Hemikalije

Boraks

Boraks (Na2B4O7 x 10H2O) je natrijumova so tetra borne kiseline. Kod zagrevanja boraks gubi kristalnu vodu uz jako nadimanje a zatim prelazi u bezbojnu staklastu masu (prženi boraks). U procesu topljenja rastvara okside i tada menja boju u zavisnosti od oksida. Ako su u pitanju oksidi bakra, staklasta masa dobija zelenkastu boju. Reakcija rastvaranja oksida bakra teče po formuli:
Na2B4O7 + CuO = NaBO2 + Cu(BO2)2
Boraks ima višestruko dejstvo u procesu topljenja.
Boraksom se uklanjaju postojeći oksidi i sprečava se nova oksidacija a kod lemljenja se poboljšava tečljivost lema.
Uklanjanje postojećih oksida obavlja se stvaranjem borata (CuBO2)2 i njihovim prevođenjem u šljaku.
Nova oksidacija sprečava se time što staklasta masa istopljenog boraksa prekriva površinu metala i sprečava dostup kiseonika koji može da stvori nove okside.

Kod lemljenja, boraks čisti površinu metala od oksida i time stvara uslove za lemljenje a takodje čini lem tečnijim što omogućuje dobro lemljenje.
Nadimanje boraksa kod zagrevanja usled gubljenja kristalne vode, nije dobro kod lemljenja, pa se preporučuje korišćenje prženog boraksa.
Da bi se sprečilo rasturanje boraksa po predmetu, kod lemljenja, potrebno je spraviti smešu dehidriranog boraksa i vazelina u odnosu 1:1. Ova mešavina je pogodna, pošto se precizno postavlja. Kod zagrevanja vazelina sagori a boraks ostane na mestu lemljenja.
Tako se postiže najmanje prekrivanje predmeta koji se lepi staklastom masom boraksa koja se teško čisti.

Korišćenje boraksa
Boraks hemijski ne reaguje sa većinom metala i legura pa ni sa plemenitim i njihovim legurama, i to kako kod sobne temperature, tako i kod zagrevanja i topljenja. Kod topljenja se ne razlaže ali veoma dobro prevodi u šljaku okside mnogih metala. Te osobine ga čine jednim od najboljih zaštitno – rafinirajućih sredstava kod topljenja metala i legura.
Suštine rafinisanja metalnih rastopa boraksom i mehaničkim iznošenjem u šljaku odsidnih i drugih uklopaka u rastopu, ima dvojaki krakter.
Šljakovanje se obavlja mehanički i hemijski, odnosno kombinacijom oba delovanja.
Boraks ima malu gustinu, relativno nisku temperaturu topljenja u odnosu na temperaturu topljenja mnogih legura i posebno lemova za plemenite metale. Temperatura topljenja boraksa je mnogo niža od temperature na kojoj se tope oksidi i druge nečistoće koje se mogu naći u rastopu. Rastopljeni boraks ima dobre mogućnosti kvašenja oksida i nečistoća čime ih podiže i iznosi na površinu rastopljenog metala, odnosno formira šljaku.
Boraks se preporučuje za primenu radi zaštite od oksidacije i toplotne izolacije na površini rastopa. Primenjuje se za srebro-kadmijeve legure, srebro-bakarne, zlato-bakarne, lemove koji sadrže kadmijum, cink, nikl, kao i mnoge legure zlata sa srebrom i bakrom.

Boraks treba koristiti samo u prženom stanju, odnosno posle žarenja na 450°C uz usitnjavanje posle toga. Tako dobijeni boraks treba da se čuva u hermetički zatvorene, suve sudove.
Kod punjenja tigla za topljenje plemenitih metala, potrebno je staviti boraks u meri da posle rastapanja, na površini bude formiran sloj od 10 – 15 mm topitelja. Veoma je preporučljivo da se lonac pre početka topljenja obloži masom rastopljenog boraksa. Treba znati i to da kada se liju legure koje sadrže cink, potrebno je mlaz metala posipati prahom boraksa.
Takodje, važno je da se kod korišćenja boraksa samog ili sa drugim topiteljima, dodaje u dva navrata, najpre u sredini procesa topljenja i potom neposredno pred izlivanje metala. U oba slučaja, neophodno je rastop dobro promešati i potom ga pustiti da se zakratko smiri.

Borna kiselina

Borna kiselina ili orto-borna kiselina, H3BO3, u obliku je bezbojnih ljuspica ili belog kristalnog praha, bez mirisa i masnog je opipa. Kod zagrevanja na 100ºC, otpusti deo vode i pređe u metabornu kiselinu HBO2. Ako se dalje zagreva, ona prelazi u bor-trioksid B2O3 koji se na 580ºC topi kao gusta masa. Čvrst bor-trioksid je delotvoran kao topitelj tek iznad 850ºC, u znatnoj meri je nepropusan za gasove. Borna kiselina je sastojak mešavina za rafinaciju zlata kod topljenja a služi i kao topitelj kod lemljenja.

Prženi boraks

Prženi boraks se topi na 741ºC i njegova uloga topitelja počinje tek iznad ove temperature. To znači da se može koristiti kod lemljenja sa lemovima koji imaju tačku topljenja iznad ove temperature.

Natrijum nitrat

Natrijum nitrat reaguje sa metalima (M) po sledećoj reakciji:
2NaNO3 + 3M = Na2O + 2NO + 3MO
Iz reakcije se vidi da se neplemeniti metali oksidišu i prevode u šljaku. Potrebno je znati da se sa većim količinama natrijum nitrata može postići i oksidacija dela srebra iz rastopa i njegovo prevođenje u šljaku.

Natrijum karbonat

Natrijum karbonat Na2CO3x10H2O, soda, amonijačna soda ili kalcinirana soda, obična soda. Na 100°C gubi kristalnu vodu i prelazi u kalcinisanu sodu. Kristalna soda gubi jedan deo kristalne vode i dužim stajanjem na vazduhu.
Anhidrisani natrijum karbonat, bez kristalne vode, je bela čvrsta supstanca ili prah. Tačka topljenja joj je na 840°C, pri toj temperaturi se nesmetano razlaže. Natrijum karbonat je najčešće sastojak mešavine rafinacijskih topitelja a primenjuje se i u sredstvima za čišćenje nakita.

Kadmijum – opiljci

Kadmijum (Cd), temperatura topljenja 321°C, isparavanja 778°C.
Dodatak kadmijuma znatno utiče na mehaničke osobine legura.
Sa sadržajem kadmijuma, legura postaje tečnija, i zbog toga se najčešće primenjuje za lemove.
Kod lemljenja, na temperaturi lemljenja dolazi do isparavanja znatnog dela kadmijuma, pa može doći do toga da se na lemu pojave šupljikavosti. Mora se takodje znati da su isparenja kadmijuma otrovna, pa zbog toga treba preduzeti mere zaštite, pre svega potrebna je ventilacija radnog mesta i prostora.

Cink: prah ili sitni komadi

Cink (Zn), temperatura topljenja 419°C, ključanja 906°C. Važna osobina cinka je da isparava na temperaturi od 930°C. Zbog toga, cink se dodaje u leguri Au-Ag-Cu samo u obliku predlegure sa bakrom, odnosno u obliku mesinga sa 67% Cu i 33% Zn.
Legure zlata koje sadrže cink ne smeju da se pregrevaju, pošto tada dolazi do isparavanja cinka i do stvaranja cinkovih para i mehurića u metalu.
Zlatne legure sa sadržajem cinka od 1 – 2% često se koriste za livenje, pošto su takve legure tečljivije u odnosu na druge. Sa sadržajem cinka oko 7% legure zlata mogu se prerađivati deformacijom, ali se kod topljenja i livenja može stvoriti cinkoksid koji je štetan za leguru.
Smatra se da je preporučivo da legure zlata sadrže oko 4% cinka koji se u leguru zlata unosi u obliku mesinga. U tom slučaju u leguru zlata dodaje se 10% mesinga čime se unosi navedeni sadržaj cinka.

Dezoksidans Bakar-Fosfor (Cu-P)

U rastopu legure zlata ili srebra, posebno ako je topljen lom, ima oksida koji veoma loše utiču na kvalitet odlivka.
Dodavanjem dezoksidanta pre livenja, oksidi se prevode u metal i time se stvaraju uslovi za dobijanje dobrih odlivaka.
Smatra se da je najbolji dezoksidans legura bakar-fosfor (Cu-P) sa oko 10% fosfora.
Reakcija kod dezoksidacije rastopa je:
5MeO + 2P = P2O5(šljaka) + 5Me
Legura Cu-P dodaje se u rastop (uz mešanje), pre livenja u količini od oko 0,1% u odnosu na težinu legure koja se topi (Au ili Ag). Na primer, na 100 grama rastopa potrebno je 0,1 gram legure Cu-P.
Kao pomoćno sredstvo za poboljšanje dezoksidacije, Gold Lux nudi leguru Cu-P u obliku finih opiljaka (kutija sa 20 grama Cu-P).