Producing gold nugget simulants using copper alloys

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Today the imitations of gold nuggets are highly promising materials in conceptual jewelry design. The manufacturing technology of these materials is based on melted brass casting in a cooling liquid. The purpose of this research is to identify the most favorable technological processes to obtaining high-quality simulants of gold nuggets. The article presents the results of the experimental studies of CW508L brass. The most favorable technological parameters have been identified. They include the melt temperature up to 970±5 °C and use of water with the temperature not higher than 20–25 °C as a cooling liquid. Adherence to the specifications allows to obtain the casts, which superficially resemble natural gold nuggets found in alluvial gold deposits. The casts’ intricate shape and uneven relief providing this resemblance are due to the specific crystallization conditions of brass that differ from the crystallization conditions under conventional casting. The research involved the analysis of the chemical composition of the alloy samples before tests and the samples obtained after casting. After processing the alloy has featured an insignificant decrease in the zinc percentage, and an increase in the impurity content (silica, sulfur, iron, and chrome). The metallographic analysis of the initial sample of CW508L brass has shown a single-phase microstructure that is a solid solution of zinc substitution by copper. The similar study of the casts obtained in the experiment has shown the presence of a β-phase in their structure (along with an α solid solution) that is a CuZn-based solid solution having a positive effect on brass mechanical properties. This microstructure is typical of the alloys undergone accelerated cooling that qualitatively changes the process of melt converting into a solid substance.

About the authors

V. E. Sorokina

Irkutsk National Research Technical University

Email: vs_kina@mail.ru

M. V. Konstantinova

Irkutsk National Research Technical University

Email: mavikonst@mail.ru

References

  1. Олвер Э. Искусство ювелирного дизайна: от идеи до воплощения / пер. с англ. Омск: Дедал-Пресс, 2008. 172 с.
  2. Петровская Н. В. Золотые самородки. М.: Наука, 1993. 190 с.
  3. Потемкин С. В. Благородный 79-й: очерк о золоте. М.: Недра, 1988. 176 с.
  4. Зябнева О. А., Лившиц В. Б., Комиссарова Л. А. Изготовление художественных изделий из медных сплавов // Литейное производство. 2022. № 2. С. 32–34.
  5. Сорокина В. Е., Лобацкая Р. М. Эксперименты по получению имитаций самородных металлов для использования в ювелирном дизайне // Дизайн. Теория и практика. 2014. № 15. C. 53–64.
  6. McCreight T. Jewelry: fundamentals of metalsmithing. Rockport: Hand Books Press, 1997. 140 p.
  7. Сорокина В. Е. О формировании отливок из сплава Cu-Zn в условиях ускоренного охлаждения // Литейное производство. 2017. № 9. С. 18–21.
  8. Сорокина В. Е. Особенности кристаллизации латуни в охлаждающей жидкости // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 6. С. 128–134. https://doi.org/10.21285/18143520-2017-6-128-134.
  9. Gray L. Zinc. Tarrytown: Marshall Cavendish, 2006. 425 p.
  10. Ammen C. W. Metalcasting. New York: McGrawHill, 2000. 450 p.
  11. Кусаинов Е. Н., Константинова М. В., Сорокина В. Е. Особенности формирования структуры сплавов в условиях ускоренного охлаждения // Перспективы развития технологии переработки углеводородных и минеральных ресурсов: материалы VI Всерос. науч.практ. конф. с междунар. участием. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2016. С. 34–36.
  12. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов / пер. с нем. В 2 т. М.: Металлургиздат, 1962. 1488 с.
  13. Лившиц В. Б. Технология литья художественных изделий. М.: ЛЕНАНД, 2014. 260 с.
  14. Sorokina V. E. Technology of obtaining gold and silver imitation nuggets for jewelry design purposes // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 229. P. 012004. https://doi.org/10.1088/17551315/229/1/012004.
  15. Чернега Д. Ф., Бялик О. М., Иванчук Д. Ф., Ремизов Г. А. Газы в цветных металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1982. 176 с.
  16. Sar-el H. Z. A new technique for the determination of gases in metals // Applications of Surface Science. 1978. Vol. 1. Iss. 3. P. 414–417. https://doi.org/10.1016/03785963(78)90042-9.
  17. Scott D. A. Copper and bronze in art: corrosion, colorants, conservation. Los Angeles: Getty Publications, 2002. 533 p.
  18. Кнорозов Б. В., Усова Л. Ф., Третьяков А. В., Китаев Я. А., Филькин В. М., Шевченко А. А.. Технология металлов и материаловедение. М.: Металлургия, 1987. 800 с.
  19. Коттрелл А. Х. Строение металлов и сплавов / пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1961. 288 с.
  20. Ефремов Б. Н. Латуни. От фазового строения к структуре и свойствам: монография. М.: ИНФРА-М, 2014. 312 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).