Лигатура. Свойства, состав и применение лигатуры

Лигатура – латинское слово, переводится как «связь». Понятие заимствовали литераторы. Они стали называть лигатурой письменный знак из нескольких графем. Графема – это единица письма, буква или иероглиф. Какие именно части слились, за давностью лет помнят, иногда, лишь филологи.

Так, знак @ — лигатура английского предлога «at». Что именно вошло в состав, не всегда понятно и при взгляде на сплавы металлов. Добавки, слияние с которыми улучшает свойства золота, серебра и не только, так же именуют лигатурой. О значении этого понятия в металлургии, сегодня и пойдет речь.

Что такое лигатура?

Понятие лигатура металлургия рассматривает, как добавку, улучшающую качественные параметры сплава. На слуху, к примеру, словосочетание «легированная сталь». От простой (углеродистой), она отличается повышенной прочность.

Ее обеспечивают связи, которые образуют с железом никель, хром, вольфрам, молибден, титан, марганец или кремний. Все эти элементы (чаще по отдельности) используют в качестве лигатуры.

Из списка видно, что ей могут быть только металлы. Для разных сплавов и целей, они разные. Лигатурой считается один или несколько металлов в строго определенных пропорциях.

Зачастую, эти пропорции прописаны в стандартах производства. Так, для модифицирования литейных сталей используют состав из 6-11% хрома, 10% никеля, 7% марганца, 6-10% кремния, 2% титана, 3-7% церия.

Если добавляют ванадий, то в размере 8-12%. При вливании бора, берут 7-12% элемента. Существуют ГОСТы для каждого из металлургических сплавов. Согласно им, многие предприятия изготавливают готовые добавки на продажу.

Купить лигатуру предлагает, к примеру, . Фирма торгует составами на основе меди, никеля, реализует и алюминиевые лигатуры.

Виды лигатуры

Лигатуры делятся по сплавам. Бывают добавки для сталей и прочих сплавов на основе железа. Бывают лигатуры для титановых, бронзовых, латунных, медных сплавов. Отдельная категория – «присадки» для драгоценных металлов.

Для них существуют пробы, указывающие на обязательное содержание в сплаве ценного элемента. Производство лигатуры рассчитывается на остаточную процентовку. Добавки влияют на цвет исходной продукции, ее прочность.

На фото лигатура алюминия

В общем, существуют десятки лигатур. Иногда, их делят на «присадки» для драгоценных и неблагородных сплавов. Иногда, добавки подразделяют по ведущему в них элементу. Для получения чугуна используют 1,5% иттрия, 0,2% кобальта, 3% хрома, 3-7% кремния и 11-27% меди, значит, она и ведущая.

То есть, для чугуна идет медная добавка. Лигатура для золота 750-ой пробы, обычно, серебряная. Белого металла в ней 15%, а меди всего 10%. Лигатуры бывают готовыми.

Обычно, их выпускают в брикетах или концентрированных таблетках. Бывают составные «присадки», когда каждый элемент лигатуры добавляют в сплав по отдельности, в чистом виде.

Применение лигатуры

Сплавы и лигатуры связываются на этапе производства. «Присадки» добавляют в расплавленный металл-основу. Цель – не только улучшить структуру и качественные характеристики конечного продукта. Лигатуры помогают и в процессе варки сплавов, к примеру, делают их более или менее тугоплавкими.

При добавлении лигатур учитывается понятие «угар». Это потеря (испарение) драгоценного металла при термической обработке (переплавке). То есть, расчеты, сколько потребуется «присадок» ведут исходя из объема благородного элемента после угара.

Если применяются лигатуры в чистом виде, их коэффициент усвоения равен 93-95%. Готовые добавки в виде брикетов усваиваются на 98%, поэтому, зачастую и выбираются серьезными предприятиями.

Лигатура в ювелирном искусстве

Лигатура ювелирная позволяет сплавам соответствовать государственным стандартам. К примеру, существует несколько проб золота, самая низшая из которых 350-я. Это означает, что в составе изделия всего 35% желтого металла.

Такой сплав почти не попадает на рынок украшений, считаясь техническим. Однако, 375-я маркировка уже встречается. Самая ходовая 585-я проба. Ее называют красным золотом. В нем 58,5 желтого элемента и около 20% меди. Она придает сплаву алый отлив.

Да, по цветам для ювелирных сплавов тоже существуют ограничения. Белое золото должно быть белым. Но, как этого добиться? Помогают никель, платина, палладий.

Последние два металла – драгоценная лигатура. Такая «присадка» делает золото еще дороже. Неблагородная добавка никель удешевляет сплав, разбавляя благородность золота.

Лигатура в ювелирном деле – это, зачастую, возможность этим самым делом заниматься. Дело в том, что создавать украшения из чистого золота (самого ходового элемента) проблематично.

Без лигатуры металл излишне пластичный и мягкий. Изделия из золота 999-ой пробы гнутся, быстро ломаются. Клиенты не готовы переплачивать за вещь, которую не передашь по наследству. Платить готовы за украшения на века, то есть, требуется лигатура. Цена меньше (в случае неблагородной «присадки»), а срок службы дольше.

Добавка увеличивает длительность службы, существования. Понятие длительность есть и в музыке и лигатура, кстати, там тоже имеется. Ее письменное обозначение – дуга между нотами. Она значит увеличения, растягивание длительности ноты за счет добавления к ней длительности соседних знаков стана.

Существует лигатура для саксофона и других духовых инструментов, не относящаяся к нотным записям. Здесь лигатура – фото детали, крепящейся на мундштук. Аксессуар уменьшает потери воздуха, придавая звукам особую окраску и протяжность.

С понятием знакомы и те, кто корректировал прикус. Лигатура для брекетов – связующий металлический или пластиковый элемент между пластинами, крепящимися к зубам.

Как видно, в медицине «присадка» может быть не только металлической. Кстати, хирурги называют лигатурой нити для перевязки поврежденных кровеносных сосудов. Вот такая она многоликая, эта лигатура.

См. также

Легирование
Проба благородных металлов
Сплав

Это заготовка статьи о металлургии. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

: неверное или отсутствующее изображение

Для улучшения этой статьи желательно:

· Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)

· Проставив сноски, внести более точные указания на источники.

Немного истории

О том, что драгоценному металлу можно придать широкий спектр оттенков, известно уже с давних времён. В ювелирной промышленности цветное золото впервые стало применяться в 19 веке. Это произошло в связи с открытием новых благородных металлов — осмия, родия и палладия. Тогда же стали проводится эксперименты по введению их в драгоценные сплавы. Несмотря на то, что компоненты были известны, технология соединения металлов хранилась ювелирами в строжайшем секрете.

Уже в это время стало ясно, что лигатура в сплаве влияет на цвет и прочность изделий, но не на их пробу. Содержание примесей не должно превышать допустимых 0,17 %. Поэтому в настоящее время независимо от того, какой металл был использован в качестве лигатуры, общий золотосодержащий сплав считается драгоценным.

Отрывок, характеризующий Лигатура (металлургия)

– Мне сказали, что ты велел закладывать, – сказала она, запыхавшись (она, видно, бежала), – а мне так хотелось еще поговорить с тобой наедине. Бог знает, на сколько времени опять расстаемся. Ты не сердишься, что я пришла? Ты очень переменился, Андрюша, – прибавила она как бы в объяснение такого вопроса. Она улыбнулась, произнося слово «Андрюша». Видно, ей самой было странно подумать, что этот строгий, красивый мужчина был тот самый Андрюша, худой, шаловливый мальчик, товарищ детства. – А где Lise? – спросил он, только улыбкой отвечая на ее вопрос. – Она так устала, что заснула у меня в комнате на диване. Ax, Andre! Que! tresor de femme vous avez, [Ax, Андрей! Какое сокровище твоя жена,] – сказала она, усаживаясь на диван против брата. – Она совершенный ребенок, такой милый, веселый ребенок. Я так ее полюбила. Князь Андрей молчал, но княжна заметила ироническое и презрительное выражение, появившееся на его лице. – Но надо быть снисходительным к маленьким слабостям; у кого их нет, Аndre! Ты не забудь, что она воспитана и выросла в свете. И потом ее положение теперь не розовое. Надобно входить в положение каждого. Tout comprendre, c’est tout pardonner. [Кто всё поймет, тот всё и простит.] Ты подумай, каково ей, бедняжке, после жизни, к которой она привыкла, расстаться с мужем и остаться одной в деревне и в ее положении? Это очень тяжело. Князь Андрей улыбался, глядя на сестру, как мы улыбаемся, слушая людей, которых, нам кажется, что мы насквозь видим. – Ты живешь в деревне и не находишь эту жизнь ужасною, – сказал он.

Эволюция

Создание новых сплавов осуществляется согласно следующему порядку:

Возникает необходимость получить сплав по требованиям дизайна или моды, либо по практическим соображениям или физическим свойствам.
Исследование рынка определяет экономический потенциал разработки.
Исследование показывает, что существующие сплавы не обеспечивают требуемых качеств.
Выбранные параметры перечислены в порядке важности.
Изучается существующая литература.
Формула сплава обдумывается, исходя из предположения о том, как должны действовать определенные элементы при добавлении к выбранному металлу. Я подчеркиваю, что, по моему опыту, то, что должно получиться и что на самом деле получается, далеко не всегда соответствуют друг другу.
Оценка, включающая тестирование любых конкретных аспектов изготовления ювелирных изделий: ручной работы, литья и любых методов машинной обработки, с помощью которых будут производить изделия из нового сплава.
После того, как сплав будет опробован, он проходит испытания на одном из крупнейших в Австралии специализированных заводов по производству и изготовлению сплавов драгоценных металлов и, наконец, внедряется в производство на нескольких крупных заводах – мировых поставщиков драгоценных металлов.

В качестве примера эволюции сплава я использую здесь лигатуру для наших сплавов низкокаратного желтого золота. Эта лигатура используется для золотых сплавов с пробой ниже 14К.

Желтое золото от 9К до 14К
Лигатура
	%
Медь	78
Цинк	18
10% сплав меди и кремния	4
9K, %	10K, %	14K, %
Золото	37.80	42.00	58.70
Серебро	11.50	10.72	7.64
Лигатура	50.70	47.28	33.66

В 1964 году я начал свой бизнес и должен был изготовить литейные сплавы. Для начала я опросил своих партнеров какой сплав им требуется. Меня попросили сделать 9-каратное желтое золото. Понимая, что им нужна всего лишь небольшая модификация, я скорректировал содержание серебра, меди и цинка, чтобы они были довольно равномерно сбалансированы.

Итак, я приступил. Первый сплав, который я изготовил, был, возможно, хороший металл для ковки, но давал повышенную пористость при литье. Друг, который не был ни ювелиром, ни металлургом, предложил использовать кремний для «содействия текучести», поскольку он наблюдал использование кремния в палочках припоя. Зная, что кремний и золото не всегда совместимы, тем не менее, я отправился на путь открытия, который заставил меня искать дальнейшие улучшение сплаовх драгоценных металлов.

Первый кремнийсодержащий сплав я изготовил с 5% кремния в виде 10% -ного сплава Si-Cu, который добавил к основному сплаву Cu-Ag-Zn. Это, по-видимому, имело некоторые положительные результаты, выражавшееся в том, что отливки были яркими, гладкими и более чистыми, и не покрывались оксидами, в отличие от не содержащих кремний сплавов. Проблема заключалась в том, что отливки практически развалились у меня в руках. Тем не менее, я был удовлетворен тем, что кремний является полезной добавкой, безусловно заслуживающей дальнейшего изучения. Оставалось только установить оптимальное количество.

В результате я снизил содержание кремния на 50% и обнаружил, что так гораздо лучше. Я продолжал сокращать вдвое количество добавляемого кремния и в конечном итоге установил содержание кремния в конечном сплаве 0,32%. Металл больше не трескался и теперь я мог изготовить отличные отливки без пористости. Дальнейшие исследования доказали, что кремний предотвращает окисление лигатуры сплава, поэтому оксид цинка не способен образовываться, поверхностное натяжение увеличивается, а полученный сплав при литье не дает пористости, ранее вызванной включениями оксида цинка.

Наши клиенты были счастливы избавиться от проблем пористости и с энтузиазмом восприняли новый сплав. В течение 2 месяцев дальнейших испытаний был установлен более низкий параметр для кремния. Некоторые незначительные изменения в формулу сплава были внесены в течение следующих 3-4 лет, но найденная формула использовалась в течение 25 лет.

Я был так доволен открытием влияния кремния на золотые сплавы, что сразу же попробовал его на 18-каратном желтом золоте. Первоначальный результат: кольца обломились с елочки и рухнули мне в руку. Я пробовал все меньшее и меньшее количество кремния, пока не убедился, что допустимое содержание кремния для 18К золота настолько незначительно, что преимущества от него сводятся к нулю. Хотя другие исследователи утверждают, что кремнийсодержащие высококаратные сплавы золота имеют какие-то достоинства, мое мнение не изменилось.

Мое предложение Worshipful Company of Goldsmiths по использованию кремния в золотых сплавах в 1968 году было встречено с изумлением. Я дал им формулу сплава, которая к тому времени уже была испытана в торговле двумя крупнейшими поставщиками драгоценных металлов. Через три года кремнийсодержащие золотые сплавы, особенно низкопробные, стали коммерческой реальностью. Радостно сознавать, что кремний теперь является стандартным легирующим компонентом в сплавах с низким содержанием золота и принят во всем мире.

Белое золото

Во время моего тридцатитрехлетнего поиска оптимальных сплавов драгоценных металлов, подходящих для литья ювелирных изделий, сплавы белого золота прошли свою собственную эволюцию. Мои попытки сделать 18-каратное белое золото привели к использованию лигатуры, содержащей никель или палладий.

Никель в сплавах 18-каратного белого золота не создал мне никаких проблем. Однако, проделав массу экспериментов, я не достиг такого успеха, какого бы мне хотелось.Поэтому я сосредоточился на палладии в качестве отбеливающего агента для сплавов белого золота.

Никелевые сплавы легко отливаются из-за более низких температур плавления и литья — в диапазоне 950-1050oС против 1200oC для сплавов с палладием, но качество литья никелевых сплавов не дает желаемого постоянства.

Золото-никелевые сплавы, хотя и более дешевы и белее палладиевых сплавов, были более проблематичными как при литье, так и при последующей обработке. С ними нужна осторожность при обработке на всех стадиях производства, они могут создавать проблемы для ювелира и закрепщика, крапана и полосы могут быть не прочными на изгиб и, что еще хуже, развалиться от удара уже при продаже в магазине.

Белое золото Pt/Pd 18K
Лигатура
%
Медь	80
Цинк	20
%
Золото	75
Платина	5
Палладий	15
Лигатура	5

В конечном итоге я остановился на сплаве с 12% палладия, который хоть и не был достаточно белым, но по стоимости незначительно превышал никелевый. Главной особенностью этого сплава является его стабильность на всех стадиях производства при вполне приемлемом цвете. К моему огорчению, мне часто говорили: «В любом случае, под покрытием никто ничего не увидит». Использование палладиевых сплавов намного легче: крапана, полосы, штыри не ломаются.

Со временем я убедил некоторых клиентов заплатить немного больше и купить 18К белое золото с 15% палладия, которое имеет гораздо лучший цвет, хотя и оно немного серовато. Этот сплав мы чаще всего и используем, если только я не смогу убедить кого-то взять сплав с платиной и палладием. Добавление 5% платины дает сплаву превосходный белый цвет. Я считаю, что вместо нанесения гальванических покрытий лучше использовать естественные цвета легированного металла.

Из-за более высокой температуры плавления и литья этих сплавов рекомендуется использовать фосфатную формовочную смесь.

Будущее

Те улучшения, которые мы вводим, например, при разработке пружинных сплавов должны осуществляться таким образом, чтобы новый сплав соответствовал по цвету сплавам желтого золота. Сплавы белого золота могут и должны совершенствоваться и дальше, чтобы обеспечить лучший цвет и экономичность.

Лично я всегда выступаю за использование высокопробных драгоценных металлов, что означает отсутствие покрытия. Когда требуется 18 каратное белое золото, я считаю, что, если это экономически возможно, следует использовать лигатуру с платиной. В противном случае остается работать с настолько белым металлом, какой только возможно получить.

Сейчас мы проводим исследования по разработке сплавов около 24К, которые можно использовать для производства ювелирных изделий. Это сложно, но перспектива захватывающая. Полученный сплав должен хорошо поддаваться ручной обработке, но также быть и литьевым, поскольку сплавы драгоценных металлов, которые не могут быть обработаны традиционными методами, не имели успешной истории.

С момента основания Apecs Investment Castings в 1963 году мы всегда разрабатывали литейные сплавы. Все они хорошо поддаются ковке. Это красные, розовые, белые и зеленые, 9, 10, 14, 18 и 22К сплавы золота. Но у них нет такого красивого цвета, как цвет чистого 24 каратного золота.

Миф № 1. Золото — самый стойкий драгметалл

То, что мы видим в ювелирных магазинах, на самом деле не чистое золото, а сплав металлов, содержащий лишь часть этого благородного ископаемого. Чистое золото имеет мягкую и пластичную структуру и используется разве что в архитектуре и декоративно-прикладном искусстве, например, в виде сусального покрытия для церковных куполов. В некоторых странах золото добавляют в напитки, хлопьями из чистого золота украшают десерты. В ювелирных украшениях соотношение чистого золота легко опередить по значению пробы. Наиболее популярная 585-я проба говорит о том, что в металле содержится 58,5% чистого золота.