КОЛЛЕКТИВНОЕ
ПРЕДПРИЯТИЕ

УЗЕЛ

_________________

ПОСТАВЛЯЕМ » Припой ПОС, ПОССу, А. - Баббиты Б16, Б83, БК. - Свинец вторичный С0, С1, С2, ССуА. - Цинк Ц0, Ц1, Ц2, аноды. - Олово О1, О1ПЧ. - Прокат медный М1, М2 лист, прут, шг. - Прокат латунный Л63, ЛС59 лист, прут, шг. - Прокат бронзовый БрАЖ, БрОЦС, БрОФ круг, втулка, плита. - Другую металлопродукцию под заказ.

СПРАВОЧНИК / Свойства, химсоставы, ГОСТы, технологии

_________________

Наши
координаты

85102 Украина
Донецкая обл.
г.Константиновка
ул.Красногвар-
дейская, 95

тел/факс:
(06272) 2-63-30

2-55-09
2-51-59
2-40-57

uzel98@ukr.net

Флюсы

Флюсы условно делятся на восстановительные флюсы и окислительные, флюсы для плавки и для пайки, так же существуют флюсы для сварки, выращивания монокристаллов (например - феррогранатов, ортоферритов, гексаферритов) и электролиза(например - получение алюминия, магния,титана), но пока будем рассматривать флюсы только для плавки ювелирных сплавов и некоторых цветных металлов. Под флюсами следует понимать, как отдельные компоненты, так и смеси, например можно использовать только буру, а можно к буре добавить поташ, получится смесь, которую называют флюсом. Чтобы эфективно использовать флюсы, необходимо знать их свойства и понимать происходящие химические процессы. Восстановительные флюсы для плавки


Тетраборат натрия (бура) - Na2B4O7

Бура является важнейшей добавкой при плавке, она обеспечивает: образование на стенках тигля глазури, предохранение расплава от доступа кислорода, растворение окислов металлов. Бура представляет собой соль тетраборной кислоты, существующей в свободной форме в виде декагидрата Н2В4О7*10H2O - прозрачных бесцветных кристаллов, которые становятся мутными в сухом воздухе. Из водного раствора буры при температуре выше 60ºС выделяются гексагональные кристаллы называемые «ювелирной буры» - Na2B4O7*5H2O. Ювелирная бура при пайке отдает при температуре 350-400ºС большую часть своей кристаллизационной воды, что приводит к нежелательному вспучиванию. При медленном нагревании при температуре 741ºС бура выделяет кристаллизационную воду и превращается в кальцинированную буру, которая при нагреве уже не вспучивается. При дальнейшем нагревании она распадается на метаборат натрия и трехокись бора, которые сплавляются в жидком состоянии:

Na2B4O7 = 2NaBO2 + B2O3

И как уже было сказано при описании борной кислоты, нежелательные окислы металлов(например - CuO) при взаимодействии с трехокисью бора превращаются в метабораты. Метаборат натрия, содержащийся в расплавленной буре, легко смешивается с вновь образующимися боратами и быстро выводит их из зоны расплава металла и флюса и освобождает место новым активным частицам трехокиси бора. В то время как борная кислота при температурах ниже 900ºС образует на металле вязкий слой шлака, через который новые активные частицы не попадают на поверхность металла, бура уже при температурах около 700ºС хорошо растворяет окислы.


Карбонат натрия (сода) - Na3CO3

Эта натриевая соль угольной кислоты образует с 10 молекулами воды большие прозрачные кристаллы. Кальцинированная (не содержащая воду) сода применяется в виде белого порошка. Ювелиры используют ее в качестве добавки при восстановительной плавке, т.к. она расплавляется при 860ºС и растворяет окислы металлов, которые образуют карбонаты, собирающиеся на поверхности в виде шлаков. При этом под действием натрия пламя становится желтым:

Na2CO3 + CuO = CuCO3 + Na2O Карбонат калия (поташ) - К2СО3

Поташ похож на соду, плавится при 897ºС. Калий, выделяющийся при восстановительной плавке, окрашивает пламя в фиолетовый цвет.


Смеси флюсов

Как правило, такие смеси составляются в ювелирной мастерской без особых правил. В лучшем случае используют какие-либо старые составы или составляют смеси из имеющихся в наличии компонентов. Смесь составлена правильно, если удовлетворяет следующим требования: повышает эффективность действия отдельных компонентов и изменяет температуру плавления химических компонентов. Например, смесь борной кислоты и соды вполне отвечает таким требованиям:

H2B 4O7 + Na2CO3 = Na2B4O7 + H2CO3

Бура имеет относительно высокую температуру плавления, находщуюся на 50К ниже температры плавления эвтектического сплава серебро-медь. На практике это означает, что сплав может окислится еще до того, как бура образует слой защитной глазури. Другие восстановительные флюсы, например, карбонат калия(поташ), карбонат натрия(сода) или хлорид натрия(поваренная соль), начинают действовать приеще более высоких температурах. Температура плавления флюсовых смесей значительно ниже: поташа с содой - 690ºС, а поваренной соли и соды - 620ºС. При добавлении этих компонентов к буре температура действия трехкомпонентной меси будет существенно ниже температуры плавления буры. Кроме того, повышается содержание карбонатов калия и натрия, в результате чего интенсивнее образуется и отводится с поверхности шлак:

K2CO3 + Na2B4O7 = 2KBO2 + 2NaBO2 + CO2

Хорошим качеством обладают смеси следующего состава: 2 части воды, 2 части поташа, 1 часть буры или (для сплавов с низкой температурой плавления) 1 часть поваренной соли, 2 части поташа, 1 часть буры.


Восстановительная плавка

Применяется в том случае, когда предполагается, что дефекты явились следствием попадания в расплав кислорода или других газов, которые растворяются в сплаве в чистом виде или образуют с металлами химические соединения. Так, например, наиболее распространенной формой проявления кислорода в сплаве благородного металла является образование красной окиси меди Cu2O – соединения, которое устойчиво даже при высоких температурах и может быть удалено только посредством выполнения восстановительной плавки. А она производится следующим образом: при незначительном количестве примеси достаточно добавить упомянутый выше смешанный флюс; с помощью добавки 0,5 % кадмия можно вывести из сплава, не причиняя ему вреда, еще большее количество окислов.

Восстановление фосфористой медью сложнее , т.к. неизрасходованные остатки фосфора могут испортить сплав, поэтому медь вводится небольшими дозами и по мере необходимости. Обычно достаточно добавки 1 % фосфористой меди, что соответствует приблизительно 0,15 % фосфора. Окислы металлов растворяются по следующей схеме:

5Cu2O + 2P = P2O5 + 10Cu, (1)

Cu2O + P2O5 = 2CuPO3, (2)

10CuPO3 + 2P = 6P2O5 + 10Cu (3)

Процесс восстановления происходит сначала по уравнению (1) с образованием газообразного фосфорного ангидрида. С уменьшением содержания Cu2O реакция проходит по уравнению (2) с образованием метафосфата меди CuPO3, который только частично растворяется в соответствием с уравнением (3) , а остальная нерастворяющаяся в расплаве его часть переходит в шлак. Выделяющиеся пары фосфорного ангидрида выполняют роль защитной среды для поверхности расплава и в процессе разливки. К сожалению, оставшиеся частицы фосфора (достаточно всего 0,001 % Р) могут нанести большой вред сплаву: он образует хрупкие соединения, например Ag2P, Cu3P, Ni3P, которые образуют с соответствующими металлами низкоплавкие эвтектики.

Без добавления флюсов, плавка в графитовом тигле носит слабый восстановительный характер, то есть графит забирая кислород у оксида металла (например - меди CuO), окисляется до CO и CO2. Образующийся, при горении углерода, газ, образует защитную среду, предотвращающую окисление металлов. Окислительные флюсы для плавки


Нитрат калия (калийная селитра) - KNO3

Калиевая соль азотной кислоты образует бесцветные, стойкие на воздухе кристаллы. Калийную селитру применяют для окислительной плавки, т.к. она плавится при 339ºС и окисляет неблагородные металлы, превращаясь в нитрат калия, т.е. в соль азотистой кислоты и оксид металла:

KNO3 + Pb = KNO2 + PbO Нитрат натрия (натриевая селитра) - NaNO3

Недостаток ее в том, что она очень гигроскопична. Как флюс натриевая селитра схожа с калийной селитрой и плавится уже при температуре 316ºС. При плавлении взаимодействует аналогично нитрату калия.


Смеси флюсов

Если смешать натриевую и калийную селитры в соотношении 1:1, то температура начала плавления такой смеси снизится до 216 градусов. Очень важным является согласование температуры плавления флюсов и их смесей с температурами плавления металлов и интервалами плавления сплавов. Стоит отметить, что окислительные флюсы окисляют и графит, однако толстые стенки графита все-же позволяют проводить окислительную плавку. В случаях, когда требуется интенсивное окисление сплава, плавку следует проводить в керамической вставке, вставленной в графитовый тигель.


Окислительная плавка

Используется, если причиной дефектного сплава являются примеси неблагородных инородных металлов, например Pb, Sn, Zn, Al, то сплав переплавляют с окисляющей добавкой, выделяющей кислород, чтобы связать нежелательные металлы в виде окислов и перевести их в шлак. Сначала слиток взвешивается, затем берут тигель (лучше использовать керамическую вставку см. рисунок) и заполняют его приблизительно на одну треть металлом. После того, как металл стал жидким, в расплав небольшими порциями осторожно добавляют немного селитры и контролируют протекающую реакцию, плавят до тех пор, пока не израсходуется вся селитра и расплав не перестанет бродить. После пайки содержимое тигля выливают на стальную плиту, охлаждают, отбивают шлак, размельчая слиток и отсортировывая корольки золота. Затем металл подвергают кипячению в азотной кислоте, промывают и высушивают. С одной стороны слиток отбивают как можно тоньше – если при этом на его поверхности появляются изломы серого цвета, то плавку следует повторить. Потери металла при этом восполняют добавками меди и небольшого количества серебра.

Применяется ювелирами очень редко, так как при наличии даже небольшого количества примесей все же лучше химически переочистить загрязненный сплав, и работать с чистыми металлами, гарантирующими качество изделий.

Керамическая вставка (керамический тигель) должна вставляться в графитовый тигель с небольшим зазором, так как при нагреве-остывании керамическая вставка или графитовый тигель могут дать трещину (температурные коэффициенты линейного расширения графита и керамики разные).


Флюсы для пайки

Флюсы для пайки – это активные химические вещества, применяемые для снижения поверхностного напряжения и улучшения растекания жидкого припоя, а также для очистки и защиты поверхности сплава от окислов. Комфортная и качественная пайка во многом зависят от выбора флюса для проведения пайки

По механизму действия флюсы для пайки делятся на флюсы растворяющие оксидные пленки и восстанавливающие окиси до металлов(соляная кислота, хлористый цинк, борная кислота , бура), и флюсы, которые не оказывают никакого химического воздействия, а служат для образования защитного покрытия(канифоль, воск, смола).

В зависимости от температурного интервала активности различают низкотемпературные (до 450 град. С) флюсы (растворы канифоли в спирте или растворителях, гидразин, древесные смолы, вазелин) и высокотемпературные (более 450 град. С) флюсы (бура и её смесь с борной кислотой, смеси хлористых и фтористых солей натрия, калия, лития).

В качестве флюсов для облегчения пайки ювелирных изделий используются растворы буры и борной кислоты.

Универсальным флюсом для пайки золотых сплавов является водный раствор буры с борной кислотой в соотношении один к одному по объему. Для его приготовления равные части буры и борной кислоты тщательно перемешивают, растирают и растворяют в дистиллированной воде, нагревают до выпадания твердой фазы. Образовавшуюся смесь растирают до гладкой массы, разбавляют дистиллированной водой до получения жидкой пасты и охлаждают. Такой флюс удобно использовать в процессе пайки, поскольку он легко проникает в зазоры спаиваемых деталей.

Наиболее используемые флюсы для пайки и их состав приведены в таблице.

Качество флюса, степень его пригодности определяют на чистой пластинке основного компонента припоя: сверху наносят флюс, снизу пластину нагревают; если после выпаривания оставшийся белый налет, расплавляясь, равномерно растекается по металлу, флюс вполне пригоден. Если же он собирается в шарики, то с данным металлом несовместим. Реакция флюса на окислы определяется после промывки пластинки: если она остается чистой, флюс активен и надежно защищает поверхность данного металла от кислорода и воздействия высоких температур при пайке.


Отбеливание ювелирных изделий

В ювелирном деле, после проведения операции пайки, производят отбеливание - очистка поверхности слитков, элементов и готовых изделий от окислов и удаление остатков после предыдущих работ (плавки, пайки, отжига).

Состав отбеливающего раствора определяется видом сплава, подлежащего отбеливанию. Длительность процесса отбеливания зависит от температуры и концентрации раствора.

Сплавы золота достаточно отбеливаются 7-10%-ным раствором азотной кислоты при температуре 60-70 град. С. Применяются также 5-10%-ный раствор соляной кислоты при температуре 40-60 град. С и 10-15%-ный раствор серной кислоты при температуре 60-70 град. С. Продолжительность отбеливания не более 30 секунд в зависимости от степени окисления и образования остаточного флюса.

Сплавы серебра отбеливаются в 5-10%-ном растворе серной кислоты при температуре 40-50 град. С за 30 секунд, а также в 1-2%-ном растворе соляной кислоты при температуре 30-40 град. С за минуту.

Изделие или его части в кислотоупорном сетчатом пластиковом ковше или взятые медным пинцетом окунают в нагретый раствор в ванночку из огнеупорного стекла или фарфора, снабженную кислотоупорным кожухом и установленную на нагревательный прибор, выдерживают заданное время. После полного исчезновения с поверхности украшения остатков флюса и окислов его вынимают, промывают в банке с водой и сушат.

Нельзя пользоваться стальным (медицинским) пинцетом, который может оставить налет на слитке или украшении.


Часть информации взята с сайта Компании "Индукционные печи"