Сплавы серебра для припоев

Припой — весьма важный вспомогательный материал ювелирной техники.

Для соединения различных элементов ювелирных изделий между собой, при работе техникой скани и зерни применяют серебряные припои — сплавы на основе серебра. Основное требование к припойному сплаву — низкая температура плавления, в сплав добавляют различные легирующие элементы.

Серебряные припои маркируются иначе, чем сплавы для изделий. В марках серебряных припоев серебро имеет обозначение ПСр, а цифровой шифр в процентном отношении ставится после каждого компонента, кроме последнего. Например, припой ПСр70М26Ц означает, что сплав состоит из 70% серебра, 26% меди, остальное (4%) — цинк.

Легирующие элементы и примеси, попадающие в сплав, оказывают следующее влияние на свойства сплавов серебра.

Цинк и кадмий. Поскольку оба металла имеют сравнительно низкую температуру кипения, то при введении их в расплавы серебра следует соблюдать особую осторожность. Эти металлы являются важнейшими легирующими компонентами при получении припоев, поэтому влияние их на свойства сплавов следует рассмотреть более детально.

Ag—Zn. В серебре в твердом состоянии растворяется до 20% цинка, но практически содержание цинка в сплаве не должно превышать 14%. Такие сплавы не тускнеют, хорошо полируются и имеют хорошую пластичность.

Ag—Cd. Предел растворимости кадмия в серебре составляет около 30%. Эти сплавы пластичны и устойчивы против коррозии на воздухе.

Ag—Zn—Cd. Сплавы имеют низкую температуру плавления и в некоторых случаях применяются в качестве припоев. Сплавы имеют широкую область кристаллизации, а паяный шов обладает низкими механическими свойствами, что обусловливает ограниченное применение припоев на основе этой системы.

Ag—Си—Cd. Медь совершенно не растворяет кадмий, а образует с ним хрупкое соединение Cu₂Cd. При достаточно большом содержании серебра в сплаве кадмий, растворяясь в серебре, делает сплав вязким, пластичным и весьма устойчивым к потускнению. Серебряно-медные сплавы с небольшими добавками кадмия особенно хорошо подходят для глубокой вытяжки и чеканки.

Ag—Си—Zn. Несколько сотых долей процента цинка, введенных в расплав перед разливкой, значительно повышают жидкотекучесть сплавов серебра с медью. Кроме того, небольшие добавки цинка делают сплавы более устойчивыми к потускнению и более пластичными. Медь растворяет до 39% цинка. При большем содержании цинка в сплавах серебра с медью образуются тройные сплавы с низкой температурой плавления. Такие сплавы нашли широкое применение в качестве припоев. Для получения припоев применяют сплав серебро — медь эвтектического состава с добавками цинка, понижающими температуру плавления сплава.

Ag—Си—Zn—Cd. Сплавы этой четырехкомпонентной системы имеют низкую температуру плавления и, вследствие этого, нашли широкое применение в качестве припоев. Значительное понижение температуры плавления этих сплавов объясняется тем, что цинк и кадмий образуют низкоплавкую эвтектику.

Свинец. Серебро и свинец образуют эвтектику с температурой плавления 304 °C. Располагаясь по границам зерен, эти эвтектические соединения делают сплав красноломким. Согласно ГОСТ 6836–80, содержание свинца в сплавах серебра не должно превышать 0,005%.

Олово. Присутствие в небольших количествах олова значительно снижает температуру плавления сплавов системы серебро — медь. В чистом серебре растворяется до 19% олова. При этом получаются сплавы более мягкие и пластичные, чем сплавы серебра с медью, однако эти сплавы имеют тусклый цвет. При содержании олова в сплавах серебра с медью более 9% и при температуре 520 °C образуется хрупкое соединение Cu₄Sn. Кроме того, из-за образования при плавке оксида олова Sn0₂ хрупкость увеличивается.

Алюминий. В сплавах серебро — медь в твердом состоянии алюминий растворяется до 5%, при этом структура и свойства сплава почти не меняются. При более высоком содержании алюминия в сплаве образуется хрупкое соединение Ag₃Al. При плавке и отжиге образуется также оксид алюминия А1₂0₃, которая располагается по границам зерен. Эти соединения делают сплав хладноломким и непригодным к обработке.

Железо. Железо не растворяется в серебре и всегда является вредной примесью в сплавах серебра. Попадая в сплав, частицы железа остаются в нем в виде инородных твердых включений. Кроме того, железо взаимодействует с материалом тигля, частицами угля, наждаком, солями, используемыми при плавке, и образует твердые и хрупкие соединения. Попадая на поверхность слитка или изделия, эти соединения при шлифовке вырываются из металла и оставляют на поверхности изделия характерные вытянутые следы.

Кремний. Кремний в серебре не растворяется, и при содержании его в сплаве 4,5% образуется кремнисто-серебряная эвтектика с температурой плавления 830 °C. Располагаясь по границам зерен, эти эвтектические выделения значительно снижают пластичность сплава и в большинстве случаев делают сплав полностью непригодным к обработке пластической деформацией. В сплав кремний может попасть из кварца, который служит материалом для изготовления тиглей.

Сера. С основными компонентами сплавов сера образует твердые и хрупкие соединения Ag₂S и Cu₂S, которые, располагаясь между кристаллами и внутри зерен, вызывают хрупкость сплавов. Для появления хрупкости сплава достаточно присутствия в нем 0,05% серы. Серу зачастую содержит древесный уголь, под слоем которого проводится отжиг, горючие материалы, газы, травители и т. д.

Присутствие в сплаве серы или сернистых соединений приводит к его потемнению вследствие образования сульфида серебра.

Фосфор. Сплавы серебра перед разливкой раскисляют в большинстве случаев фосфористой медью, содержащей от 10 до 15% фосфора. Фосфор быстро реагирует с оксидами сплава, присоединяя находящийся в них кислород, и образует газообразное соединение, которое либо улетучивается, либо реагирует с другими частицами оксидов меди, образуя шлаковые соединения метафосфата меди. Ввиду того, что фосфористая медь добавляется, как правило, в избытке, так как содержание окислов в металле неизвестно, фосфор попадает в металл. Незначительного количества фосфора достаточно для образования хрупких интерметаллических соединений AgP₂ и Ag₃P, которые в виде эвтектики располагаются по границам зерен. Температура плавления тройной эвтектики Ag—Си—Р составляет 641 °C. В результате образования фосфидов сплавы становятся красноломкими, быстро тускнеют и на них плохо ложатся гальванические покрытия.

Углерод. Углерод не реагирует с серебром и не растворяется в нем. Попадая в расплав, частицы углерода остаются в нем в виде инородных включений.

Ниже представлены марки некоторых припоев на основе серебра (табл. 11.5).

Таблица 7 7.5.

Состав и свойства сплавов, содержащих серебро.

Окончание табл. 11.5