и редких металлов. «Машиностроение», 1970.

14. Brenner A. Electrodeposition of Alloys, N.-J.-L., (1963)

15. Избекова О. В., Кудра О. К., Гаевская Л. В. Авт. свидетельство, СССР, кл. 236 5/32, № 293060, заявл. 10/Х 1969.

16. Струиина Т. П., Иваиов А. Ф. и др. Электролитические покрытия в приборостроении. 83, Л., 1971.

17. Кудрявцева И. Д., Попов С. Я., Скалозубов М. Ф. Исследования в области гальванотехники (по материалам межвузовского научного совещания по электрохимии), 73, Новочеркасск, 1965

18. Фрумкин А. Н., БагоцкиЙ В. С., Иофа 3. А., Кабанов В. Н. Кинетика электродных процессов. Изд. МГУ, 1952.

19. Ваграмян А. Т. Электроосаждснне металлов. Изд. АН СССР, 1950.

20. Кравцов В.И. Электродные процессы в растворах комплексов металлов, ЛГУ, 1959.

21. Le Blanc M., Jchick J. Z. phus. chem., 46, 213, 1903.

22. Левин. А. И. Тезисы докладов научно-технической конференции по теории и практике использования в гальванотехнике неядовитых электролитов. Изд. Казанского ун-та, 1963.

23. Андрющенко Ф. К., Орехова В. В., Павловская К. К. Пирофоефатные электролиты. Киев «Техника», 1965.

24. Ахумов Е. И.. Розен Б. Л. Доклады АН СССР, 109, № 6, 1149, 1956.

25. Буркат Г. К.. Диссертация(к. т. п.). ЛТП им. Ленсовета, 1966.

26. Пацаускас Э. И., Яиицкии И. В., Ласавичене И. А. Тр. АН Лит. ССР, Б., № 2(65), 61 - 7!, 1971.

27. Канкарис В. А., Пиворюнаите И. Ю. Химия и химическая технология. Научные труды вузов Лит. ССР, № 3, 1963.

29. Дубяго Е. И., Тертышная Р. Г., Осаковский А. И. Химическая технология. Республиканский межвед, тематмч. паучно-техн. сб., вып. 18, 8, 1971

30. Krohn and Bohn C, W. Plating, 58, № 3, 237-241, 1971.

32. Фантгоф Ж. Н., Федотьев Н. П., Вячеславов П. М. Покрытия драгоценными и редкими металлами. Материалы семинара, 105, М., 1968

33. Кудра О. К., Избекова О. В., Гаевская Л. В. Вестник Киевского политехнического ин-та, № 8, 1971.

34. Рожков Г. А., Гудпн Н. В. Труды Казанскою химпко-технологич. ин-та, в. 36, 178, 1967.

35. Грилнхес С. Я., Исакова Д. С. Всесоюзная научная конференция. Пути развития и последние достижения в области прикладной электрохимии (10-12 ноября 1971 г.), Л., 1971.

Общая информация.

Чистое серебро - самый белый из всех металлов, у него наиболее высокий блеск, а ковкостью и пластичностью оно уступает только золоту. Серебро считается чистым, если его содержание составляет 999частей на юоо. Серебро высшей чистоты 999,5высоко ценится коллекционерами. Из серебра в большинстве случаев изготавливаются ювелирные изделия ручной работы. Чистое серебро, как правило, слишком мягко для изготовления большинства украшений. По этой причине его сплавляют с другими металлами, увеличивая прочность и твердость. Чаще всего для этой цели применяют медь. В небольших количествах медь привносит с собой в сплав жесткость, не снижая при этом блеск и ковкость.

Стерлинговое серебро или серебро 925 пробы является наиболее часто используемым сплавом. Число 925 означает количество частей серебра в тысяче, медь при этом составляет оставшуюся долю в 75/1000. Стерлинговое серебро принято как стандарт в Англии в XX веке, оно стало также международнопризнанным стандартом в Западном мире.

Еще один стандартный сплав - монетное серебро или 900 проба. Девяностопроцентное серебро применялось в качестве стандартного для чеканки монет США вплоть до 1966 года, теперь серебро для этих целей больше не используется. Другие международные стандарты для серебряных монет варьируются вплоть до сплава 80/20. Общая тенденция заключается в замене серебра в денежном обращении большинства стран на никель и алюминий. Такое же серебро 8оо пробы использовалось во многих странах во многих старых ювелирных изделиях.

Среди других серебряных сплавов стоит упомянуть "электр" - античный сплав Греции и Рима, а также зубную амальгаму - материал для изготовления "серебряных" пломб. Бериллие-вое серебро тверже чистого, при этом оно не тускнеет. "Британское серебро" - это ювелирный стандарт, применявшийся в Англии с 1697 по 1719 годы для предотвращения переплавки монет стерлингового серебра на ювелирные нужды; до сих пор оно является стандартным сплавом в Британском Содружестве.

Сплавы серебро/медь подвержены окислению в тем большей мере, чем выше содержание в них меди. Это обстоятельство также дает возможность применения различных химических реагентов для окрашивания поверхности серебряных предметов. Сульфиды, присутствующие в упаковочных материалах, особенно в резиновых колечках, а также загрязнение атмосферы - распространенные факторы, вызывающие окисление.

Правовые стандарты.

"Национальный акт по торговле золотом и серебром" (The National Gold and Silver Marketing Act) устанавливает стандарты пробирования серебряных изделий. Стандарт для стерлингового серебра предусматривает минимальное содержание 921 части на юоо, или 915 частей для паяных изделий.

С 1961 года этот акт требует обязательного наличия (помимо удостоверения качества) зарегистрированного клейма производителя-частного лица или организации, несущего ответственность за качество. Однако ни один закон США не требует наличия главным образом пробы. Если проба стоит, должно стоять и клеймо изготовителя. При отсутствии такого клейма на пробированном изделии оптовый и/или розничный продавец привлекается к ответственности за мошенничество.

Стерлинговый стандарт общепринят в США и в странах бывшей Британской империи. Серебряные изделия из других стран Запада обычно клеймятся числом, означающим содержание частей серебра на тысячу частей сплава. Клейма вроде "Silver" (серебро), "Mexican silver" (мексиканское серебро), "German silver" (немецкое серебро), "Indian silver" (индейское серебро) или любые другие подобные им вовсе не гарантируют наличия серебра в изделии. Фактически, "German silver" - это другое название для "никелевого серебра", сплава, в котором серебра нет совершенно.

Упрочнение при нагреве.

Изделия из стерлингового серебра могут оказаться слишком мягкими для эксплуатации после их изготовления с применением пайки. При пайке часто происходит отжиг металла. Стерлинговое серебро можно сделать более твердым, нагревая изделия из него до 6oo°F (315

С) и выдерживая при этой температуре в течение 15 минут. Затем изделию следует дать остыть на воздухе до комнатной температуры.

Сплавы серебра.

Состав и температура плавления.

Приведено процентное содержание

Общеупотребительное. название	Бериллий	Т емпература плавления
Общеупотребительное. название
Стерлинговое серебро
Монетное серебро 900
Для ретикуляции 820
Монетное серебро 800
Низкопробное монетное 700
Безоксидное серебро

Лекция № 6

Золотые сплавы дня припоев

При изготовлении ювелирных и художественных изделий из сплавов золота используется пайка.

Маркировка золотых припоев осуществляется так же, как припоев из серебра.

Содержание золота в припоях должно соответствовать пробе паяемого сплава. Жесткие требования предъявляются к цвету припоя, он должен строго соответствовать цвету паяемого металла. Кроме припоев на основе золота и серебра в ювелирной технике применяются припои на основе меди - медно-цинковые и медно-фосфорные, которые дополнительно могут содержать олово, марганец, железо, алюминий и другие металлы. Эти припои выдерживают высокие механические нагрузки.

Для снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания припоя используют флюсы. Для пайки ювелирных изделий часто используют растворы буры и борной кислоты.

Серебро - химический элемент, металл. Атомный номер 47, атомный вес 107,8. Плотность 10,5 г/см 3 . Кристаллическая решетка гранецентрированная кубическая (ГЦК). Температура плавления 963°С, кипения 2865°С. Твердость по Бринеллю 16,7.

Серебро - металл белого цвета. Считается вторым после золота благородным металлом. Полированное чистое серебро практически не изменяет свой цвет на воздухе. Однако под воздействием сероводорода воздуха со временем покрывается темным налетом - сульфид серебра АgS. Серебро по сравнению с золотом и платиной менее устойчиво в кислотах и щелочах.

Серебро прекрасно деформируется как в холодном, так и в горячем состоянии. Хорошо полируется, имеет высокую отражательную способность.

Широкое применение серебра в фотографии, электротехнике обусловлено его уникальными физическими свойствами: самой высокой среди металлов электро - и теплопроводностью.

Несмотря на то, что серебро сравнительно редкий элемент (его содержание в земной коре всего 7х10 -6 %, и в морской воде еще меньше 3x10 -8 %), оно на протяжении многих столетий широко используется в ювелирном производстве. Это в первую очередь связано с высокими декоративными свойствами серебра, а также с его уникальной пластичностью. Ювелирные изделия из серебра часто выполняются техникой «скани» - узора из тонкой проволоки. Из серебра изготавливают нити для серебряного шитья.

Дня изготовления ювелирных изделий, а также в электронной промышленности используется как чистое серебро, так и его сплавы с медью и платиной.

Марки серебра и серебряных сплавов регламентированы ГОСТом 6836-80.

Стандарт распространяется на сплавы, предназначенные для электротехнических проводников и контактов, ювелирных изделий, струн музыкальных инструментов.

Согласно указанному стандарту, серебряные сплавы обозначают буквами Ср , вслед за которыми указываются лигатуры (Пт - платина, Пд - палладий, М - медь). Цифры после буквенного обозначения сплава указывают массовую долю серебра, выраженную в промилле (десятых долях процента) для чистого серебра и серебряно-медных сплавов (например, Ср 999, СрМ 916, СрМ 950 и т. д.), или массовую долю основных легирующих компонентов, выраженную в процентах (в этом случае цифра отделяется от буквенного обозначения не пробелом, а дефисом, например: СрПл-12 (12% Рt, 88% Аg), СрПд-40 (40% Рd,60% Аg), СрПдМ-30-20 (30% Рd, 20% С u, 50% Аg).

Все серебряные сплавы (ГОСТ 6836-80) могут быть использованы в электротехнической промышленности для производства контактных групп различного назначения. Для изготовления струн музыкальных инструментов используется сплав СрМ 950.

ГОСТ 6836-80 устанавливает марки серебра и серебряных сплавов с медью, платиной и палладием, предназначенных для изготовления полуфабрикатов изделий методом литья, горячей и холодной деформации. Прочие серебряные сплавы регламентируются отраслевыми стандартами или ТУ.

Химический состав серебра и его сплавов должен соответствовать нормам, указанным в таблицах (ГОСТ 6836-80).

(Фролов В. В., Ермолаева В. И.)

30.1. Физико-химические свойства серебра

Серебро - химический элемент I В группы Периодической системы Д. И. Менделеева с порядковым номером 47 н атомной массой 107,88. Серебро кристаллизуется в кубической гранецентрнрованной решетке, полиморфных превращений не испытывает. Серебро обладает наибольшими среди металлов электрической проводимостью, теплопроводностью и отражательной способностью.

Основные физико-химические и механические свойства серебра приведены ниже:

TOC o "1-5" h z Плотность, кг/м3 ................................................................................ 1049

Температурный коэффициент линейного расширения,

■10е, град"1............................................................................. 19

Коэффициент теплопроводности, Вт см-1 град-1 .... 4,18

Удельная теплоемкость, кДж/кг-град..................................... 0,235

Удельное электрическое сопротивление, мкОм-см... 1,59

Температура плавления, °С.............................................................. 960,5

Предел прочности прн растяжении, МПа........................................... 180

Предел текучести, МПа....................................................................... 30

Относительное удлинение, % 50

Серебро не растворяется в соляной н серной разбавленной кислотах, хорошо растворяется в азотной кислоте, смеси азотной и соляной кислот, в горячей концентрированной серной кислоте, со щелочами не взаимодействует, оксиды серебра малоустойчивы. Потемнение серебра связано с образованием на его поверхности во влажном воздухе, содержащем сернистые соединения, пленки сульфида Ag2S. Поэтому использовать серебро н его сплавы в среде, содержащей сероводород, влажный сернистый газ, а также в контакте с резиной и эбонитом нельзя. Серебро используется в приборостроении в основном для изготовления контактов, в химической промышленности для изготовления сварных конструкций, работающих в особо агрессивных условиях, в криогенной технике, в ювелирной промышленности.

Различные примеси даже в небольших количествах значительно понижают проводимость серебра. Серебро подвержено эрознн н имеет низкие параметры дуги по сравнению с другими металлами, хорошо поддается всем видам пластической обработки, сваривается и паяется.

Серебро выпускается двух марок: Ср999,9 и Ср999 (ГОСТ 6836-80), содержание серебра в которых составляет 99,99 % и 99,9 % соответственно. Основные примеси: Pb, Fe, Sb, Bi.

30.2. Основные марки, структура и механические свойства

Серебро образует непрерывный ряд твердых растворов с золотом и палладием, сплавы которых имеют широкое применение

В системе серебро - золото прн средних концентрациях компонентов удельное сопротивление, теплопроводность, пластичность максимальны, механическая прочность низкая, хорознонная стойкость большая. Золотосеребряные сплавы упрочняют медью, они имеют маркировку ЗлСрМ990-5, ЗлСрМ980-15 и т. д. (ГОСТ 6835-80), где первая цифра указывает содержание золота, вторая - серебра. В сплаве ЗлСрМ990-5 золота содержится 99,0%, серебра 0,5%, остальное-медь. Сплавы этой системы содержат Ag от 0,5 до 33 % (по массе).

Сплавы системы Ag - Pd выпускают двух марок: СрПд20 н СрПд40 с содержанием серебра 80 и 60 % соответственно Они обладают свойствами, аналогичными свойствам золотосеребряных сплавов.

Ag - Pd - Си сплав СрПдМ30-20 (ГОСТ 6836-80) содержит 50% Ag, 20 % Си, 30 % Pd.

Сплавы Ag-Pt образуют диаграмму состояния перитектнческого типа с ограниченной растворимостью компонентов. Сплавы с содержанием Pt 10-45 % (по массе) могут подвергаться старению. Термической обработкой этих сплавов можно достигнуть высокой твердости и прочности: до 3600 МПа после закалки при 1000 °С и старении при 550 “С.

Сплавы Ag - Си образуют диаграмму состояния эвтектического типа с областями ограниченной растворимости. Старение может значительно повысить механические свойства сплавов,. Медь увеличивает твердость и понижает эрозию серебра особенно в области эвтектических сплавов, но ухудшает коррозионные свойства

30.3. Свариваемость серебра и его сплавов

Сварка серебра и его сплавов затруднена из-за большой теплопроводности, что требует применения концентрированных источников тепла, применения предварительного подогрева до 500-600 °С. Высокий коэффициент теплового расширения может приводить к появлению значительных напряжений и деформации изделий. Жидкое серебро хорошо растворяет кислород, при кристаллизации металла возможно образование эвтектики Ag20-Ag с температурой плавления 507 °С, выделение которой охрупчивает металл, а также возможно образование пор. При плавлении и сварке серебро интенсивно испаряется. Содержащиеся в сплавах серебра примеси Al, Си, Si, Cd могут окисляться при сварке, что будет приводить к потере пластичности сплава. Из-за большой жидкотекучести сварку серебра и его сплавов рекомендуется выполнять в нижнем или слегка наклонном положении.

30.4. Технология сварки серебра и его сплавов

Для сварки серебра и его сплавов применяют газовую сварку, аргонодуговую сварку неплавящимся электродом, используют кузнечную сварку.

При газовой сварке используют метанокислородное и ацетиленокислородное нормальное пламя, а также присадочную проволоку, раскисленную алюминием, и флюс, приготовленный на этиловом спирте из равных количеств буры и борной кислоты. Флюс наносят на соединяемые кромки или присадочную проволоку. Мощность пламени, л/ч: №=(100-150)s, где s - толщина свариваемого металла, мм . Применяют «левый» способ сварки, при этом расстояние от ядра пламени до поверхности сварочной ванны должно быть 3-4 мм. Горелку располагают перпендикулярно или слегка наклонно к свариваемой поверхности. Нагрев осуществляют с максимально возможной скоростью, без перерывов и повторений. Сборку производят, как правило, без прихваток в специальных приспособлениях. Свариваемые кромки и присадочная проволока расплавляются одновременно, причем проволока нагревается до более высокой температуры. Швы весьма склонны к порообразованию.

Механические свойства соединений, выполненных ацетиленокислородной сваркой: ав 98-127 МПа, угол загиба 30-180°.

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде аргона осуществляется постоянным током прямой полярности. Присадочную проволоку выбирают по составу близкой к свариваемому металлу. Возможны ручная и автоматическая сварка. Ручную сварку осуществляют «углом вперед» без поперечных колебаний, угол наклона горелки к свариваемой поверхности составляет 60-70°, присадочная проволока подается под углом 90° к вольфрамовому электроду. Сварка стыковых соединений серебра выполняется в нижнем или слегка наклонном положении. Качественное формирование шва обеспечивается применением формирующих подкладок . Механические свойства соединений из серебра, выполненных аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом, выше, чем при газовой сварке. В табл. 30.1 приведены механические свойства соединений, выполненных аргонодуговой сваркой на листовом серебре марки Ср999,9 толщиной 2 мм. Исходный металл имел предел прочности ств = 161,9 МПа, относительное удлинение 6 = 28,5 %, угол загиба а =180°.

Наиболее стабильными свойствами, близкими к свойствам исходного металла, обладают сварные соединения, выполненные в камере с контролируемой атмосферой, что связано с надежной защитой сварочной ванны.

При биметаллических листов низкоуглеродистая сталь - серебро наблюдается большое количество пор, поэтому в ряде случаев рекомендуется использовать промежуточный плакирующий слой из никеля, меди или серебра. При

На основе серебра. Один из древнейших материалов. Чистое - мягкий пластичный металл (НВ = 30 кгс/мм2, σв = 15 кгс/мм2, δ = 48%, ψ = 90%),образующий со мн. металлами легкоплавкие эвтектики. Для повышения твердости легируют (рис.). С. с. отличаются высокой % электропроводностью, стойкостью к окислению, однако чувствительны к воздействию серы и ее соединений.

Стойкость к сере повышают добавками магния, индия, кадмия, цинка и др. Из С. с. наиболее широкое применение получили серебро-медные марок СрМ. Содержание меди в них 4÷50%. Увеличение содержания меди снижает т-ру плавления от 927 до 850° С, плотность - от 10,5 до 9,3 г/см3. Сплавы серебра с медью применяют для изготовления слаботочных контактов, ювелирных изделий, для чеканки монет и медалей. С. с, содержащие платиновой группы, отличаются значительной коррозионной стойкостью. Особое место занимают малолегированные (до 1%) внутриокисленные

С. с. с химически активными металлами - магнием, алюминием, кадмием, литием, бериллием и др. Эти сплавы отличаются близкой к серебру электропроводностью, повышенной эрозионной стойкостью и большей (в 1,5-2 раза) мех. прочностью по сравнению с серебром. Из них наиболее широко распространены сплавы серебра с окисью кадмия. Изготовляют эти сплавы литыми, с последующим окислением на воздухе (или в кислороде) и спеканием серебряного порошка с окисью легирующего металла. Применяют их в качестве разрывных и скользящих электр. контактов в слаботочных и средненагруженных электр. цепях (коммутирующих устройствах, радиоаппаратуре, телефонных аппаратах и т. д.).

Некоторые С. с. (марок ПСр) хорошо смачивают металлические поверхности, образуя легкоплавкие эвтектики и плотные паяные швы после затвердевания. Их используют в качестве высокопрочных и вакуум-плотных припоев. Содержание серебра в этих сплавах 15 ÷ 72%, их т-ра плавления 235 ч-ч- 780° С. Сплавы выпускают в виде полос и проволоки. В качестве легирующих элементов используют (16-30%), (1-37%), (1-5%), (8-96%), (5,5-30%), (63-97%), (3-8,2%) и (0,3-2%).

Лит.: Головин В. А., Ульянова Э. X. Свойства благородных металлов и сплавов. (Справочник).В. П. Полякова.

Вы читаете, статья на тему серебра сплавы