В российской ювелирной промышленности при производстве изделий редко пользуются сплавами, изготовленными на специализированном предприятии, в основном, из-за дороговизны металла. Большинство предприятий предпочитает проводить легирование благородного металла непосредственно на своем производстве. Это предъявляет определенные квалификационные требования к технологическому персоналу данного предприятия.
Как правило, технологи хорошо осведомлены о влиянии легирующих компонентов на технологические свойства сплавов. Влиянию же микропримесей, по моим наблюдениям, не уделяется должного внимания. Меж тем игнорирование этого факта нередко приводит к весьма плачевным последствиям в виде массового брака изделий. В этой статье рассматриваются вопросы влияния примесей на свойства сплавов золота и серебра.
Свинец. Образует с золотом и серебром интерметаллические соединения, располагающиеся вокруг зерен металлической решетки, и охрупчивает сплав, делая его непригодным для прокатки и гибки. Последующий нагрев приводит к еще большей хрупкости.
Что если использовать титан, а не золото в ювелирных украшениях
Аналогичным действием характеризуются также сурьма и висмут.
Железо. Вследствие легкой окисляемости железо в сплавах золота и серебра присутствует в виде инородных включений. Это не оказывает влияния на обработку сплава давлением, но значительно осложняет обрабатываемость металла резанием и при доводочных операциях.
Вышеупомянутые эффекты проявляются уже при содержании нескольких сотых долей процента этих примесей. Естественно, что при использовании оборотного металла из обратимых отходов предприятия, вредные примеси концентрируются, качественный состав их расширяется за счет внесения новых, попавших в металл в процессе выполнения различных технологических операций.
Алюминий. С повышением концентрации алюминия пластичность сплавов возрастает. Это означает, что алюминий действует как легирующий компонент и как раскислитель (очищает металл от газов и закиси меди). Однако в результате раскисления образуется Al2O3 и уже при содержании 0,01% прокат имеет значительные дефекты на поверхности.
Олово. Снижает прочность и твердость сплавов, пластичность не изменяется. При содержании олова более 0,008% качество поверхности проката резко ухудшается: появляются вздутия и плены.
Фосфор растворим только в меди и имеет ограниченную растворимость в золоте и серебре. Фосфор действует как раскислитель, повышая пластичность сплава. Твердость сплава минимальна, глубина вытяжки и число перегибов максимальны. При содержании не более 0,08% сохраняется хорошая поверхность проката, однако, структура сплава ухудшается.
Сера, растворяясь в расплавах золота и серебра, меди, не образует твердых растворов с этими металлами. Поэтому при затвердевании сплава слиток «кипит» уже при содержании 0,02% серы, характеризуется наличием газовой пористости и к прокату непригоден. При содержании серы 0,004-0,01% металл по механическим характеристикам близок к сплавам, легированным алюминием: повышается прочность при снижении пластичности. Сера попадает в сплавы золота и серебра при плавке и отжиге под слоем древесного угля, содержащего серу, из атмосферы, загрязненной промышленными газами, с остатками серной кислоты после травления изделий.
Особо следует остановиться на кремнии. Все исследования советского периода утверждают, что кремний исключительно вредная примесь, так как, не растворяясь в золоте и серебре, а только в меди, он значительно охрупчивает сплавы, снижая глубину вытяжки и количество перегибов [4]. Содержание кремния в сплавах они рекомендовали ограничить 0,003%.
Однако, в последние годы большинство предприятий ювелирной промышленности России стали использовать при легировании готовые лигатуры импортного производства. Это оказалось значительно легче и дешевле проверенного «дедовского» способа составления сплава из чистых металлов.
Оказалось, что эти лигатуры содержат кремний, в количествах, превышающих установленный ранее предел его содержания. Выяснилось, что в трех- и более компонентных системах кремний растворяется несколько лучше, чем в чистых металлах, увеличивая, как показали данные рентгеноструктурного анализа, периметр кристаллической решетки твердого раствора.
За более детальным изучением вопроса о влиянии кремния на свойства золотых сплавов автор отсылает читателя к основательным работам [5,6]. Заметим, что в этом случае кремний следует считать не примесью, а легирующим компонентом согласно [7]. Введение кремния в сплавы дало два заметных преимущества: снижение окислительной способности сплава и снижение толщины обогащенного слоя на поверхности изделий, что позволило ликвидировать очень трудоемкую и экологически вредную операцию анодного травления отливок. Теперь вполне можно обойтись магнитной галтовкой.
Однако сия благая идея, понесясь по рытвинам и колдобинам российского бизнеса, понемногу стала превращаться в нечто крайне неудобоваримое. Большинство российских предприятий закупают лигатуру у поставщиков, действующих на территории России. И взаимоотношения с ними, в основном, разыгрываются по сценарию: «Зоя Ивановна, примите у этих граждан брак и выдайте им новый».
Поясню свою мысль. Дело в том, что партии лигатуры одной и той же марки, будучи запущенными в производство, иногда резко отличаются по своим технологическим свойствам, приводя к нестабильности технологического процесса и доставляя массу забот технологу: как ему угадать пути корректировки техпроцесса, чтобы выпустить качественное изделие, а не перерабатывать металл впустую.
Состав лигатур производитель обычно не сообщает заказчику, прикрываясь пресловутым «ноу-хау». Однако в нашем мире «промежпланетных сообщений» и высоких химических технологий, известных даже в отсталой в технологическом плане России это «ноу-хау» доживет только до первого грамотного химика. Тем не менее, некоторые поставщики лигатур частично знакомят своих клиентов с составами используемых ими лигатур. Таким образом и попала ко мне эта табличка.
Таблица 1 Состав лигатур Leg Or
| Лигатура для белого золота | |||||||
| WD 481 CW | 7 | 58 | 16 | 19 | |||
| WD 480 C | 60 | 20 | 20 | ||||
| WH 80 B2 | 56 | 16 | 28 | ||||
| OB 304 R | 66 | 13 | 21 | ||||
| OB 307 W1 | 2 | 58 | 20 | 20 | |||
| OB 325 F | 50 | 16 | 30 | 4 | |||
| OB 302 F | 58 | 18 | 23 | ||||
| OB 306 A | 58 | 19 | 23 | ||||
| OB 585 QP | 58 | 14 | 28 | ||||
| Лигатура для желтого золота | |||||||
| OG 602 A | 22 | 58 | 20 | ||||
| OG 604 O | 25 | 55 | 10 | ||||
| OG 604 Z | 46 | 45 | 9 | ||||
| OG 606 C4 | 58 | 37 | 5 | ||||
| Лигатура для красного золота | |||||||
| C 145 N | 17 | 81 | 2 | ||||
| OR 125 A | 5 | 93,4 | 1,6 | ||||
| OR 138 C | 14 | 84 | 2 | ||||
| 0R 127 C | 13 | 85 | 2 | ||||
| 0R 129 C | 17 | 81 | 2 | ||||
| OR 129 W | 17 | 81 | 2 | ||||
| Лигатуры для серебра | |||||||
| SCS3DEOX | 79 | 20 | 1 | ||||
| SCS3DEOX | 80 | 20 | |||||
| SF 928 CH | 72,8 | 25 | 2 | 0,2 | |||
| SF 928 DY | 74 | 25 | 1 | ||||
| AG 103 | 92 | 8 | |||||
| Исходный сплав для припоев | |||||||
| LSA 425 (серебро) | 48 | 30 | 20 | ||||
| LSR 490 (красн.) | 5 | 73 | 2 | 20 | |||
| LSR 489 (красн.) | 10 | 80 | 5 | 5 | |||
| LSG 409 (жел.-зел.) | 30 | 33 | 25 | 12 | |||
| LSG 413 (желт.) | 33 | 35 | 24 | 8 | |||
| LSG 412 (желт.) | 33 | 33 | 25 | 9 | |||
| LSB 455 (белое) | 24 | 35 | 23 | 10 | 8 | ||
| LSB 475 (белое) | 12 | 43 | 29 | 7 | 9 | ||
Как видно из этой таблицы, кремний, как легирующий компонент показан только для серебряной лигатуры SF 928 DY.
(Любопытно, что при приготовлении припоев совсем не используется так повсеместно применяемый в России кадмий. Кадмий – крайне вредный компонент, этот металл часто является виновником развития рака. Источник)
Вооружившись этими данными, мы приступили к анализу закупленных нами лигатур. Результаты в сравнении с данными таблицы 1 представлены в следующей таблице.
Источник: jewelpreciousmetal.ru
Драгоценные металлы и их сплавы.
Все металлы обладают набором физических и химических свойств и характеристик. По совокупности свойств их подразделяют на группы и применяют в различных производствах.
— платиновая группа (платиноиды):
Они устойчивы на воздухе (не окисляются), обладают высокой сопротивляемостью агрессивной среде (кислотам, щелочам и т.д.), мягкостью, пластичностью, сочетаются с цветными драгоценными камнями и эмалями, легко комбинируются между собой и с другими материалами.
При изготовлении ювелирных изделий к драгметаллам добавляют другие металлы, называемые лигатурой (легирующими могут быть как драгоценные, так и недрагоценные металлы). Таким образом металлам придают необходимые для дальнейшего использования свойства. Это может быть изменение цвета, повышение пластичности, изменение твёрдости или температуры плавления.
Количество драгоценного металла в сплаве называется пробой.
В РФ для ювелирных изделий из драгметаллов установлены следующие пробы:
Сплавы, получившие наибольшее распространение на территории РФ предусмотрены ГОСТ 30649-99.
Источник: uvelir.info
Уникальные свойства драгоценных металлов и сферы их применения
В древние времена человечество знало о существовании семи драгоценных металлов, ассоциирующихся с планетами солнечной системы. Некоторых из них, по мнению людей, обладают магической силой и необычайными свойствами. К примеру, драгоценные металлы блестят на открытом воздухе и даже после длительного пребывания в воде, а также не боятся сильных щелочей, кислот и больших температур. За такие характеристики они считаются благородными.
Драгоценные металлы всегда дорого ценились, и чем больше насчитывалось драгоценностей у человека, тем влиятельнее и богаче он считался.
Именно из-за высокой стоимости, ограниченности запасов и сложности добычи эти элементы окрестили драгоценными.
Изначально благородными считались лишь два металла – золото и серебро. В XVIII веке этот список в справочниках расширила платина и элементы, относящиеся к платиновой группе.
Сегодня благородными металлами считаются восемь элементов. Они применяются в разных сферах. К драгоценным металлам относятся золото и платина, серебро и палладий, а также платиновые элементы: родий и осмий, иридий и рутений.
Еще признан благородным – технеций, но из-за того, что металл радиоактивный, в общий список он не вошел.
А также сегодня к драгоценным металлам относятся изотопы, которые ученые создали искусственно. Самый дорогой из них – калифорний-252, а наиболее востребованный осмий-187. Подробную информацию об этих драгметаллах можно получить в специализированном справочнике.
Характеристики
Золото
Это самый ценный и наиболее распространенный драгоценный металл, о котором упоминают справочники. Оно бывает в виде самородков, песка, примесей руд и сочетаний с другими химическими элементами (электрум).
Золото характеризуется уникальными свойствами, которые позволяют отличать его от других элементов. У него низкое сопротивление, поэтому оно имеет хорошую электропроводность и большую теплопроводность. Золото является пластичным, поэтому поддается всем видам обработки. Оно плотное (19,32 г/см3) и из-за этого имеет тяжелый вес.
По прочности и устойчивости к агрессивным веществам, золото уступает многим элементам. В таблице Менделеева золото (Au) расположено на 79 месте. Металлу характерен желтый цвет, а температура плавления составляет 1064С. Этот элемент может раствориться в азотной и хлорной кислотах.
Серебро
Это драгоценный металл блестящего белого цвета. В таблице Менделеева он расположен на 47 месте. Добывают серебро из руды, в которой содержится менее 50% самого драгметалла.
Серебро (Ag) мягкое (плотность 10,5 г/см3) и пластичное, поэтому поддается всем видам обработки, а также оно постепенно окисляется на воздухе.
Серебро подвержено воздействию агрессивных веществ, в результате чего чернеет. Оно имеет небольшое электрическое сопротивлением, поэтому у него хорошая электропроводность и теплопроводность. А также серебро обладает хорошей отражающей способностью. Температура плавления серебра — 961,9С.
Платина
Второе место по ценности занимает Платина (Pt). Она содержится в качестве примесей в рудах других металлов. Впервые о ней узнали во времена, когда Колумб открыл Америку. Процесс её получения трудоёмкий и затратный. Главной особенностью платины является высокая стойкость к агрессивным веществам, поэтому она не боится кислот.
Даже в процессе накаливания она не окисляется и не меняет природного белого цвета.
В таблице Менделеева платина занимает 78 место. Она обладает повышенной плотностью (21,45 г/см3), пластичностью и повышенной тугоплавкостью (плавится при 1772С).
Подробную информацию о драгметалле можно получить в специализированном справочнике.
Палладий
Согласно справочникам, палладий (Pd) — лёгкий металл, его плотность — 12,02 г/м3. Он содержится как примесь в медных и никелевых рудах, что делает его наиболее доступным среди остальных элементов платиновой группы.
Главными особенностями палладия являются: пластичность, устойчивость к коррозии, поглощение водорода. Температура плавления 1552С. В таблице Менделеева палладий располагается на 46 месте. Металл поддается обработке и полировке и сохраняет свой белый цвет на длительный срок.
Родий
По мнению большинства, золото самый дорогой и благородный металл. Это не так, потому что существуют еще более дорогие элементы, например, Родий (Rh). У родия цвет серебра, с голубым отливом. Он является тугоплавким (плавится при 1960С). Цена грамма родия колеблется в промежутке от 200 до 230$, поэтому его используют там, где с поставленной задачей не могут справиться остальные элементы.
Высокая цена родия сформирована из-за того, что этот элемент очень редкий.
У этого металла хорошая устойчивость к агрессивным веществам. Плотность родия 12,42 г/м3 — это меньше, чем у остальных элементов платиновой группы. Им чаще всего покрывают другие материалы, чтобы повысить их эксплуатационные характеристики, потому что родий обладает хорошей отражающей способностью, не боится воды и кислот. Согласно справочникам, растворить родий могут только щелочные смеси цианидов.
Рутений
Рутений (Ru) назвали в честь России, так как именно здесь его открыли. Рутений относится к редким элементам. Металл обладает большой тугоплавкостью (плавится при 2950С), химической устойчивостью, твердостью и другими ценными характеристиками. Кроме того, рутений имеет отличные каталитические свойства. Основным недостатком является хрупкость.
В таблице Менделеева рутений размещается на 44 месте. Этому металлу свойственен белый цвет с серебристым отливом, поэтому он очень похож на платину.
Иридий
Это плотный тяжелый металл (22,42 г/м3). К тому же обладает высокой твёрдостью, из-за чего возникают проблемы с его обработкой. В природе иридий встречается очень редко. Он очень прочный, но в то же время хрупкий.
В таблице Менделеева иридий (Ir) размещается на 77 месте. Характерные отличия иридия — это серебристо-белый цвет с серым оттенком и высокая тугоплавкость (плавится при 2450С). Не поддается воздействию агрессивных веществ.
Осмий
Осмий (Os) — это самый тяжелый и самый хрупкий элемент. У него серебристо-белый цвет, а его плотность 22,48г/м3. Кроме того, осмий твёрдый и самый тугоплавкий (плавится при 3047С), что является его главными преимуществами. Все это в целом делает осмий труднообрабатываемым материалом. В таблице Менделеева осмий занимает 76 строчку.
Этот элемент является очень редким, в чистом виде его не найти. Редкость — это основная причина высокой стоимости осмия, в результате чего его используют очень мало. Подробнее о редком металле можно узнать из справочника.
Сферы использования
Электротехника
Уникальные свойства благородных металлов позволяют защитить электрические контакты от окисления и перегорания, что делает их надежными и безотказными при использовании в электротехнике. Сплавы многих драгметаллов используют в высокоточных приборах и в электронике. Соли серебра (йодид серебра, бромид серебра, хлорид серебра) используют в производстве светочувствительных элементов. Припои из этих драгоценных элементов используют в изготовлении ответственных электротехнических устройств, где требуется прочность и надежность.
Многие редкие элементы используют в производстве нагревательных элементов, термопар и т. д.
Ювелирная промышленность
Все благородные сплавы используют ювелиры. Из них делают изящные серьги и красивые кольца, прелестные браслеты и цепочки, крестики и портсигары, оправы для очков и другие изделия. Ювелирам с помощью добавления в сплавы определенных металлов удается добиться повышения эксплуатационных свойств украшений.
Что такое драгоценные металлы для ювелиров? Ювелиры ценят не только красивый блеск и цвет материалов, но уникальные свойства драгоценных металлов. В частности, то, что они почти не вступают в реакцию с организмом человека, в результате чего, в основном, не вызывают аллергий и кожных заболеваний.
Кроме того, благородные металлы в виде ювелирных изделий долго радуют своих владельцев и часто передаются по наследству из поколения в поколение.
Химия
Свойства драгоценных сплавов, такие как, стойкость к агрессивным веществам и каталитические способности, делают их незаменимыми в химии. Из них делают специальное оборудование и посуду для щелочей и кислот. Благодаря уникальным каталитическим свойствам, часть этих элементов используют в производстве различных веществ (бензин, ароматические вещества и т. д.).
Автомобилестроение
Для систем выхлопа газов изготавливают катализаторы. Благородные металлы, которые используются при изготовлении автомобильных деталей, позволяют эффективно нейтрализовать вредные химические соединения. Для таких целей, в основном, используют родий, платину и палладий.
Медицина
Благородные металлы используют в производстве хирургических и прочих инструментов, разнообразных деталей для оборудования. А также некоторые металлы применяют в стоматологии для изготовления протезов. Многие соединения этих драгоценных элементов входят в составы лекарственных препаратов, что можно уточнить в справочнике лекарственных средств.
Космос
Драгоценные сплавы необходимы для строительства космических аппаратов, так как только они могут обеспечить их надежность и безотказность, а также именно им под силу справиться с разными перегрузками.
Стекольная промышленность
Драгоценные материалы нашли применение и в стекольной промышленности, в частности, из них изготавливают емкости для варки стекла. Их используют в зеркалах для лазеров.
Отраслей, в которых сейчас используют благородные металлы много. Наши предки в основном из этих металлов делали деньги и украшения, но сегодня области применения этих материалов увеличиваются с каждым днем.
Банковская сфера
Благородные металлы, в частности, золото и серебро в древние времена использовали в изготовлении денег. Серебро постепенно утратило актуальность.
Сегодня по-прежнему из драгоценных элементов изготавливают монеты, а также из них выливают инвестиционные банковские слитки. Это позволяет людям выгодно вкладывать свои капиталы, так как обычная валюта постоянно обесценивается, а слитки и монеты всегда в цене. Сегодня каждый может вложить свои накопления в драгметаллы высшей пробы. К тому же, сегодня многие финансовые организации предлагают гражданам открыть специальные металлические счета.
Делать капиталовложения в благородные элементы очень выгодно, так как в длительной перспективе, владелец можно получить внушительную прибыль. У металлических счетов есть один недостаток — это отсутствие страхования вклада, что сулит клиенту банка большой риск. В заключение приведем список инвестиционных драгоценных металлов:
| Золото | 2303,3 |
| Серебро | 31,55 |
| Платина | 1715 |
| Палладий | 1467 |
Источник: prodragmetally.ru