Драгоценные металлы и сплавы Металл вещество

Драгоценные металлы и сплавы

Металл – вещество, обладающее высокой прочностью, пластичностью, ковкостью, тепло- и электропроводностью. В России драгоценными металлами в соответствии с ФЗ «О драгоценных металлах и драгоценных камнях» за № 41 -ФЗ от 26. 03. 1998 считаются золото, серебро, платина и металлы платиновой группы (палладий, иридий, родий, рутений и осмий). Au Ag Ir Rh Pd Pt Ru Os

Свойства металлов Физические свойства: -Цвет - Блеск - Плотность - Температура плавления - Электропроводность - Теплопроводность - Магнитные свойства Химические свойства: -Растворимость - Коррозионная стойкость Механические свойства: -Пластичность - Твердость - Хрупкость Технологические свойства: -Упрочняемость - способность приобретать боее высокую прочность при обработке - Паяемость – способность образовывать неразъемные соединения посредством расплавленного присадочного материала - припоя

Золото Au Aurum - (в переводе с латинского) золотой. В России началом добычи золота принято считать 21 мая (1 июня) 1745 г. Главные свойства: Мягкость, высокая плотность, высокая пластичность, инертность. Плотность - 19, 3 г/см 3, температура плавления - 1063 С В природе для золота характерна самородная форма. В горных породах оно обычно рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях входит в сульфиды и арсениды.

Серебро Ag Собирательное название – белый, блистающий (лат. argentum). Главные свойства: Достаточно высокая плотность, высокие теплопроводность и электропроводность, низкая реакционная способность. Плотность – 10, 35 г/см 3, температура плавления – 960, 5 С. В природе встречается в виде самородков, но так как является более химически активным металлом по сравнению с золотом, находки данных самородков встречаются реже.

Платина Pt Буквальное значение «маленькое серебро» , «серебришко» . В России в 1819 г. В россыпном золоте был обнаружен данный металл, который сначала бы назван белым золотом. Главные свойства: Пластичность, высокая плотность, редкость, инертность. Плотность - 21, 45 г/см 3, температура плавления – 1774 С. Добыча производится в основном в пяти странах – ЮАР, США, Россия, Зимбабве, Китай.

Палладий Pd Назван в честь астероида Паллада, который в свою очередь назван по имени Афины Паллады. По свойствам идентичен платине. Плотность – 12, 03 г/см 3, температура плавления – 1554 С. Главным образом получают при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди.

Реакционная способность драгоценных металлов Золото не взаимодействует с сильными кислотами, за исключением царской водки. Золото растворяясь в ней, образует тетрахлорзолотую кислоту. Серебро устойчиво и к кислотам, не вызывающим окисление, и к органическим кислотам. Растворяясь в горячей серной кислоте, оно образует сульфат серебра. Сильнее всего действует на серебро азотная кислота, образуя нитрат серебра. Так как золото устойчиво к азотной кислоте, то с её помощью можно разделить эти два металла. Платина растворяется только в горячей царской водке, образуя гексахлорплатиновую кислоту; к остальным кислотам платина устойчива. Палладий хорошо растворяется в царской водке, образуя гексахлорпалладиевую кислоту, которая из-за своей неустойчивости превращается при испарении в хлорид палладия Pd. Cl 2.

Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Делятся по составу на сплавы на основе золота, серебра, платины и палладия; по технологическому признаку на сплавы для ручной работы, для литья, для штамповки, для изготовления припоев, для разных элементов ювелирных изделий. Проба драгоценного металла – это минимальное содержание определенного драгоценного металла, измеренное в долях на тысячу единиц массы сплава. В России установлены следующие пробы: для золота (999, 958, 750, 585, 500, 375), для серебра (999, 960, 925, 875, 830, 800), для платины (950, 900, 850), для палладия (850, 500). Лигатура – это металл (драгоценный, либо недрагоценный), который в определенном соотношении добавляют к драгоценным металлам, для придания необходимых свойств, в том числе: • изменение цвета; • изменение температуры плавления; • повышение или понижение пластичности; • увеличение и уменьшение твердости.

Системы проб Метрическая система Основой метрической системы проб является количество миллиграмм основного благородного металла в 1 грамме (или грамм в килограмме) пробируемого сплава. Значение пробы можно рассматривать также как количество весовых частей (долей) основного благородного металла на 1000 весовых частей (долей) пробируемого сплава. Линейка стандартных дискретных значений долей, в основном, была установлена путём пересчёта долей каратной системы проб. В СССР с 1927 года, на территории Российской Федерации и стран СНГ принята метрическая система проб.

Рисунок из лекции А. А. Смирнова

Золотниковая система проб была официально введена в России в 1711 г. для серебряных сплавов; в 1733 – для золотых. В этой системе содержание драгоценного металла определялось количеством золотников в одном фунте сплава – 409, 5 грамма. Платиновые и палладиевые изделия клеймению не подвергались. Золотник – русская единица веса, около 4, 266 г, составлял 1/96 фунта, т. е. 1 фунт был равен 96 золотникам. Чистый металл соответствовал 96 пробе. Для золотых изделий была предусмотрена 56, 72, 92 и 94 пробы, а для серебряных – 72, 74, 82, 84, 87, 88, 89, 90, 91 и 94. В России эта система просуществовала до 1927 г. , после чего ее сменила метрическая система проб.

Каратная система Эта система проб имеет германские корни и предусмотрена только для золотых сплавов. Содержание драгоценного метала здесь определяется количеством карат (1 карат = 9, 7 гр) в одной «кельнской марке» равной 233, 8 грамма. Максимальная проба чистого металла соответствует 24 карата.

Лотовая система Эта система была распространена в Германии в средние века и применялась для клеймения серебряных изделий. Содержание чистого драгоценного металла определялось количеством лотов в одной «кельнской марке» (233, 8 г). Максимальная проба чистого серебра равнялась 16 лотам. В данной системе была принята маркировка римскими цифрами. Рисунок из лекции А. А. Смирнова

Соотношение проб драгоценных металлов Метрическая Золотниковая Каратная 1000 -999, 9 96 24 Серебро 960 92 23 Платина 950 91 22 Серебро 925 89 22 Серебро 875 84 21 Палладий 850 82 20. 5 Серебро 830 77 19 Серебро 800 72 18 Золото 750 72 18 Золото 583/585 56 14 Золото, палладий 500 48 12 Золото 375 36 9

Ювелирные сплавы на основе золота Влияние компонентов на свойства сплава: -Серебро придает мягкость, ковкость, снижает температуру плавления. Цвет сплава приобретает желто-белый цвет. - Медь повышает твердость и понижает антикоррозионные свойства. Сплав приобретает розовый, а при большей концентрации меди – красный оттенок. - Палладий повышает температуру плавления, сохраняет пластичность и ковкость. Цвет сплава меняется на белый. - Никель повышает твердость, улучшает литейные качества. Сплав имеет бледно-желтый оттенок. - Платина повышает температуру плавления и упругость. Цвет сплава – белый. - Кадмий понижает температуру плавления, сохраняет ковкость и пластичность. - Цинк понижает температуру плавления, повышает текучесть. При содержании цинка более 4, 5% сплав становится хрупким. При добавлении в сплав двух последних элементов сплав приобретает зеленоватый оттенок.

В соответствии с ГОСТом 30649 -99 выделяются следующие количества ювелирных сплавов золота: 5 ювелирных сплавов 375 метрической пробы; 1 ювелирный сплав 500 метрической пробы; 9 ювелирных сплавов 585 метрической пробы; 10 ювелирных сплавов 750 метрической пробы; 1 ювелирный сплав 958 метрической пробы; 1 ювелирный сплав 999 метрической пробы.

Ювелирные сплавы на основе серебра Влияние компонентов на свойства сплава: - Медь повышает твердость, сохраняет ковкость и тягучесть, понижает антикоррозийные свойства. С увеличением количества меди в сплаве усиливается желтый оттенок. - Кадмий понижает температуру плавления, сохраняет ковкость и пластичность. - Цинк понижает температуру плавления, повышает текучесть. В соответствии с ГОСТом 30649 -99 выделяются следующие количества ювелирных сплавов серебра: 1 ювелирный сплав 800 метрической пробы; 1 ювелирный сплав 830 метрической пробы; 1 ювелирный сплав 875 метрической пробы; 1 ювелирный сплав 925 метрической пробы; 1 ювелирный сплав 960 метрической пробы.

Ювелирные сплавы на основе платины Влияние компонентов на свойства сплава: - Медь повышает твердость и жесткость. - Палладий не влияет на твердость. - Иридий и вольфрам придают твердость, жесткость, упругость. - Кобальт улучшает литейные свойства. Ювелирные сплавы на основе палладия Влияние компонентов на свойства сплава: - Серебро придает мягкость, ковкость, снижает температуру плавления. - Медь повышает твердость, жесткость. - Никель повышает твердость. - Кобальт улучшает литейные свойства.

В соответствии с ГОСТом 30649 -99 выделяются следующие количества ювелирных сплавов платины: 2 ювелирных сплава 900 метрической пробы; 4 ювелирных сплава 950 метрической пробы. В соответствии с ГОСТом 30649 -99 выделяются следующие количества ювелирных сплавов палладия: 1 ювелирный сплав 500 метрической пробы; 2 ювелирных сплава 850 метрической пробы.

Фантазийные сплавы золота Фантазийные цвета сплавов получаются при сплавлении золота с другими металлами, в результате чего образуются интерметаллические соединения. Также фантазийные цвета могут быть получены нанесением тонких слоев определенного материала на поверхность, образованием оксидного слоя или патины с помощью химической или термической обработки. Пурпурное золото – интерметаллическое соединение золота и алюминия с содержанием золота 79% и 21% алюминия по массе. Черное золото – может быть получено путем окрашивания поверхностного слоя. Коричневое золото – образуется в поверхностном слое. Голубое золото – получается либо путем образования интерметаллических соединений либо путем окрашивания поверхностного слоя.

Диагностика ювелирных сплавов на основе драгоценных металлов Методы диагностики: -Органолептический метод - Исследование с помощью пробирных реактивов - Метод измерения электрохимических потенциалов - Спектральный анализ Методы исследования с помощью пробирных реактивов: - Капельный метод - Пробирный камень - Детектор ювелирных сплавов

Органолептический метод Основан на восприятии качественных характеристик ювелирных изделий органами чувств (визуальное восприятие: цвет металла, наличие следов коррозии, качество изготовления, дефекты и др. ), запах (изделая из недрагоценных металлов за счет активных процессов окисления имеют характерный запах.

Капельный метод Порядок работы: -Зачистка поверхности изделия - Нанесение капли реактива на зачищенную поверхность - Удаление капли реактива через 15 -20 сек - По реакции сплава на реактив определяют пробу

Пробирный камень – черный брусок из тонкозернистого кремнистого сланца, на котором по цвету черты испытуемого благородного металла определяют его пробу. Порядок работы: -На поверхность камня изделием наносят однородно-плотные полоски – «натиры» , шириной 2 -3 мм и длиной 15 -20 мм. - Рядом эталонными иглами наносят такие же полоски со стандартными образцами. - Поперек «натиров» с помощью стеклянной палочки наносят пробирный реактив. - Сравнивают пятно осадка и определяют соответствие пробы. Рисунок из лекции А. А. Смирнова

Имитации ювелирных сплавов Эти сплавы не содержат драгоценные металлы, но идентичны им по цвету, а иногда и по свойствам. В состав сплава «под золото» входят медь, алюминий, олово, цинк, а для имитации платины используют сплавы железа, хрома, никеля. Методы определения имитации: -Спектральный анализ - Химический анализ - Метод пробирной плавки - Использование кислотных реактивов, используемых при опробовании (на поверхности имитации образуется темное пятно) Некоторые примеры имитаций: -Алюминиевая бронза – 90 частей меди и 10 частей алюминий, золотисто-желтый сплав. - Батбронза – бронза с 6% олова, золотистый сплав. - Бельгика - 74, 5% железа, 16, 6% хрома, 8, 9% никеля, стально –серый сплав «под платину» . - Вермеил – французское наименование позолоченного на огне серебра. - Хризокальк – 90, 5% меди, 6, 5% олова и 3% цинка или 90, 5% меди, 8% цинка и 1, 5% свинца, сплав золотого цвета. - Гамельтонметалл – 66, 7% меди и 33, 3% цинка, золотисто-желтый сплав. - Голдин – сплав меди и алюминия. - Дюраметалл – сплав меди, цинка и алюминия золотисто-бронзового цвета.