This post is also available in: English Armenian
صنعت جواهرسازی، علیرغم ظاهر هنری و ظرافتی که از بیرون به نظر میرسد، در پشت صحنه یکی از دقیقترین و تکنولوژیکترین شاخههای متالورژی محسوب میشود. تولید یک انگشتر طلا، ساخت یک زنجیر پیچیده، یا حتی آبکاری لایهای از رودیوم روی یک قطعهی کوچک، همگی نیازمند کنترل دقیق دما، اتمسفر، ترکیب شیمیایی و رفتار فلزات هستند. کوچکترین آلودگی، تغییر در اکسیژن محیط یا ورود نیتروژن و بخار آب به فرآیند، میتواند کیفیت نهایی محصول را به شدت کاهش دهد؛ از تغییر رنگ گرفته تا ایجاد تخلخل در جوش یا انعقاد نامناسب مذاب.
در این میان، گاز آرگون به عنوان یکی از محبوبترین و کلیدیترین گازهای محافظ در جواهرسازی شناخته میشود. آرگون به دلیل رفتار شیمیایی کاملاً خنثی و سنگینتر بودن نسبت به هوا، محیطی پایدار ایجاد میکند که برای ذوب، ریختهگری، جوشکاری، لحیمکاری، برش و حتی آبکاری فلزات گرانبها ایدهآل است.
اهمیت گازهای نجیب در صنعت جواهرسازی
پیش از ورود به جزئیات آرگون، لازم است بدانیم چرا اصولاً جواهرسازی نیازمند گازهای نجیب است.
فلزات گرانبها مانند طلا، نقره، پلاتین و پالادیوم اگرچه از نظر شیمیایی پایدارتر از فلزاتی مانند آهن هستند، اما در دماهای بالا به سرعت با اکسیژن و نیتروژن واکنش میدهند. این واکنشها میتوانند مشکلات زیر را ایجاد کنند:
• تشکیل اکسید روی سطح فلز
• تیره شدن رنگ و کاهش زیبایی
• ایجاد تخلخل در جوش و ریختهگری
• کاهش استحکام اتصالات
• افزایش مصرف انرژی به دلیل نیاز به دمای بالاتر برای جلوگیری از اکسیداسیون
برای جلوگیری از این مشکلات، کارشناسان از گازهای بیاثر استفاده میکنند تا محیطی کاملاً خنثی و پایدار ایجاد شود. در بین گازهای نجیب، آرگون بیشترین کاربرد را دارد، چون بهصرفهتر از هلیوم و نئون بوده و در دسترستر است.
چرا آرگون؟ ویژگیهایی که آن را برای جواهرسازی ایدهآل میکند
آرگون گازی است با خصوصیات زیر که آن را برای این صنعت ویژه کرده است:
کاملاً خنثی
آرگون واکنشپذیری صفر دارد. هیچ ترکیب پایداری با فلزات گرانبها تشکیل نمیدهد. این ویژگی باعث میشود حتی در دمای بسیار بالا نیز:
• سطح فلز اکسید نشود،
• ناخالصی وارد مذاب نگردد،
• ترکیب آلیاژ به هم نخورد.
چگالی بیشتر از هوا
آرگون حدود ۴۰٪ سنگینتر از هواست.
این یعنی هنگام تزریق روی سطح مذاب، مثل یک پتو روی فلز قرار میگیرد و اجازه نمیدهد اکسیژن و نیتروژن به آن نزدیک شوند.
پایدار در برابر حرارت
آرگون در برابر گرمای شدید ناشی از مشعل، کوره، جوشکاری یا ذوب القایی کاملاً پایدار است و رفتار خود را تغییر نمیدهد.
در دسترس و اقتصادی
در مقایسه با هلیوم و نئون، آرگون:
• هزینهی کمتر
• تولید صنعتی وسیعتر
• حملونقل سادهتر
• سازگاری بیشتر با تجهیزات معمول جواهرسازی
دارد.
برای همین تقریباً در تمام کارگاههای حرفهای طلاسازی، اولین گازی که انتخاب میشود آرگون است.
کاربردهای آرگون در مراحل مختلف تولید جواهرات
اکنون به سراغ کاربردهای اصلی آرگون در صنعت طلا و جواهر میرویم.
هر بخش با توضیحات تخصصی–توصیفی همراه است تا تمام روند کاملاً روشن شود.
کاربرد آرگون در ذوب طلا، نقره و پلاتین
یکی از حساسترین مراحل جواهرسازی، ذوب فلزات گرانبهاست. حتی مقدار بسیار اندکی اکسیژن و نیتروژن در این مرحله میتواند موجب:
• تغییر رنگ
• ایجاد حفره در شمش
• کاهش انعطافپذیری آلیاژ
• ترد شدن فلز
• افت وزن
• افزایش نقطه ذوب
شود.
در کورههای ذوب القایی یا بوتهای، آرگون به صورت گاز پوششی به کار میرود. این گاز بلافاصله پس از ورود، هوای داخل محفظه را کنار میزند و محیط را از هرگونه اکسیژن پاک میکند.
در فرآیندهای صنعتی دقیقتر، مانند ذوب پلاتین یا ساخت آلیاژهای پالادیوم، سطح مذاب بسیار حساس است و کوچکترین آلودگی باعث غیرهمگن شدن آلیاژ میشود. استفاده از آرگون کمک میکند:
1. ترکیب آلیاژ ثابت بماند
2. رنگ نهایی فلز درخشندهتر شود
3. سیالیت مذاب افزایش یابد
4. قطعهی نهایی تراکم و استحکام بیشتری داشته باشد
برای مثال، در ذوب طلای ۱۸ عیار که مجموعهای از طلا، نقره، مس و گاه نیکل یا پالادیوم است، آرگون از اکسید شدن مس جلوگیری کرده و اجازه میدهد آلیاژ با ساختاری همگن تشکیل شود.
کاربرد آرگون در ریختهگری (Casting)
ریختهگری در جواهرسازی به روشهایی مانند:
• ریختهگری گریز از مرکز
• ریختهگری وکیوم
• ریختهگری تحت فشار
• ریختهگری در قالب گچی
انجام میشود.
در تمام این روشها، آرگون نقش کلیدی دارد.
الف) جلوگیری از تشکیل تخلخل
در ریختهگری، یکی از شایعترین مشکلات تخلخل است.
این تخلخلها ناشی از:
• حبس شدن اکسیژن
• واکنش فلز با هوا
• سرد شدن ناهمگن
• اکسید شدن سطح
است.
وقتی از آرگون استفاده میشود، مذاب کاملاً در محیطی خنثی جریان مییابد و هیچ گازی به داخل آن نفوذ نمیکند. نتیجه:
قطعهای یکپارچه، صاف، بدون سوراخ و بسیار بادوام.
ب) افزایش کیفیت سطح قطعه
آرگون سطح قطعه را شفافتر، براقتر و یکنواختتر میکند. در طلای سفید یا پلاتین این تفاوت کاملاً محسوس است.
ج) افزایش سیالیت مذاب
به دلیل کاهش اکسیدها، فلز آزادانهتر وارد قالب میشود و جزئیات ظریف طرحهای پیچیده بهطور کامل تشکیل میشود.
کاربرد آرگون در جوشکاری جواهرات (TIG و لیزری)
امروزه بیش از ۹۰٪ جوشهای دقیق در جواهرسازی با استفاده از جوشکاری لیزری یا TIG انجام میشود—و هر دو به آرگون وابستهاند.
جوشکاری TIG در طلاسازی
در جوشکاری TIG، الکترود تنگستن در حالتی بسیار داغ قرار میگیرد و فلز پایه بدون تماس مستقیم ذوب میشود. اگر آرگون حضور نداشته باشد:
• الکترود اکسید میشود
• جوش سیاه و شکننده میشود
• سطح فلز کدر میشود
• کیفیت اتصال پایین میآید
آرگون در این روش چند وظیفه دارد:
1. خنثی کردن محیط اطراف قوس – هیچ اکسیژنی نزدیک نمیشود.
2. محافظت از الکترود تنگستن – مانع سوختن یا آلوده شدن آن میشود.
3. افزایش تمرکز قوس – سطح جوش بسیار باریک و دقیق میشود.
به همین دلیل برای ساخت زنجیرهای ظریف، حلقههای کوچک، قطعات توخالی و محلهایی که نیاز به جوش نقطهای دارند، آرگون انتخاب اصلی است.
جوشکاری لیزری
در جوشکاری لیزری نیز پرتو با دمایی فراتر از هزاران درجه به فلز برخورد میکند.
آرگون در این مرحله به عنوان “گاز شیلد” از منطقهی جوش محافظت میکند تا:
• فلز نسوزد
• تغییر رنگ ندهد
• سطح قطعه حالت دانهدانه پیدا نکند
• نشانهی سوختگی بهجا نماند
استفاده از آرگون در جوش لیزر باعث میشود اتصال بهصورت نامرئی انجام شود و نیاز به پرداخت سنگین کاهش یابد.
کاربرد آرگون در لحیمکاری طلا
در لحیمکاری فلزات گرانبها، دما معمولاً از ۶۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد متغیر است. در این دما:
• نقره بهسرعت اکسید میشود
• مس (در طلای ۱۸ عیار) سیاه میشود
• سطح طلا دچار لکههای قرمز یا قهوهای میشود
اگر آرگون وارد شود، تمام این مشکلات از بین میرود.
مزیتهای استفاده از آرگون در لحیمکاری:
• اتصال بسیار تمیز و شفاف
• نیاز کمتر به اسیدشویی (پیکلینگ)
• جلوگیری از لکههای حرارتی
• کاهش مصرف فلاکس
• براقیت بیشتر محل اتصال
برای کارگاههایی که حجم تولید بالا دارند، استفاده از آرگون در لحیمکاری باعث کاهش زمان پرداخت نهایی و صرفهجویی در وقت میشود.
کاربرد آرگون در برش لیزری
برای برش ورقهای طلا، نقره، استیل زرد و سفید، یا پلاتین، برش لیزری یکی از دقیقترین روشهاست. در این روش، اگر گاز مناسبی استفاده نشود:
• لبهها تیره میشوند
• فلز میسوزد
• لبهها نیاز به پرداخت اضافی پیدا میکنند
آرگون اجازه نمیدهد این مشکلات به وجود بیاید.
برش با آرگون:
• لبهی بسیار صاف ایجاد میکند،
• سوختگی را به صفر میرساند،
• دقت را افزایش میدهد،
• ضخامت کمتر را نیز برش میدهد،
• امکان تولید طرحهای بسیار پیچیده را فراهم میکند.
کاربرد آرگون در آبکاری
آبکاری یکی از مهمترین مراحل نهایی تولید است؛ جایی که رنگ و زیبایی جواهرات شکل نهایی خود را میگیرد.
در آبکاری طلا، نقره، پلاتین و رودیوم، وجود اکسیژن و رطوبت میتواند:
• رنگ پوشش را تیره کند
• باعث ایجاد نقطه و لکه شود
• ضخامت لایه را نامنظم کند
در دستگاههای آبکاری حرفهای، آرگون نقش گاز پاککنندهی محیط را دارد. پیش از شروع فرایند، محفظه با آرگون پر میشود تا ذرات هوا حذف شوند.
نتیجه:
• یکنواختی لایه آبکاری
• شفافیت بیشتر
• چسبندگی قویتر لایه به فلز پایه
• کاهش نقصهای ظاهری
استفاده از آرگون در محافظت و نگهداری مواد حساس
برخی مواد در جواهرسازی حساس هستند، مانند:
• پودرهای آلیاژی
• رودیوم مایع
• محلولهای نمکهای پلاتین
• شارهای مخصوص لحیمکاری
• سیمهای طلا یا پلاتین بسیار نازک
این مواد در حضور هوا و رطوبت خراب میشوند.
استفاده از آرگون در بستهبندی و نگهداری، عمر آنها را افزایش میدهد.
نقش آرگون در چاپ سهبعدی فلزات گرانبها (Metal 3D Printing)
در سالهای اخیر استفاده از چاپ سهبعدی فلزات در جواهرسازی تحولی بزرگ ایجاد کرده است. ماشینهای پرینت فلز مانند:
• SLA Metal
• DMLS
• SLM
برای ذوب لایهبهلایهی پودر طلا یا نقره به اتمسفری کاملاً خنثی نیاز دارند.
بدون آرگون، سطح ذوبشده اکسید میشود و قطعه استحکام لازم را نخواهد داشت.
در چاپ سهبعدی، آرگون باعث میشود:
• ذرات پودر بهطور کامل ذوب شوند
• سطح قطعه صیقلیتر باشد
• مقاومت مکانیکی افزایش یابد
• احتمال ترکهای سرد و گرم کاهش یابد
این مرحله یکی از پیشرفتهترین کاربردهای گاز آرگون در صنعت جواهرسازی مدرن است.
۴. مزایای نهایی استفاده از آرگون برای تولیدکنندگان جواهرات
پس از بررسی تمام مراحل، میتوان مزایای کلی آرگون را چنین خلاصه کرد (در قالب توصیفی، نه بولتبولت):
آرگون باعث میشود قطعهی نهایی جواهرات باکیفیتتر، براقتر و بادوامتر باشد. تمام نقصهایی که سابقاً در ساخت جواهرات دیده میشد—از تخلخل گرفته تا سوختگی، تغییر رنگ، اکسید شدن و عدم یکنواختی آبکاری—با استفاده از آرگون به میزان قابلتوجهی کاهش مییابد. از سوی دیگر، فرآیندهای کاری روانتر و سریعتر میشوند، چون وقت کمتری برای پرداخت، اسیدشویی، تصحیح جوش، اصلاح رنگ یا برش مجدد صرف میشود.
کارگاههایی که از آرگون استفاده میکنند، کیفیت نهایی کار آنها به حدی یکدست است که مشتری تفاوت را بهخوبی احساس میکند. در واقع میتوان گفت آرگون یکی از عناصر نامرئی اما حیاتی در هر قطعهی طلا است—گازی که دیده نمیشود، اما ردّ حضورش در درخشندگی و کیفیت جواهرات کاملاً هویداست
آرگون، این گاز نجیب و بیاثر، در صنعت جواهرسازی به یکی از ارکان اصلی کیفیت تبدیل شده است. از مرحلهی ذوب و ریختهگری گرفته تا جوشکاری، لحیمکاری، برش لیزری، آبکاری و حتی چاپ سهبعدی فلزات، حضور آرگون تضمینکنندهی شرایطی پایدار و عاری از اکسیژن است.
نتیجهی این استفاده، تولید جواهراتی است که:
• براقتر
• مقاومتر
• یکنواختتر
• زیباتر
• و بدون نقصهای متالورژیکی
هستند.
برای شرکتهای فعال در حوزهی فروش گازهای صنعتی و میعانات، ارائهی آرگون با خلوص بالا (۹۹.۹٪ تا ۹۹.۹۹۹٪) میتواند نقش مستقیم در کیفیت تولید محصولات جواهرسازان داشته باشد.
این گاز اگرچه ساده و بیبو است، اما کیفیت تولید را چندین سطح ارتقا میدهد و به همین دلیل جایگاه خود را در کارگاههای حرفهای طلاسازی تثبیت کرده است.
————————————————–
منابع
Callister, W. D., & Rethwisch, D. G.
Materials Science and Engineering: An Introduction. Wiley.
(Used for: metallurgy of noble metals, oxidation behavior, inert gas shielding.)
2. German, R. M.
Metal Casting: Principles and Practice. Wiley.
(Used for: casting porosity, inert gas casting, behavior of precious metal melts.)
3. Aspden, R.
Laser Welding of Jewelry and Small Components. Springer.