UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” BRAŞOV …webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2011/rom/FeraruVasileLucian.pdf · P1Ag – probe de argint îmbinate prin brazare cu aliaj experimental

Ing. Vasile Lucian FERARU

CERCETĂRI ŞI EXPERIMENTĂRI DE INGINERIA BRAZĂRII

MATERIALELOR METALICE NOBILE CU VIZIBILITATE LA

AU ŞI AG

Research and experiementation about brazing engineering of noble metalic materials with visibility on Au and Ag

-Rezumatul tezei de doctorat-

Conducător ştiinţific

Prof. Univ. Dr. Ing. Trif Iacob Nicolae

Braşov 2011

UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA”

BRAŞOV FACULTATEA DE ŞTIINŢA ŞI

INGINERIA MATERIALELOR

Cercetări şi experimentări de ingineria brazării materialelor metalice nobile cu vedere la Au şi Ag

FERARU Vasile Lucian – Teză de doctorat (rezumat) 1

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29. 500036, TEL.0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

COMPONENŢA

Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov nr. 4735/01.09.2011

Preşedinte: Prof. Univ. Dr. Ing. Mircea Horia ŢIREAN

DECAN Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor

Universitatea „Transilvania” din Braşov

Conducător ştiinţific: Prof. Univ. Dr. Ing. Iacob Nicolae TRIF


Referenţi stiinşifici: Prof. Univ Dr. Ing. Victor GEANTĂ

Universitatea „Politehnica” Bucureşti

Prof. Univ. Dr. Ing. Dănuţ MIHĂILESCU

Universitatea „Dunărea de Jos” Galaţi

Prof. Univ. Dr. Ing. Radu IOVĂNAŞ


Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 21. Oct. 2011, ora 11:00, corpul I,

Universitatea „Transilvania” din Braşov, sala I 1.6, Colina Universităţii.

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării, vă rugăm să le transmiteţi în

timp util pe adresa Universităţii „Transilvania” din Braşov.



CUPRINS......................................................................................................................................1/2

LISTĂ NOTAŢII..........................................................................................................................4/4

LISTĂ ABREVIERI.....................................................................................................................7/5

INTRODUCERE..........................................................................................................................8/6

CAPITOL I. OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT.........................................................11/7

1.1. Studiu asupra tendinţelor actuale ale cercetărilor în domeniul abordat...............................11/7

1.2. Delimitarea domeniului de cercetare...................................................................................12/7

1.3. Obiectivele cercetării...........................................................................................................12/7

CAPITOL II. STADIUL ACTUAL PRIVIND EVOLUŢIA MATERIALELOR METALICE

NOBILE ŞI PROCESELE DE BRAZARE ALE ACESTORA.................................................14/7

2.1. Materiale metalice şi identificarea metalelor nobile preţioase............................................14/7

2.1.1. Proprietaţi fizice generale implicate în procesul de brazare al metalelor

nobile..........................................................................................................................................14/8

2.1.2. Proprietăţi chimice generale implicate în procesul de brazare al metalelor

nobile..........................................................................................................................................15/8

2.1.3. Proprietăţile aurului..............................................................................................16/8

2.1.4. Proprietăţile argintului...........................................................................................17/8

2.2. Aliaje de metale nobile preţioase.........................................................................................18/8

2.2.1. Aliaje de Au..........................................................................................................19/9

2.2.2. Aliaje de Ag........................................................................................................23/10

2.3. Parametrii şi condiţii de realizare a proceselor de brazare.................................................25/10

2.3.1. Ingineria procesului de brazare...........................................................................29/11

2.3.2. Particularităţi ale brazării metalelor nobile preţioase..........................................34/14

2.4. Procese conexe brazării metalelor nobile preţioase...........................................................34/14

2.4.1. Pregătirea marginilor – şanfrenare......................................................................34/14

2.4.2. Interstiţiul pentru brazare...................................................................................35/14

2.4.3. Factori de influenţă asupra realizării îmbinărilor brazate...................................37/15

2.4.4. Poziţionarea pieselor în vederea brazării............................................................37/15

2.4.5. Operaţii postbrazare..........................................................................................39/16

2.4.6. Biocompatibilitatea aurului, argintului şi aliajelor acestora................................40/16

2.5. Concluzii...........................................................................................................................40/16

CAPITOL III. MATERIALE, TEHNOLOGII ŞI ECHIPAMENTE DE BRAZARE.............42/17

3.1. Materiale de adaos – aliaje – pentru brazarea metalelor nobile preţioase.........................42/17

3.1.1. Aliaje pentru brazare pe baza de Au...................................................................43/17

3.1.2. Aliajele pe bază de argint....................................................................................45/18

3.1.3. Fluxuri pentru brazare.........................................................................................47/19

3.1.4. Atmosfere de lucru protectoare pentru brazare..................................................48/19

3.2. Tehologii şi echipamente de brazare a metalelor nobile preţioase....................................50/19

3.2.1. Tehnologii şi echipamente industriale de brazare ale aliajelor de Au şi Ag.......50/19

3.2.2. Tehnologii şi echipamente semiindustriale de brazare ale aliajelor de Au şi

Ag.............................................................................................................................. ....56/21

3.3. Cercetări de aplicarea vibraţiilor mecanice asupra proceselor de brazare.........................67/23

3.3.1. Vibraţii forţate neamortizate..............................................................................68/23

3.3.2. Excitarea masei cu o forţă armonică..................................................................68/23

3.4. Aplicaţii ale brazării..........................................................................................................70/24

3.5. Concluzii...........................................................................................................................78/25

CAPITOL IV. CERCETĂRI PRIVIND OBŢINEREA ALIAJELOR PENTRU BRAZAREA

METALELOR NOBILE PREŢIOASE....................................................................................79/26

4.1. Aliaje pentru brazarea Au, Ag şi aliajelor acestora...........................................................78/26

4.1.1. Reţete optimizate de alaije pentru brazarea Au, Ag şi aliajelor acestora............80/26



4.2. Cercetări experimentale privind obţinerea aliajelor pentru brazarea Au galben 585 şi Ag

925.............................................................................................................................................81/26

4.2.1. Analiza compoziţiei masice şi de microduritate a aliajelor Fer1 şi Fer2............90/31

4.2.2. Analiza metalografică a aliajelor experimentale.................................................94/31

4.3.Concluzii...........................................................................................................................102/36

CAPITOL V. TESTAREA PERFORMANŢELOR ÎMBINĂRILOR BRAZATE ALE

ALIAJELOR DE Au ŞI Ag....................................................................................................102/37

5.1. Pregătirea corpurilor de probă brazate............................................................................102/37

5.2. Determinarea capacităţii de umectare a aliajelor experimentale.....................................105/38

5.3. Încercarea la tracţiune......................................................................................................107/39

5.3.1. Pregătirea epruvetelor în vederea încercării.....................................................107/39

5.3.2. Testul de tracţiune pentru probele din Au cu titlul 585, brazate.......................108/39

5.3.3.Testul de tracţiune pentru probele din Ag cu titlul 925....................................113/40

5.4. Încercarea la îndoire........................................................................................................118/41

5.4.1. Pregătirea epruvetelor în vederea încercării......................................................118/41

5.4.2. Testul de îndoire pentru probele din Au cu titlul 585..................................119/41

5.4.3.Testul de îndoire pentru probele din Agt cu titlul 925......................................124/42

5.5. Analiza metalografică, SEM şi de microduritate ale îmbinărilor brazate cu aliajele Fer1 şi

Fer2.........................................................................................................................................129/43

5.6. Comportarea aliajelor experimentale în condiţii similare contactului acestora direct şi

prelungit cu pielea...............................................................................................................152/48

5.6.1. Sisteme de apreciere a culorii Au şi Ag...........................................................155/48

5.6.2. Prelevarea epruvetelor şi pregătirea lor în vederea încercării, mediul de încercare şi

interpretarea rezultatelor........................................................................................................157/48

5.7. Biocompatibilitatea aliajelor experimentale dezvoltate..................................................160/49

5.7.1. Reacţia aliajului le nivel biologic cu mediul de exploatare............................160/49

5.7.2. Metale folosite în aliajele biomedicale.............................................................160/49

5.7.3. Proprietăţile medicale ale metalelor folosite la obţinerea aliajului pentru brazat

experimental.......................................................................................................................161/49

5.7.4. Reacţii alergice ale metalelor folosite în obţinerea aliajelor pentru brazare

experimentale..........................................................................................................................162/50

5.8. Consideraţii economice şi ecologice la folosirea aliajelor experimentale......................164/50

5.8.1. Consideraţii economce......................................................................................164/50

5.8.2. Consideraţii ecologice......................................................................................167/51

5.9. Concluzii..........................................................................................................................168/51

CAPITOL VI. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND APLICAREA DE VIBRAŢII

MECANICE ÎN TIMPUL PROCESULUI DE BRAZARE...................................................170/53

6.1. Aplicarea de vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare......................................170/53

6.2. Executarea probelor şi analiza acestora...........................................................................171/54

6.3. Concluzii..........................................................................................................................174/57

CAPITOL VII. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII ORIGINALE, DEZVOLTĂRI

VIITOARE..............................................................................................................................176/58

7.1. Concluzii generale............................................................................................................176/58

7.2. Contribuţii originale.........................................................................................................177/60

7.3. Dezvoltări viitoare............................................................................................................179/61

7.4. Modalităţi de valorificare a rezultatelor...........................................................................179/61

BIBLIOGRAFIE.....................................................................................................................180/62

Anexa1.........................................................................................................................................186

Anexa2.........................................................................................................................................192

Anexa3.........................................................................................................................................194

Rezumat...................................................................................................................... ..-/64



Listă de notaţii

Ag2 –aliaj dezvoltat experimental pentru brazarea argintului 925;

Ag 925 –argint cu titlul 925;

Au1 – aliaj dezvoltat experimental pentru brazarea aurului galben de 14kt;

Au 585 –aur cu titlul 585;

C – şi mai mult oxidant;

Cod epruv. – cod epruvetă;

Cos – cosinus;

de – diametrul electrodului;

dMA – diametrul materialului de adaos;

Es – energie de salt;

F – nereactiv;

Fa – forţa de adeziune;

Fer1 – aliaj dezvoltat experimental pentru brazarea aurului cu titlul 585;

Fer2 – aliaj dezvoltat experimental pentru brazarea argintului cu titlul 925;

h – înălţime;

I – inert;

Is – intensitatea curentului;

L – lungime;

l – lăţime;

M1 – mai puţin oxidant;

M2 – mai mult oxidant;

MA – material de adaos;

MB – material de bază;

Nr. – număr;

P1Ag – probe de argint îmbinate prin brazare cu aliaj experimental cu aplicarea flăcării timp de

30 de secunde;


40 de secunde;


50 de secunde;

P1’Ag – probe de argint îmbinate prin brazare cu aliaj uzual cu aplicarea flăcării timp de 30 de

secunde;


secunde;


secunde;

P1Au –probe de aur îmbinate prin brazare cu aliaj experimental cu aplicarea flăcării timp de 30

de secunde;

P2Au – probe de aur îmbinate prin brazare cu aliaj experimental cu apicarea flăcării timp de 40

de secunde;

P3Au – probe de aur îmbinate prin brazare cu aliaj experimental cu aplicarea flăcării timp de 50

de secunde;

P1’Au – probe de aur îmbinate prin brazare cu aliaj uzual cu aplicarea flăcării timp de 30 de

secunde;

P2’Au – probe de aur îmbinate prin brazare cu aliaj uzual cu aplicarea flăcării timp de 40 de

secunde;

P3’Au – probe de aur îmbinate prin brazare cu aliaj uzual cu aplicarea flacării timp de 50 de

secunde;

Po – presiunea de vapori deasupra suprafeţei planeconform legii barometrice a lui Laplace;



Pr – punct de rouă;

Pv – presiunea de vapori;

QAr – debitul de argon;

R – reducător;

Re – rezistenţa la curgere;

Rm – rezistenţa la rupere;

Sin – sinus;

Ua – tensiunea arcului electric;

Vol. min. – volum minim;

Vol. max. – volum maxim;

ZIT – zonă influenţată termic;

€ moneda euro.

Substanţe chimice:

Ag – argint;

Ag2O – oxid de argint;

Al – aluminiu;

Ar – argon;

Au – aur;

Au2O3 – trioxid de aur;

B – bor;

Be – beriliu;

Bi – bismut;

C – carbon;

Ca – calciu;

CH4 – metan;

CH3-COOH – acid acetic;

Co – cobalt;

CO2 – dioxid de carbon;

Cr – crom;

Cu – cupru;

Fe – fier;

Ga – galiu;

H – hidrogen;

Hg – mercur;

HCl – acid clorhidric;

HNO3 – acid azotic;

H2O – apă;

In – indiu;

K – potasiu;

Mg – magneziu;

N2 – azot;

Na – natriu (sodiu);

NaCl – clorură de natriu;

NaHCO3 – carbonat acid

de sodiu;

O2 – oxigen;

Pb – plumb;

Pt – platină;

Rh – rhodiu;

Ru – rubidiu;

Se – seleniu;

Si – siliciu;

Sn – staniu;

Sr – stronţiu;

Te – telur;

Ti – titan;

V – vanadiu;

W – wolfram;

Zn – zinc;

ZnCl2 – clorură de zinc;

Listă abrevieri

A, B, C – Tipuri de argon utilizate în scopuri

industriale;

AMP – Articole din metale preţioase;

ATSDR – Agenţia pentru substanţe toxice şi

înregistrarea bolilor;

AWS – American Welding Society;

CE – Comunitatea Europeană;

CFC – Structură cubică cu feţe centrate;

CMC – Contactori de înaltă tensiune;

D – Diametru;

EDS – Analiza compoziţională locală cu

emisie în câmp cu un sistem de analiză

dispersiv în energie;

kt – Carat;

MIG –

PAW – Plasma arc welding;

RGB – Sistem de interpretare al culorilor;

S – Gaz etalon şi gaz purtător;

sem – Semer;

SEM – Analiză microscopie electronică;

SMD – Suprafaţă cu multidispozitive;

SOD –Superoxid dismutazei;

SUA – Statele Unite ale Americii;

TIG – Tungsten inert gaz;

UE – Uniunea Europeană;

UK – Regatul Unit;

WIG – Wolfram inert gaz



INTRODUCERE

Având în vedere domeniile bine direcţionate de utilizare ale materialelor nobile preţioase

şi ale aliajelor acestora care, în ultimul timp, s-au extins şi modernizat particularizând profund

proprietăţile lor, se urmăreşte reducerea costurilor de utilizare prin îmbunătăţirea şi

perfecţionarea anumitor proprietăţi care să permită economii în procesele de producţie de obiecte

din aceste metale şi aliaje.

Deşi domeniile în care sunt folosite astfel de materiale sunt dintre cele mai variate, cel al

producţiei de obiecte de podoabă este cel mai restrictiv din punct de vedere legal deoarece

vizează normele de calitate ale aliajelor pentru brazat folosite în acest domeniu.

O importanţă deosebită se acordă în prezent cercetărilor pentru obţinerea de îmbinări

brazate cu proprietăţi controlate, prin procedee moderne şi materialelor pentru brazare.

Pentru realizarea de îmbinări brazate în producţia de bijuterii, pentru reducerea costurilor,

neputându-se face rabat de la conţinutul de metal pur din aliajul pentru brazat, s-a recurs la

obţinerea de asemenea aliaje cu proprietăţi controlate cu care să se realizeze îmbinări brazate

care să prezinte caracteristici comparabile cu cele ale materialelor de bază.

Prin tematica abordată, teza de doctorat, se înscrie în domeniul preocupărilor de aplicare a

ingineriei brazării pentru obţinerea de aliaje performate la producţia de bijuterii şi in domeniul

procedeelor de îmbunătăţire al comportării acestor aliaje în timpul brazării pentru realizarea de

îmbinări cu calităţi performante.

*

* *

Prezenta lucrare a fost elaborată sub conducerea domnului prof. dr. ing. Trif Nicolae

căruia îi aduc mulţumirile mele pentru îndrumările şi exigenţa manifestată în diverse momente,

precum şi pentru analiza atentă a tot ce am realizat în timp.

Aduc mulţumiri doamnei Prof. Dr. Ing. Ionelia Voiculescu şi domnului Prof. Dr. Ing.

Victor Geantă din cardul Universităţii „Politehnica” Bucureşti pentru ajutorul acordat la

realizarea studiului microscopic.

Referenţilor oficiali, d-nul. Prof. Univ. Dr. Ing. Victor Geantă, d-nul. Prof. Univ. Dr. Ing.

Dănuţ Mihăilescu şi d-lui. Prof. Univ. Dr. Ing. Iovănaş Radu, de asemenea le adsesez sincere

mulţumiri pentru timpul acordat citirii tezei şi pentru apredierile şi sugestiile profesionale

acordate.

Un ajutor însemnat am primit din partea domnei Ing. Veronica Georgescu, domului Ing.

Bogdan Munteanu şi domnului Şef de Laborator Ing. Horia Apostolescu din cadrul Institutului de

Cercetări şi Proiectări Tehnologice Câmpina, pe această cale doresc să le mulţumesc pentru

aportul adus în cadrul pregătirii epruvetelor în vederea studiului metalografic şi studiului

propietăţilor de culoare efectuat.

Pe această cale aduc mulţumiri domnului Dr. Ing. Mihai Luca pentru ajutorul acordat la

executarea brazărilor sub influenţa vibraţiilor.

De asemenea aduc mulţumiri fratelui meu Drd. Ing. Feraru Dan – Petre pentru ajutorul

adus la efectuarea analizelor de microduritate. Aduc, de asemenea, mulţumirile mele domnilor profesori cât și colegilor mei din catedra de

sudură din cadrul facultăţii SIM din Universitatea „Transilvania” Braşov.

Mulţumirile mele celor care au răsfoit paginile tezei şi au exprimat o părere asupra

conținutului.



CAPITOL I. OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT

1.1. Studiu asupra tendinţelor actuale ale cercetărilor în domeniul

abordat În România, problemele legate de producerea şi promovarea obiectelor destinate

contactului direct şi prelungit cu pielea, precum şi respectarea performanţelor tehnologice în

producţia acestora, datorită alinierii la legislaţia Uniunii Europene legate de libera circulaţie a

marfurilor în spaţiul comunitar, trebuie să respecte „REGULAMENTUL PRIVIND

RECUNOAŞTEREA RECIPROCĂ (CE) NR.764/2008”.

Scopul acestui document este acela de a clarifica aplicarea regulamentului (CE)

nr.764/2008 („Regulamentul privind recunoașterea reciprocă” sau „Regulamentul”) în cazul

comercializării articolelor din metale preţioase („AMP”) pe teritoriul UE [90].

La nivel naţional nu există un concept de abordare sistemică a operaţiilor de brazare în

special pentru materialele neferoase şi aliaje uşoare.

Brazarea Au şi Ag se realizează la momentul actual prin tehnologii şi procedee care

includ materiale de adaos dar care nu prezintă acelaşi comportament precum materialele de bază

la contactul direct şi prelungit cu pielea.

Prin aplicarea de vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare, se realizează marirea

fluidităţii aliajului pentru brazat şi curgerea mai uşoară în interstiţiul de brazare, dar şi o difuzie

mai bună în materialul de bază, îmbunătăţirea acestora conducând la obţinerea de îmbinari

brazate mai performante.

1.2. Delimitarea domeniului de cercetare Brazarea aliajelor de metale nobile preţioase reprezintă o problemă complexă prin

condiţiile foarte stricte pe care trebuie să le respecte atât aliajele pentru brazat folosite, cât şi

tehnologiile şi echipamentele utilizate la astfel de procese.

1.3. Obiectivele cercetării În urma analizei stadiului actual al evoluţiei materialelor nobile preţioase şi proceselor de

brazare pretabile acestora, a contextului ştiinţific şi a domeniului de cercetare, am stabilit

urmatoarele obiective de cercetare:

Aprecieri asupra evoluţiei utilizării materialelor nobile în domenii industriale şi de

înaltă tehnologie şi asupra stadiului actual al proceselor de bazare specifice;

Cercetări experimentale privind obţinerea aliajelor pentru brazat de tipul soluţiilor

solide folosite la brazarea materialelor metalice nobile preţioase;

Cercetări experimentale asupra brazării aliajelor de Au şi Ag cu materialele de

adaos obţinute.

CAPITOL II. STADIUL ACTUAL PRIVIND EVOLUŢIA

MATERIALELOR METALICE NOBILE ŞI PROCESELE DE BRAZARE ALE

ACESTORA

2.1. Materiale metalice şi identificarea metalelor nobile preţioase Din examinarea sistemului periodic al elementelor se constată că acesta conţine 7

perioade, notate cu cifre arabe, formate din şirul elementelor aşezate în ordinea crescătoare a

maselor atomice şi 8 grupe principale, notate cu cifre romane, de la I A la VIII A, formate din

elemente înrudite din punct de vedere fizico-chimic şi aranjate în coloane verticale, şi 10 grupe

secundare notate cu cifre romane de la I B la X B. În total sunt 7 perioade, dintre care trei sunt



perioade mici şi patru perioade mari. Metalele platinice (a doua şi a treia triadă) împreună cu

grupa I B formează grupul metalelor nobile.

Ag, Au şi Pt împreună cu metalele platinice se mai numesc şi metale nobile, iar grupa I

B şi a treia triadă a fierului, formează grupul de metale nobile preţioase.

2.1.1. Proprietaţi fizice generale implicate în procesul de brazare al

metalelor nobile Proprietăţile fizice generale ale metalelor nobile, cu implicare tehnologică în procesele de

ingineria brazării sunt:

Temperatura de topire – reprezintă cel mai importat factor tehnologic în

tehnologiile de brazare;

Conductibilitatea termică şi electrică – toate metalele sunt bune conducătoare de

caldură şi electricitate. Cea mai mare conductibilitate electrică o au argintul şi cuprul.

Capacitatea metalelor de a fi lipite, brazate sau sudate – este proprietatea

metalelor de a se îmbina prin încălzire locală până la starea plastică sau până la topire. Piesele

care se îmbină pot avea aceeaşi compoziţie sau compoziţie apropiată, iar îmbinarea pieselor se

poate face fie prin contact direct, fie cu ajutorul unui metal intermediar, numit material de adaos

[25].

2.1.2. Proprietăţi chimice generale implicate în procesul de brazare al

metalelor nobile Metalele nobile preţioase sunt denumite astfel datorită proprietăţilor fizice dar mai ales

datorită celor chimice. Metalele nobile preţioase sunt: argintul (Ag), aurul (Au), platina (Pt ),

paladiul (Pd). În lucrare, voi supune cercetării teoretice şi experimentale metalele preţioase care

au aplicaţii la nivel industrial şi sunt folosite în domenii tehnice, medicină şi artă.

2.1.3. Proprietăţile aurului Proprietăţile generale, fizice şi cele cu caracter atomic ale aurului pur (fin), au fost

identificate în multe lucrări de specialitate. În tabelul 2.1. sunt prezentate principalele proprietăţi

generale ale aurului extrase din tabelul lui Mendeleev. În tabelul 2.2. sunt prezentate proprietăţile

fizice şi caracteristicile principale al aurului.

2.1.4. Proprietăţile argintului Proprietăţile generale, fizice ale argintului selectate din tabelul lui Mendeleev sunt

prezentate în tabelul 2.4., iar proprietăţile fizice şi principalele caracteristici atomice ale

argintului sunt prezentate în tabelele 2.5. şi 2.6. [131].

2.2. Aliaje de metale nobile preţioase Aliajele se deosebesc de metale prin proprietăţile lor îmbunătăţite, adăugarea diferitelor

elemente la metalele principale modifică proprietăţile acestora, le îmbunătăţesc capacitatea de

prelucrare, le măresc rezistenţa şi duritatea.

Aliajele pot fi:

aliaje de tip soluţie solidă;

aliaje de tip amestec;

aliaje de tip combinaţii intermetalice;

aliaje de tip faze intermediare.

Aliajele de metale nobile preţioase, destinate folosirii la nivel industrial, se obţin prin

topirea în comun a constituenţilor. Aceste aliaje sunt de tip soluţie solidă [81].



2.2.1. Aliaje de Au Una dintre cele mai reprezentative calităţi ale aurului este maleabilitatea. Aceasta

combinată cu luciul metalic şi rezistenţa la coroziune face ca aurul să fie un material care permite

crearea diverselor obiecte de podoabă şi artizanat. Aurul destinat fabricării obiectelor de

podoabă, este un aliaj, un amestec de metale ce contine aur, argint şi cupru, iar în unele cazuri

poate conţine şi nichel, zinc sau cadmiu (aur alb), [13]. Termenul de carat se referă la proporţia

de aur pur a metalului din care este fabricat un obiect.

Caratajul poate fi definit în două moduri, reprezentând:

„Fineţea” care exprimă cantitatea de aur în parţi din 1000 ‰;

Procentul de aur curat.

În tabelul 2.7. este prezentată corespondenţa dintre caratajul şi fineţea aurului [85].

Conform SR EN 29202:1995, titlurile aliajelor de aur folosite în România sunt prezentate în

tabelul 2.8. [99].

Tabelul 2.7. Corespondenţa dintre caratajul şi fineţea aurului Tabelul 2.8. Titlurile aliajelor acceptate în România

Culorile aliajelor de aur sunt reglementate în

legislatia Română prin SR EN 28654:1995

[100]. Diagrama AuAgCu în raport de culoarea

aurului este prezentată în figura 2.4., [2]:

În tabelul 2.12., sunt prezentate temperaturile de

topire ale aliajelor de Au [82].

Figura.2.4. Diagrama AuAgCu

Tabelul 2.12. Temperaturile de topire ale aliajelor de Au

Titlu aur (culoare) Temperatura topire

Aur (Fin 24Kt) 1063 (˚C)

18Kt (verde) 988 (˚C)

18Kt (galben) 927 (˚C)

18Kt (alb) 943 (˚C)

18Kt (roşcat) 902 (˚C)

14Kt (verde) 963 (˚C)


14Kt (alb) 996 (˚C)


10Kt (verde) 860 (˚C)


10Kt (alb) 1079 (˚C)


Carataj Fineţe ‰

24 1000

22 916.7

18 750

14 585

10 416

9 375

8 333

Aliaj de

aur

Titlul minim

375 %

585 %

750 %

916 %



2.2.2. Aliaje de Ag Argintul în stare pură nu poate fi folosit în tehnică sau industria producătoare de podoabe

datorită maleabilităţii sale foarte mari. Pentru a putea fi prelucrat şi pentru a avea o mai mare

rezistenţă la uzură şi o duritate mai ridicată, acesta este aliat cu un alt metal, şi anume cuprul.

Pentru a calcula cantitatea de argint ce se află într-un aliaj, se foloseşte promila sau lat şi

semeri. Argintul pur are 1000‰ sau 16 laţi şi fiecare lat are 18 semeri.

Titlurile argintului folosit în tehnică şi industria producatoare de podoabe şi artizanat

variază foarte puţin.

Tabelul 2.13. Modul de calcul pentru cantitatea Tabelul 2.14. Aliaje de Ag acceptate în România

de Ag ce se află într-un aliaj

Figura 2.5. Diagrama de fază AgCu

În industria producătoare de podoabe şi artizanat se foloseşte la nivel internaţional

argintul cu titlu 925 ‰. Aliajele de argint acceptate în România sunt prevăzute în SR EN 29202:

1995 conform cu tabelului 2.14. Diagrama de fază a aliajului Ag –Cu (figura 2.5.) indică punctul

eutectic al aliajului. Argintul fin este verificat, marcat, ambalat şi livrat conform SR 3321:1998,

având o compoziţie chimică conform tabelului 2.15. În tabelul 2.17, sunt prezentate temperaturile

de topire ale aliajelor de argint.

Tabelul 2.15.Compoziţia chimică a Ag fin conform SR 3321:1998 Tabelul 2.17. Temperaturi topire aliaje Ag

2.3. Parametrii şi condiţii de realizare a proceselor de brazare Brazarea are patru caracteristici distincte:

îmbinarea, unirea unui ansamblu a două sau mai multe piese pentru a forma o

structură se realizează prin încălzirea ansamblului sau regiunea pieselor care sunt unite la o

temperatură de peste 450˚C.

părţile asamblate şi materialul de adaos sunt încalzite la o temperatură îndeajuns

de ridicată încât să topească materialul de adaos dar nu şi piesele de asamblat;

materialul de adaos topit se răspândeşte în interstiţiul dintre piese umectând

suprafaţa materialului de bază al pieselor;

ansamblul se lasă să se răcească astfel încât materialul de adaos se solidifică,

Aliaj de argint

Titlu minim

835 %

925 %

Lat Promilă Semer

1 lat 62,5 ‰ 18 sem.

2 lat 125 ‰ 36 sem.

3 lat 187,5‰ 54 sem.

4 lat 250 ‰ 72 sem.

5 lat 312,5 ‰ 90 sem.

6 lat 175 ‰ 108 sem.

7 lat 437,5 ‰ 126 sem.

8 lat 500 ‰ 144 sem.

9 lat 562,5 ‰ 162 sem.

10 lat 625 ‰ 180 sem.

11 lat 687,5 ‰ 198 sem.

12 lat 750 ‰ 216 sem.

13 lat 812,5 ‰ 234 sem.

14 lat 875 ‰ 250 sem.

15 lat 937,5 ‰ 272 sem.

16 lat 3000 ‰ 288 sem.

Marca Impurităţi, %

Pb Fe Bi Cu Se+Te

Ag 999,0 0,025 0,002 0,001 0,08 -

Ag 999,5 0,015 0,002 0,001 0,04 -

Ag 999,9 0,001 0,001 0,0005 0,010 0,0010

Titlu argint Temperatura de topire

Argint fin (990) 961 (˚C)

925 893 (˚C)

835 879 (˚C)

Lichid



acesta este ţinut în interstiţiu prin atracţie calpilară, ceea ce face ca piesele să formeze un

ansamblu.

Structura îmbinării brazate, datorită fenomenelor din timpul procesului, are un caracter

zonal ( figura 2.6.). Materialul de bază neinfluenţat A este urmat de o zonă influenţată termic B

unde materialul de bază suferă unele modificări structurale prin mărirea cristalelor şi

recristalizare. În această zonă pot apărea limite de grăunţi îngroşate ca urmare a difuziei la limita

grăunţilor. Stratul de aliaj C, face trecerea de la materialul de bază A, la materialul de adaos D, el

poate să fie foarte subţire, încât să nu poată fi evidenţiat la microscop. La aceasta se adaugă zona

cu material de adaos nemodificat. Zona influenţată termic B este prezentă când materialul de

bază suferă modificări structurale la temperatura de brazare. Stratul de aliaj C apare doar când

materialele sunt solubile unul în altul, de exempu la crearea legăturilor intermetalice. Zona cu

material de adaos nealiat poate dispărea la lipiri la temperaturi mari şi cu durată mare [24].

Figura.2.6. Structura îmbinării brazate

Brazarea nu implică nicio topire sau deformare plastică a materialului

de bază (materialul piesei brazate), brazarea cuprinde un grup de procese de îmbinare care au loc

prin încălzirea pieselor la temperaturi adecvate, de peste 450˚C, şi prin folosirea unui material de

adaos feros sau neferos care trebuie să aibă o temperatură lichidus peste 450˚C, şi o temperatură

solidus sub cea a materialului de bază (figura 2.7.).

2.3.1. Ingineria procesului de brazare În ingineria brazării se defineşte un grup de procese fizice, chimice şi tehnologice prin

care are loc unirea unor piese formând un ansamblu. Aceste procese sunt:

a) Umectarea suprafeţelor şi răspândirea picăturii pe suprafeţele solidelor.

Suprafaţa unui solid poate fi umectată sau nu de un lichid.

Picătura de lichid pusă pe o suprafaţă solidă se întinde până la o anumită limită, numită

perimetru de umectare.

Unghiul format între tangentele suprafeţelor care vin în contact, unghi de umectare (θ),

poate servi ca masură a umectării.

Umectarea totală coresunde unui unghi θ = 0, (figura 2.8. a), umectarea parţială

corespunde unui unghi θ < π/2; (figura 2.8. b), iar neumectarea corespunde unui unghi θ > π/2

(figura 2.8. c) [29, 31]. Tensiunile superficiale sunt însă foarte orientate tangenţial la interfaze.

La echilibru, suma acestor forţe trebuie să fie nulă.

b)

c)

d)

e)

f)

vid

substrat

aer strat de oxid

substrat

decapant

strat de oxid

substrat

dep. dupa red.

strat de oxid

substrat

MA în stare

topită

substrat

material de adaos

zona aliata

substrat

a) Figura.2.7 Desfaşurarea

procesului de brazare – a)

Piesa pentru brazat; b)

Încălzirea piesei şi formarea stratului de oxizi; c) Aplicarea

decapantului peste stratul de

oxizi; d) Eliminarea de catre

decapant a sratului de oxizi; e)

Materialul de adaos în stare

lichidă peste piesa de brazat;

f) Difuzia materielului de

adaos în materialul de bază al

piesei



Figura 2.8 Forma unei picături de lichid pe o suprafaţă plană solidă

Prin urmare:

σsg = σlg cosθ + σgl (2.3.)

Din această relaţie rezultă:

cosθ = (σsg – σsl ) / σlg = σa / σlg (2.4.)

unde: σa – reprezintă lucrul de umectare a

unitaţii de suprafaţă, se numeşte tensiune de

adeziune:

σa = σsg – σ sl (2.5.)

Relaţia (2.4.) este cunoscută sub numele de relaţia celor trei tensiuni sau relaţia Young.

Cazurile întâlnite cel mai frecvent în practică corespund unor valori intermediare ale

unghiului θ . În figura 2.9. este prezentată calitatea brazării în funcţie de calitatea umezirii şi

unghiul format de picătura de aliaj topit cu suprafaţa brazată.

b) Capilaritatea

La introducerea unui tub capilar perpendicular pe o suprafaţă mare, plană, de lichid

(figura 2.10.) nivelul lichidului se poate ridica în tub, această ridicare purtând numele de

ascensiune capilară (figura 2.10. a) sau poate coborâ, coborârea numindu-se depresiune capilară

(figura 2.10. b).

Tensiunea superficială fiind totdeauna pozitivă, ascensiunea sau depresiunea capilară sunt

condiţionate de umectarea sau neumectarea peretelui capilarei de către lichidul respectiv.

Figura 2.10 Fenomene capilare: a)- ascensiune capilară; b)

- depresiune capilară.

Tensiunea superficială fiind totdeauna pozitivă, ascensiunea sau depresiunea capilară sunt

condiţionate de umectarea sau neumectarea peretelui capilarei de către lichidul respectiv.

a) b) c)

Figura.2.9 Calitatea

brazării în funcţie de

umectare

0...15

15˚...75˚

75˚...90˚

90˚...180˚

aliaj pentru brazat lichid

metal de bază metal de bază metal de bază

nesatisfă

cătoare

satisfăcătoare

bună

foarte bună

Calitatea

brazării Unghiul de

contact

Forma picăturii de aliaj topit

Calitatea

brazării

foarte bună

bună

satisfăcătoare

... mediocră

nu se realizează



În cazul ascensiunii lichidului în capilarul de rază r, greutatea coloanei de lichid care se

găseşte deasupra nivelului suprafeţei va fi echilibrată de forţa care menţine pelicula de lichid

aderentă la tubul capilarului, dată de relaţia:

Fa = 2π σa (2.9. a)

σa , tensiunea de adeziune, se obţine din

relaţia 2.5. şi forţa de adeziune este:

Fa = 2π σ cosθ (2.9. b)

Greutatea coloanei de lichid, G, ridicată în

capilar la înaltimea h , va fi:

G = π 2hgρ (2.10.)

unde: ρ este densitatea lichidului şi g

acceleraţia gravitaţională.

La echilibru Fa = G:

2π σ cosθ = π 2hρ (2.11.)

Rezultă pentru σ expresia ecuaţiei Young –

Laplace:

σ = ρ hg / 2 cosθ (2.12.)

Din ecuaţia Young-Laplace, înălţimea

lichidului în capilar este:

h = 2 σ cos θ / gρ (2.13.)

sau, în cazul umectării totale, când θ = 0,

cosθ = 1:

h = 2σ / gρ (2.14.)

conform relaţiei 2.13., când cosθ > 0, h > 0, lichidul urcă în capilar şi când cosθ < 0, h < 0,

lichidul coboară în capilar. Pe baza ascensiunii capilare a lichidelor se poate determina valoarea

tensiunii superficiale (rel.2.13.). La îmbinările brazate, jocul dintre suprafeţele pieselor de brazat

este cat se poate de mic formând un tub capilar.

c) Difuzia:

Viteza procesului de difuzie creşte foarte mult cu temperatura. „Accelerarea” procesului

de difuzie a metalului depus pe suprafaţa unei piese (argintare, aurire, cromare, nichelare etc.)

creşte prin încalzire la cateva sute de grade celsius. Mecanismul difuziei în solide este un

mecanism de salt, transportul de masă fiind realizat prin salturi succesive de la o poziţie de

echilibru la alta. Sunt posibile ambele forme de difuzie: autodifuzie şi interdifuzie.

Există două tipuri de difuzii:

Difuzie prin interstiţii: în soluţii solide de interstiţie, cum ar fi sistemul Fe-C

(figura 2.18).

Difuzie prin noduri vacante: în soluţii solide de substituţie, cum ar fi aliajele Cu-

Au, Ag-Au, Cu-Ag, Si-Ge, etc (figura 2.19.).

Deoarece în interstiţiile a şi b, particula difuzantă este în poziţie de echilibru (energie

minimă), din motive de simetrie, se consideră maximul de enerigie la mijlocul intervalului, în

punctul c.

Pentru a difuza, impuritatea trebuie să depăsească bariera de energie Es (energie de

salt) când se deplasează între atomii reţelei.

Deoarece Es este de circa 1eV, iar energia medie de vibraţie este de aproximativ 0,1 eV,

rezultă că vor difuza numai particule cu energie mai mare decât Es. Dacă ν0 este frecvenţa de

a) b)

Figura 2.18.

Difuzia prin

interstiţii

Figura 2.19.

Difuzia prin

noduri vacante



vibraţie a particulei difuzante (ν0 =1013

s-1 ) şi z este cifra de coordinare, (poziţiile interstiţiale

disponibile ) frecvenţa salturilor νs prin interstiţii va fi:

νs = z ν0e -Es /RT.

(2.16.)

Difuzia prin noduri vacante (prin deplasarea golurilor) se petrece ca şi în cazul precedent,

mecanismul fiind arătat în figura 2.19.

Difuzia prin noduri vacante este caracteristică metalelor preţioase, îmbinările brazate la

aceste metale se realizează mult mai bine şi mai uşor decât la alte metale, deoarece difuzia are

loc până în adancimea pieselor brazate, acest fapt contribuind şi la mărirea rezistenţei la rupere a

îmbinării brazate.

2.3.2. Particularităţi ale brazării metalelor nobile preţioase Cercetarea constituenţilor structurali care apar la brazare, la metalele nobile preţioase, se

poate efectua cu ajutorul diagramei de echilibru fazic a aliajului utilizat, diagramă ce prezintă

reacţie eutectică. Deoarece fazele solide şi lichide ale aliajelor de lipire în timpul topirii diferă,

compoziţia se schimbă treptat, pe masură ce temperatura creşte.

Dacă în procesul de brazare apar condiţii favorabile curgerii este posibil ca faza lichidă să

se separe de faza încă netopită. Când aliajul de topire este solubil în metalul de bază în stare

solidă, la procesul de brazare va predomina difuzia în metalul de bază a unor elemente ce

compun aliajul de brazare.

În acest caz, în stratul din metalul de bază care intră în contact direct cu aliajul de brazare

în stare topită, se obţine o soluţie solidă în care va predomina metalul de bază.

2.4. Procese conexe brazării metalelor nobile preţioase

2.4.1. Pregătirea marginilor – şanfrenare În funcţie de tipul materialului, de grosimea lui şi de gradul de precizie al reperului se

poate realiza tăierea sau şanfrenarea materialelor metalice, pe cale mecanică sau termică, astfel:

a) – Tăierea mecanică realizează precizie dimensională şi calitate corespunzătoare în

condiţiile unui cost moderat pentru grosimi mici;

b) – Tăierea termică se caracterizează prin simplitate, productivitate, flexibilitate şi

costuri acceptabile [70].

2.4.2. Interstiţiul pentru brazare Tipurile de îmbinări care pot fi realizate prin brazare: cap la cap sau prin suprapunere sunt

prezentate în figura 2.20.

a) b)

Figura.2.20 Tipuri de bază ale

îmbinărilor prin brazare a)

îmbinare prin suprapunere; b)

îmbinare cap la cap.

Lungimea de suprapunere a pieselor care alcătuiesc îmbinarea trebuie corelată cu

grosimea şi caracteristicile piesei mai slabe, creşterea peste anumite limite a lungimii de

suprapunere nu mai duce la creşterea capacităţii portante a îmbinării.

Zonele caracteristice ale unei îmbinări prin brazare sunt prezentate schematic în figura

2.21. Unul dintre cele mai importante aspecte în operaţia de brazare este controlul interstiţiului

dintre piesele de îmbinat, adică al spaţiului dintre cele două piese prin care metalul de adaos

trebuie să curgă sub acţiunea forţelor de capilaritate.



Acesta este definit prin termenul de interstiţiu la temperatura de brazare.

Principalii factori care trebuie luaţi în considerare la stabilirea interstiţiului la temperatura

de brazare sunt: materialele de bază ale pieselor de îmbinat, geometria îmbinării în stare finită,

modul de pregătire a suprafeţelor pieselor în zona de brazare, fluxul şi eventual, atmosfera

controlată folosită la brazare, viteza de încălzire şi temperatura de brazare, tehnica de conducere

a procesului de brazare.

În tabelul 2.10. sunt prezentate dimensiunile interstiţiului la temperatura de brazare pentru

aliajele de brazare ale aurului, argintului şi cuprului, conform cu SR EN ISO 3677:2002 [106].

Tabelul 2.10. Dimensiunile interstiţiului la temperatura de brazare pentru aliaje de Au, Ag, Cu

2.4.3. Factorii de influenţă asupra realizării îmbinărilor brazate a) Influenţa metalului de bază la îmbinările între piese din materiale similare nu este

mare dacă nu intervin modificări metalurgice importante în zonele de contact cu metalul de

adaos.

b) Influenţa calităţii suprafeţei rezultă în principal pe seama nivelului de rugozitate.

Suprafeţele prea rugoase sau prea fine afectează pătrunderea prin capilaritate a aliajului

pentru brazare.

c) Influenţa materialului de adaos, respectiv al aliajului utilizat la brazare, prin

folosirea de aliaje pentru brazat compatibile cu materielele de bază se obţin îmbinări de egală

rezistenţă cu materialele pe bază, favorizând o difuzie propice obţinerii de astfel de îmbinări.

2.4.4. Poziţionarea pieselor în vederea brazării Poziţionarea pieselor în vederea brazării este o operaţie esenţială de care depinde

conducerea corectă a procesului de brazare şi încadrarea îmbinării în condiţiile tehnice prescrise.

În figura 2.23. se prezintă soluţii de poziţionare promovate uzual, iar în figura 2.24. se prezintă

poziţii uzuale de aşezare a materilalului de adaos.

Pentru obţinerea de îmbinări brazate calitative, asezarea materialului de adaos are o

importanţă foarte mare. Poziţii de asezare a materialului de adaos sunt prezentate în figura 2.24.,

iar prin respectarea acestora se obţin îmbinări de calitate superioară.

Prin poziţionarea aliajului pentru brazat în zona de îmbinare a pieselor respectând

aşezările arătate în figura 2.24., se obţine o mai bună difuzie a materialului de adaos în materialul

de bază, ceea ce conduce la îmbinări mai rezistente şi cu calităţi îmbunătăţite.

Clasa de aliaj pentru brazare Simbol conform SR EN ISO

3677:2002

Interstiţiu la temperatura de

brazare [mm]

Aliaj de aur AU 0,05 – 0.25

Aliaj de argint AG 0,05 – 0,30

Aliaj de cupru

CP 0,05 – 0,30

CU1xx max. 0,15

CU2xx, CU3xx max. 0,10

Figura 2.21. Zone

caracteristice ale îmbinării

brazate



2.4.5. Operaţii postbrazare După realizarea brazării se are în vedere finisarea şi eventual rectificarea dimensiunilor

înbinărilor realizate. În ordinea aplicării operaţiilor post-brazare avem:

Decaparea în soluţii specifice (soluţie H2SO4 diluat în H2O) pentru componente din

metale nobile preţioase (Au şi Ag);

Îndepărtarea oxizilor rezultaţi pe suprafaţa îmbinărilor în urma decapării (pe cale

mecanică);

Finisarea îmbinării brazate realizate şi aducerea la cote finite;

Lustruirea mecanică a obiectelor care vin în contact direct şi prelungit cu pielea.

Lustruire chimică (acoperire galvanică) a obiectelor care vin în contact direct şi

prelungit cu pielea.

2.4.6. Biocompatibilitatea aurului, argintului şi aliajelor acestora Există trei reacţii alergice ale pielii care merită discutate, conform unui studiu realizat de

Wiliam S. Rapson, (consultant al International Gold Corporation), în lucrarea „ Skin contact

with gold and gold alloy”:

1. Primul efect, cunoscut sub numele de „black dermographism” dermografism negru,

unde, la contactul pielii cu diferite aliaje apar imediat linii negre bine definite pe suprafaţa pielii.

2. Al doilea efect al aurului asupra pielii este acela de aparitie a „smudge phenomena”

adică a fenomenului de murdărie, care nu este foarte comun, dar a fost întâlnit de bijutieri.

3. Cel de-al treilea efect al aurului asupra pielii este acelea de a provoca alergii.

Raportându-ne la cazurile existente în literatura de specialitate, astfel de reacţii alergice

sunt foarte rar întalnite.

Conform raportului „Public Health Statement for Silver” publicat de agenţia „Agency for

Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR)” în anul 1990 din cadrul departamentului

„Department of Health and Human Services, Public Health Service”, contactul direct cu pielea a

argintului poate provoca, la unele persoane, reacţii alergice uşoare, cum ar fi erupţii cutanate,

edeme, inflamaţii [134].

2.5. Concluzii

Studiul materialelor metalice nobile preţioase, identifică proprietăţile fizico – chimice şi

atomice ale acestora, urmărind calităţile necesare realizării unei brazări specifice pentru Au şi

Ag, aliajele utilizate, tehnologia aplicată şi procesele conexe bine alese duc la realizarea unei

îmbinări de calitate.

Din cele arătate mai sus se pot concluziona următoarele:

În funcţie de proprietaţile fizice şi chimice ele metalelor şi în funcţie de asezarea lor

în seria de activitate a metalelor, se pot deosebi metalele nobile preţioase de celelalte metale, iar

datorită acestor proprietaţi, Au şi Ag se pretează pentru folosirea lor în domenii foarte variate;

Metalele nobile preţioase sunt folosite foarte rar în stare pură, acestea folosindu-se la

nivel industrial sub formă de aliaje, fapt datorat şi propietaţilor îmbunatăţile pe care le prezintă

aceste aliaje. Cantitatea de metal pur din aliajele de aur se măsoară în carate sau promile, iar cea

a argintului se masură în promilă sau semeri;

În funcţie de legislaţia fiecărei ţari, se folosesc titluri de aur dintre cele mai variate,iar

cele de argint fiind, în general, de 925. În funcţie de componentele aliajelor de aur se pot obţine

culori variate ale acestuia, iar în funcţie de caratajul şi culoarea aliajelor de aur, variază şi

temperatura de topire, precum şi cea de brazare a acestora;

Prin brazare se realizează îmbinarea a doua sau mai multe piese, procedeu ce



presupune curgerea unui metal topit peste îmbinare şi racirea acestuia pentru a forma o legătură

solidă, fară a implica nici o topire sau deformare plastică a materialului de bază, ceea ce prezintă

unele avantaje care favorizează folosirea brazării în detrimentul sudurii.

Procedeul de brazare cuprinde procese de îmbinare care au loc prin încălzirea la

temperaturi adecvate ale pieselor, de peste 450(˚C), iar structura unei îmbinări brazate prezintă

un caracter zonal;

Calitatea suprafeţei de brazat şi materialul de baza influenţează pozitiv sau negativ

procesul de brazare. Pentru brazarea aliajelor de Au şi Ag este nevoie de o atenţie sporită la

pregătirea marginilor, pentru a obţine rosturi foarte mici.

Poziţionarea pieselor în vederea brazării are de asemenea o foarte mare influenţă pentru

aliajul folosit, iar operaţiile post brazare specifice sunt necesare şi obligatorii în cazul acestora;

În urma unei umectări bune, îmbinarea brazată va fi de calitate, iar materialului de

adaos i se v-a permite să curgă în interstiţiile dintre piese, realizându-se astfel o atracţie capilară

şi o îmbinare brazată foarte bună.

De calitatea umectării depinzând în mod direct şi calitatea brazării. La brazarea metalelor

preţioase, pentru ca îmbinarea brazată să fie de calitate umectarea trebuie să fie de înaltă calitate,

unghiul de umectare să varieze între 0 şi 15˚.

La un unghi mai mare de 15˚ se realizează o curgere defectuoasă a materialului de adaos

în interstiţiu, aceasta determinând umplerea incompletă a interstiţiului;

Difuzia prin noduri vacante este caracteristică metalelor preţioase, îmbinările brazate

la aceste metale se realizează mult mai bine şi mai uşor decât la alte metale, deoarece difuzia are

loc până în adancimea pieselor brazate, acest fapt contribuind şi la mărirea rezistenţei la rupere a

îmbinării brazate.

Principalii factori care trebuie luaţi în considerare la stabilirea interstiţiului la

temperatura de brazare sunt materialele de bază ale pieselor de îmbinat sunt: geometria îmbinării

în stare finită, modul de pregătire a suprafeţelor pieselor în zona de brazare, fluxul, şi eventual,

atmosfera controlată folosită la brazare, viteza de încălzire şi temperatura de brazare, tehnica de

conducere a procesului de brazare;

Au, Ag şi aliajele acestora pot provoca alergii la contactul direct şi prelungit cu pielea,

dar au un mare aport benefic in terapiile curative;

CAPITOL III. MATERIALE, TEHNOLOGII ŞI ECHIPAMENTE DE BRAZARE

3.1. Materiale de adaos – aliaje – pentru brazarea metalelor nobile

preţioase Conform SR EN ISO 3677:2002, materialele de adaos –aliajele – pentru brazare sunt

grupate în funcţie de compoziţia chimică şi destinaţie, folosindu-se simbolurile [106]:

- „S” pentru toate aliajele pentru lipire moale;

- „B” pentru toate aliajele pentru brazare (lipire tare) şi sudare prin lipire.

Principalele materiale de adaos pentru brazare sunt standardizate în SR EN 1044:2002

„Lipire tare. Metale de adaos pentru lipire tare” şi aparţin claselor de aliaje arătate în Anexa1

[101].

3.1.1. Aliaje pentru brazare pe baza de Au Multe dintre aliajele noi sunt folosite în ingineria industrială a brazării, dar, pentru o mai

mare eficienţă este nevoie şi de alte aliaje noi pentru brazarea de diverse piese din metale nobile

preţioase.

Compoziţia şi temperaturile de topire ale aliajelor pe bază de Au folosite pentru brazare

în domenii tehnice, sunt prezentate în tabelul 3.1.



Tabelul 3.1. Aliaje comerciale pe bază de Au folosite la brazare în domenii tehnice

Compoziţie, % Punct de topire, ˚C

Nr. Au Cu Ni Altele Solidus Liquidus

1 100 - - - 1067 1063

2 94 16 - - 965 970

3 81,5 15,5 3 - - ~ 910

4 80 20 - - 910 910

5 75 25 - - 910 914

6 62,5 37,5 - - 930 940

7 50 50 - - 955 970

8 40 60 - - 975 995

9 37,5 62,5 - 0,1Fe 980 1000

10 34 66 - - 973 -

11 35 65 - - 970 -

12 30 70 - - 995 1020

13 20 80 3 - 1018 1040

14 70 - 30 - - 1040

15 60 20 20 - 1030 ~ 845

16 82,5 - 17,5 - 950 950

17 68 - 8,9 1,0Cr 960 980

18 75 - 25 0,1B 950 990

19 72 - 22 6Cr 975 1038

20 65 - 35 - 950 1070

Aliajele listate în tabelul 3.1 de la numărul 2 până la 20, au fost obţinute după caracterul

uzual al sistemului Au - Cu. Materielele de adaos –aliajele – folosite în fabricarea obiectelor de

podoabă şi artă, dar şi cele folosite în tehnica dentară, trebuie să respecte titlul aliajului de Au din

care este fabricat obiectul respectiv.

În tabelul 3.2. sunt prezentate materiale de adaos – aliajele – pentru brazarea Au de 10 şi

14 carate.

În tabelul 3.3. sunt prezentate materiale de adaos pentru brazarea Au de 18 kt.

Tabelul 3.2.Materiale de bază pentru brazarea Au de

10, respectiv 14 kt

Tabelul 3.3. Materiale de bază pentru brazarea Au de

18 kt

În tabelul 3.4. sunt prezentate materiale de adaos pentru brazarea Au de 22 kt.

Tabelul 3.4.Materiale de bază pentru brazara Au de 22 kt

Aur 22kt, % Argint, % Cupru, % Zinc, % Indiu, %

91.6 - 3.0 4.4 1.0

91.6 - 3.0 3.4 2.0

91.8 2.4 2.0 1.0 2.8

91.8 3.0 2.6 1.0 1.6

3.1.2. Aliajele pe bază de Ag Aliajele pe bază de argint utilizate la îmbinarea prin brazare pot fi de tipul:

aliaje de argint din sistemul Ag-Cu;

aliaje de argint din sistemul Ag-Cu-Zn;

kt. Aur

%

Argin

t %

Cupru

%

Zinc

%

Staniu

%

Indiu

%

10 41.67 27.10 20.90 5.33 2.50 2.50

10 41.67 29.40 22.18 4.25 2.50 -

14 58.33 14.42 13.0 11.75 - 2.50

14 58.33 17.50 15.67 6.0 2.50 -

Aur

18

kt

%

Arg

int

%

Cupr

u

%

Zinc

%

Stani

u

%

Indi

u

%

Cadmi

u

%

75.0 5.0 9.3 6.7 - 4.0 -

75.0 6.0 10.0 7.0 - 2.0 -

75.0 2.8 11.2 9.0 - - 2.0



aliaje de argint din sistemul Ag-Cu-Zn-Sn;

aliaje de argint din sistemul Ag-Cu-Zn-Cd;

aliaje de argint din sistemul Ag-Cu-Zn-Cd-Ni;

aliaje de argint din sistemul Ag-Cu-Zn-Cd-Ni-Mn.

În Anexa 1 sunt prezentate materiale de adaos cu conţinut de Ag folosite atât pentru

brazarea obiectelor din Ag cât şi pentru brazarea oţelurilor şi pieselor din materiale metalice

neferoase. Conform reglementărilor Uniunii Europene în legătură cu aliajele pentru brazarea

obiectelor ce vin în contact direct şi prelungit cu pielea, materialele de adaos pentru brazare, care

conţin cadmiu sunt interzise utilizării pentru fabricarea de astfel de obiecte.

Corespondenţa mărcilor de aliaje pe bază de Ag (standard/marca aliajului) pentru lipire

tare, este prezentată în Anexa 2. Principalele caracteristici ( rezistenţa la tracţiune, intervalul de

topire, domeniul de utilizare) ale aliajelor de Ag utilizate la brazarea argintului dar şi la brazarea

oţelurilor sunt prezentate de asemenea în Anexa 2.

3.1.3. Fluxuri pentru brazare Oxigenul din aer oxidează foarte activ suprafaţa metalelor formând o peliculă de oxizi

care se îngroaşă şi devine tot mai densă o dată cu creşterea temperaturii şi a duratei de încălzire.

Dacă piesele cu asemenea suprafeţe vor fi supuse brazării, rezultatul va fi nul întrucât oxizii nu

permit difuzia aliajului topit indiferent de temperatura la care s-ar produce încălzirea. Prin SR

EN 1045:1999 se stabileşte clasificarea fluxurilor utilizate pentru lipire tare (brazare) a metalelor

[104].

3.1.4. Atmosfere de lucru protectoare pentru brazare În tabelul 10. din anexa3 sunt prezentate caracteristici ale gazelor de protecţie ce

formează atmosferele protectoare pentru brazare. În tabelul 2. din anexa 3 sunt prezentate

pricipalele gaze folosite la sudură, brazare, şi taiere termică.

3.2. Tehologii şi echipamente de brazare ale metalelor nobile preţioase Tehnologiile folosite cu preponderenţă la brazarea obiectelor de artă şi podoabă din

metale preţioase, sunt:

a) Tehnologii industriale de brazare pentru metale nobile preţioase:

Brazarea cu flacără utilizând multiarzătoare;

Brazarea în cuptor;

Brazarea cu plasmă.

b) Tehnologii semiindustriale de brazare a metalelor nobile preţioase, care se folosesc atât

la nivel industrial, pentru piesele cu geometrii foarte complexe, având un randament mai mic, dar

mai ales la producţii de serii medii, mici şi unicate:

Brazarea cu flacără;

Brazarea prin inducţie;

Brazarea prin presiune în puncte;

Brazarea cu microplasmă;

Brazarea LASER;

Brazarea micro puls-arc.

3.2.1. Tehnologii şi echipamente industriale de brazare ale aliajelor de

Au şi Ag A. Brazarea cu flacără

Foloseşte caldura provenită de la o flacără rezultată în urma arderii unui amestec de gaze,

format dintr-un gaz combustibil şi unul carburant, de obicei se foloseşte acetilena, butanul sau



hidrogenul drept gaz combustibil, iar oxigenul sau aerul atmosferic cel carburant, amestecate în

raport corect şi la debitul necesar pentru a oferi procesul de combustie la temperatura necesară

efectuării brazării. Brazarea cu flacără este cea mai populară metodă de brazat [34].

Zonele flacării oxiacetilenice la ieşirea din

suflai (figura 3.2.) şi variaţia temperaturii

de-a lungul axei flăcării sunt:

a- cele patru zone ale flăcării; 1. zona abia vizibilă a amestecului

de acetilenă şi oxigen;

2. zona nucleului luminos

conţinând oxigen, hidrogen şi

particule incandescente de C;

3. zona primară a flăcării formată

din oxid de carbon şi hidrogen;

4. zona secundară a flăcării

formată din bioxid de carbon şi

abur.

b- curba variaţiei temperaturii în

cele patru zone de-a lungul axei

flăcării

B. Brazarea în cuptor

Brazarea în cuptor poate fi brazare în atmosfere protectoare (atmosfere gazoase) sau în

vid. Există două tipuri distincte de atmosfere gazoase utilizate pentru brazare:

-atmosfera inert- chimică care protejează parţile de brazat de intrarea în contact cu alte

elemente gazoase care ar putea reacţiona cu metalele pentru brazat şi ar produce oxizi pe

suprafaţa acestora, ceea ce ar putea inhiba curgerea aliajului pentru brazare topit.

- medii chimic active care vor reacţiona în timpul ciclului de brazare cu orice oxizi

prezenţi pe oricare dintre părţile de brazat.

Tipuri de cuptoare:

Cuptoare închise (mufa): sunt alimentate fie de cărbune-gaz, fie electric,cu condiţia ca

încălzirea să fie uniformă pe toată lungimea cuptorului iar temperatura să poată fi controlată.

Cuptoare cu încărcare continuă: sunt cuptoare moderne de brazare, destinate producţiei

la scară largă, sunt cuptoare cu funcţionare continuă unde la un capăt sunt încărcate cu piese iar

de-a lungul acestuia, aceste piese sunt brazate (figura 3.5.).

Cuptoare pusher: sunt în general similare cuptoarelor continue. În timp ce cuptoarele cu

încărcare continuă au capetele deschise şi o centură care se deplasează pentru amplasarea

pieselor, cuptorul cu împingere cuprinde o cameră de purjare imediat adiacentă la intrarea în

camera de încălzire, precum şi o a doua cameră de purjare la ieşire (figura 3.6.).

Figura 3.5. Cuptor încărcare continuă Figura 3.6. Cuptor pusher Figura 3.7. Cuptor de brazare în vid

Pentru brazarea în cuptor în vid, se folosesc cuptoare de dimensiuni reduse (figura 3.7.),

care se pretează uzului în ateliere mici şi mijlocii.

Figura 3.2. Zonele flacării

oxiacetilenice.



C. Brazarea cu plasmă

Brazarea cu plasmă este un procedeu de îmbinare prin topire la care coalescenţa se

produce prin încălzirea cu un arc electric constrâns, care se arde între electrod şi piesa de brazat

sau între un electrod şi o diuză de constrangere. Protecţia la îmbinare se asigură cu un gaz inert

sau un amestec de gaze. Procedeul se aseamănă cu sudarea WIG, cu deosebirea că arcul de

plasmă este constrans, printr-o strangulare mecanică sau electromagnetică.

Prin aceasta, temperatura coloanei arcului de plasmă este mult mai mare decât a arcului

WIG. Îmbinarea cu plasmă se aplică, de obicei, în varianta cu arc de plasmă (transferat).

Îmbinarea se efectuează în curent continuu, foarte rar în curent alternativ, sursa având o

caracteristică externă abrupt căzătoare.

3.2.2. Tehnologii şi echipamente semiindustriale de brazare a aliajelor

de Au şi Ag

Pentru serii medii, mici şi unicate ale pieselor din Au şi Ag îmbinate prin brazare se

folosesc tehnologii şi echipamente specifice, în funcţie de tipul energiei termice generate. În

ingineria brazării se are în vedere asigurarea unui regim termic controlat ca valoare şi timp.

A. Brazarea cu flacără fără capete multiarzătoare

Special pentru brazarea metalelor preţioase, cu aplicaţii în electronică şi electrotehnică, s-

au dezvoltat ehipamente de brazare care produc flacăra prin procedeul de aspiraţie al gazului din

rezervorul propriu care poate fi realimentat cu butan.

Brazarea prin inducţie

Pentru brazarea prin inducţie se

foloseşte un echipament specializat format

dintr-o sursă de tensiune, un generator de

înaltă frecvenţă, un transformator ce are în

secundar inductorul, şi un panou de

comandă pentru controlul pulsurilor şi

intensităţii curentului (figura 3.10).

Curentul din inductor are un câmp electromagnetic pulsator care este foarte puternic în

interiorul inductorului, dar este mult mai slab la capete şi pe suprafeţele exterioare. Piesa de

brazat care este conducătoare de curent electric este adusă în bobina de inducţie, este strabatută

de un câmp electromagnetic şi curenţi turbionari.

În figura 3.10. este prezentată schema electrică a dispozitivului de brazare prin inducţie.

Grosimea stratului de pătrundere a curentului se numeşte adâncime de penetrare sau

adâncime eficace. Aproximativ 85% din energia indusă este transformată în căldură [29, 38, 76].

În figura 3.13. este reprezentată diagrama grosimii stratului de pătrundere a curenţilor

turbionari în piesă.

Figura 3.9. Echipament de brazare

cu flacără produsă prin aspiraţie

Figura 3.10. Schemă bloc echipament de brazare prin inducţie.

Figura 3.13.

Diagrama

adâncimi

pătrunderii

curenţilor

turbionari



C. Brazarea prin persiune în puncte Brazarea prin presiune în puncte realizează îmbinarea a două sau mai multe elemente prin

topirea şi amestecul materialului din acestea cu cel de adaos ca urmare a aplicării unui curent

punctiform realizând astfel prinderea pieselor. În figura 3.15. sunt prezentate fazele electrice şi

mecanice ale brazării prin presiune în puncte.

- faza I este faza de amorsare, care se

caracterizează prin creşterea forţei de

apăsare F

de la valoarea 0 până la valoarea la care se

realizează strângerea pieselor;

- faza II este faza electrică şi

mecanică, în care strângerea rămâne

constantă şi peste ea

se suprapune faza electrică, de încălzire a

pieselor;

- faza III este faza de deformare

plastică, caracterizată prin creşterea forţei şi

producerea deformărilor plastice la piesele

încălzite în faza anterioară;

D. Brazarea cu microplasmă

La procedeul de brazare cu microplasmă (WIG), arcul se formează între vârful

electrodului de Wolfram şi piesa de brazat, spre deosebire de procedeul de brazare cu plasmă

(Plasma Arc Welding – PAW), unde electrodul din Wolfram aliat cu Thoriu 2%, este inserat în

corpul electrodului. Brazarea cu arc de plasmă (Plasma Arc Welding - PAW) este un procedeu

de îmbinare la temperatura de topire a materialelor până la 1650 °C procedeu similar cu

procedeul de sudare cu arcul electric în mediu protector de argon (Wolfram Inert Gaz -WIG).

E. Brazarea LASER

Brazarea, asemenea sudurării laser se bazează pe capacitatea fasciculului laser de a

concentra energie foarte mare într-un spaţiu punctiform, topind astfel materialul de adaos şi

creând o îmbinare foarte stabilă şi rezistentă între acestea si materialul de baza al piesei. Energia

trimisă spre piese este focalizată exact pe îmbinare astfel încât zona afectată termic şi

distorsiunile termice sunt minime.

Staţia de lucru LaserStar7000 (figura 3.16.) oferă economie de spaţiu, versatilitate şi

încorporează un sistem de răcire care oferă un număr semnificativ mai mare de impulsuri de

energie, menţinând în acelaşi timp temperatura de racire a apei minimă, şi o performanţă de

funcţionare de 24 de ore. Un alt echipament de brazare laser este iWeld 990 (figura 3.17.) care

are patru variante de putere [136]: -40 Jouli, 5.5 kW, 35 Watt, 20 Hz; - 80 Jouli, 10.0 kW, 50

Watt, 20 Hz; - 60 Jouli, 8.0 kW, 35 Watt, 20 Hz; - 100 Jouli, 10.0 kW, 50 Watt, 20 Hz.

F. Brazarea micro puls-arc

Brazarea micro puls-arc este un caz special al îmbinării Tungsten Inert Gas (TIG).

În brazarea TIG un electrod tungsten ascuţit este folosit în combinaţie cu energie electrică

pentru a porni şi susţine un flux de plasmă de temperatură mare - un arc. Acest jet de plasmă este

folosit ca o sursă de căldură pentru a încalzi piesele şi a topi materialul de adaos. Prin procedeul

Figura.3.15. Fazele electrice

şi mecanice ale brazării prin

presiune.

Figura 3.16.

Staţia de lucru

LaserStar7000

Figura 3.17.

iWeld990



TIG teoretic se poate braza toate metalele. Compania germană „Lampert” a dezvoltat

dispozitivul de brazare micro puls-arc, numit PUK3s (figura 3.19) care combină procedeul TIG

cu cel cu plasmă, astfel, impulsurile de brazare sunt suprapuse cu impulsuri de înaltă frecventă,

astfel încât carecteristicile îmbinării sunt influenţate pozitiv.

Un astfel de echipament a fost dezvoltat şi de cei de la „Sunstone Engineering

Corporation” denumit Orion Pulse 150i, care este cel mai avansat dispozitiv pentru brazare cu

tehnologie micro puls-arc, foloseşte 3 niveluri de energie, ultra, micro şi nano, şi poate braza prin

metoda puls-arc, în puncte precum şi în linie [132].

3.3. Cercetări de aplicărea vibraţiilor mecanice asupra proceselor de

brazare

Vibraţiile sunt oscilaţii ale sistemelor elastice, adică mişcări ale sistemelor mecanice

datorate unei forţe de readucere elastice. Astfel o bară elastică sau o coardă vibrează în timp ce

un pendul oscilează. Sistemele vibratoare sunt supuse amortizării datorită pierderii de enegie prin

disipare sau radiaţie.

3.3.1. Vibraţii forţate neamortizate Vibraţiile forţate sunt produse de forţe exterioare variabile în timp sau deplasări impuse.

Dacă asupra masei acţionează o forţă armonică de amplitudine constantă şi frecvenţă

variabilă, atunci când frecvenţa excitatoare se apropie de frecvenţa proprie a sistemului,

deplasarea masei creşte nelimitat. Această condiţie se numeşte rezonanţă şi este caracterizată de

vibraţii puternice.

La sisteme neamortizate, frecvenţele de rezonanţă sunt egale cu frecvenţele proprii ale

sistemului şi, în majoritatea cazurilor, funcţionarea la rezonanţă trebuie evitată. La sisteme

amortizate, răspunsul la rezonanţă are amplitudine finită.

3.3.2. Excitarea masei cu o forţă armonică Sistemul masă-arc din figura 3.21.a este excitat de o forţă armonică f (t) = F0 cosωt de

amplitudine constantă F0 şi pulsaţie perturbatoare ω , aplicată masei. Pe baza diagramei forţelor

din figura 3.21.b, se scrie legea a doua a lui Newton:

, (3.10.)

care devine ecuaţia diferenţială a mişcării

(3.11.)

Figura 3.19. Echipament

de brazate

micro puls-

arc PUK3s

Figura 3.20.

Instalaţie de

brazat Orion

Pulse150i

Figura

3.21.

Sistem

masă-arc



Soluţia generală a ecuaţiei liniare neomogene (3.11.) este suma soluţiei (3.12.) ecuaţiei cu

membrul drept zero şi a soluţiei particulare. În regim staţionar, soluţia particulară se alege de

aceeaşi formă ca excitaţia.

3.4. Aplicaţii ale brazării

Brazarea asemenea sudurii are aplicaţii în aproximativ toate domeniile. Spre deosebire de

sudură, brazarea are aplicaţii în domenii precum arta şi obiecte de artă, în tehnica dentară, şi

medicală, dar şi în electrotehnică şi electronică, precum şi în brazarea metalelor preţioase folosite

în tehnica aerospaţială [30].

Un domeniu aparte unde se foloseşte brazarea, din motive de calitate şi rezistenţă a

îmbinarilor, precum şi din motive metalurgice ale metalelor ce trebuie unite, este acela al

bijuteriilor şi obiectelor de podoabă.

În figurile 3.26. şi 3.27. se prezintă brazarea micro puls – arc a unor obiecte de bijuterie.

Figura 3.26. Brazarea micro

puls-arc a unui inel din Ag


puls-arc a unei casete în vedetea

ţintuirii unei pietre


puls-arc a unui inel de Au

La bijuterii, multe aplicaţii ale brazării trebuie realizate în locuri şi spaţii greu accesibile,

precum şi la obiecte a căror fabricaţie include ataşarea de pietre, iar în cazul reparării acestor

obiecte nu este posibilă o eventuală detaşare a pietrelor, motiv pentru care se folosesc procedee

de brazare care permit astfel de aplicaţii.

În figurile 3.31. şi 3.32. se prezintă brazarea micro puls – arc a unor obiecte din Au cu

titlul 585.

Figura 3.33. Brazarea dispozitiv

SMD prin inducţie

Figura 3.35. Contactori de

argint (pastile contact CMC)

brazaţi pe suport metalic

Figura 3.36. Contactor 400A cu

pastile CMC (AgCdO12)

brazate pe suport de cupru

Procedeul de brazare prin inducţie se foloseşte cu preponderenţă în electronică şi

electrotehnică, acesta permiţând brazarea componentelor SMD, dar şi a altor tipuri de

componente. În figura 3.33. se prezintă brazarea prin inducţie a unui dispozitiv SMD.

Brazarea prin presiune în puncte se foloseşte în electrotehnică pentru ataşarea

contactorilor din Ag de diferite purităţi pe suporţi specifici confecţionaţi din aliaje şi metale

Pastile CMC Pastile CMC



feroase. În figura 3.35. şi figura 3.36. se prezintă contactori din Ag ataşaţi pe suport prin brazare

prin presiune în puncte.

Proprietăţi precum conductivitatea, reflecţia şi rezistenţa la coroziune, fac din Au un

material vital în aplicaţiile aerospaţiale, iar capacitatea sa de a reflecta căldura şi radiaţiile IR,

reprezintă un factor de neînlocuit în asemenea aplicaţii.

În figurile 3.38. şi 3.39., se prezintă repararea prin brazare ale unor defecte de turnare ale

unor coroane dentare [132].

Figura 3.38. Repararea prin brazare a unui defect sub

formă de lipsă de substanţă marginală la nivelul unei

coroane de înveliş turnate

Figura 3.39. Prelungirea marginală prin brazare cu

microplasmă cu material de adaos a unei coroane

turnate scurte

3.5. Concluzii

În capitolul „MATERIALE, TEHNOLOGII ŞI ECHIPAMENTE PENTRU BRAZARE”

am prezentat materialele de adaos utilizate pentru brazarea metalelor nobile preţioase şi anume:

aliaje pentru brazare pe baza de Au, aliaje pentru brazare pe bază de Ag, fluxuri şi atmosfere de

protecţie pentru brazare.

Am evidenţiat tehnologiile şi echipamentele clasice şi de înaltă tehnologie caracteristice

brazării Au şi Ag în funcţie de randamentul în producţie, precum şi aplicaţii ale brazării acestor

metale în domeniile unde se folosec Au şi Ag precum şi în funcţie de tehnologiile de brazare

folosite.

În urma acestor aprecieri se pot concluziona următoarele:

Aliajele pentru brazare care au al bază Au şi Ag, sunt clasificate conform SR ISO

3677:2002, acestea trebuind să îndeplinească o serie de condiţii tehnice specifice, iar în cazul

folosirii acestora la fabricarea de bijuterii, trebuie să respecte titlul materialelor de bază.

Materialele de adaos folosite la brazare se împart în: aliaje pentru brazare conform cu

STAS 8971-87 şi cele folosite la brazarea bijuteriilor conforme cu SR EN 1904:2002; fluxuri

pentru brazare clasificate conform SR EN 1045; atmosfere protectoare pentru brazare, care pot fi

formate din gaze inerte, oxidante, reactive sau reducătoare.

Tehnologiile folosite la brazarea obiectelor de podoabă şi artă, din Au şi Ag, sunt

foarte variate şi diferă în funcţie de volumul de producţie şi randamentul necesar, fiind elaborate

echipamente super specializate adaptabile şi altor aplicaţii precum: brazarea Au şi Ag folosite în

tehnica aerospatială, tehnica dentară şi medicală, dar şi în electrotehnică şi electronică;

Prin aplicarea de vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare se poate

imfluenţa „deplasarea” masei formată de aliajul pentru brazat în stare lichidă.

Dacă o forţă armonică de amplitudine constantă şi frecvenţă variabilă acţionează asupra

masei, atunci când frecvenţa excitatoare se apropie de frecvenţa proprie a sistemului, deplasarea

masei creşte nelimitat.

Aplicând vibraţii mecanice de o anumită amplitudine şi evitând intrarea în rezonanţă a

piesei, dar totuşi, imprimând o mişcare de oscilaţie aliajului de brazat în timp ce acesta se află în

stare lichidă în procesul de brazare, se poate influenţa pozitiv rezultatele procesului de brazare;

https://sites.google.com/site/resurseumanepnii217/home/rezultate/03.jpg?attredirects=0

https://sites.google.com/site/resurseumanepnii217/home/rezultate/04.jpg?attredirects=0



CAPITOL IV.CERCETĂRI PRIVIND OBŢINEREA ALIAJELOR PENTRU

BRAZAREA METALELOR NOBILE PREŢIOASE

4.1. Aliaje pentru brazarea Au, Ag şi a aliajelor acestora

În literatura de specialitate studiată, am constatat că materialele pentru brazare sunt :

aliaje de tipul soluţiilor solide;

aliajele de tip amestec, care prezintă proprietăţi inferioare metalelor de bază.

În cadrul cercetărilor am urmărit realizarea urmatoarelor obiective:

elaborarea de reţete optimizate ale materialelor de adaos pentru brazarea aliajelor din

Au şi Ag;

elaborarea de aliaje pentru brazarea cu flacără a Au şi Ag;

analiza macroscopică şi microscopică a materialelor elaborate;

analiza microdurităţii aliajelor obţinute experimental;

determinarea analitică a elementelor chimice de compoziţie.

În urma experimentărilor am obţinut patru materiale de adaos, două destinate brazării

aliajelor de Au cu titlul 585 de culoare galben, iar două pentru brazarea aliajelor de Ag cu titlul

925.

4.1.1. Reţete optimizate de aliaje pentru brazarea Au, Ag şi aliajelor

acestora În cadrul tezei s-a urmărit obţinerea şi caracterizarea unor noi materiale de adaos alcătuite

din aur, argint, cupru şi zinc, pentru brazarea cu material de adaos, prin procedeul cu flacără oxi-

gaz.

În tabelul 4.1., sunt prezentate reţetele de realizare a materialelor de adaos pentru brazarea

aliajelor de Au de diverse carataje, proporţia este exprimată în procente, iar acestea se dozează în

grame, în funcţie de masa aliajului necesar.

În tabelul 4.2. sunt prezentate reţete de realizare a materialelor pentru brazarea aliajelor

de Ag:

Tabelul 4.1. Reţete optimizate de MA pentru brazarea Au

Aur

%

Argi

nt,%

Cupr

u,%

Zinc

,%

Cad

miu,%

Sta

niu,%

Indi

u,%

9

kt.

38,5 20 20 3,5 18 - -

38,5 30 20 2,5 12 - -

10

kt.

41,67 28 19,2 5,5 2.5 3,13

41,67 29,5

8

22 4,25 - 2,5 -

14

Kt

58,5 17,3

3

15,6

7

6 - 2,5 -

58,5 20 18 3,5 - - -

18

kt.

75 5,5 9,5 6 - 4 -

75 6 12 5 - - 2

22

kt.

91.6 0.5 3 4,9 - - -

91.6 - 4,4 3 1 - -

Tabelul 4.2. Reţete optimizate de MA pentru brazarea

Ag

4.2. Cercetări experimentale privind obţinerea aliajelor pentru brazarea

Au galben 585 şi Ag 925 Cercetarea experimentală a urmărit obţinerea de informaţii referitoare la modul de

elaborare a aliajelor de Au şi Ag prin topirea în creuzet cu flacără oxiacetilenică în prezenţa

Argint

%

Cupru

%

Zinc

%

Cadmiu

%

Staniu

%

60 35 10 5 -

65 10 10 5 5

65 10 10 10 5

50 20 20 - 10



substanţelor dezoxidante. Aliajele din sistemul AuCuZn şi AuAgCuZn au la bază diagrama de

stare din figura 4.1.

Conform lucrării „The metallurgy of some carat gold jewellry” (A.S.McDonald şi

G.H.Sistare de la Handy&Harman, Fairfield, Connecticut, U.S.A.) aliajele din sistemul

AuAgCuZn pot fi clasificate şi discutate în termeni de doi parametrii şi anume conţinutul de Au

şi parametrul Ag’ definit prin raportul (Rel.4.1) [91].

(4.1)

Unde Ag’ este parametrul care descrie trasarea procentajului de Ag de pe abscisă, pentru

a desemna compoziţia aliajului [65, 91]. Contribuţia acestora, a fost analiza aliajelor din sistemul

AuAgCu şi AuAgCuZn în termeni de trei secţiuni verticale cvasi-binare a diagramei ternare la

conţinut constant de Au de carataj 18, 14 (figura 4.2.) şi respectiv 10 kt.

Conform cu lucrarea menţionată mai sus, aliajele din sistemul AuAgCuZn, pot fi

interpretate asemenea celor din sistemul ternar, AuAgCu, din care toate aceste tipuri de aliaje

moştenesc anumite caracteristici metalurgice fundamentale.

Aliajele care conţin mai mult de 30% Zn, suferă o scădere drastică a rezistenţei mecanice

şi a ductilităţii [129]. Fabricarea de asemenea aliaje este dificilă, iar producerea lor ca produse de

forjaj este precară.

Folosirea de asemenea aliaje ca aliaje pentru brazat duc la îmbinări brazate care tind să fie

slabe. Această slăbiciune este reprezentată de relaţiile de fază din acest sistem ternar.

Aliajele bogate în conţinut de Ag sunt folosite pentru brazare în industria producătoare de

bijuterii [129].

Totuşi, argintul folosit la fabricarea de bijuterii conţine un minim de 92,5% Ag, dar

această specificaţie nu este posibilă şi în cazul obţinerii aliajelelor pentru brazare, pentru că,

respectând această specificaţie, nu s-a obţinut o temperatură de topire suficient de mică a

acestora, fapt pentru care există o nepotrivire a culorii între aliajele pentru brazarea argintului şi

culoarea argintului [58].

Din acest motiv, limitele de conţinut de Ag pentru aliajele pentru brazare a obiectelor de

bijuterie sunt de 67,0% Ag [58].

Prin cercetările şi testările din aceasta teză, voi încerca să ridic această limită de conţinut

de Ag, fapt care va conduce la o mai bună potrivire a culorii aliajului pentru brazat cu materialul

de bază, dar care va ridica costul de producţie al obiectelor datorită creşterii de conţinut de Ag

pur din aliajul pentru brazat, însă, per total acest cost va scădea prin faptul că nu va mai fi nevoie

de o lustruire chimică (acoperire galvanică), ca ultimă operaţie în fabricarea acestora.

În urma cercetărilor teoretice în veredea obţinerii de aliaje pentru brazarea Au şi Ag, am

recurs la obtinerea de 4 aliaje pentru brazare, două pentru brazarea Au, şi două pentru brazarea

argintului.

Pentru a obţine aceste tipuri de aliaje am elaborat o schemă logică (fig. 4.2.) de fabricaţie

şi testare a acestora.



Figura. 4.2. Schemă logică a testărilor şi determinărilor pentru aliajele experimentale

Procesul tehnologic de obţinere a aliajelor pentru brazare

Prin programul experimental, am avut în vedere elaborarea a patru aliaje dintre care două

destinate brazării Au galben deschis (58,5% Au; 10% Ag; 27% Cu; 4,5 Zn), cu titlul 585, iar

celelalte două destinate brazării argintului (92,5 Ag; rest Cu) cu titlul 925:

Aliaj de fuziune de tipul AuAgCuZn cu conţinut mai mic de zinc, presupus a fi cu



fiabilitate bună, notat cu Fer1;

Aliaj de fuziune de tipul AuAgCuZn cu conţinut ridicat de zinc, cu fragilitate ridicată

datorată conţinutului ridicat de zinc, notat Au1;

Aliaj de fuzine de tipul AgCuZn cu conţinut mai mic de zinc, presupus a fi cu fiabilitate

bună şi structură dendritică, notat Fer2;

Aliaj de fuziune de tipul AgCuZn cu conţinut mai ridicat de zinc, cu fragilitate ridicată

datorată conţinutului ridicat de zinc, notat cu Ag2.

Procentele masice de participare ale elementelor în vederea elaborării aliajelor sunt date

în tabelul 4.3. Tabelul 4.3. Reţete de compoziţie ale aliajelor experimentale

Notaţii Au

(%)

Ag

(%)

Cu

(%)

Zn

(%)

Fer1 58,5 22 9 10,5

Au1 58,5 6,5 15 20

Fer2 - 70 10 20

Ag2 - 60 10 30

Obţinerea aliajelor pentru brazare s-a realizat respectând ordinea procesului tehnologic

următor (figura 4.3.). Respectând procesul tehnologic au fost obţinute patru aliaje, două avand la

bază Au iar două având la bază Ag. În urma laminării aliajelor pe partea pentru obţinerea tablelor

a laminorului, am obţinut aliajele tip placă din figura 4.4.

Figura 4.3. Schemă bloc a procesului tehnologic de

obţinere a aliajelor experimentale

Figura 4.4. Aliaje experimentale laminate

Aliajele notate cu Au1 şi Ag2, în urma unei singure treceri printre valţurile laminorului

au prezentat fisuri (figura 4.4.).

Determinarea temperturii de topire a aliajelor experimentale

Pentru determinarea temperaturii de topire a aliajelor obţinute experimental, am folosit un

termometru de radiaţie modet Omegascop OS523-2 (figura 4.5.).



În figura 4.6. se atată schema bloc de funcţionare a pirometrului de radiaţie Omegascop

OS523-2 [140]. Pentru a putea măsura temperatura de topire a aliajelor obţinute experimental am

folosit un minicreuzet din ceramică (figura 4.7.) în care am topit bucăţi tăiate din aliajele

experimentale (figura 4.8.) cu dimensiunile prezentate în tabelul 4.4

. Figura.4.7. Figura 4.8. Aliaje experimentale taiate în vederea

Minicreuzet determinării temperaturii de topire

Pirometrul de radiaţie a fost aşezat le distanţa de 60 cm faţă de creuzet, iar pentru încălzii

creuzetul şi a topii aliajul am folosit un echipament cu flacără normală oxi-gaz, care foloseşte

butanul drept gaz combustibil iar aerul atmosferic aspirat drept gaz carburant. Înregistrarea

temperaturii s-a făcut în momentul când întreaga masă a aliajului se află în stare lichidă.

Determinarea temperaturii de topire pentru aliajele experimentale este prezentată în figura 4.9.,

aceasta a fost realizată plecând de la o preîncălzire a minicreuzetului de ceramică de 130˚C.

Intervalele de timp la care am obţinut tempraturile de topire precum şi temperaturile de

topire ale aliajelor experimentale, sunt prezentate în tabelul 4.5.

Tabeul 4.6. Temperaturile de topire şi timpii de obţinere pentru aliajele experimentale

Aliaj

experimental

Interval temperatură de topire

(˚C)

Timp obţinere

temperatură(s)

Parametru Ag’

Fer1 679 – 720 24 70,96

Au1 607 – 650 20 30,23

Fer2 727 – 803 30 -

Ag2 457 – 522 18 -

Raportându-mă la lucrarea menţionată la începutul capitolului, am poziţionat aliajele

pentru brazarea Au dezvoltate în teză în funcţie calculului parametrului Ag’ conform relaţiei 4.1.,

şi de temperatura de topire, în secţiunea cvasi-binară la diagrama ternară de stare la Au de 14 kt

(figura 4.10). Aliajele din sistemul AgCuZn au la bază diagrama ternară de stare din figura 4.11.

Aliaj Lungime

(mm)

Lăţime

(mm)

Grosime

(mm)

Fer1 3 3 1

Au1 3 3 1

Fer2 3 3 1

Ag2 3 3 1

Tabelul 4.4. Dimensiuni bucăţi aliaje

experimentale

Figura. 4.5. Pirometru de radiaţie

OS 523-2

Figura 4.6.

Schemă

bloc de

funcţionare

pirometru

de radiaţie

Figura. 4.9. Măsurarea temperaturii de topire a

aliajelor experimentale; a) –masurarea

temperaturii de topire a aliajului Fer1; b) –

măsurarea temperaturii de topire a aliajului Au1;

c) –măsurarea temperaturii de topire a aliajului

Fer2; d –măsurarea temperaturii de topire a

aliajului Ag2.



4.2.1. Analiza compoziţiei masice şi de microduritate a aliajelor Fer1 şi

Fer2 Analiza compoziţională locală s-a realizat prin microscopie electronică de baleiaj, pe

microscopul SEM FEI Quanta Inspect F, cu emisie în câmp şi dotat cu un sistem de analiză

dispersiv în energie (EDS). În urma analizei compoziţiei chimice a aliajului Fer1, parametrul

Ag’, conform caruia am realizat interpretarea structurii obţinute, a suferit o diminuare de la cea

teoretică de 70,96 la 68,42. Acest fapt neinfluenţând faptul ca aliajul Fer1 este un aliaj de Au de

tipul III comform lucrarii menţionată la începutul capitolului. Pentru determinarea microdurităţii

Vikers a aliajelor experimentale am folosit un tester de microduritate Vikers FM-700, forţa de

apăsare fiind de 0,01kgF, iar timpul de apasare fiind de 12 secunde.

1. Analiza compoziţională locală a aliajului Fer1 este reprezentată în figura 4.12. a) şi b):

a) b)

Analiza s-a facut în 3 microzone, rezultatele analizei sunt prezentate în tabelul urmator:

Tabelul 4.7. Analiza compoziţională locală aliaj Fer1

Microzona 1 Microzona 2 Microzona 3

Element % masă % atomice % masă % atomice % masă % atomice

AgL 22,80 26,30 22,65 25,77 22,03 25,05

CuK 10,34 20,26 10,83 20,73 10,08 20,38

ZnK 8,79 16,74 9,55 17,93 9,49 17,81

AuL 58.07 36,70 57,08 35,57 58,40 37,75

Figura 4.12. Diagrame

EDS ale aliajului Fer1

Figura 4.10.

Repreze

ntarea

aliajelor

experime

ntale pe

secţiune

cvasi-

binară la

diagrama

ternară de stare

la Au de

14 kt

[65]

Figura 4.11.

Reprezentarea

aliajelor

experimentale pe

diagrama ternară de

fază a sistemului

AgCuZn



Tabelul.4.8. Microduritatea aliajului experimental Fer1

Aliaj

Fer1

Microzona1 Microzona2 Microzona3 Microzona4 Microzona5 Media

mecrodurităţii

Hv 157 163 181 152 164 163,4

2. Analiza compoziţională locală a aliajului Fer2 este prezentă în figura 4.14 a) şi b):

a) b)

Analiza s-a facut în 3 microzone, rezultatele analizei sunt prezentate în tabelul urmator:

Tabelul 4.9. Analiza compoziţională locală aliaj Fer2

Am realizat analiza pentru determinarea microdurităţii aliajului Fer2 în cinci microzone,

iar rezultatele sunt prezentate în tabelul 4.10.

Tabelul 4.10. Microduritatea aliajului experimental Fer2

Aliaj

Fer2

Microzona1 Microzona2 Microzona3 Microzona4 Microzona5 Media

microdurităţii

Hv 84,9 70,4 70,4 71,4 75,1 74,4

4.2.2. Analiza metalografică a aliajelor experimentale Studiile de microstructură permit examinarea structurilor aliajelor experimentale obţ inute.

Acest studiu a fost efectuat cu ajutorul unui microscop metalografic olympus GX 51-F (figura

4.16.), la diferite ordine de mărire şi cu ajutorul microscopului electronic SEM Quanta Inspect S

(figura 4.17.) în laboratorul LAMET din Universitatea Politehnică Bucureşti.

Analiza metalorafică a aliajului Fer1 vedere microscopică fără atac figura 4.18, cu atac

în figura 4.19. şi SEM figura 4.20.

Microzona 1 Microzona 2 Microzona 3

Element % masă % atomice % masă % atomice % masă % atomice

AgL 71,88 59.01 70,98 59,12 69,76 57,59

CuK 9.09 11,69 10,36 13,23 11,10 14,24

ZnK 19.03 29.30 18,66 27,65 19,14 28,17

Pori

Figura 4.14. Diagrame

EDS ale aliajului Fer2

Figura 4.18. Aliaj Fer1

neatacat marire

500X



În figura 4.18. se poate vedea structura microscopică a aliajului experimental Fer1, care

prezintă pori datoraţi proceselor de eleborare şi laminare aplicate anterior.

Aliajul dezvoltat experimental Fer1, soluţie solidă, care teoretic conţine zinc în proporţie

de 10,5% , raportându-mă la lucrarea menţionată la începutul capitolului, este un aliaj de tipul

III, şi în figura 4.19. se poate vedea că am obţinut o soluţie solidă omogenă bogată în Ag care

prezintă o a doua fază bogată în cupru precipitată la limitele graunţilor.

Vederea SEM a aliajului experimental Fer1este prezentată în figura 4.20.

Analiza metalorafică a aliajului Au1 vederea microscopică şi SEM a aliajului Au1 este

prezentată în figura 4.21., figura 4.22., şi figura 4.23.

Faza a doua bogată în cupru

Pori

Faza a doua, bogată în Ag

Figura 4.19.

Aliajul Fer1

vedere

microscopică; a)

– mărire 500X;

b) – mărire

1000X

Figura 4.15. Vedere

SEM aliaj Fer1 mărire

5000X

Figura 4.22.

Vedere

microscopică

aliaj Au1; a)

– mărire

100X ; b) –

mărire 500X



Aliajul dezvoltat experimental notat cu Au1 datorită conţinutului ridicat de zinc prezintă

o structură specifică aliajelor de tip III conform lucrării „ The metallurgy of some carat gold

jewellery alloys” ( A.S. McDonald s.a.) [65], iar în urma tratamentului de recristalizare prezintă

o stuctură soluţie solidă bogată în cupru cu o a doua fază bogată în Ag precipitată la limita

grăunţilor (figura 4.22.)

Vederea SEM a aliajului Au1 este prezentată în figura 4.23.

În figura 4.23.,este reprezentată vederea SEM a aliajului Au1 şi se observă o a doua fază

bogată în Ag precipitată la limina graunţilor (figura 4.23., a) şi b), şi graunţi formaţi din

elementele de compozitie a aliajului (figura 4.23. b).

Analiza metalorafică a aliajului Fer2. Vederea microscopică şi SEM a aliajului Fer2

este prezentată în figura 4.24., figura 4.25., şi figura 4.26. În figura 4.24. se observă structura

aliajului experimental Fer2, care prezintă numeroşi pori datoraţi elaborării şi procesului de

laminare anterior.

Aliajul experimental Fer2, prezintă structură de soluţie solidă dendritică ordonată

alcătuită din reţea de dendrite fine de Ag cu eutectic interdendritic (figura 4.25.).

Faza a doua, bogată în Ag

Dendrite Eutectic

Figura 4.23.

Vedere SEM

aliaj Au1; a) –

mărire 3000X

b) – mărire

5000X

Figura 4.25. Aliaj Fer2 vedere microscopică;

a) – mărire 100X; b) – mărire 500X



În vederea SEM a aliajului Fer2 se poate vedea eutecticul interdendritic al aliajului format

din elementele componente ale aliajului (figura 4.26.). Analiza metalorafică a aliajului Ag2

este prezentată în figurile următoare:

Aliajul experimental Ag2, prezintă structură de soluţie solidă dendritică neordonată

alcătuită din reţea de dendrite grosolane de Ag cu eutectic interdendritic (figura 4.27.).În figura

4.28. la vederea SEM se observă că aliajul Ag2 este soluţie solidă cu structură dendritică cu

dendrite grosolane neordonate de argint şi eutectic interdendritic format din constituenţii

aliajului. La limitele graunţilor se separă o a doua fază a soluţiei solide bogată în cupru.

Dendrite

Eutectic

Figura 4.2-61. Vedere SEM aliaj Fer2; a) – marire 5000X; b)

–mărire 10000X

c)

Figura 4.27. Vedere microscopică aliaj Ag2; a) – mărire 100X;

b) – mărire 200X; c) – mărire 500X



4.3.Concluzii

Pe baza cercetărilor realizate în capitolul “CERCETĂRI PRIVIND OBŢINEREA

ALIAJELOR PENTRU BRAZAREA METALELOR NOBILE PREŢIOASE”, ţinând seama de

STAS- urile în vigoare, am analizat tipurile de aliaje folosite la brazarea Au şi Ag, precum şi a

elementelor care le compun, rezultând următorele concluzii:

Principalele criterii utilizate la alegerea unui material de adaos pentru o anumită

aplicaţie sunt legate de compatibilitatea cu materialele de bază care trebuie îmbinate, aceste aliaje

reprezintă soluţii solide, amestecuri sau compuşi chimici, constituite din două sau mai multe

metale. În cazul în care sunt asamblate obiecte din aliaje Au şi Ag se folosesc aliaje de tipul

soluţiilor solide sau aliaje de tip amestec.

În cadrul tezei am urmărit obţinerea şi caracterizarea unor noi materiale de adaos

alcatuite din aur, argint, cupru şi zinc, pentru brazarea cu material de adaos, prin procedeul cu

flacără oxi-gaz a Au galben de 14kt. şi Ag cu titlul 925, realizând un număr de reţete optimizate

pentru astfel de aliaje.

În cadrul cercetarilor experimentale privind obţinerea aliajelor pentru brazarea Au

galben 585 şi Ag 925, am ales patru reţete de aliaje cu cel mai înalt grad de compatibilitate

pentru realizarea de îmbinări brazate pe Au şi Ag, şi am obţinut aceste aliaje în urma unui proces

tehnologic prezentat în teză. În urma determinăilor temperaturilor de topire ale aliajelor

experimentale, se confirmă faptul că acestea se pot utiliza la realizarea de îmbinări brazate pe Au

şi Ag.

Conform cu interpretarea aliajelor de Au folosite la fabricarea de bijuteriilor în funcţie de

variaţia parametrului Ag’,şi de temperaturile de topire, am caracterizat aliajele experimentale pe

bază de Au, iar pe cele pe bază de Ag în funcţie de constituenţi apăruţi la microscop, astfel,

aliajele Fer1 şi Fer2 sunt conforme cu cerinţele realizării unei îmbinări brazate de calitate.

Faza a doua,

bogată în cupru

Dendrite

Eutectic

Figura 4.28. Vedere SEM aliaj Ag,

a) – mărire 1000X; b) – mărire

2000X; c) – mărire 5000X



Deşi laminarea s-a realizat în condiţiile prevăzute în STAS 8113 – 68 [94] , la prima

trecere prin laminor a aliajelor care au un conţinut mai ridicat de zinc au apărut fisuri, acestea

accentuându-se pe parcursul întregului proces de laminare.

Aceste fisuri se datorează procentului ridicat de zinc din compoziţia aliajelor, facându-le

totodată pe acestea fragile.

Aliajul experimental Fer1 este un aliaj de tipul III, iar aliajul Au1 este un aliaj tot de tipul

III, dar care prezintă fragilitate ridicată, motiv pentru care am renunţat la realizarea de îmbinări

brazate cu el; în cazul aliajelor experimentale pe bază de Ag, Fer2 şi Ag2, se observă o

comportare bună la procesul de laminare a aliajului Fer2, iar în cazul aliajului Ag2 se observă o

fragilitate ridicată, motiv pentru care am renunţat la realizarea de îmbinări brazate cu acesta.

În urma procesului tehnologic se poate ajunge la o diminuare a procentului de

zinc datorată temperaturii ridicate (~1300˚C) de elaborare a aliajelor.

În urma analizei metalografice şi SEM am facut discuţii referitoare la structurile

obţinute la aliajele experimentale.

Ca urmare a obţinerii aliajelor şi analizei structurii şi anumitor proprietăţi fizice ale

acestora, se poate concluziona că doar aliajele Fer1 şi Fer2 se pot utiliza realizării de îmbinări

brazate pentru Au şi Ag, în continuare realizând determinarea microdurităţii acestor aliaje,

precum şi analiza compoziţiei masice a acestora.

Din analiza compoziţiei masice ale aliajelor Fer1 şi Fer2 se observă că aceasta nu diferă

mult faţă de compoziţia teoretică, şi acestea respectă cerinţele de calitate prezente în STAS

pentru aceste tipuri de aliaje pentru brazare.

În urma determinării microduritaţilor aliajelor experimentale am obţinut pentru aliajul

Fer1 o medie de microduritate de 163.4 Hv, iar pentru aliajul Fer2 o medie de microduritate de

74,4 Hv.

Compoziţia masică a aliajelor experimentale suferă o mică reducere a procentelor de

masă a zincului datorată arderii din timpul procesului tehnologic, nealterând însă proprietăţile

teoretice ale aliajelor.

CAPITOL V. TESTAREA PERFORMANŢELOR ÎMBINĂRILOR BRAZATE

ALE ALIAJELOR DE AU ŞI AG

5.1. Pregătirea corpurilor de probă brazate

Pentru testarea performanţelor aliajelor experimentale în comparaţie cu cele uzuale

folosite în industria de obiecte care vin în contact direct şi prelungit cu pielea se are în vedere

realizarea unui număr de încercări, care să determine comportarea acestor aliaje pentru brazare în

timpul procesului de brazare şi de-a lungul exploatării obiectelor brazate cu acestea în medii

specifice. Aceste incercări şi determinări se desfăşoară respectând schema logică din figura 5.1.

În cadrul experimentărilor efectuate utilizând materialele de adaos experimentale, au fost

efectuate corpuri de probă tip placă, din Au cu titlul 585 şi din Ag cu titlul 925, brazate cap la

cap cu flacără oxi-gaz neutră, cu ajutorul unui echipament pentru brazare cu aspiraţie, care

foloseşte butanul drept gaz combustibil, şi are o autonomie de funcţionare de o oră fără a necesita

reumplere şi poate dezvolta o temperatură a flacării de maxim 1100˚C.

Parametrii regimului de brazare cu flacără a probelor de Au şi Ag supuse încercărilor

(tabelul 5.1.), au respectat SR EN ISO 4063 [108].

Fluxul folosit la brazare a fost FH20 de uz general. Interstiţiul de brazare al probelor atât

în cazul Au cât şi în cazul Ag a fost de 0,05 mm iar suprafeţele brazate au avut o rugozitate Ra =

~1micrometrii (μm).



Figura 5.1. Schema logică pentru capitolul V

Tabelul 5.1. Parametrii regimului de brazare Cod probă Tip flacără oxi-

gaz Timp menţinere (s) Poziţia de

brazare

Aliaj

experimental

P1Au; P1Ag Neutră 30 Orizontal



Aliaj uzual P1’Au;P1’Ag Neutră 30 Orizontal

P2’Au;P2’Ag Neutră 40 Orizontal

P3’Au;P3’Ag Neutră 50 Orizontal

5.2. Determinarea capacităţii de umectare a aliajelor experimentale

Determinarea capacităţii de umectare a aliajului Fer1 destinat brazării Au

Pentru determinarea capacităţii de umectare a aliajelor experimentale (figura 5.8., pentru

Au, şi figura 5.9. pentru Ag), am folosit metoda de determinare a unghiului de umectare picătura

pe suport.



a) b) c)

Figura 5.8. Unghi de umectare pentru aliajul Fer1; a) teoretic; b) proba brazată; c) determinarea unghiului de

umectare

Unghiul de umectare θ = 14˚, ceea ce înseamnă o calitate a umectării este foarte bună, iar

calitatea brazării va fi de asemenea foarte bună.

Determinarea capacităţii de umectare pentru aliajul Fer2 destinat brazarii argintului

a) b) c)

Figura 5.9. Unghi de umectare pentru aliajul Fer2; a) teoretic; b) proba brazată; c) determinarea unghiului de

umectare

Unghiul de umectare θ = 15˚, ceea ce înseamnă o calitate a umezirii este foarte bună, iar

calitatea brazării va fi de asemenea foarte bună.

5.3. Încercarea la tracţiune

5.3.1. Pregătirea epruvetelor în vederea încercării Condiţiile tehnice pentru încercarea la tracţiune a îmbinărilor brazate (lipite tare) în

scopul determinării caracteristicilor mecanice la temperatura atmosferei de încercare sunt

prevazute în STAS 10897/1-83 [115]. Epruvetele încercate la tracţiune au secţiune plană, şi sunt

realizate din profile laminate (placă) sunt încercate neprelucrate, conform STAS 10897-83 [115].

În urma masurătorilor postbrazare, am obţinut dimensiunile suprafeţei brazate: L = 12,5

mm, iar l = 0,07mm. aria cusăturii lipite fiind de 0,88 mm².

Tabelul 5.2. Dimensiuni probe

Epruvete Au Epruvete Ag

Lungime 67,5 mm 67,5 mm

Lăţime 12,5 mm 12,5 mm

Grosime 1 mm 1 mm

Utilajul:

Montajul epruvetei în maşina de încercat s-a realizat astfel încât să se asigure axialitatea aplicării

sarcinii (figura 5.10.). Măsurarea sarcinii s-a realizat pe ecranul maşinii de tracţiune, viteza de

solicitare fiind de 1,5N/s (figura 5.11.).

5.3.2. Testul de tracţiune pentru probele din Au cu titlul 585 brazate Au fost efectuate 6 probe având dimensiunile arătate mai sus, trei dintre ele au fost

brazate cu aliaj experimental pentru brazarea aurului Fer1, iar celelalte 3 au fost brazate cu aliaj

uzual brazării obiectelor din aliaje de Au. Probele din Au cu titlul 585 brazat cu aliaj

experimental pentru Au cu titlul 585 sunt prezentate în imaginile următoare (figura 5.12.; figura

5.13. şi figura 5.14.):



Figura 5.12. Epruveta P1Au a) - Înainte de

încercare; b)- În urma încercării

Figura 5.15. Epruveta P1’Au a) - Înainte de

încercare; b) – În urma încercării

Probele pentru Au cu titlul 585 brazate cu aliaj uzual sunt prezentate în figura 5.15.;

figura 5.16. şi figura 5.17.)

Rezultatele testului de tracţiune pentru Au cu titlul 585: Pentru probele brazate cu

aliaj experimental s-au obţinut rezultatele din tabelul 5.3.

Tabelul 5.3. Rezultatele testului de tracţiune pentru probele brazate cu aliajul Fer1

Tabelul 5.4. Rezultatele testului de tracţiune pentru probele brazate cu aliaj uzual

Cod

probă

Rezistenţa la rupere

Rm [N/mm2]

Rezistenţa la curgere

Re [N/mm2]

P1Au 250,88 235,20

P2Au 288,91 260,67

P3Au 290,12 272,43

Pentru probele brazate cu aliaj de brazare uzual s-au obţinut rezultatele din tabelul 5.4. iar

în figura 5.4. este reprezentată variaţia Re şi Rm în funcţie de timpii procesului de brazare pentru

aliajului uzual.

5.3.3. Testul de tracţiune pentru probele din argint cu titlul 925 Au fost prelevate 6 epruvete, având dimensiunile arătate mai sus, trei dintre ele au fost

brazate cu aliaj experimental pentru argint, iar celelalte 3 au fost brazate cu aliaj uzual specific

brazării obiectelor din Ag care vin în contact direct şi prelungit cu pielea. Probele din Ag cu titlul

925, brazat cu aliaj experimental pentru Ag cu titlul 925 sunt prezentate mai jos (figura 5.21.;

figura 5.22.; şi figura 5.23.):

Figura 5.21. Epruveta P1Ag a) - Înainte de


Figura 5.24. Epruveta P1’Ag a) - Înainte de

încercare; b) În urma încercării

Probele pentru Ag cu titlul 925, brazat cu aliaj uzual sunt prezentate în imaginile

următoare (figura 5.24.; figura 5.25.; şi figura 5.26.):

Rezultatele testului de tracţiune pentru Ag cu titlul 925: Pentru probele brazate cu

aliaj experimental, s-au obţinut rezultatele din tabelul 5.5., iar în figura 5.27. este reprezentată

variaţia Re şi Rm în funcţie de timpii brazării pentru aliajul Fer2.

Cod

probă

Rezistenţa la

rupere Rm [N/mm2]

Rezistenţa la

curgere Re [N/mm2]

P1’Au 235,27 211,68

P2’Au 200,12 180,20

P3’Au 219,52 195,52



Tabelul 5.5. Rezultatele testului de tracţiune pentru

probele brazate cu aliaj Fer2 Tabelul 5.6. Rezultatele testului la tracţiune pentru

probele brazate cu aliaj uzual

Cod

probă

Rezistenţa la rupere

Rm[N/mm2]

Rezistenţa la

curgere Re[N/mm2]

P1Ag 148,96 125,44

P2Ag 176,40 148,96

P3Ag 184,24 160,72

Pentru probele brazate cu aliaj clasic de brazare s-au obţinut rezultatele din tabelul 5.6.,

iar în figura 5.28. este reprezentată variaţia Re şi Rm în funcţie de timpii brazării pentru aliajul

uzual.

5.4. Încercarea la îndoire

5.4.1. Pregătirea epruvetelor în vederea încercării Condiţiile tehnice pentru încercarea la îndoire a îmbinarilor brazate (lipite tare) se

realizeaza în scopul determinării capacităţii de deformare plastică a îmbinărilor. Epruvetele

încercate la îndoire au secţiune plană, şi sunt realizate din profile laminate (table), sunt încercate

neprelucrate, conform STAS 777-80 [117]. De asemenea, dimensiunile epruvetelor prevezute în

STAS 10897/4-83 fost reduse la jumătate (tabelul 5.7.) pentru a evita risipa de material.

Tabelul 5.7. Dimensiunile probelor

Epruvete Au Epruvete Ag

Lungime 68 mm 68 mm

Lăţime 7,5 mm 7,5 mm

Grosime 1 mm 1 mm

Utilaj:

Încercarea se execută pe un dispozitiv montat pe maşina de încercat universală care

constă din două role de sprijin cu axele paralele şi un dorn cu diametru D = 2 mm plasat la

mijlocul distanţei dintre role, chiar pe îmbinarea brazată.

Distanţa dintre role fiind de 10 mm, iar raza acestora fiind de 15 mm. Viteza de deplasare

a dornului fiind de 0,25 mm/s.

În urma măsurărilor postbrazare a dimensiunilor suprafeţei lipite (brazate) am obţinut o

L= 7,5mm, şi o l = 0,07mm.

5.4.2. Testul de îndoire pentru probele din Au cu titlul 585 Au fost prelevate 6 epruvete, având dimensiunile arătate mai sus, trei dintre ele au fost

brazate cu aliaj experimental Fer1, iar celelalte 3 au fost brazate cu aliaj uzual brazării obiectelor

din Ag care vin în contact direct şi prelungit cu pielea. Probele din Au cu titlul 585 brazat cu aliaj

experimental Fer1 pentru Au cu titlul 585 sunt prezentate în figurile: 5.31.; 5.32.; şi 5.33.

Figura 5.31. Epruveta P1Au a) – Înainte de


Figura 5.34. Epruveta P1’Au a) – Înainte de


Cod

probă

Rezistenţa la

rupere Rm[N/mm2]

Rezistenţa la

curgere Re[N/mm2]

P1’Ag 117.6 101,92

P2’Ag 94,08 72,2

P3’Ag 109,76 94.08



Rezultatele testului la îndoire pentru probele din Au cu titlul 585

Pentru probele brazate cu aliajul Fer1 pentru Au cu titlul 585, în urma testului la îndoire,

s-au obţinut rezultatele din tabelul 5.8., iar în figura 5.37. este reprezentată existenţa fisurii în

funcţie de timpii procesului de brazare şi de unghiul la care a aparut aceasta.

Tabelul 5.8. Rezultatele testului la îndoire pentru Tabelul 5.9. Rezultatele testului la îndoire pentru

probele brazate cu aliaj Fer1 probele brazate cu aliaj uzual

Pentru probele brazate cu aliaj clasic de brazare, în urma testului la îndoire s-au obţinut

rezultatele din tabelul 5.9., iar în figura 5.38. este reprezentată existenţa fisurii în functie de

timpii brazării şi de unghiul apariţiei fisurii pentru aliajul uzual.

5.4.3. Testul la îndoire pentru probele din argint cu titlul 925 Au fost prelevate 6 epruvete din Ag cu titlul 925, având dimensiunile arătate mai sus, trei

dintre ele au fost brazate cu aliaj experimental Fer2, iar celelalte 3 au fost brazate cu aliaj uzual

brazării obiectelor din Ag, care vin în contact direct şi prelungit cu pielea. Probele pentru Ag cu

titlul 925 brazat cu aliaj experimental (figura 5.40.; figura 5.41.; şi figura 5.42.):

Figura 5.40. Epruveta P1Ag a) – Înainte de


Figura 5.43. P1’Ag a) – Înainte de încercare; b) – În

urma încercării

Rezultatele testului la îndoire pentru probele din Ag cu titlul 925:

Pentru probele brazate cu aliajul experimental Fer2, în urma testului la îndoire s-au

obţinut rezultatele din tabelul 5.10., iar în fig. 5.46. este reprezentată existenţa fisurii în funcţie

de unghiul îndoirii şi timpii brazării.

Tabelul 5.10. Rezultatele testului la îndoire pentru

probele brazate cu aliajul Fer2

Tabelul 5.11.Rezultatele testului la îndoire pentru

probele brazate cu aliaj uzual

Pentru probele din Ag brazate cu aliaj uzual de brazare s-au obţinut în urma testului la

îndoire rezultatele din tabelul 5.11., iar în figura 5.47. este reprezentată existenţa fisurii în funcţie

de timpii procesului de brazare şi unghiul îndoirii la care a aparut fisura. În figura 5.49. sunt

cuantificate rezultatele încercărilor la tracţiune şi îndoire, pentru îmbinările realizate cu aliajele

experimentale Fer1 pe Au de 14 kt şi Fer2 pe Ag 925 cu rezultatele obţinute la încercările la

Cod

probă

Unghiul

îndoirii

Existenţa

fisurii

P1Au 180˚ Fără fisură



Cod probă Unghiul

îndoirii

Existenţa

fisurii

P1’Au 106˚ Fisură



Cod

probă

Unghiu îndoirii Existenţa

fisurii

P1’Ag 67˚ Fisură



Cod

probă

Unghiul

îndoirii

Existenţa

fisurii

P1Ag 180˚ Fără fisură

P2Ag 160˚ Fisură

P3Ag 180˚ Fără fisură



tracţiune şi îndoire pentru îmbinările realizate cu aliaje folosite uzual la brazarea acestor tipuri de

metale, în funcţie de timpii la care s-au realizat îmbinările brazate.

Figura 5.49. Evoluţia la tracţiune şi îndoire pentru epruvetele din Au şi Ag

5.5. Analiza metalografică, SEM şi de microduritate ale îmbinărilor

brazate cu aliajele Fer1 şi Fer2

Pentru analiza metalografică şi SEM a îmbinărilor realizate pe Au şi Ag cu aliajele

experimentale Fer1 şi Fer2 am cumpărat materialele de bază cu titlul de 585 pentru Au şi 925

pentru Ag din comerţ, în conformitate cu certificatul de calitate al obiectelor eliberat la

cumpărarea acestora ataşat la anexe, şi am realizat trei epruvete de Au brazate cu aliajul Fer1 şi

trei de Ag brazate cu aliajul Fer2. Analiza metalografică, SEM şi de microduritate Vikers ale

acestor îmbinări am realizat-o în laboratorul LAMET din Universitatea Politehnică Bucureşti.

Tabelul 5.12. Dimensiunile epruvetelor

Cod epruvetă P1Au P2Au P3Au P1Ag P2Ag P3Ag

Lungime (mm) 10 10 10 10 10 10

Laţime (mm) 10 10 10 10 10 10

Grosime (mm) 1 1 1 1 1 1

Parametrii şi regimul de brazare sunt cele prezentate în tabelul 5.1. de la începutul

capitolului, iar condiţiile efectuării probelor sunt specifice atelierelor de bijuterie. Epruvetele au

fost înglobate în duracryl şi au fost pregătite respectând urmatoarele operaţii:

5 minute şlefuire umedă cu hârtie abrazivă cu granulaţia 600;




5 minute şlefuire umedă cu hârtie abrazivă cu granulaţia 2500.

Analiza metalografică şi SEM a epruvetelor de Au brazate cu aliajul Fer1:

Epruveta P1Au

235,2

260,67

272,43

211,68

180,2

195,53

125,44

148,96 160,72

101,92

72,2

94,08

250,88

288,91 290,12

235,27

200,12

219,52

148,96

176,4 184,24

117,6

94,08 109,76

180˚fără fisură

180˚fără fisură

180˚fără fisură

106˚fisură

140˚fisură 148˚fisură

180˚fără fisură

160˚fisură 180˚fără fisură

67˚fisură

90˚fisură

113˚fisură

30 40

50

30 40

50

30 40

50

30 40

50

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

Re [N/mm²] Rm [N/mm²] Unghiul îndoirii Timp menţinere (s)

P1Au P2Au P3Au P1'Au P2'Au P3'Au

P1Ag P2Ag P3Ag

P1'Ag P2'Ag P3'Ag



În figura 5.53. este prezentată îmbinarea brazată a epruvetei P1Au; se observă o linie de

difuzie bine definită şi stratul de material de adaos bine definit şi relativ uniform, acesta

prezentând o mare capacitate de a umpre a golurilor marginilor plăcii brazate.

În figura 5.54. este prezentată îmbinarea brazată a epruvetei P1Au cu aliajul Fer1 în zona

mediană. Aceata prezintă pori atât în cusătura brazată cât şi în materialul de bază (MB), linia de

difuzie şi stratul de material de adaos (aliaj Fer1), fiind bine determinate.

În figura 5.55. este prezentată analiza SEM a îmbinării brazate a epruvetei P1Au la grade

de mărire de 67X şi 200X. Materialul de bază prezintă numeroşi pori asemeni îmbinării brazate.

În figura 5.56.a) şi b) sunt prezenţi numeroşi pori atât în MB cât şi în cordonul brazat.

Îmbinarea brazată prezintă o foarte bună difuzie a aliajului de brazare în materialul de

bază (MB), iar în figura 5.56. b) se observă apariţia unui produs de reacţie izolat.

În vederea c) şi d) am analizat dimensiunile produsului de reacţie comparativ cu

dimensiunile porilor prezenţi în MB, acesta având o lungime de 40.97 μm, iar porii din MB au o

dimensiune ce variază între 2.69 - 40.87 μm.

În urma analizei metalografice şi SEM a epruvetei P1Au se observă o comportare foarte

bună a aliajului Fer1 cu care au fost brazată, realizându-se o difuzie bună de o parte şi de alta a

cusăturii, cu eutectic în spaţul interdendritic.

În tabelul 5.13. sunt prezentate rezultatele determinărilor microdurităţii pentru epvuveta

P1Au.

Figura 5.53.

Epruveta P1Au

îmbinare

brazată; a) –

vedere macro

mărire 50X; b)

– marire 200X

Figura 5.54. Epruveta P1Au

îmbinare

brazată; a) –

mărire 500X;

b) – mărire

1000X

Pori în materialul de bază (MB) şi în cusătură Cordon înbinare brazată

Cordon imbinare brazată Pori prezenţi în cusătura brazată şi în MB



Tabelul.5.13. Microduritate epruveta P1Au

Cod

epruv.

Microzona1

[Hv]

Microzona2

[Hv]

Microzona3

[Hv]

Microzona4

[Hv]

Microzona5

[Hv]

Media

microdurităţii

P1Au 64,5 83,8 45,5 56,7 53,6 60,8

MB 103 92,5 95,2 88,2 108 97,3

În figura 5.66. este reprezentată variaţia microdurităţilor îmbinărilor brazate în funcţie de

timpii brazării comparativ cu variaţia microdurităţilor MB (materialului de bază) ale epruvetelor.

Cordon îmbinare brazată Pori prezenţi în MB şi în îmbinarea brazată

Figura 5.55. Epruveta P1Au analiză SEM; a) – mărire 67X, b) – mărire 200X

Cordon brazat Pori în MB şi în cordonul brazat Produs de reacţie

Produs de reacţie Pori în MB şi în îmbinarea brazată Cordon îmbinare brazată

Figura 5.56. Epruveta P1Au analiză SEM; a) – mărire 400X, b),c) şi d) –mărire 1000X



Figura 5.66. Variaţia microduritaţii epruvetelor din Au raportată la timpii procesului de brazare

Analiza metalografică a epruvetelor de Ag brazate cu aliajul Fer2:

Epruveta P1Ag

În figura 5.67. a) cordonul brazat prezintă o discontinuitate de tip por, în materialul de

bază (MB) se observă de asemenea pori. Îmbinarea brazată prezintă o difuzie bine definită de o

parte şi de alta a îmbinării (figura 5.67. b), cordonul brazat fiind format din cristalite şi

predominant din eutectic (figura 5.67. c).

0

20

40

60

80

100

120

140

Microzona1 Microzona2 Microzona3 MIcrozona4 Microzona5 Timp

menţinere (s)

70,4 86,1

73,2 69,5

52,4

30

103 92,5 95,2

88,2

108

89,8

79,3 78,2

114

132

40

106

90,5 88,2

97,2 100

64,5

83,8

45,5 56,7 53,6 50

96,3 93,2 90,7

98 98,7

[HV

0,0

1]

P1Au MBP1Au P2Au MBP2Au P3Au MBP3Au

Pori în

îmbinare şi în MB

Cordon brazat

Cristalite Eutectic Difuzie

Figura 5.67. Epruveta P1Ag

îmbinare brazată; a) – mărire

100X, b) – zona inferioară,

mărire 500X; c) –zona

superioară, mărire 500X



În figura 5.68. a), cordonul brazat prezintă o lăţime regulată mare ce variază între 152μm

şi 156μm.

Acesta prezintă o structură predominant eutectică cu cristalite şi difuzie de o parte şi de

alta a cordonului. Insule bogate în cupru sunt prezente atât în materialul de bază cât şi în

îmbinare.

În urma analizei metalografice şi SEM a epruvetei P1Ag se observă o foarte bună

aderenţă a materialului de adaos Fer2 cu materialul de bază, difuzia materialului de adaos în

materialul de bază este prezentă de o parte şi de alta a îmbinării. În tabelul 5.16. sunt prezentate

rezultatele determinărilor microdurităţii pentru epvuveta P1Ag.

În figura 5.70., am reprezentat variaţia microdurităţii îmbinării raportate la MB. În figura

5.79. este reprezentată variaţia microdurităţilor îmbinărilor brazate în funcţie de timpii brazării

comparativ şi microdurităţilor MB (materialului de bază).

Figura 5.79. Variaţia microduritaţii epruvetelor din Ag raportată la timpii procesului de brazare

Tabelul 5.16. microduritate epruveta P1Ag Cod

epruv.

Microzona1

[HV 0,01]

Microzona2

[HV 0,01]

Microzona3

[HV 0,01]

Microzona4

[HV 0,01]

Microzona5

[HV 0,01]

Media

microdurităţii

P1Ag 87,4 72,3 98,2 83,8 86,1 85,5

MB 87,6 89,9 113 88,6 78,2 91,4

0

20

40

60

80

100

120

Microzona1 Microzona2 Microzona3 Microzona4 Microzona5 Timp

menţinere (s)

87,4

72,3

98,2

83,8

86,8

30

87,6 89,9

113

88,6

78,2 66,1

67 63,8

79,3

64,5

40

87,6 84,9

96,3

85,1 79,2

96,7 101

98,4

75,1

99,6

50

88,2 89,7

104

78,4 79,4

[HV

0,0

1]

P1Ag MBP1Ag P2Ag MBP2Ag P3Ag MBP3Ag

zonă de difuzie cristalite eutectic Insule bogate în Cu Cordon îmbinare brazată

Figura 5.68. Epruveta P1Ag

îmbinare

brazată vedere

mediană SEM,

a) – mărire

250X; b) –

mărire 1000X



5.6. Comportarea aliajelor experimentale în condiţii similare contactului

direct şi prelungit cu pielea

5.6.1. Sisteme de apreciere ale culorii Au şi Ag În unele aplicaţii ale aurului, mai ales în bijuterie şi tehnică dentară, culoarea joacă un rol

important. Sistemul Munsell descrie culoarea prin folosirea a trei coordonate: „nuanţa”, „croma”

şi „valoarea”.

Sistemul DIN utilizat ca referinţă pentru culorile Au în Europa, se bazează pe compararea

culorii fizice cu un panou standard de culori ale Au.

Interpretarea culorii aliajelor experimentale în sistemul RGB:

Interpretarea culorii aliejelor este reprezentată în figura 5.80. pentru aliajul Fer1 şi figura

5.81. pentru aliaul Fer2.

În urma analizei culorii aliajelor experimentale se poate spune că aliajul Fer1 are o

culoare definită în sistemul RGB ce poate varia astfel : R: 252-255; G: 196-245; B: 41-68.

Aliajul Fer2 are o culoare definită în sistemul RGB ce poate varia astfel: R: 229-245; G: 212-

238; B: 195-226.

5.6.2. Prelevarea epruvetelor şi pregătirea lor în vederea încercării,

mediul de încercare şi interpretarea rezultatelor Scopul experimentului este acela de a verifica în ce masură aliajul de brazat experimental

îşi păstrează culoarea în raport cu materialul de bază sub influenţa mediului de exploatare.

Tabelul 5.21. Dimensiuni epruvete

Epruvere Au (mm) Epruvete Ag (mm)

Lungime 0,5 0,5

Laţime 0,5 0,5

Grosime 0,8 0,8

Parametrii şi regimul de brazare pentru probele încercate la contactul direct şi prelungit

cu pielea, sunt aceiaşi cu cei folosiţi la obţinerea epruvetelor P2Au şi P2Ag pentru analiza

metalografică.

Mediul de încercare

Obiectele de podoabă, venind în contact direct şi prelungit cu pielea, au contact prelungit

cu secreţiile corporale omeneşti.

Pentru a imita efectele transpiraţiei corpului se pregăteşte o soluţie salină, de NaCl (3-5

g), şi NaHCO3(3-5 g), diluate în H2O (50 ml), peste care se adaugă CH3-COOH (3-5 ml). În

această soluţie se pun probele pregătite în prealabil şi se lasă o perioadă de 24 de ore după care

se efectuează analiza vizuală, se continuă expunerea acestor epruvete la acest mediu pe o

Figura

5.80.

Interpretare

a culorii

aliajului

Fer1

Figura

5.81. Interpretar

ea culorii

aliajului

Fer2



perioadă de timp de 7 zile până la 30 de zile, la sfârşitul fiecărei perioade, în urma analizei

vizuale se constată modul de comportare al aliajelor experimentale şi uzuale pentru brazat în

raport cu metalul de bază [33].

Epruvetele din cadrul experimentului le-am brazat cu aliajele experimentale (probele din

Au notate cu 1 şi cele din Ag notate 2) şi cu aliaj uzual (probele din Au notate cu 3 şi cele din Ag

notate cu 4 ) arătate în figurile 5.82., 5.83. şi 5.84.

Figura 5.82. Epruvete în mediul

de încercare după o perioadă 24

de ore


de încercare după o perioadă de

7 zile


de încercare după o perioadă 30

de zile

5.7. Biocompatibilitatea aliajelor experimentale dezvoltate

5.7.1. Reacţia aliajului la nivel biologic cu mediul de exploatare Un bun material biocompatibil trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe:

să nu fie toxic şi să nu conţină produşi filtranţi;

să nu provoace efecte alergice,cancerigene,teratogene (generate de anomalii morfologice)

să nu provoace fenomene de respingere de către organism [66].

Teste de biocompatibiliate se execută după recomandări din SR ISO – 10993 şi SR EN –

30993 [109, 111].

5.7.2. Metale folosite în aliajele biomedicale

Metalele folosite la implanturi în stomatologie şi chirurgia ortopedică, dar şi în bijuterie,

sunt constituite din trei mari clase diferite de aliaje, fiecare prezentând componente caracteristice

alături de cele executate din metale pure:

metalele pure folosite la fabricarea dispozitivelor cu proprietăţi medicale sunt

titanul, tantalul şi aurul;

aliajele pe bază de fier cu un conţinut ridicat de crom, denumite oţeluri

inoxidabile; aliaje pe bază de cobalt, cu un conţinut de 25-30% crom, 5-7% molibden şi cantităţi

mici de alte metale ca nichel, mangan;

aliaje dentare nepreţioase (Al, B, Be, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Mo, Ni, Si, Ti, V, W,

etc. ); preţioase şi semipreţioase (Ag, Au, Cu, Fe, Ga, In, Ir, Pd, Pt, Rh, Ru, Sn, Ti, Zn, etc.);

amalgame dentare (Ag, Cu, Hg, Sn, Zn, etc. ).

5.7.3. Proprietăţile medicale ale metalelor folosite la obţinerea aliajului

pentru brazat experimental Aurul: A demonstrat o excelentă biocompatibilitate cu corpul uman (ex: aliajele dentare) şi

datorită acestui fapt există un număr mare de aplicaţii directe a aurului ca material medical.

Argintul: Argintul este un metal antiseptic, un mijloc de legătură intracelular şi antiinflamator;

reduce şi blochează activitatea de îmulţire a bacteriilor dăunătoare, a viruşilor şi ciupercilor.



Cuprul: Este mijloc antiseptic şi de legătură. Participă în procesele metabolice, creşte puterea

organismului, blochează formarea radicalilor liberi şi îmbunatăţeşte funcţia suprarenalei.

Zincul: Zincul, în organismul uman asigură buna desfăşurare a proceselor fiziologice şi

întreţinerea sistemelor enzimatice şi celulare, fiind esenţial pentru sinteza proteinelor.

5.7.4. Reacţii alergice ale metalelor folosite în obţinerea aliajelor pentru

brazare experimentale Reacţii alergice ale aurului: Aurul poate fi considerat un alergen de contact mai

important decât se considera în trecut. Astfel, alergia la Au, Ni şi Co a fost asociată cu sexul

feminin, putând cauza dermatita mâinilor, feţei şi pleoapelor. Într-un studiu prospectiv multicentric efectuat în America de Nord, 9.5% din pacienţii

suspectaţi de dermatită de contact au avut un rezultat pozitiv la testul epicutan pentru Au; însă nu

există studii care să arate cantitatea de Au care poate fi dăunătoare [136, 138].

Reacţii alergice ale argintului: Atunci când apare, alergia la Ag se manifestă prin înroşire,

mancărimi şi senzaţie de iritaţie în zona în care a fost purtată bijuteria.

O reacţie alergică specifică a argintului este argyria, datorată ingerării şi expunerii

îndelungate la Ag. Nu există studii care să arate cantitatea de Ag care poate fi dăunătoare [42].

Reacţii alergice ale cuprului: Cuprul poate cauza alergii atunci când o persoană intra în contact

cu diferite obiecte precum: monede, accesorii vestimentare, bijuterii sau este cauza diferitelor

intervenţii medicale precum restaurarea dentară sau implantarea unor dispozitive intrauterine.

Reacţii alergice ale zincului: Zincul se găseste în concentraţii ridicate în alimentele de

provenienţă animală, în special în carne (un conţinut ridicat găsindu-se în carnea de vită).

În general, pentru a provoca reacţii alergice, zincul trebuie să fie ingerat. Simtomatologia

alergiei la zinc include iritaţii ale mucoaselor, ale tractului gastric, vărsături, diaree; acesta nu se

depune în corp, ci este eliminat pe cale naturală în termen de aproximativ o zi [11, 19, 41].

5.8. Consideraţii economice şi ecologice la folosirea aliajelor

experimentale.

5.8.1. Consideraţii economice Ultimul proces de fabricaţie în industria producătoare de obiecte de podoabă, este

lustruirea chimică; care se face prin acoperiri electrolitice cu un strat subţire de Au sau Ag (după

caz), cu scopul de a oferii obiectelor un aspect comercial mai ridicat, dar şi pentru a „masca”

diferitele „defecte” care apar pe parcursul procesului tehnologic de fabricare al acestora.

Procesele de lustruire chimică implicate în producţia de bijuterii se pot calcula luând în

considerare cei mai importanţi trei parametrii implicaţi în acest proces:

Materialul ;

Forţa de muncă (timpul implicat în proces);

Echipamentul.

Costul de material:

Raportându-ne la lucrarea „Electroplating costs calculation”, Mazzilli Andrea & Torben

Lenau, costul de material implicat în procesul de electroliză se poate calcula astfel [130]:

Cantitatea de material (masa), care urmează să fie depusă depinde de trei parametrii:

a) Suprafaţa, calculul suprafeţei de acoperit „S” [dm2/parte];

b) Grosimea stratului depus „t” [µm];

c) Densitatea materialului „qm” [g/dm2· µm].

Cm= p ·qm ·S ·t [€/part] (5.2.)



Forţa de muncă ( timpul acoperirii electrolitice ):

Timpul total pentru a placa o componentă este compus din două tipuri diferite de timp:

a) Timpul specific de galvanizare se poate calcula cu formula:

Tb= (t·dm·60)/(I·E·Y) [min] (5.3.)

Unde:

t = grosimea stratului, [µm];

dm= densitatea materialului, [g/cm3];

I = intensitatea curentului electric [A/dm2];

E = echivalent electrostatic [g/A·h];

Y = curentul de producţie, %.

b) Timpului de lucru, „ta” [min/parte]. acest timp depinde foarte mult de starea de

pregătire a obiectelor pentru acoperire electrolitică. Luând în considerare parametrii descrisi mai

sus, pentru a obţine preţul de acoperire electrolitică pentru un obiect, se foloseşte formula:

Cl = wl·T / 60 [€/parte] (5.5.)

Unde „w1” reprezintă aproximarea pe ora

[€/h]

Costuri de echipament

Estimarea costurilor echipamentelor coincide cu cea a costurilor timpului de muncă. Prin

urmare, costul per parte, referitoare la utilizarea echipamentului de galvanizare este calculat prin

formula:

Ce = we·T / 60 [€/parte] (5.6.)

Unde „we” este costul aproximat al folosirii

echipamentului, [€/h].

Costul final este [130]:

Ct = Cm + Cl+ Ce (5.7.)

Prin folosirea în producţie a aliajelor experimentale dezvoltate în teză, se poate evita

astfel de „defecte”, ceea ce ar însemna eliminarea etapei de acoperire electrolitică din cadrul

proceselor tehnologice de fabricaţie ale acestor tipuri de obiecte.

5.8.2. Consideraţii ecologice În procesele de acoperire electrolitică sunt folosite ca mediu de realizare a proceselor

substanţe chimice toxice fără de care procesul nu se poate desfăsura. Există patru clase

recunoscute de substanţe electrolitice (electroliţi) pentru placarea Au şi Ag:

a) cianuri alcaline de Au şi Ag; b) cianuri de Au şi Ag neutre (pentru placări de înaltă

puritate); c) băi acide de Au şi Ag (pentru strălucire în urma placării); d) băi fără conţinut de

cianuri, în general sulfit sau pe bază de cloruri ale metalelor (pentru placare).

Toate aceste substanţe prezintă risc ridicat pentru poluarea mediului înconjurător, fiind

foarte toxice şi cu potenţial foarte mare de otrăvire, prezentând o puternică activitate nocivă

asupra organismului, producând tulburări chiar şi în cantităţi foarte mici.

5.9. Concluzii

În cadrul testării performanţelor îmbinărilor brazate ale aliajelor experimentale Fer1 şi

Fer2 realizate pe Au şi Ag, am avut ca scop îndeplinirea urmatoarelor obiective: determinarea

capacităţii de umectare a aliajelor, încercarea la tracţiune şi la îndoire a îmbinărilor brazate,

analiza metalografică şi SEM, determinarea microdurităţii Vikers a îmbinărilor, determinarea

culorii aliajelor în sistemul RGB, comportarea aliajelor în condiţii similare contactului direct şi

prelungit cu pielea consideraţii economice şi ecologice privind utilizarea aliajelor experimentale

şi biocompatibilitatea aliajelor. Din rezultatele obţinute în cadrul experimentarilor se pot

concluziona următoarele:



Pentru a verifica performanţele aliajelor experimentale, în comparaţie cu cele

uzuale, am realizat îmbinări brazate pe Au şi Ag cu aliajele experimentale şi cu aliaje uzuale

folosite la scară industrială, supunându-le unui număr de încercări specifice solicitărilor la care

sunt supuse obiectele din domeniul vizat. Pentru a verifica modul de comportare al îmbinarilor

brazate la contactul direct şi prelungit cu pielea, am realizat o soluţie lichidă care să imite efectul

transpiraţiei asupra aliajelor folosite la brazat şi asupra materialelor de bază şi am supus

epruvetele brazate acţiunii acestei soluţie evaluându-le comportamentul după 24 de ore, 7 zile şi

30 de zile. Pentru a studia impactul economic al folosirii la scară industrială al aliajelor

experimentale, am realizat un studiu economic al avantajelor şi dezavantajelor pe care le implică

folosirea acestor aliaje la acest nivel, vis-a-vis de aceasta am arătat şi avantajele ecologice ale

folosirii acestora aliaje în industrie. În urma determinarii capacităţii de umectare ale aliajelor

Fer1 şi Fer2, am obţinut unghiuri de umectare de 14˚ respectiv 15˚ ceea ce înseamnă (conform

documentaţiei realizate în capitolul 2.3.1. la litera a), că umectarea este de calitate foarte bună,

de unde rezultă că brazarea va fi de calitate foarte bună atât pentru aliajul Fer1 cât şi pentru

aliajul Fer2.

Pentru încercările la tracţiune şi îndoire, fiind vorba de materiale de bază scumpe

(aur de 14kt. şi argint 925), în urma discuţiilor pe care le-am avut cu lucrători în domenii unde se

utilizează Au şi Ag, am hotărât reducerea dimensiunilor epruvetelor la jumătate decât cele

prevazute în STAS, acest lucru neafectând evaluarea performanţelor îmbinărilor brazate.

Rezultatele încercărilor îmbinărilor brazate cu aliajele Fer1 şi Fer2, le-am evaluat în comparaţie

cu cele ale îmbinărilor realizate cu aliaje uzuale, iar pentru o mai bună interpretare a acestora, am

realizat diagrame ale evoluţiei performanţelor îmbinărilor. În funcţie de timpii la care au fost

realizate îmbinările brazate se poate observa variaţia performanţelor îmbinărilor, iar pentru

îmbinările realizate cu aliajele experimentale se observă rezultate îmbunătăţite faţă de cele

realizate cu aliajele uzuale;

Pentru analiza metalografică, SEM şi de microduritate a îmbinărilor brazate, am

realizat epruvete de Au brazate cu aliajul Fer1 şi de Ag brazate cu aliajul Fer2, cu dimensiunile

de 10/10 mm, le-am încastrat în duracrylat pentru a le putea manevra şi le-am pregătit prin

metode specifice aliajelor moi în vederea realizării acestor analize. Am făcut analize cu

microscopul metalografic şi SEM pentru fiecare epruvetă în parte, la diferite grade de mărire,

realizând discuţii referitoare la proprietăţile îmbinărilor. Din aceste analize reiese faptul că

îmbinările brazate cu aliajele experimentale au calităţi îmbunătăţite. Din punct de vedere

metalografic, îmbinările brazate cu aliajul Fer1 prezintă o structura predominant eutectică cu

lipsa zonei influenţate termic şi cu o diferenţiere a zonelor de aliere, material de bază şi zona cu

material de adaos. De asemenea, aliajul Fer1, prezintă o bună curgere şi umplere a golurilor.

Zonele cu lipsă de aderenţă ale îmbinărilor datorându-se în principal calităţii materialului de bază

şi suprafeţei pe care a fost realizată îmbinarea. Îmbinările realizate cu aliajul Fer2 pe Ag, din

punct de vedere metalografic, prezintă o structură predominant eutectică şi fără prezenţa zonei

influenţate termic, aceasta aparând doar în cazul epruvetei P3Ag şi fiind datorată modului de

manevrare al flăcării. Zonele cu lipsă de aderenţă se datorează calităţii materialului de bază şi

suprafeţei pe care a fost realizată îmbinarea. Deşi pentru îmbinările brazate care nu prezintă ZIT

aprecierea microdurităţii nu este edificatoare, am realizat aceste determinări de microduritate

Vikers cu scopul de a compara microduritatea îmbinării brazate cu cea ale materialelor de bază.

Am reprezentat variaţia microdurităţii îmbinărilor brazate cu cele a materialelor de bază pe

diagrame în funcţie de timpii de realizare a îmbinărilor, evidenţiându-se astfel influenţa timpilor

de realizare a îmbinărilor asupra microdurităţii acestora. Conform diagramelor se poate spune ca

timpul optim de realizare a îmbinărilor brazate pentru aliajul Fer1 pe Au este cel din cazul

epruvetei P2Au (prezintă microzone cu microduritatea mai mare decât cea a materialului de

bază), iar timpul optim de realizare a îmbinărilor brazate pentru aliajul Fer2 pe Ag este cel din

cazul epruvetei P3Ag (prezintă microzone cu microduritatea mai mare decât cea a materialului

de bază);



În urma aprecierii comportamentului aliajelor pentru brazare experimentale la

contactul direct şi prelungint cu pielea se constată, conform testului dezvoltat pentru realizarea

acestei aprecieri, că aliajele experimentale prezintă o mai bună comportare în mediul de

exploatare comparativ cu aliajele uzuale printr-o degradare a culorii datorată mediului de

exploatare care nu este mai accentuată decât degradarea materialelor de bază. De asemenea prin

aprecierea culorilor aliajelor experimentale în sistemul RGB se observă o compatibilitate bună a

culorilor acestora cu cele ale materialelor de bază. Fiind vorba de aliaje destinate contactului

direct şi prelungit cu pielea, se impune o analiză a biocompatibilităţii acestora în urma căreia se

poate concluziona că aliajele experimentale nu reprezintă factori determinanţi de apariţie a

discomfortului biologic.

Consideraţiile economice şi ecologice referitoare la avantajele şi dezavantajele

folosirii acestor aliaje experimentale la nivel industrial, evidenţiază economii destul de

semnificative dar cu un posibil dezavantaj asupra aspectului comercial al produselor (dezavantaj

neevidenţiat), iar utilizarea aliajelor experimentale la nivel de industrie aduce avantaje evidente

din punct de vedere ecologic.

CAPITOL VI. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND APLICAREA DE

VIBRAŢII MECANICE ÎN TIMPUL PROCESULUI DE BRAZARE

6.1. Aplicarea de vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare

Pentru a evidenţia influenţa vibraţiilor asupra procesului de brazare am efectuat

experimentarea brazării sub acţiunea vibraţiilor mecanice a unor epruvete din alamă cu aliajele

experimentale dezvoltate în teză. Pentru a efectua aceste experimentări am respectat schema

logică din figura 6.1.

Utilajul:

Pentru a interveni cu vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare, am conceput un

sistem vibrant (figura 6.2.) pe care am prins piesele pentru brazat, iar spre finalul timpului

acordat procesului de brazare am intervenit cu vibraţii mecanice asupra pieselor.

Figura 6.2. Schemă bloc sistem vibrant



6.2. Executarea probelor şi analiza acestora

Pentru experimentarea aplicării vibraţiilor mecanice în timpul brazării s-au pregătit probe

executate din alamă care au fost brazate cu flacără oxi-gay neutră şi am folosit ca aliaj pentru

brazare aliajele experimentale expuse în teză. În tabelul 6.1. sunt expuse dimensiunile probelor

efectuate.

Cod probă Lungime Laţime Grosime

P1Au 50 mm 10 mm 0,8 mm

P2Au 50 mm 10 mm 0,8 mm

P3Au 50 mm 10 mm 0,8 mm

P1Ag 50 mm 10 mm 0,8 mm

P2Ag 50 mm 10 mm 0,8 mm

P3Ag 50 mm 10 mm 0,8 mm

P’Au 50 mm 10 mm 0,8 mm

P’Ag 50 mm 10 mm 0,8 mm

Tabelul 6.3. Parametrii vibraţii aplicate

Cod probă Frecvenţă Amplitudine Timp menţinere vibraţii

P1Au 50 Hz 3 V Ultimele 10 s



P1Ag 50 Hz 3 V Ultimele 10 s



Cod probă Tip flacără

oxi-gaz

Timp

menţinere

Poziţie de

brazare

P1Au ,

P2Au, P3Au

Neutră 40 sec. Orizontală, cap

la cap

P1Au,

P2Ag, P3Ag


la cap

P’Au şi

P’Ag


la cap

Tabelul 6.2. Parametrii regimului de brazare

Figura. 6.1. Schemă logică

pentru aplicarea de vibraţii

mecanice în timpul

procesului de brazare

Tabelul 6.1. Dimensiuni probe



Unde probele notate cu P1Au,P2Au, P3Au, şi P1Ag, P2Ag,P3Ag au fost supuse acţiunii

vibraţiilor mecanice de diferite frecvenţe în timpul procesului de brazare, iar probele P’Au şi

P’Ag au fost brazate fără a intervenii cu vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare.

Parametrii regimului de brazare pentru experimentarea aplicării de vibraţii în timpul

procesului de brazare sunt prezentaţi în tabelul 6.2. Fluxul folosit a fost FH20 de uz general,

dispus pe întreaga lungime a suprafeţei pentru brazat. Cantitate de flux depus pe lungimea

suprafeţei pentru brazat a fost de 0,1 grame, iar cantitatea de aliaj pentru brazare folosită pentru

fiecare probă în parte a fost de 0,05 grame. Probelor le-au fost aplicate vibraţii în timpul brazării,

cu parametrii din tabelul 6.3., cu ajutorul sistemului vibrant descris mai sus.

Pentru comparaţia efectului vibraţiilor în timpul procesului de brazare s-au executat probe

(figura 6.3.), care s-au supus acţiunii vibraţiilor mecanice, iar două probe au fost brazate cu

aliajele experimentale fără a aplica vibraţii în timpul procesului.

Au fost astfel obţinute:

3 probe P1Au, P2Au şi P3Au brazate cu aliaj de brazare experimental Fer1 pentru

Au, cu aplicarea de vibraţii mecanice în timpul brazării (figura 6.3.)

3 probe P1Ag, P2Ag şi P3Ag brazate cu aliaj de brazare experimental Fer2 pentru Ag,

cu aplicarea de vibraţii mecanice în timpul brazării (figura 6.4.).

1 proba P’Au brazată cu aliaj experimental de brazare Fer1 pentru Au fără a aplica

vibraţii mecanice în timpul procesului (figura 6.3.,a.);

1 proba P’Ag brazată cu aliaj experimental de brazare Fer2 pentru Ag fără a aplica

vibraţii mecanice în timpul procesului (figura 6.4. a.).

În urma măsurătorilor cu ajutorul unui şubler electronic a suprafeţei de întindere a

aliajului sub acţiunea vibraţiilor mecanice, şi calculului ariei suprafeţei de întindere a aliajului

pentru brazat Fer1, am obţinut rezultatele prezentate în tabelul 6.4.

În urma măsurătorilor cu ajutorul unui şubler electronic a suprafeţei de întindere a

aliajului sub acţiunea vibraţiilor mecanice, şi calculului ariei suprafeţei de întindere a aliajului

pentru brazat, am obţinut rezultatele prezentate în tabelul 6.5. Pentru o mai bună apreciere a

dimensiunilor de întindere a aliajului cu care am realizat îmbinările pe probele brazate cu

aplicare de vibraţii mecanice cu diferite frecvenţe comparativ cu probele brazate cu aceleaşi

aliaje şi în aceleaşi condiţii dar fără a aplica vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare,

am realizat poze cu un apatat foto semiprofesional Nikon.

Tabelul 6.4. Suprafaţa de întindere a aliajului pentru

brazat Fer1

Tabelul 6.5. Suprafaţa de întindere a aliajului pentru

brazat Fer2

Cod

Probă

Frecvenţa

vibraţiei aplicate

( Hz)

Aria suprafeţei

de întindere

(mm2)

P’Au - 26,3

P1Au 50 59,2

P2Au 75 66,9

P3Au 100 104,7

Cod

Probă

Frecvenţa

vibraţiei aplicate

( Hz)

Aria suprafeţei de

întindere (mm2)

P’Ag - 52,5

P1Ag 50 85,0

P2Ag 75 97,5

P3Ag 100 111,30

Aceste poze le-am prelucrat în programul de calculator CorelDraw modificându-le

contrastul pentru a evidenţia mai precis surafaţa de întindere a aliajului pentru brazat, şi şi am

copiat zona îmbinărilor pentru a putea interpreta cu programul de calculator AutoCAD suprafaţa

de întindere a aliajului (figura 6.8. pentru Au şi 6.9. pentru Ag). Prin schimbarea contrastului şi

decuparea zonelor de îmbinare a epruvetelor brazate cu aliajul Fer1(figura 6.8. B), am putut

realiza, cu ajutorul unui program de calculator, măsurarea ariei de întindere a aliajului cu care au

fost brazate probele sub influenţa vibraţiilor mecanice comparativ cu întinderea acestuia fără

intervenţia vibraţiilor mecanice în timpul procesului de brazare.

Pentru a putea realiza măsurarea suprafeţei de întindere a aliajului Fer2 sub influenţa

vibraţiilor din timpul procesului de brazare am modificat contrastul pozei îmbinărilor realizate pe



alamă cu aliajul Fer2 şi am decupat zona de îmbinare a probelor (figura 6.9. B). Pozele astfel

decupate şi cu contrastul modificat arătate în figura 6.48. B. pentru îmbinările cu aliajul Fer1 şi

în figura 6.9. B. pentru îmbinările realizate cu aliajul Fer2, le-am introdus în programul de

calculator AutoCAD cu ajutorul căruia am măsurat suprafaţa de întindere a aliajelor pentru

brazat sub influenţa vibraţiilor mecanice comparativ cu suprafaţa de întindere a aliajelor pentru

brazat la probele brazate fără a interveni cu vibraţii mecanice în timpul procesului de

brazare.Măsurarea ariei suprafeţei de întindere şi perimetrului, am făcut-o pe imagine cu

contrastul modificat pentru a evidenţia mai bine zonele de întindere a aliajului.

Această măsurare a fost făcută pentru fiecare probă în parte după cum se poare vedea în

figura 6.10. În figura 6.10. a) am măsurat suprafaţa de întindere şi perimetrul aliajului pentru

proba brazată fără aplicare de vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare. În figura 6.10.

b), c) şi d) am măsurat suprafeţele de întindere a aliajului pentru brazat la probele unde am

aplicat vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare. În urma măsurătorilor ariei suprafeţei

de întindere şi perimetrului a aliajului sub influenţa vibraţiilor mecanice am obţinut rezultatele

din tabelul 6.6.

Figura 6.10. Măsurarea ariei suprafeţei de întindere a

alajului Fer1; a) – măsurarea ariei suprafeţei de întindere a aliajului fără influenţa vibraţiilor proba

P’Au; b) – măsurarea ariei suprafeţei de întindere a

aliajului cu aplicare de vibraţii cu frecvenţa de 50 Hz

proba P1Au; c) – măsurarea ariei suprafeţei de

întindere a aliajului cu aplicare de vibraţii cu

frecvenţa 75 Hz proba P2Au; d) – măsurarea ariei

suprafeţei deîntindere a aliajului cu aplicare de

vibraţii cu frecvenţa 100 Hz proba P3Au

Figura 6.12. Măsurarea ariei suprafeţei de întindere a

alajului Fer2; a) – măsurarea ariei suprafeţei de întindere a aliajului fără influenţa vibraţiilor proba

P’Ag; b) – măsurarea ariei suprafeţei de întindere a

aliajului cu aplicare de vibraţii cu frecvenţa de 50 Hz

proba P1Ag; c) – măsurarea ariei suprafeţei de

întindere a aliajului cu aplicare de vibraţii cu

frecvenţa 75 Hz proba P2Ag; d) – măsurarea ariei

suprafeţei de întindere a aliajului cu aplicare de

vibraţii cu frecvenţa 100 Hz proba P3Ag

Tabelul 6.6. Dimensiunile intinderii aliajului Fer1 sub

influenţa vibraţiilor

Cod

probă

Frecvenţa

vibraţiei (Hz)

Aria suprafeţei

de întindere (mm2)

Perimetrul

(mm)

P’Au - ~1,55 ~10,38

P1Au 50 ~2,28 ~10,07

P2Au 75 ~3,34 ~13,00

P3Au 100 ~7,85 ~15,76

În urma măsurătorilor ariei suprafeţei de întindere şi perimetrului a aliajului sub influenţa

vibraţiilor mecanice am obţinut rezultatele din tabelul 6.7.

În figura 6.11. se poate vedea variaţia ariei suprafeţei de întindere a aliajului pentru

brazat sub influenţa vibraţiilor mecanice din timpul procesului pentru brazare. Aria suprafeţei de

Cod

probă

Frecvenţa

vibraţiei

(Hz)

Aria suprafeţei

de întindere

(mm2)

Perimetrul

(mm)

P’Ag - ~2,34 ~15,12

P1Ag 50 ~3,50 ~14,87

P2Ag 75 ~5,84 ~18

P3Ag 100 ~7,42 ~17,31

Tabelul 6.7. Dimensiunile intinderii aliajului Fer2 sub

influenţa vibraţiilor



întindere materialului de adaos la proba P3Au unde vibraţiile din timpul procesului au avut o

frecvenţă de 100 Hz, este mult mai mare comparativ cu aria suprafeţei de întindere a aliajului la

proba P’Au unde nu am aplicat vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare.

În figura 6.11. variaţia ariei suprafeţei de întindere a aliajului Fer2 sub acţiunea vibraţiilor

mecanice cu frecvenţa de 100 Hz (proba P3Ag) este mai mare, comparativ cu proba brazată în

aceleaşi condiţii şi cu acelaşi aliaj dar fără aplicare de vibraţii mecanice în timpul procesului de

brazare, de aproximativ 3 ori.

Figura 6.11. Variaţia suprafeţei de întindere şi a perimetrului pentru probele brazate cu aliajul Fer1 cu aplicare de

vibraţii

Figura 6.11. Variaţia suprafeţei de întindere şi a perimetrului pentru probele brazate cu aliajul Fer2 cu aplicare de

vibraţii

6.3. Concluzii

În capitolul “CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND APLICAREA DE VIBRAŢII

MECANICE ÎN TIMPUL PROCESULUI DE BRAZARE” am conceput şi realizat un sistem

vibrant cu care am aplicat vibraţii mecanice pieselor în timpul procesului de brazare al acestora.

Am experimentat brazarea cu aplicare de vibraţii mecanice în timpul procesului pentru aliajele

experimentale Fer1 şi Fer2 folosind ca material de bază platbandă de alamă. Din experimentările

realizate se pot concluziona urmatoarele:

Prin aplicarea vibraţiilor mecanice în timpul procesului de brazare se poate

influenţa pozitiv acesta prin micşorarea unghiului de umectare a aliajului pentru brazat, concluzie

trasă în urma examinării suprafeţei de întindere a aliajelor pentru brazare folosite în proces, dar

şi printr-o umplere mai bună a interstiţiilor dintre piesele brazate;

Pentru a interveni cu vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare, am

conceput un sistem vibrant cu ajutorul căruia am putut aplica vibraţii mecanice cu frecvenţa de

50 Hz şi 100 Hz asupra probelor, acestea fiind brazate cu aliaje pentru brazat experimentale.

10,38 10,07 13 15,76

1,55 2,28 3,34 7,85

0

50

75

100

0

25

50

75

100

P'Au P1Au P2Au P3Au

Perimetrul sprafeţei

de întindere (mm)

Aria suprafeţei de

întindere (mm2)

Frecvenţa vibraţiei

(Hz)

2,34 3,5 5,84 7,42 15,12 14,87 18 17,31

0

50

75

100

0

25

50

75

100

P'Ag P1Ag P2Ag P3Ag

Aria suprafeţei de

întindere (mm2)

Perimetrul

suprafeţei de

întindere (mm) Frecvenţa

vibratiei (Hz)



Probelor P1Au şi P1Ag în urma aplicării de vibraţii cu frecvenţe de 50 Hz, prezintă o curgere

mai bună a materialului de adaos faţă de curgerea materialului de adaos la probele brazate fără

aplicare de vibraţii în timpul procesului, dar sub cea a brazărilor unde s-au aplicat vibraţii cu

frecvenţa de 100 Hz;

Probele care au fost brazate cu aplicare de vibraţii folosind aliajul pentru brazare

destinat brazării Ag prezintă întindere mai bună pe suprafaţa probelor brazate decât cea a

probelor brazate cu aliaj pentru brazare destinat Au, ceea ce înseamnă că aliajul de brazare

destinat argintului prezintă o viscozitate mai mică decât cel destinat brazării Au;

Probele brazate fără a aplica vibraţii în timpul procesului, prezintă o lipsă de

curgere a aliajului pentru brazat, atât în cazul brazării cu aliaj pentru brazare destinat Au cât şi în

cazul brazării cu aliaj pentru brazare destinat argintului.

Aplicarea de vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare are ca efect micşorarea

tensiunilor superficiale de la suprafaţa aliajului pentru brazare şi micşorarea unghiului de

umectare a acestuia, dar şi realizarea unei pătrunderi mai bune a aliajului pentru brazat în

interstiţiul pentru brazare.

CAPITOL VII. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII

ORIGINALE, DEZVOLTĂRI VIITOARE

7.1. Concluzii generale

În prezenta teză, am abordat un domeniu nou şi profund particularizat de cercetare,

domeniu care impune reguli foarte stricte în ceea ce priveşte aliajele pentru brazare destinate

obiectelor din Au şi Ag. Datorită evoluţiei tehnologice de obţinere a aliajelor de metale nobile

preţioase de diverse culori şi purităţi şi datorită exigenţelor impuse de piaţa de destinaţie pentru

aceste aliaje, dar şi a celor impuse de Uniunea Europeană în privinţa cerinţelor de calitate pentru

fabricarea de obiecte din aceste aliaje, materialele pentru brazat folosite la îmbinarea diverselor

parţi componente ale acestor obiecte trebuie să prezinte calităţi foarte bine conturate privind

nuanţa şi cantitatea de metal pur din compoziţia acestor aliaje pentru brazare.

Metalele nobile preţioase au un nivel de utilizare din ce în ce mai ridicat în domenii

dintre cele mai variate cum ar fi cel aerospaţial, electronic şi electrotehnic, medicină şi tehnica

dentară şi nu în ultimul rând obiectele de podoabă. În toate aceste domenii sunt folosite aliaje

pentru brazarea metalelor şi aliajelor nobile particular dezvoltate pentru fiecare gen de aplicaţie.

În ceea ce priveşte obiectele de podoabă, medicină şi tehnică dentară, aliajele pentru

brazat folosite la îmbinarea metalelor şi aliajelor metalice nobile utilizate în aceste domenii sunt

dintre cele mai variate şi mult superioare celor folosite în domenii cu aplicaţii tehnice.

În această teză am prezentat aliaje pentru brazat folosite cu preponderenţă în domenii

tehnice, dar, mai ales, aliaje particularizate cu domenii de utilizare precum tehnica dentară şi

obiectele de podoabă. În teză, sunt prezentate fenomenele fizice (umectare, capilaritate, difuzie)

şi chimice (producerea de oxizi la suprafaţa pieselor s.a.) fundamentale în procesele de brazare

ale Au, Ag şi aliajelor acestora. Tehnologiile pentru brazarea acestor metale şi aliaje, deşi nu

diferă de tehnologiile uzuale de brazare, au suferit modificări şi adaptări importante de parametrii

şi dimensiuni pentru a permite brazarea în condiţiile impuse de tipodimensiunile componentelor

de îmbinat. Prin analiza acestor tehnologii de brazare se poate realiza o diferenţiere clară şi

precisă între tehnologiile folosite pentru brazarea acestor tipuri de obiecte din metale nobile

preţioase la scară industrială pentru serii mari şi foarte mari, şi cele destinate utilizării la nivel

semiindustrial, pentru serii medii, mici şi unicate. De asemenea, prin analiza teoretică a mişcării

masei sub influenţa vibraţiilor mecanice am ajuns la concluzia că, prin aplicarea de vibraţii

mecanice în timpul proceselor de brazare se poate obţine micşorarea viscozităţii şi marirea

suprafeţei de curgere a aliajului pentru brazare. Pentru obţinerea de aliaje pentru brazarea Au, Ag

şi aliajelor acestora, trebuie să se aibă în vedere respectarea purităţii metalului de bază.



Pentru cercetările experimentale de obţinere de asemenea aliaje am avut în vedere acest

aspect şi am îmbunătăţit calitatea acestora de a rezista din punct de vedere al deteriorării culorii

la contactul direct şi prelungit cu mediul de exploatare. Printr-un număr mare de încercări

specifice impuse prin STAS, pentru îmbinările brazate (lipire tare), dar şi prin încercări

particulare pentru îmbinările brazate realizate pe metale care vin în contact direct şi prelungit cu

pielea, am evidenţiat calităţile îmbunătăţite ale aliajelor eperimentale comparativ cu cele folosite

uzual pentru realizarea de astfel de îmbinări. Pentru dezvoltarea de aliaje pentru brazarea Ag am

realizat optimizarea unei reţete de aliaj cu un conţinut mai ridicat de Ag pur decât cel acceptat în

STAS-uri, menţinând capacităţile tehnologice ale acestuia în limitele acceptabile pentru

realizarea de îmbinări brazate. Prin determinarea microdurităţii îmbinării brazate raportată la

microduritatea materialului de bază a epruvetelor, am evidenţiat parametrii la care am obţinut

îmbinările cu microduritatea mai mare decât cea a materialului de bază. Prin testul de rezistentă a

culorii în mediul de exploatare, am evidenţiat faptul că, îmbinările brazate realizate cu aliajele

experimentale au o comportare mai bună decât aliajele uzuale, fapt evidenţiat şi prin aceea că

îmbinările brazate cu aliajele experimentale au o microduritate apropiată de cea a materialelor de

bază, ceea ce înseamnă o rezistenţă mai mare la coroziunea electrochimică a acestor aliaje.

Testări specifice şi originale ale îmbinărilor brazate precum şi analiza biocompatibilităţi acestor

aliaje se impune la folosirea în producţie a acestora. Prin folosirea în producţie a aliajelor

obţinute în urma cercetării, se poate renunţa la acoperirea electrolitică din cadrul tehnologiei de

fabricaţie a obiectelor de podoabă care este destul de costisitoare şi care presupune risc ecologic.

Prin conceperea unui sistem generator de vibraţii mecanice, capabil să imprime aceste vibraţii

pieselor în timpul brazării, se poate observa o îmbunătăţire a comportamentului aliajelor pentru

brazare dezvoltate în teză. Prin elaborarea aliajelor experimentale Fer1 şi Fer2 care au la bază

metale nobile ca Au şi Ag am obţinut două materiale de adaos performante care permit controlul

calităţilor îmbinărilor brazate cu acestea. Deşi aceste aliaje au fost dezvoltate pentru brazarea Au

de 14 kt. şi Ag 925, prin experimentările din cadrul capitolului 6 am evidenţiat faptul că aceste

aliaje pot fi folosite şi în cazul brazării altor tipuri de metale sau aliaje. Prin determinările şi

masurătorile pe care le-am făcut în cadrul capitolului IV se evidenţiează faptul câ aliajele Fer1 şi

Fer2 îndeplinesc cu succes condiţiile de realizare a îmbinărilor brazate cu aceste materiale de

adaos.

Prin analiza metalografică a aliajelor experimentale, se profilează calităţile superioare pe

care le posedă aliajele experimentale Fer1 şi Fer2 comparativ cu aliajele experimentale notate cu

Au1 respectiv Au2. Datorită încercărilor conforme cu STAS-ul în vigoare pentru îmbinările

brazate întreprinse pentru îmbinări pe Au şi Ag cu aliajele experimentale Fer1 şi Fer2, în cadrul

capitolului V, şi rezultatelor obţinute ca urmare a încercărilor se poate afirma că imbinările

brazate cu aceste aliaje prezintă calităţi superioare imbinărilor brazate cu aliajele fo losite uzual la

imbinarea Au şi Ag. Prin conceperea şi elaborarea unor metode de verificare a anumitor calităţi

ale aliajelor pentru brazarea obiectelor ce vin în contact direct şi prelungit cu pielea am verificat

comportamentul îmbinărilor brazate cu aliajele experimentale comparativ cu cele realizate cu

aliaje uzuale pentru brazat Au şi Ag, iar în urma acestor verificări s-a evidenţiat faptul că aliajele

experimentale prezintă un comportament adecvat la contactul direct şi prelungit cu mediul de

exploatare.

Abordarea din punctul de vedere al economiei realizate prin folosirea aliajelor

experimentale la nivel industrial, se evidenţiază faptul că, folosind aceste aliaje experimentale la

nivel industrial se poate renunţa la acoperirea galvanică ulterioară proceselor de producţie ale

bijuteriilor. Acest fapt este susţinut şi de modul de comportare al aliajelor la contactul direct şi

prelungit cu mediul de exploatare, dar şi de faptul că aliajele experimentale au aceeaşi culoare cu

materialele de bază. Prin aplicarea de vibraţii mecanice în timpul procesului de brazare am

evidenţiat faptul că se poate interveni asupra comportamentului aliajelor pentru brazat

experimentale.



Concluzionând, se poate spune că în cadrul cercetărilor teoretice şi experimentale din teza

de doctorat, am obţinut un aliaj pentru brazarea Au galben de 14 kt. şi un aliaj pentru brazarea

Ag 925 care prezintă calităţi mai performante comparativ cu aliajele folosite în mod uzual la

brazarea acestor tipuri de metale de bază.

7.2. Contribuţii originale

Raportându-mă la obiectivele propuse, în urma finalizării cercetărilor teoretice şi

experimentale, au fost prezentate o serie de soluţii originale şi novative în domeniul abordat.

Cele mai reprezentative contribuţii personale sunt rezumate după cum urmează:

Am identificat, clasificat şi caracterizat metalele nobile preţioase din prisma

proprietăţilor fizico – chimice implicate în procesele de brazare;

Am evidenţiat aliajele de Au şi Ag în funcţie de titlul acestora şi purităţile

acceptate de legislaţia celor mai importante state implicate în producţia de obiecte de podoabă la

nivel industrial;

Am evidenţiat parametrii şi condiţiile de realizare ale procesului de brazare,

operaţiilor premergătoare procesului precum şi influenţa anumitor factori asupra acestor procese

specifice metalelor nobile preţioase;

Fiind vorba de materiale şi aliaje metalice care vin în contact direct şi prelungit cu

pielea, s-a impus o analiză de biocompatibilitate a acestora pe care am realizat-o raportându-mă

la studii de specialitate din domeniul medical;

Am evidenţiat aliajele pentru brazat pe bază de Au şi Ag folosite în domenii

tehice, spre deosebire de cele folosite la brazarea obiectelor din Au şi Ag din domenii de

medicină, artă şi bijuterie, precum şi a materialelor de adaos (fluxuri, atmosfere de lucru

protectoare pentru brazare) conform cu STAS-urile în vigoare;

Am identificat tehnologiile şi echipamentele de brazare moderne şi hi-tech ale Au

şi Ag, le-am categorisit după nivelul şi randamentul de utilizare, am etalonat parametrii specifici

de funcţionare ai acestor echipamente şi am prezentat aplicaţii ale brazării cu aceste tehnologii în

domenii tehnice, medicale şi de bijuterie;

Prin analiza teoretică şi matematică a excitării masei cu o forţă armonică, am

ajuns la concluzia că se poate influenţa comportarea aliajului pentru brazare aflat în stare lichidă

în timpul procesului de brazare, ceea ce poate influenţa în mod pozitiv realizarea îmbinărilor

brazate;

Am analizat modul de obţinere şi aliajele existente pentru brazarea Au, Ag şi

aliajelor acestora, prezentând un număr de reţete optimizate pentru obţinerea de astfel de aliaje,

precum şi materialele componente conform cu standardele în vigoare; în urma acestei analize am

conceput patru reţete de aliaje pentru brazare, dintre care două reţete de aliaje pentru brazarea Au

de 14 kt, iar celelalte două pentru brazarea Ag cu titlul 925, realizându-le analiza metalografică şi

SEM, le-am interpretat pe acestea în funcţie de diagramele de fază, alegând aliajele care prezintă

proprietăţi mecanice şi structură corespunzatoare pentru realizarea de îmbinări brazate la aceste

metale;

Am realizat determinări de microduritate ale îmbinărilor brazate cu aliajele

experimentale punându-le în contrast cu microduritatea materialelor de bază ale epruvetelor,

obţinând astfel parametrii optimi de realizare a îmbinărilor brazate folosind aliajele

experimentale.

Am realizat testări specifice ale îmbinărilor brazate obţinute cu aliajele

experimentale pe Au şi Ag şi am conceput o metodă originală de a testa capacităţile de menţinere

a proprietăţilor de culoare ale aliajelor experimentale în comparaţie cu cele ale aliajele uzuale, în

mediul de exploatare;



Având în vedere domeniile de aplicabilitate ale acestor aliaje experimentale, am

realizat un studiu de biocompatibilitate bazat pe analiza componentelor aliajelor din punct de

vedere al capacităţii lor de a reacţiona cu corpul omenesc la nivel biologic.

Prin folosirea de aliaje experimentale în producţia de obiecte de podoabă se poate

renunţa la ultima etapă din procesul de producţie al acetora, iar pentru estimarea preţului pe care

îl implică aceasta am realizat un studiu economic de apreciere al preţului etapei, putând astfel

evalua aproximativ economia care se poate realiza prin folosirea acestor aliaje experimentale în

producţie.

Am conceput şi realizat un sistem vibrant experimental cu care am putut aplica

vibraţii mecanice pieselor pentru brazat în timpul procesului de brazare, prin aceasta determinând

influenţa aplicării vibraţiilor mecanice asupra aliajului pentru brazat aflat în stare lichidă în

timpul procesului de brazare.

7.3. Dezvoltări viitoare

În urma rezultatelor pe care le-am obţinut ca urmare a cercetării teoretice şi experimentale

efectuate în cadrul tezei de doctorat, se poate avea în vedere cercetări viitoare în următoarele

direcţii de studiu:

Dezvoltarea de aliaje pentru brazarea metalelor nobile preţioase în deosebi pentru

Au şi Ag care să prezinte calităţi controlate ale comportamentului acestora în mediile de

exploatare;

Îmbunătăţirea tehnologiilor de fabricare la nivel industrial pentru obiecte din Au,

Ag şi aliaje ale acestora prin folosirea de aliaje pentru brazare mai performante în mediile de

exploatare şi prin acordarea unei atenţii sporite purităţii aliajelor şi elementelor ce intră în

compoziţia aliajelor de Au şi Ag din care se fabrică astfel de obiecte;

Analiza matematică şi experimentală a influenţei aplicării de vibraţii mecanice în

timpul procesului de brazare asupra unghiului de umectare a aliajelor pentru brazat;

Realizarea unor dispozitive vibrante multifuncţionale pentru diverse tipo –

dimensiuni ale pieselor pentru brazat, astfel realizându-se obţinerea de îmbinări brazate mai

performante.

7.4. Modalităţi de valorificare a rezultatelor

La baza prezentei cercetări a stat un stagiu de studii masterale ale autorului care au fost

finalizate cu lucrarea de dizertaţie „Modern Tehnologies for Brazing Noble Metals”; prezentul

studiu reprezentând o continuare logică şi evidentă a cercetării desfăşurate pe durata studiilor

masterale. Scopul lucrării s-a înscris în evaluarea tehnologiilor folosite la îmbinarea aliajelor de

Au şi Ag, folosite în industria producătoare de podoabe dar şi în domenii medicale şi tehnice;

obţinerea de aliaje pentru brazat Au, Ag şi aliaje ale acestora cu proprietăţi mult îmbunătăţite,

spre deosebire de cele uzuale, la contactul prelungit cu mediul de exploatare, ceea ce permite

atenuarea costurilor de producţie din astfel de metale şi aliaje. De asemenea, în teza de doctorat,

s-a urmărit obţinerea îmbunătăţirii comportamentului aliajelor pentru brazare pe perioada

procesului de brazare, ceea ce a condus la operaţii conexe ce îmbunătăţesc calitatatea îmbinărilor

brazate. Pe baza rezultatelor obţinute în urma cercetărilor efectuate pe perioada programului

doctoral, am elaborat, susţinut şi publicat un număr de 17 lucrări ştiinţifice în cadrul unor

conferinţe naţionale şi internaţionale dintre care 10 ca prim autor, iar cinci lucrări fiind cotate

ISI. Rezultatele obţinute oferă posibilitatea efectuării de noi studii pentru optimizarea şi

perfecţionarea proceselor de brazare şi a materialelor de adaos folosite în domenii industriale în

care sunt implicate metalele nobile preţioase şi aliajele acestora.



Bibliografie selectivă

1. Anghelache C. – Tratat de statistică teoretică şi economică, Ed. Economică, Bucureşti,

2008;

2. Agarval D. P., Raykhtsaum G. – Precious metals, Proceedings of the 17th

International

Precious Metals Conference, Newport, Rhode Island’, Ed. R.K. Mishra, International

Precious Metals Institute, Newport, Rhode Island, 1993;

3. Bakony C., Radu D., Lupu V. – Utilajul şi tehnologia sudării cu flacără de gaze şi tăieri

cu oxigen, Ed. Institutul politehnic „Traian Vuia”, Timişoara, 1970;

4. Both D. – Utilajul şi tehnologia sudării, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1961;

8. Bănăţeanu G., s.a. – Chimie anorganică, Ed. Institutul de petrol şi gaze, Vol.II, Ploieşti,

1982;

9. Burca M., s.a. – Sudarea Mig/Mag, Ed. Sudura, Bucureşti, 2002;

11. Badulici S. – Dermatoze profesionale, Ed. Tehnică, Bucureşti, 2010;

12. Badea T., Nicola M., s.a. – Electrochimie şi coroziune, Ed. MatrixRom, Bucureşti, 2005;

15. Cretu C., Elma van der Linger, - Coloured gold alloys, Gold Bulletin, Ed. WGC, vol. 32,

nr.4, USA, 1990;

16. Constantinescu D., Vaireanu D. I. – Tehnologia proceselor electrochimice, Ed. Printech,

Bucureşti, 2000;

17. Constantin E., s.a. – Tehnologia sudării prin topire, Ed. Universităţii din Galaţi,

Bucureşti, 1989;

18. Cristescu G., Bica I., - Experimental determination of the temperature variations shape in

the dimethyl ether and oxygen mixture flame,Ed. BID ISIM Timişoara, 2003;

19. Clough J. – Alergiile, Ed. Minerva, Bucureşti, 2007;

20. Crowford M. – Alergiile, Ed. Corint, Bucureşti, 2009;

21. Corso P. P., R. German M., s.a. - Corrosion Evaluation of Gold-based Dental Alloys,

JDR, Ed. SAGE, vol. 64, nr. 5, USA, 1985;

26. Darolti M., Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Defects that appear at welded or soldered

joining at tools with hard and extrahard components, Bulgarian Journal for Engineering

Design, nr.3, Sofia, 2009;

27. El – Sayed. s.a. – Alloy Formation of Gold-Silver Nanoparticles and the Dependence of

the Plasmon Absorption on Their Composition, www.acs.org;

28. EN. 1904-2000 – Metale preţioase. Titlul sudurilor utilizate pentru aliaje ale metalelor

preţioase pentru articole de bijuterie;

29. Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Brazing equipments for noble metals, TQSD, Ed. Agir,

2008, Bucureşti;

30. Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Aliaje pentru lipire a metalelor nobile, Conferinţa

Internaţională Tehnologii inovative pentru îmbinarea materialelor avansate, 2008,

Timişoara;

31. Feraru V. L., Dozescu S. I., Trif I. N. – Modern equipment and tehnologies for brazing

precious materials and alloys, IIW International Conference „Safety and Reability of

welded Components and Processing Industry”, Gratz, Austria, 2008;

32. Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Brazing alloys for brazing new and performing precious

metals and alloys used in engieneering industry, Metalurgia International, nr. 2, Ed.

Ştiinţifică F.M. R, Bucureşti, 2009;

33. Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Experimentation of brazing alloy of gold and silver used

in jewelry, manufacturing industry and in medical purpose, DAAAM, 2009, Viena,

Austria;

34. Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Reconditionarea sinelor de tramvai prin incarcarea cu

sudura, Buletinul Agir, Ed. Agir, 2010, Bucureşti;

http://www.acs.org/

http://www.magazin.asro.ro/index.php?pag=3&lg=1&cls0=1&cls1=0&cls2=0&cls3=0&cls4=0&id_p=4323142

http://www.magazin.asro.ro/index.php?pag=3&lg=1&cls0=1&cls1=0&cls2=0&cls3=0&cls4=0&id_p=4323142



35. Feraru V. L., Trif I. N., s. a. – Experimenation the possibility of brazing two dissimilar

metals and determination of the joint resistence, Metalurgia Internaţional, nr. 3, Ed.

Ştiinţifică F. M. R, Bucureşti, 2011;

36. Feraru V. L., Trif I. N., s. a. – Analysis of prolonged service behavior of metallic

materials used for port cranes, Metalurgia Internaţional, nr. 3, Bucureşti, 2011;

37. Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Research on noble metal brazing, Metalurgia, nr. 1, Ed.

Ştinţifică F.M. R., Bucureşti, 2011;

38. Feraru V. L., Trif I. N., s. a. – Tehnologii de lipire şi brazare în industria

electrotehnică, Buletinul Agir, Ed. Agir, Bucureşti, 2011;

39. Feraru V.L. – Fantasy earrings, earrings that can change their look, Revista Şcolii

Doctorale Creativitate şi Inventică, Ed. Editura Universităţii Transilvania din Braşov,

Braşov,2009;

40. Floricel D., Feraru V. L., Trif I.N., s.a. – Adaptive trajectory optimizing of welding

robots for molds reconditioning, RAEEE, Ed. Excel, 2009, New Delhi, India;

43. Gâlea A., Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Recondition of pallets of coal mills by loading

with welding using cored wire, Metalurgia, nr. 8, Ed. Ştiinţifică F.M. R., Bucureşti,

2010;

44. Gâlea A., Feraru V.L., Trif I.N. – Reconditioning of surfaces subjected to intense wear,

of pallets from the rotors of coal grinding mills, used in thermoelectric industry, through

laser-hibrid process, Bulgarian Journal for Engineering Design, nr.4, 2010, Sofia;

45. Gavrilescu E. – Noţiuni generale de ecotoxicologie, Ed. SITECH, Bucureşti, 2008;

46. Gliţa G., Machedon T., Milos L. – Proiectarea Dispozitivelor pentru Sudare, Ed. Lux

Libris, Brasov, 1996;

47. Gubicza J., Hegedüs Z. – Microstructure and yield strength of severely deformed silver,.

Scripta Materiala, Ed. Elsevier, vol. 58, nr 9,USA, 2007;

48. Gomidželović L., s.a. – Phase equlibria investigation and characterization of the Au-In-

Sb system, www.ames.com;

49. Geantă V., Constantin N., s.a. – Procese şi tehnologii alternative în siderurgie, Ed.

Ştiinţifică F. M. R, Bucureşti, 2011;

50. Geantă V., s.a. – Systems for inert gas injection used in the secondary metallurgy,

Metalurgia, nr. 7,vol.57 Ed. Ştiinţifică F.M.R, Bucureşti, 2005;

51. German R. M., Wright D.C., s.a.- The colour of gold-silver-copper alloys, Gold Bulletin,

Ed. WGC, vol. 13, nr. 3, USA, 1980;

52. Gaftoneanu V., Feraru V.L., Trif I. N., s.a. – Welding joints experiments for

telecommunication fiber optics, DAAAM, 2009, Viena, Austria;

71. Milosan I. – Aliaje cu proprietăţi speciale, Ed. Didactică şi pedagogică, R.A., Bucureşti,

2001;

72. McCloskey J., Shankar A., s.a.- Silicon microsegregation in 14K yellow gold yellow gold,

Gold Bulletin, Ed. WGC, vol 34, nr.1, USA, 2001;

73. Machedon – Pişu T., s.a. – Tehnologia sudării prin topire, Ed. Lux Libris, Braşov, 2009;

74. Miclosi V., Scorobetiu L., Milos L. – Bazele proceselor de sudare, Ed. Didactică şi

pedagogică, Bucureşti, 1982;

85. Raţiu – (Ratz) I. – Tehnica şi arta ceasornicarilor, Ed. Institutul de Literatură şi

Tipografie „Minerva” S.A., partea a III-a, Cluj, 1938;

87. Rades M. – Vibraţii mecanice, Ed. Printech, Bucureşti, 2008;

89. Rosca R., Feraru V. L., Trif I. N., s.a. – Metallographic reserches on welded

construction on the telecommunication antenne, Bramat, Braşov, 2011;

90. Regulament privind recunoaşterea reciprocă (CE) Nr.764/2008, Comisia Europeană Direcţia Generală Întreprinderi şi Industrie, Bruxelles, 2010;

http://www.ames.com/



REZUMAT

Lucrarea abordează un domeniu specializat şi particularizat, cel al materialelor nobile

preţioase, în special aurul şi argintul, şi cel al aliajelor pentru brazarea acestora.

De asemenea, printr-o analiză atentă a tehnologiilor şi echipamentelor special dezvoltate

pentru realizarea de îmbinări brazate la astfel de materiale metalice este făcută o diferenţiere şi

clasificare a tehnologiilor şi echipamentelor utilizate la nivel industrial şi semiindustrial pentru

brazarea obiectelor fabricate din Au şi Ag, şi a obiectelor în componenţa cărora intră piese din

asemenea aliaje.

Ingineria brazării este definită de procese tehnologice precum umectare, capilaritatea şi

difuzia atent analizate şi caracterizate din punct de vedere matematic, teoretic şi experimental în

cadrul tezei de doctorat.

Axându-se pe elaborarea de aliaje pentru brazarea obiectelor ce vin în contact direct şi

prelungit cu pielea fabricate din Au şi Ag, teza de doctorat cuprinde un număr de reţete

optimizate de aliaje pentru brazarea de astfel de obiecte, şi elaborarea a patru aliaje presupuse a

îndeplinii condiţiile necesare realizării îmbinărilor brazate la obiecte de podoabă.

Cu aliajele experimentale Fer1şi Fer2, care au îndeplinit condiţiile necesare pentru realizarea

de îmbinări brazate, s-au realizat îmbinări brazate pe Au şi Ag care au fost supuse unor testări,

încercări şi determinări specifice acestor tipuri de îmbinări, dar au fost supuse şi unor testări

originale pentru a putea verifica modul de comportare ale acestor aliaje la expunerea la mediul de

exploatare. Un număr mare de caracterizări ai constituenţilor metalografici apăruţi în îmbinările

brazate completează şi atestă calităţile aliajelor experimentale Fer1 şi Fer2.

Pentru a putea influenţa comportarea MA în timpul procesului de brazare astfel obţinând

îmbinări cu calităţi îmbinătăţite în cadrul tezei este analizată şi experimentată brazarea cu MA

experimentale Fer1 şi Fer2 sub acţiunea vibraţiilor mecanice.

ABSTRACT

The paper approaches a particularised and specialised field, that of precious noble materials,

focused on gold and silver, and their alloys for brazing.

Also, through a careful analysis of technologies and equipments developed for making

brazed joints on such metallic materials, is made a distinction and classification of technologies

and equipments used at the industrial and semi-industrial level for brazing objects made on Au

and Ag, and articles that contain pieces made from such alloys.

Brazing engeneering is defined by some technological processes such as wetting, capillarity

and diffusion carefully analyzed and characterized in terms of mathematical, theoretical and

experimental in the PhD thesis.

Focusing on the development of brazing alloys for objects that come into direct and

prolonged contact with skin made of Au and Ag, PhD thesis contains a number of recipes for

brazing alloys optimized for brazing such objects, and the development of four alloys supposed

to fulfill the conditions needed for the joints brazed jewelry.

The experimental alloys Fer1şi Fer2 who have fulfilled the conditions necessary to achieve

brazed joints, were realised brazed joints on Au and Ag and were subjected to testing and

specific measurements for those types of joints, but were subjected to an original testing to be

able verify the the behavior of these alloys when exposed to operating environment.

A large number of constituents metallographic characterisations appeared in brazed joints

complete and certify skills and Fer2 Fer1 experimental alloys.

To influence the behavior of MA during the brazing proces obtaining in this way, joints with

improved quality, in this study is analyzed and experiemented the brazing proces using the

experimentals alloys Fer1 and Fer2 under the action of mechanical vibration.



Curriculum Vitae Europass

Informaţii personale

Nume / Prenume FERARU Vasile Lucian

Adresa(e) Dr. Toma Ionescu Nr. 5 105600 Câmpina (România)

Mobil 0726206086

E-mail(uri) [email protected] [email protected]

Naţionalitate(-tăţi) Română

Data naşterii 6 Dec 80

Sex Bărbătesc

Experienţa profesională

Perioada 5 Mar 01 - 1 Nov 02

Funcţia sau postul ocupat Responsabil cu activitatea în atelierul de producţie

Activităţi si responsabilităţi principale supervizer, instructor, controlul necesarului, controlul calităţii

Numele şi adresa angajatorului S.C. Platax S.A. republicii 16-17, 105600 Câmpina (România)

Tipul activităţii sau sectorul de activitate Fabricarea şi asamblarea obiectelor de bijuterie

Perioada 2004 - 10/10/2010

Funcţia sau postul ocupat Design bijuterii şi obiecte de podoabă, repararea şi/sau recondiţionarea bijuteriilor şi obiectelor din metale preţioase

Numele şi adresa angajatorului PFA Feraru Vasile Lucian Republicii, Nr. 16-18, 105600 Câmpina (România)

Tipul activităţii sau sectorul de activitate Prestări servicii

Educaţie şi formare

Perioada 2007 → prezent

Calificarea/diploma obţinută Doctorand

Numele şi tipul instituţiei de învăţământ/furnizorului de formare

Universitatea "Transilvania" din Braşov, Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor Str. Colina Universităţii Nr.1, 500036 Braşov (România)

Titlul tezei de doctorat Cercetări şi experimentări de ingineria brazării materialelor metalice nobile cu vizibilitate la Au şi Ag

Perioada 2007 - 2009

Calificarea/diploma obţinută Diplomă de Master


Universitatea " Transilvania" din Braşov Str. Colina Universităţii Nr. 1, 500036 Braşov (România)




Calificarea/diploma obţinută Diplomă de Bacalaureat


Grup Şcolar Industrial Energetic Str. Griviţei Nr.1, 105600 Câmpina (România)


Calificarea/diploma obţinută Diplomă de bijutier


Şcoala de Arte şi Meserii "Spiru Harett" Str. Construcţiilor Nr.5, 100455 Ploieşti (România)

Aptitudini şi competenţe personale

Limba maternă Română

Limbi străine cunoscute

Autoevaluare Înţelegere Vorbire Scriere

Nivel european (*) Ascultare Citire Participare la conversaţie

Discurs oral

Engleză C2 Utilizator

experimentat C1

Utilizator experimentat

C1 Utilizator

experimentat C1

Utilizator experimentat

C1 Utilizator

experimentat

Italiană B2 Utilizator

independent B2

Utilizator independent

B2 Utilizator

independent B2

Utilizator independent

A1 Utilizator elementar

(*) Cadrului european comun de referinţă pentru limbi

Competenţe şi abilităţi sociale Spirit de echipă; Capacitate de comunicare şi adaptare la medii multiculturale.

Competenţe şi aptitudini organizatorice Experienţă bună a managementului de proiect şi al echipei.

Competenţe şi aptitudini de utilizare a calculatorului

Microsoft Office, AutoCad, CorelDraw, ESS Welding,

Competente si aptitudini artistice Pasionat de cunoaştere şi cercetare, design,

Permis de conducere Categoria B

Informaţii suplimentare 17 Lucrări stiinţifice publicate în cadrul unor conferinţe naţionale şi internaţionale

http://europass.cedefop.europa.eu/LanguageSelfAssessmentGrid/ro



Europass Curriculum Vitae

Personal information

First name(s) / Surname(s) Vasile Lucian FERARU

Address No. 5 Dr. Toma Ionescu Street 105600 Câmpina (Romania)

Mobile 0726206086

E-mail(s) [email protected] [email protected]

Nationality Romanian

Date of birth 6 Dec 80

Gender Male

Work experience

Dates 5 Mar 01 - 1 Nov 02

Occupation or position held Main activities and responsabilities

Responsable for the production workshop supervisor, instructor, control requirements, quality control

Name and address of employer S.C. Platax S.A. Republicii Street 16-17, 105600 Câmpina (Romania)

Type of business or sector Manufacture and assembly of jewelry items

Dates 2004 - 10/10/2010

Occupation or position held Design jewelry and ornaments, repair and / or restoration of precious metal jewelry andobjects

Name and address of employer PFA Feraru Vasile Lucian Republicii Street 16-18, 105600 Câmpina (Romania)

Type of business or sector Services

Education and training

Dates 2007 → Present

Title of qualification awarded PhD- Student

Name and type of organisation providing education and training

"Transilvania" university from Braşov, Faculty of Materials Science and Engineering No.1 Colina Universităţii Street, 500036 Braşov (Romania)

Level in national or international classification

Research and experiementation about brazing engineering of noble metalic materials with visibility on Au and Ag

Dates 2007 - 2009

Title of qualification awarded Master's degree


" Transilvania " University from Braşov No. 1 Colina Universităţii Street, 500036 Braşov (Romania)



Dates 1998 - 2001

Title of qualification awarded High School Degree


Energetical Industrial High School No.1 Griviţei Street, 105600 Câmpina (Romania)

Dates 1995 - 1998

Title of qualification awarded Jeweler Diploma


"Spiru Harett" School of Arts and Crafts No.5 Construcţiilor Street, 100455 Ploieşti (Romania)

Personal skills and competences

Mother tongue(s) Română

Other language(s)

Self-assessment Understanding Speaking W r i t i n g

European level (*) Listening Reading Spoken interaction Spoken production

English C2

Proficient user

C1 Proficient user C1 Proficient user C1 Proficient user C1 Proficient

user

Italiană B2

Independent user

B2 Independent

user B2

Independent user

B2 Independent

user A1 Basic User

(*) Common European Framework of Reference (CEF) level

Social skills and competences Team spirit; communication and capacity to adapt to multicultural environments.

Organisational skills and competences Good experience of project management and team.

Computer skills and competences Microsoft Office, AutoCad, CorelDraw, ESS Welding,

Artistic skills and competences Passion for knowledge and research, design,

Driving licence(s) B

Additional information 17 scientific papers published in national and international conferences

http://europass.cedefop.europa.eu/LanguageSelfAssessmentGrid/en

Documents

UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” BRAŞOV …webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2011/rom/FeraruVasileLucian.pdf · P1Ag – probe de argint îmbinate prin brazare cu aliaj experimental