#Плавка – это плавление определенного количества металла для того, чтобы получить сплав необходимой пробы и профиля.
Лигатура – это металл, входящий в один сплав с золотом, серебром…то есть драгоценным металлом.
Шихта – смесь материалов, которые должны находиться в определенной пропорции. Эта смесь подлежит переработке в специальных агрегатах, в результате которой на выходе получается продукт с заданными определенными величинами, в нашем случае – необходимая проба.
Проба – количество содержания драгоценного металла в лигатурном сплаве.
Тигель – это емкость, в которой ювелир проводит свои работы: обжиг, плавление, высушивание и т.д.
Бура является важнейшей добавкой при плавке, она обеспечивает:
1.образование на стенках тигля глазури,
2.предохранение расплава от доступа кислорода,
3.растворение окислов металлов.
Благодаря этим свойствам, бура понижает температуру плавления,предотвращает улетучивание металла.
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 плавке и пайке необходимо использовать специальную безводную буру.
Бура уже при температурах около 740ºС хорошо растворяет окислы.
Для ошлакования образующихся оксидов с флюсами вводят добавки, состав которых зависит от состава расплавляемой шихты и образующихся при этом оксидов. Так для ошлакования оксидов алюминия и кремния в рафинирующий (или покровно-рафинирующий) флюс вводят соду.
При многократном переплаве расплав загрязняется оксидом. Для его удаления также используют соду или известняк, а для разжижения шлака добавляют буру:
Обработка расплава кварцевым песком приводит к ошлакованию железа.
Если вы собираетесь расплавлять однородный материал, то такую шихту можно загружать одновременно в печь. Если же вы планируете провести плавку материалов из разной температурной категории, то необходимо помещать шихту из следующих соображений: сначала печь раскаляют до 1250°С – то есть золотой материал, затем можно работать с серебром, которое плавится при температура в 1150 °С. То есть процесс работы рассчитываем из того, что печь будет остывать, а не наоборот.
Если же ювелиру необходимо работать с модным в настоящее время двойным сплавом, то есть золотосеребряным, то первым идет серебро, которое укладывают на дно тигля, и после засыпают золото. Получается, что плавка идет одновременно. Температура такой плавки рассчитывается исходя из процентного содержания серебро в сплаве: 30% серебра – температура повышается до 1250 °С, от 40 до 70% - температура понижается вплоть до 1180 °С, а при высоком содержании серебра – до 80% температура применяется до 1170 °С.
Хороший результат достигается тем, что в известную шихту (Известная шихта включает исходное шлиховое золото, соду и прокаленную обезвоженную буру. Расход флюсов составляет 1,5-3% от массы шлихового золота. Массовое соотношение буры к соде в смеси флюсов обычно составляет 2:1.) дополнительно вводится оксид кальция (известь) и кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.
Бура безводная 6-10 Оксид кальция 1,5-3 Песок кварцевый 0,5-1,0 Шлиховое золото.
Бура - используется как основа образующегося легкоплавкого нейтрального шлака с высокой экстрагирующей способностью по отношению к оксидам неблагородных элементов системы Na2O B2O3 CaO - SiO2 MenOm, где Me Fe, Mg, Ti, Zr, Al.
Оксид кальция -применяется как шлакообразующий флюс, повышающий межфазное натяжение на границе шлак металл, способствующий коалесценции мелких капель лигатурного сплава золота и выделению их из шлаковой фазы.
Кварцевый песок- вводится с целью связывания в легкоплавкие силикатные комплексы оксидов железа основного шлакообразующего компонента шлихового золота.
Нижний и верхний предел содержания буры в шихте обеспечивают при плавке шлихового золота соответственно с низким и высоким содержанием шлакообразующих компонентов, образование легкоплавкого шлака с температурой плавления 800-850C и оптимальными физико-химическими свойствами.
Снижение содержания буры в шихте менее 6% приводит к увеличению температуры плавления шлака и возрастанию остаточного содержания в нем золота и серебра, а увеличение более 10% нецелесообразно, так как не улучшает показателей плавки.
Верхний и нижний пределы содержания в шихте оксида кальция обеспечивают при плавке оптимальные поверхностные свойства шлакового расплава и относительно низкое остаточное содержание в шлаке золота и серебра.
Снижение содержания оксида кальция в шихте менее 1,5% уменьшает поверхностное натяжение шлака, а увеличение более 3% повышает его температуру плавления, в результате в обоих случаях в шлаке возрастает остаточное содержание благородных металлов.
Верхний и нижний пределы содержания кварцевого песка в шихте обеспечивают при плавке шлихового золота соответственно с высоким и низким содержанием магнетита, образование легкоплавких силикатов железа типа 2FeOSiO2. Выход за предельные содержания кремнезема в шихте приводит к возрастанию температуры плавления шлака и соответственно увеличению остаточного содержания в нем благородных металлов. Для Повышения селективности процесса плавки за счет увеличения степени ошлакования неблагородных примесей, результат достигается тем, что в известную шихту, содержащую силикатное стекло и исходный концентрат, содержащий благородные металлы и неблагородные элементы, дополнительно введен фторид кальция (CaF2) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Силикатное стекло - 24 - 48 Фторид кальция - 3 - 6 Концентрат, содержащий благородные металлы и неблагородные элементы - Остальное Назначение флюсов в заявляемой шихте следующее.
Силикатное стекло вводится с целью связывания в устойчивые шлаковые комплексы оксидов неблагородных металлов и как основа образующегося силикатно-натриево-кальциевого шлака, обладающего высокой экстрагирующей способностью по отношению к оксидам неблагородных элементов. Фторид кальция (флюорит или плавиковый шпат) применяется как флюс, понижающий вязкость шлака и повышающий межфазное натяжение на границе шлак-металл, способствующий коалесценции капель сплава благородных металлов и выделению их из шлаковой фазы.Существует правило: сначала плавят драгоценные металлы, и только затем добавляют лигатурные, то есть цветные металлы.
Когда лигатура расплавится необходимо хорошо перемешать сплав, после этого его выливают в металлическую изложицу и оставляют остывать. Чтобы избежать присутствия кислорода в сплаве и предохранить его от окислов, необходимо воспользоваться флюсом (бура) примерно из расчета по 5 грамм на каждые 100 грамм сплава. Расплавленный флюс образует на стенках своеобразную глазурь, которая и предохраняет драгоценный расплавленный металл. И помните, стальные изложницы перед работой необходимо очистить стальной щеткой и смазать машинным маслом.
Теперь перейдем к поэтапному процессу плавки.
Проверяем исправность системы, а так же заранее готовим форму отлива. Горячий расплавленный материал необходимо сразу же помещать в заготовленные формы.
Тигель прогревают без шихты, затем в него засыпают флюс. Расчет флюса идет такой: берется 1% от массы заготовленной шихты.
Теперь в печь засыпаем заготовленную шихту, и выставляем температуру.
В конце расплавленный материал необходимо покрыть свежим флюсом и все это перемешать.
Теперь сплав должен отстояться, однако температуру не снижаем. При этом процессе свежий флюс отшлаковывает ненужные примеси, после чего вводят раскислитель.
Изложницу нагревают до 100 °С и натирают специальной технологической смазкой.
Через сливной желоб сливают горячий материал.
Происходит полное охлаждение (кристаллизация).
Готовый слиток извлекают из изложницы.
Понятно, что данный процесс только в домашних условиях, на предприятиях все оборудовано специальными комплексами, которые производят и плавку, и отливу, и все это в условиях вакуума.
Если в мастерской нет плавильной печи, то шихту можно нагревать в специальной плошке, для этого используют газовую горелку.
Чаще всего ювелиры работают со стальными или чугунными изложницами. Сама по себе изложница – это металлический брусок, который имеет паз, совпадающий по форме с будущим слитком. Все размеры зависят от размеров предполагаемого слитка.
Существуют изложницы для горизонтальной и вертикальной отливки. Горизонтальная изложница делается сплошной, и в ней могут быть расположены сразу несколько ячеек. Вертикальная изложница,является разъемной, где есть заливная воронка и торец.
Перед работой изложницу необходимо прокалить при температуре в 550 °С, причем сразу же добавить технологическую смазку. Роль подобной смазки – обеспечить равномерное растекание сплава по изложнице, так же препятствовать прилипанию и образованию раковин. Чаще всего для этих целей подходит льняное, подсолнечное, конопляное, веретенное или даже машинное масло. Иногда берут пчелиный воск или же водную эмульсию молотого мела.
Изложницу необходимо подготовить заранее, если же вы смазываете ее непосредственно перед охлаждением металла, то в этом случае ювелир обязательно должен прокипятить масло на водяной бане при температуре в 120 °С, чтобы обезводить его.
Заранее стоит подготовить рабочее место, чтобы потом не отходить от него, не обжечься, не пролить сплав, не допустить попадания примесей и окисления.
