ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВА ЗлСрМ 583-80 ПОД ЭМАЛЬ

Зайцев В. Н., Засукина Л. 3., Заштовт В. Н.


В современной технике эмалирования подготовка поверхности металлов и их сплавов под прозрачную эмаль имеет первостепенное значение.

Наиболее глубокий тон, яркость, игра эмали получаются на поверхности сплава Зл 999,9. Ввиду того, что ювелирная промышленность, в основном, выпускает изделия из сплава ЗлСрМ 583-80, возникла необходимость в разработке новой технологии подготовки поверхности сплава под прозрачную эмаль, так как существующая технология не давала нужного эффекта при получении ряда прозрачных эмалей, в частности, эмали № 5, оптические и физико-химические свойства которой наиболее полно свидетельствуют о качестве подготовки поверхности. Если покрыть этой эмалью сплав Зл 999,9, то она приобретает интенсивный красный цвет. На поверхности сплава ЗлСрМ 583-80, подготовленной по существующей технологии, а именно: многократный отжиг, отбел, крацевание (от четырех до семи раз в зависимости от сплава),— эмаль теряет свой внешний вид. Она становится грязного, буро-коричневого цвета, полупрозрачной. Такое изменение оптических показателей эмали происходит из-за того, что в поверхностном слое сплава ЗлСрМ 583-80 присутствуют серебро и медь. Следовательно, для получения качественного эмалевого покрытия необходимо провести обогащение поверхностного слоя сплава ЗлСрМ 583-80 золотом и создать соответствующий микрорельеф поверхности.

При обогащении увеличивается концентрация атомов меди в поверхностном слое; в дальнейшем медь удаляется. Поверхностный слой сплава ЗлСрМ 583-80 в той или иной степени обладает всеми дефектами поликристаллической структуры [1, 2], что способствует более интенсивному протеканию процесса диффузии в поверхностном слое сплава ЗлСрМ 583-80. Диффузия в твердом теле происходит по-разному. Разновидностью механизма миграции, в частности, иона меди из узла решетки через межузлие, является диссоциативная диффузия [2]. Для ускорения процесса диффузии меди целесообразен нагрев при температуре 300 - 400oC в течение определенного промежутка времени. Такой режим отжига необходим для создания обогащенного слоя глубиной 50 - 60 мкм [3]. Перед отжигом с поверхности сплава ЗлСрМ 583-80 необходимо удалить окисную пленку, так как она тормозит процесс диффузии меди [2]. Поднимать температуру выше 400o С нежелательно, так как это ведет к образованию на поверхности сплава труднорастворимых окисей серебра и золота. Затем окись серебра переводят в растворимые соли, обрабатывая поверхность сплава горячими (70oС) минеральными кислотами в течение 10 - 40 мин. При этом окиси серебра и меди в виде солей минеральных кислот переходят в растворы. На поверхности сплава остается легко снимаемый белый налет, по-видимому, это сложные комплексные соединения, образованные реакционными атомами активных центров в поверхностном слое. Сложные соединения можно удалить как химическим, так и механическим путем.

При снятии налета с обработанной поверхности открывается микрорельеф, полученный в результате физико-механических воздействий. Наличие микрорельефа на поверхности сплава улучшает сцепление эмали с основной. В первом случае эмаль проникает между зернами, в травильные дырки, поры и т. п.; во втором — существующие вакансии взаимодействуют с эмалью. Проложенная на подготовленную таким образом поверхность сплава ЗлСрМ 583-80 эмаль хорошо растекается, не скалывается после обжига и по спектральным характеристикам не отличается от эмали, проложенной на Зл 999,9.

Разработанная технология подготовки поверхности сплава ЗлСрМ 583-80 дает возможность получить качественное эмалевое покрытие, чем при применении старой технологии, Новая технология не только менее трудоемка (по объему работ), но и позволяет расширить область применения сплава ЗлСрМ 583-80 под эмаль.

ЛИТЕРАТУРА

1. Козлова О. Г. Рост кристаллов. МГУ, 1967.

2. Хенней Н. Химия твердого тела. М., «Мир», 1971.

3. Газенор К. Оливая эмаль с глубинным отражением. Патент Австрии, фирма Шоуер и К° Вена Атцгерсдорф Маркклеберг, 1962.

4. Некрасов Б. В. Курс общей химии. М., Госхимиздат, 1954.



ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВОВ ЗОЛОТА ПОД ЭМАЛЬ

Зайцев В. П., Засукина Л. 3., Заштовт В. Н.

В настоящее время в ювелирной промышленности наряду с высокопробными сплавами ЗлСрМ 950-25 и ЗлСрМ 750-150 применяются сплавы с более низким содержанием золота — ЗлСрМ 583-80 и ЗлСрМ 375-100.

При выборе сплава золота для эмалирования необходимо учитывать следующие требования: сплав должен обладать малой окисляемостью в условиях высокотемпературного обжига, коэффициентом термического расширения, соизмеримым с коэффициентом расширения эмали, отличаться высокой декоративной ценностью. Правильный выбор метода подготовки сплава играет решающую роль.

Цель подготовки поверхности сплавов золота под эмалирование — изменение физико-механических свойств сплавов, обогащение поверхностного слоя золотом, создание определенного микрорельефа и получение чистой блестящей поверхности.

Современная ювелирная промышленность применяет для эмалирования сплавы золота, различные по содержанию лигирующих составляющих, а следовательно, отличающиеся физико-механическими свойствами (табл.). Таким образом, при подготовке сплавов необходимо учитывать особенности их структуры.

Процесс подготовки металла под эмалирование состоит из трех основных операций: термической, химической и механической.

Таблица

Сплавы золота, применяемые в эмалировании (ГОСТ 6835—72)

Марки золота Химический состав, %
Золото Серебро Медь
ЗлСрМ 950-2595,0±0,32,5±0,5Остальное
ЗлСрМ 750-150*75,0±0,315,0±0,5Остальное
ЗлСрМ 583-8058,3±0,38,0±0,5Остальное
ЗлСрМ 375-100**37,5 ±0,310,0±0,5Остальное

* ТУ 48-1290—75

** Исследуется возможность применения сплава для эмалирования


При термической обработке происходит диффузия лигирующих составляющих в поверхностном слое сплава, снятие внутренних напряжений, возникающих при изготовлении изделий, выгорание органических загрязнений (жиров, масел).

Сплавы золота в той или иной степени обладают всеми дефектами поликристаллической структуры [1, 2], что способствует более интенсивному протеканию процесса диффузии в поверхностном слое. Разновидностью механизма миграции, в частности, меди из узла решетки через межузлие является диссоциативная диффузия [2]. Для ускорения процесса диффузии меди в сплавах золота целесообразен нагрев, при этом температура для разных сплавов должна быть различной: для сплавов с низким содержанием лигирующих составляющих выше, с высоким — ниже. Например, сплав ЗлСрМ 950-25 рекомендуется нагревать при температуре 680 - 700oС в течение 10 мин [3], сплавы ЗлСрМ 750-150 и ЗлСрМ 583-80 — при температуре 300 - 400oС в течение 10 мин [4]. Такой режим нагрева необходим для создания реакционноспособного поверхностного слоя глубиной 50 - 60 мкм [4].

В результате термообработки на поверхности сплавов образуется равномерная окисная пленка темного цвета, состоящая из окислов серебра и меди, при химической операции она удаляется.

Химическая операция заключается в обработке сплавов минеральными кислотами с целью перевода окисей серебра и меди в растворимые соли. Для перевода окиси меди в раствор в виде хлористой меди сплавы золота обрабатывают концентрированной соляной кислотой (отбел) при комнатной температуре (30 - 60 сек) до исчезновения темной окисной пленки.

Спектральные кривые отражения сплава ЗлСрМ 583-80 после отжига и отбела (рис. 1), снятые на спектрофотометре СФ-18, позволяют судить о степени чистоты поверхности сплава. Спектральная кривая отражения сплава после отбела (кривая 4} ниже, чем до обработки (кривая 3), что объясняется наличием на его поверхности продуктов химико-термической обработки, в частности, хлорида серебра. Это соединение удаляется при травлении сплава в горячей 40%-ной азотной кислоте (70° С) в течение 5 - 10 мин.

Представленная на графике (см. рис. 1) спектральная кривая отражения 2 сплава ЗлСрМ 583-80, снятая после травления образца, свидетельствует об удалении продуктов химико-термических операций и обогащении сплава основным компонентом. Сплав ЗлСрМ 750-150, содержащий 15% серебра, обрабатывают аналогично. Для сплава ЗлСрМ 950-25, содержащего серебро в небольшом количестве, операция травления в азотной кислоте не нужна. После химической обработки на поверхности сплавов остается легкоснимаемый механическими способами белый налет (механическая чистка), представляющий собой, по-видимому, сложные соединения, которые образуются реакционными атомами активных центров в поверхностном слое.

Механическая чистка методом крацевания латунными щетками имеет ряд недостатков: большой съем металла, разрушение обогащенного поверхностного слоя, полученного в результате подготовительных операций, и изменение цвета поверхностного слоя. Более рациональна механическая чистка с помощью жестких капроновых щеток в 1 - 2%-ном растворе углекислого калия. При такой обработке съем металла минимальный.

На графике (рис. 2) представлены спектральные кривые отражения поверхностей, обработанных металлической (2) и капроновой (1) щетками.

На обработанной поверхности открывается микрорельеф, полученный в результате последовательно проведенных операций отжига, травления, крацевания. Наличие микрорельефа на поверхности сплава улучшает сцепление металла с эмалью за счет механических (проникновение эмали в травильные поры, дырки) и химических сил (взаимодействие существующих вакансий с эмалью).

Сплавы золота, подготовленные по приведенной схеме, приобретают окраску, близкую к окраске Зл 999,9, о чем наглядно (рис. 3) свидетельствуют спектральные кривые отражения сплавов ЗлСрМ 750-150 2 и ЗлСрМ 583-80 3. Прозрачные эмали, проложенные на поверхность этих сплавов, близки по оптическим характеристикам эмалям, проложенным на Зл 999,9 (рис. 4).

Описанные способы подготовки поверхности сплавов золота позволяют получить качественное эмалевое покрытие на сплавах золота низкой пробы, расширить области их применения под эмаль, эффективнее использовать золото.

ЛИТЕРАТУРА

1. Козлов О. Г. Рост кристаллов. МГУ, 1967.

2. Хенней Н. Химия твердого тела. М., «Мир», 1971.

3. Варгин В. В. Эмалирование металлических изделий. Л., Госстройиздат, 1958.

4. Зайцев В. Н., Засухина Л. 3., Заштовт В. Н. Подготовка поверхности сплава ЗлСрМ 583-80 под эмаль. — Сб. трудов БНИИювелирпром. Вып. 11. Л., 1976.


Эмалирование ювелирных изделий Техпроцесс варки эмалей