Благородные металлы

Савицкий Е.Г.

Металлургия, 1984 г.

2.4.2. ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ

Из восьми благородных металлов золото, серебро, платина и палладий являются наиболее пластичными металлами, обработка которых в холодном или горячем состоянии не вызывает особых затруднений. Из остальных платиновых металлов осмий и рутений наименее пластичны. Пластичность платиновых металлов в большой степени зависит от концентрации примесей в металлах, особенно это относится к рутению, иридию, родию.

Рутений [31]. Поликристаллический рутений — практически неде» формируемый металл, с трудом поддающийся пластическому деформированию при температуре выше 1500 °С. При холодной обработке спеченного рутения допустимая величина обжатия за проход между отжигами не превышает 10%, а максимальное суммарное обжатие — 50%. Зоннорафинированный монокристаллический рутений пластичен уже при комнатной температуре (выдерживает изгиб более чем на 90°).

Родий [31]. В холодном состоянии родий с трудом поддается пластическому деформированию, его можно ковать при температуре 1200— 1500 °С и протягивать в проволоку диаметром до 0,5 мм при температуре 800—1000°С, родий в виде листа толщиной 0,7—1 мм прокатывают в горячем состоянии при температуре 1000—1200 °С. После горячей обработки родий становится достаточно пластичным для холодной прокатки или волочения с промежуточными отжигами. Монокристаллы родия, полученные электронно-лучевой зонной плавкой, можно деформировать в холодном состоянии с общим обжатием на 90 % без промежуточных отжигов.

Палладий [31]. Палладий легко поддается ковке, штамповке, прокатке в тончайшие листы, волочению в тонкую проволоку, он отлично полируется и сваривается. При холодной деформации палладий значительно упрочняется; так, при деформации на 50 % временное сопротивление разрыву и твердость возрастают в 2—2,5 раза.

Осмий [31]. Осмий практически не деформируется; имеются сведения, что горячая обработка давлением осмия при использовании оболочки из молибдена не дала положительных результатов.

Иридий [31]. При комнатной температуре иридий с трудом поддается пластической обработке, при температуре 1500—2000 °С его можно ковать, прокатывать в лист, при температуре около 1000°С из иридия можно изготовить проволоку диаметром до 0,5 мм. Дальнейшая прокатка и волочение выполняются при комнатной температуре с многократными промежуточными отжигами. Зоннорафинированные монокристаллы иридия пластичны при комнатной температуре, выдерживают обжатия до 25 % и более.

Платина [31]. Платина — самый пластичный металл платиновой группы, легко поддается всем видам обработки металлов давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Платина может быть прокатана в фольгу 2—1 мкм, протянута в проволоку диаметром 1—2 мкм. Платина с трудом поддается полировке обычными механическими методами, при обработке резанием наблюдается значительный износ режущего инструмента.

2.4.3. ПРОКАТКА ЛИСТОВ, ПОЛОС, ЛЕНТЫ, ФОЛЬГИ

Прокатка большинства благородных металлов и сплавов не вызывает особых затруднений и мало чем отличается от прокатки цветных металлов; для них не требуется каких-либо особых технологических операций. За исключением немногих металлов и сплавов, прокатка производится в холодном состоянии па двух- или четырехвалковых прокатных станах с промежуточными отжигами после деформации в среднем на 75-85 % [29].

Кроме обычной технологии прокатки фольги на многовалковых прокатных станах, при производстве небольших объемов фольги применяют пакетную прокатку. Таким способом можно изготовить фольгу из пластичных металлов толщиной до 1 мкм, а из родия и иридия — до 3— 5 мкм. Особенность изготовления фольги пакетом заключается в том, что фольга толщиной до 25—50 мкм прокатывается в 4—8 слоев, а более тонкая фольга прокатывается в специальных металлических прокладках — «рубашке» [29].

Изготовление тончайшей фольги (до 1 мкм) — технологически сложный процесс, хотя внешне он выглядит просто: карточки заготовок прокатываемых металлов перекладываются листами парафинированной бумаги, и пакет прокатывается на стане. Бумага обеспечивает смазку заготовок, облегчает их деформацию и в то же время препятствует слипанию листов фольги между собой. При прокатке тончайшей фольги, пакетом подбираются режимы прокатки: толщина пакета, дробная и общая деформация до замены пакета или до термообработки и т.д. [29].

Из благородных металлов и сплавов (золото, платина, сплавы платина — серебро, платина — никель и др.) изготавливают плющеную ленту прокаткой проволоки в валках. По толщине плющеная лента подразделяется на несколько групп от ультратонкой (0,5—3 мкм) до толстой (более 0,5 мм).

Для плющения применяют специальные плющильные станы или обычные двухвалковые прокатные станы. При производстве тончайших лент для плющения высокопрочной проволоки (твердостью 4000— 6000 МПа и временным сопротивлением до 2000--25U0 МПа) применяют малогабаритные многовалковые прокатные станы с твердосплавными рабочими валками диаметром 6—10 мм. При плющении на валках определенного диаметра опре .к ленного металла на заданные размеры плющеной ленты для опредения исходного диаметра проволоки, а также единичного и суммарного обжатия обычно используют номограммы, построенные опытно-расчетным путем [29].

Для получения листов из малопластичных окисляемых металлов — родия, рутения или иридия — эффективным является прокатка металлов в вакууме в горячем состоянии. Так, при деформировании клиновидных образцов рутения (выплавленных в вакуумно-дуговой печи при температурах 1100, 1200, 1300 °С в вакууме 1,3.10-3 Па) с обжатиями от 10 до 50 % разрушения не наблюдалось. При прокатке таких же образцов, на воздухе при обжатиях выше 30 % происходило их разрушение. При 1400 °С рутений хорошо деформировался в вакууме за шесть проходов с суммарным обжатием 78 %.

Горячая прокатка в вакууме является малопроизводительным процессом, поэтому проблему повышения пластичности тугоплавких платиновых металлов, по-видимому, следует решать за счет повышения их чистоты, получения монокристаллической структуры и холодной или теплой деформации их на воздухе с последующим отжигом в вакууме. Производство сусального золота [32]

Сусальным золотом называют фольгу из золота и его сплавов толщиной 0,1—1 мкм, получаемую ковкой главным образом вручную. Сущность процесса изготовления сусального золота заключается в том, что карточки фольги, разделенные друг от друга прокладками, собирают в пакет, пакет закладывают в кожаную обойму, по обойме наносят удары молотком, в результате происходит утонение (вытяжка) карточек. Масса бойка молотка составляет 2—8 кг, наковальни (гранитной или мраморной) — 0,5 кг. Прокладки обычно изготовляют из оболочки слепой

кишки, которые специально обрабатываются для придания им целостности и эластичности при нанесении по ним ударов; прокладки не должны прилипать к вытягиваемому золоту. Пока не найдено полноценных заменителей натуральных прокладок, особенно при последних операциях ковки. Схема операций производства сусального золота приведена ниже:

Несмотря на то что производство сусального золота известно около 3000 лет, в настоящее время во всем мире оно производится почти без изменений ковкой вручную. Иногда первую операцию ковки удается заменить прокаткой на многовалковом прокатном стане.

Сусальное золото коррозионностойкое, применяется для наклеек, тиснений, декоративных покрытий и др.

По технологии сусального золота производят сусальное серебро, сусальный биметалл (золото + серебро), сусальные латуни (томпак).