Золотые сплавы различных проб

Проба 750. Как упоминалось ранее, золото и медь име/ неограниченную взаимную растворимость, но при 50 ат.% и 25 ат) золота в этих сплавах происходит упорядочение по типу AgCu и AgCu₃. Однофазные твердые растворы при охлаждении распадаются на две фазы. Максимальная температура фазового перехода, равная 400°С, соответствует сплаву ЗлСрМ750-125 с одинаковым количеством серебра и меди. Увеличение содержания любого легирующих элементов (меди или серебра) приведет к снижению температуры фазового перехода.

Золотые сплавы 750 пробы делятся на цветные и белы! Технологические и декоративные свойства этих сплавов, представляющих собой тройную систему Аи-Аg-Си, зависят соотношения меди и серебра в сплаве. В диапазоне температур ниже солидуса эти сплавы представляют собой однородные тверды растворы. Соответствующей термической обработкой можно получить мягкие или твердые сплавы в зависимости от и; назначения. Сплавы после отжига, закаленные в воде, обладаю невысокой твердостью и хорошей пластичностью. Дисперсионно твердение при низкотемпературном отжиге приводит к рост твердости при одновременном снижении пластичности. Это позволяет повышать износостойкость сплавов. Кроме процессов старения, в сплавах ЗлСрМ750 может происходить атомное упорядочение. Подробно эти процессы ■ мы м главе, посвященной термообработке.

Пластичность сплавов остается сравнительно высокой при всех термических обработках. Им свойственна меньшая чувствительность! механических свойств к размеру зерна. Кроме того, в этих сплавах резко снижена скорость упорядочения; закалкой от высоких температур в них удается зафиксировать неупорядоченное состояние.

Значительное упрочнение сплавов происходит только в результате длительных термических обработок.

Увеличение количества серебра в сплаве до 21,3% приводит к тому, что даже длительные термические обработки не оказывают влияния на механические свойства. _

Особенностью сплавов марки ЗлСрМ750 является то, что в них никогда не наблюдается самопроизвольное растрескивание при упорядочении, что позволяет подвергать их многократным термообработкам и соответственно упрочнять либо разупрочнять сплав в результате фазовых превращений. Наибольшее изменение механических свойств происходит за счет, совместного действия упорядочения и старения. Гораздо слабее изменяются механические свойства под действием толькоодного атомного упорядочения и практически не изменяются в результате старения.

Цвет сплавов ЗлСрМ750 изменяется в зависимости от содержания легирующих элементов от зеленого (золото-серебро) до красного (золото-медь).

Лучшим сочетанием декоративных и технологических свойств обладают сплавы ЗлСрМ750-125, имеющие ярко-желтый с |розовым оттенком цвет, и ЗлСрМ750-150, имеющий зеленовато-желтый цвет.

Сплавы 750 пробы хорошо куются, технологичны для нанесения эмали, но при содержании в сплаве более 16% меди цвет эмали может тускнеть.

Весьма элегантный белый цвет достигается при легировании палладием и рядом других элементов.

Проба 750 (белое золото). Золото приобретает белый цвет при добавлении к нему палладия (около 16%), а также никеля - цинка. В отечественной промышленности наиболее шир< применяется сплав белого золота 750 пробы ЗлМНЦ 12,5-10-2,5.

Химический состав сплава: золото - 74,5-75,5%; медь - 12, 13,0%; никель - 9,5-10,5%; цинк - 2,0-3,0%; допускаются приме свинца, сурьмы и висмута в количестве не более 0,005% каждая железа не более 0,1 %.

При температурах выше 660°С сплав является однофазным твердым раствором. В твердом состоянии в сплаве могут происходить фазовые превращения, которые изменяют структуру свойства сплава. Это необходимо учитывать при изготовлении ювелирных изделий.

Проба 583. Сплавы золота 583 и родственной ей 585 пробы обладают хорошими технологическими свойствами, имею красивый внешний вид, высокие антикоррозионные и механические свойства.

Сплавы золота 585 пробы приведены в соответствие с международным стандартом и имеют положительный ремедиум единиц. Если на сплавах 583 пробы концентрированная азотная кислота может оставлять мутный налет, то на сплавы 585 пробы она не действует.

Наиболее легкоплавкими являются сплавы с атомной долей меди в пределах от 22 до 25% с соотношением Аg/Си = 1. Интервал затвердевания всех сплавов 583 пробы остается сравнительно узким и не превышает 50°С. После затвердевания структура сплава представляет собой однофазный твердый раствор. При температурах и концентрациях, соответствующих пунктирной кривой на рис. 1.1 происходит распад перенасыщенных однофазных твердь растворов на две фазы. Максимальная температура перехода, равная 660°С, соответствует сплаву с содержанием меди около 21%. увеличением и уменьшением содержания меди в сплаве золота 583 пробы температура фазового перехода уменьшается. В результате протекания вышеуказанных фазовых превращений сплавы золота 583 пробы могут изменять свои физико-механические свойства.

Наиболее широко в ювелирной промышленности применяется сплав ЗлСрМ583-80.

Сплавы золота низких проб. Из сплавов 375 пробы и родственной ей 333 пробы на ювелирных предприятиях изготавливают дешевую продукцию массового назначения.

Сплав 375 пробы с палладием (последний состав) по коррозионным свойствам превосходит другие сплавы, но имеет плохие литейные свойства из-за большого температурного интервала плавления.

Наибольшую пластичность сплав 375 пробы имеет при комнатной температуре. По цветовым характеристикам сплавы с большим содержанием меди имеют красноватый оттенок, но по сравнению с медью более светлые. Среди сплавов с высоким содержанием меди только сплав состава 37,5% А и, 2,0% А§, 52% Си, 8% Зп, 0,5% Со имеет желтый цвет.

В зависимости от содержания серебра и меди микроструктура сплавов может значительно различаться. При содержании серебра выше 15% низкопробные золотые сплавы упрочняются при термообработке, но в значительно меньшей степени, чем сплавы 583 и 750 проб. У сплавов содержащих около 10% меди, благодаря старению твердость увеличивается в 2 раза. Упрочнение в обедненных золотом сплавах происходит за счет дисперсионного твердения в системе золото - медь. Отрицательным свойством сплавов является их низкая коррозионная стойкость, в результате чего сплавы на воздухе довольно неустойчивы и быстро тускнеют. ВНИИГознаком разработан низкопробный золотой сплав 11« ЗлСрПд375-100-38, содержащий 37,5% золота, 3,8% палладия, 10% серебра, остальное - медь, обладающий повышенной, по сравнению с известными отечественными и зарубежными сплавами, коррозионнной стойкостью. С увеличением содержания меди сплавы приобретают красноватый, а при содержании 66,7% меди - красный цвет.

По коррозионной стойкости в атмосферных условиях и условиях носки, а также по цвету, механическим и технологическим свойствам сплав ЗлСрПдМ375-100-38 аналогичен сплаву

ЗлСрМ583-80. Сплав хорошо обрабатывается давлением в холодном

состоянии, допуская деформацию до 70-80%, и в настоящее время применяется для серийного изготовления обручальных колец. При этоми наклепанном состоянии твердость по Виккерсу достигает

223, а в отожженном - 153 единиц.

Влияние легирующих элементов и примесей на свойства золотых сплавов

Легирующие элементы и примеси оказывают следующее действие на свойства сплавов золота.

Никель.

Золото и никель обладают неограниченной растворимостью I жидком, а при высоких температурах и в твердом состоянии. Легирование золота никелем, также как и легирование никеля золотом, сопровождается повышением твердости легируемого металла. Никель входит в состав менее благородного, чем с палладием, белого золота системы золото - медь - никель - цинк. Для придания сплаву белой окраски достаточно, как правиле, содержания в сплаве от 10 до 14% Ni. Максимум белой окраски достигается при 17% никеля.

Палладий.

Золото и палладий обладают неограниченной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии.

При исследовании механических свойств установлено, что кривая изменения твердости сплавов в зависимости от состава проходит через максимум при содержании около 75% Pd для отожженных и 60% Pd для наклепанных сплавов.

Содержания 16% Pd достаточно для того, чтобы сплав золота; приобрел приятный белый цвет. Белое золото с добавками палладия превосходит по своим свойствам сплавы золота с никелем и является более благородным. Белое золото на основе палладия дороже, чем на основе никеля, однако при этом оно имеет ряд преимуществ обладает более высокой пластичностью, чем сплавы, легированные никелем; имеет лучший блеск; белый цвет более устойчив при нагреве.

Цинк.

Растворимость цинка в металлах тройной системы составляет: в золоте до 4%, в серебре до 20% и в меди до 40%. Чистое золото образует уже с 5% Zn хрупкое соединение Аи₃ Zn, которое, однако, не образуется в тройном сплаве из-за растворимости цинка в меди. Добавка нескольких десятых процента цинка в расплав системы Аи-Аg-Си перед разливкой оказывает раскисляющее действие и повышает жидкотекучесть сплава. Благодаря добавкам цинка к сплавам золота красноватого цвета последние приобретают желтоватый цвет.

Кадмий.

Золото растворяет в себе в твердом состоянии до 20% кадмия, серебро - свыше 30%, медь - практически не растворяет кадмий. Благодаря добавкам кадмия сплавы Аи-Аg зеленого цвета приобретают более интенсивную окраску.

Алюминий.

Пластичность и склонность к потускнению сплавов золота увеличивается из-за присутствия в сплаве незначительного кол-ва алюминия. Однако, как только количество алюминия |превысит растворимость его в серебре и меди, образуется фиолетовое хрупкое соединение АиА1 - "аметистовое золото". Алюминий действует и как легирующий элемент (растворяется в сплаве), и как раскислитель (очищает металл от газов и закиси меди). Поскольку в результате раскисления в расплаве остается окись алюминия А1₂0₃, поверхность металла ухудшается уже при 0,01% А1, и при 0,05% А1 прокат имеет значительные дефекты поверхности. Прецельно допустимое содержание алюминия в сплаве ЗлСрМ583-80 равно 0,005% по массе.

Олово.

Воздействует на механические свойства в том же и .направлении, что и алюминий, и тоже ухудшает качество поверхности металла. Установленный предел содержания в сплавах -0, 005% по массе.

Железо.

Из-за высокой температуры плавления и легкой окисляемости; железные и стальные частицы, попавшие в сплав золота, присутствуют в нем в виде инородных включений. Эти включения не оказывают какого-либо влияния на свойства сплава при обработки давлением, но значительно ухудшают обрабатываемость металла резанием и при доводочных операциях. Согласно ГОСТу 6585 - 72, содержание железа в золотых сплавах, применяемых в ювелирной промышленности, не должна превышать 0,18%.

Кремний, мышьяк, свинец, висмут образуют с золотом хрупкие интерметаллические соединения, которые выделяются в виде эвтектики по границам зерен. Эти твердые выделения настолько снижают пластичность сплава, что уже нескольких сотых процента достаточно для того, чтобы сплав стал хладноломким. Кремний может попасть в сплав при восстановлении из материала тигля, содержащего кварц. Остальные элементы могут содержаться в загрязненных легирующих металлах.

Применение металлов и сплавов платиновой группы в ювелирной промышленности.

Платина (Pt) - серовато-белый блестящий металл, тяжелый и тугоплавкий. По пластичности и ковкости уступает золоту и серебру. Может прокатываться в тончайшие листы (до 0,0025 мм) и протягиваться в тончайшую проволоку (до 0,001 мм).

Плотность платины 21,45; температура плавления 1769°С; твердость по Бринеллю 50 (по Моосу 5).

В химическом отношении платина является наиболее устойчивым металлом. Не окисляется на воздухе даже при накаливании и, остывая, сохраняет свой цвет. Устойчива к влажной среде. Отдельно кислоты на нее не действуют, растворяется в горячей царской водке. Разъедают платину цианистый калий и расплавленные щелочи.

В природе платина встречается чаще в самородном состоянии, в виде зерен и чешуек различной величины, редко в виде крупных самородков. Самородная платина представляет собой минералы, включающие в свой состав кроме платины железо, иридий, родий, палладий, медь, никель и поликсен. Поликсен не имеет постоянного состава и является источником добычи многих металлов. Платиновые руды, которые также являются источником получения платины и платиновых металлов, в природе распространены мало.

Для изготовления ювелирных изделий платина применяется с давних времен. Высокопробный платиновый сплав считается классическим ювелирным материалом для изготовления изделий с драгоценными камнями. Но использование ее в ювелирных изделиях значительно сократилось. Широкое применение платина нашла в различных областях промышленности.

Отметим также теплое мерцание розового золота - оно очень выразительно в союзе с платиной и имеет довольно высокое признание среди вновь открытых тем прошлого.

Как самый драгоценный, редкий, чистый и трудный металл, платина является символом любви и привязанности. Поэтому свадебные кольца и кольца для помолвки, годовщины привлекают к себе все большее внимание и ювелиров, и покупателей.

Долгое время платина оставалась дорогим и излюбленным металлом для японцев. В Японии, где социальные традиции соблюдаются неукоснительно, чистота и ценность платины делали ее способом выражения крепости семейных уз.

В контраст холодной платине все более популярным становится использование ярких цветных бриллиантов и камней. Розовый или канареечного цвета бриллиант, ярко-пурпурные, зеленые и желтые полудрагоценные камни, рубины и изумруды выглядят в ювелирных украшениях как никогда современно. Особенно актуальны - в свете высокого подъема патриотизма американцев - красный, белый и синий цвета, а также многочисленные вариации на тему американского флага. Изделия такого дизайна раскупаются очень быстро. Популярны также нитки редкого белого или черного жемчуга с платиновыми застежками.

Большинство платиновых ювелирных изделий содержат 95% чистой платины в отличие от 18-каратного золота, в котором только 75% золота. Не бывает металлов без примесей, все они являются сплавами, содержащими другие металлы. В платине минимум примесей, поэтому она настолько настолько чистая, что не тускнеет, не меняет цвет и сохраняет блеск на долгие годы.

Яркий блеск чистого белого металла лучше всего отражает истинное сияние бриллиантов, является прекрасной оправой для драгоценных камней и сочетается с натуральными желтыми оттенками золота. Благодаря чистоте платина не раздражает кожу, так как в отличие от некоторых других металлов не содержит аллергенных примесей.

Платина в 35 раз более редкий металл по сравнению с золотом, и ее добывают всего в нескольких странах, в основном в Южной Африке и России, а также в небольших количествах в Зимбабве, Канаде и Южной Америке. Каждый год для изготовления ювелирных изделий используется всего 88 тонн платины по сравнению с 2700 тонн золота. Чтобы получить всего одну унцию (31,1 грамма) платины, требуется 8 недель и 10 тонн руды. В мире гораздо меньше платины, чем золота, на каждые 10 золотых рудников приходится всего 1 платиновая шахта.

Высокая плотность и вес платины делают ее более долговечной по сравнению с другими ювелирными металлами. Вес куба платины со стороной 15 см составляет 75 кг, то есть вес среднего человека. Платина также устойчива к высоким температурам, воздействию кислот и имеет высокую температуру плавления - 1768 градусов С, температура кипения - 4410 градусов С. Плотность платины 21,45 грамм на сантиметр кубический, твердость по Бринелю 50 кг на квадратный миллиметр (по шкале Мооса - 4,3). Платина не растворяется ни в горячей соляной, ни в кипящей азотной кислотах. Лишь царская водка может перевести платину в раствор. Серная кислота только при 250 градусах С слегка действует на нее. Платина не изнашивается и является надежной оправой для драгоценных камней.

Многие знаменитые драгоценные камни оправлены в платину, например, бриллиант Кох-и-Нор в Британской короне. На всех драгоценных металлах могут появится царапины, и платина не является исключением. Однако при царапании платины металл лишь смещается, но не теряется, тогда как при царапании золота металл теряется, и изделие уменьшается в объеме. При появлении заметных царапин на платине профессиональный ювелир сможет заново ее отполировать.

Помимо прочности и высокой плотности платина обладает таким замечательным качеством, как пластичность. Платина на столько пластична, что всего из 1 гр этого металла можно сделать тонкую проволоку длиной почти 2 километра. Это свойство позволяет ювелирам создавать удивительные аксессуары из гибкой платиновой сетки, что не может быть воспроизведено в других драгоценных металлах. Платина также пользуется спросом и в других областях - ее используют в промышленности, наиболее активно - в нейтрализаторах автомобильных выхлопов.

Платина широко используется в медицине. Она не подвергается окислению при контакте с кровью, имеет прекрасные электропроводящие свойства и совместима с человеческими тканями. Благодаря этим свойствам платина используется для электронных стимуляторов сердца, В настоящее время более 50000 людей живы и здоровы благодаря электронным стимуляторам сердца. Этим людям платина спасла жизнь.

Большинство применяемых зарубежными фирмами платиновых сплавов имеет конкретное назначение, т. е. для изготовления украшений с определенным видом техники обработки (литье, штамповка, ковка, сварка и т. д.) рекомендуется использовать coответствующий сплав. Подобные рекомендации coхраняются даже для конкретного ювелирного украшения (табл. 4.3). Например, при изготовлении кольца с верхушкой шинка делается из среднеплавкого сплава, а каст из легкоплавкого; для филигранных украшений, а также плетеных колье, браслетов, различных замков, булавок рекомендуются тугоплавкие сплавы.

Особенности платины

Когда речь идет о платине, неизбежно использование некоторых прилагательных, отлично объясняющих основные свойства этого металла.

Редкий. Действительно, в мире ежегодно извлекается 130 тонн платины по сравнению с 3300 тоннами золота. В настоящее время большая часть происходит из Южной Африки, в то время, когда был открыт металл лидером производства были Колумбия, Россия и КанадаЧистый. В отличие от других благородных металлов у платины такие характеристики, которые позволяют делать сплавы с ее высоким содержанием. В настоящее время используется сплав 950 пробы. Это означает, что сплав содержит 950 частей платины и 50 частей других металлов. Золотой сплав 750 пробы содержит 250 частей других металлов.

Тяжелый. Удельный вес платины — 21,45 г на кубический сантиметр, один из наиболее высоких из встречающихся. У золота удельный вес 19,3 г/см3, у серебра — 10,5 г/см3. Это означает, что у платинового изделия вес намного выше, чем у золотого того же размера. Разница хорошо заметна при сравнении веса в руке.

Огнеупорный. Точка плавления платины находится около 1772°С (золото – 1063°С, серебро – 961°С). За исключением некоторых платиноидов, например, осмия — это самая высокая температура плавления металла. По этой причине, не сразу же после открытия удалось научиться легко плавить платину и затем обрабатывать.

Недеформирумый при нагреве благодаря низкой теплопроводности (73 Вт на метр на каждый градус, против 293 для золота и 419 для серебра). Это одна из причин использования платины в сплаве с металлом того же семейства — иридием для изготовления эталонных единиц размера и веа десятичной периодической системы.

Неокисляемый На платину практически не воздействует ни одна из кислот. По этой причине с конца прошлого века металл используется в бойлерах для концентрирования серной кислоты, очевидно, что та же характеристика очень ценится в ювелирном деле.

Пластичный. После плавки может быть превращен в тончайшую фольгу и проволоку, не теряя своей прочности. Вдумайтесь — из одного грамма металла можно изготовить проволоку длиной более двух километров. Эта характеристика позволила изготовить ткань из платины для знаменитого японского свадебного платья.

Естественно белый и блестящий. Внешне похожая на белое золото платина имеет абсолютно природную окраску (в белом золоте цвет задается сплавом золота и палладия), которая никак не влияет на блеск бриллиантов.

Не аллергенный Благодаря присущим характеристикам и чистоте платина оптимально подходит к любому типу кожи. По этой же причине платина ширко используется в медицине.

По всем этим мотивам, и в первую очередь редкости, платина — особенно дорогостоющий металл. Существуют и другие факторы, которые значательно влияют на определение ее цены. Начнем с того, что для получения 31 г платины необходимо 10 тонн породы. Учитывая высокую степень чистоты и удельный вес металла, можно подсчитать, что, например, для изготовления одного часового корпуса из платины по отношению к золоту необходимо на 28,5% больше сырья (на нормальный золотой корпус весом 30 г приходится платиновый на 7 г тяжелее). Гораздо больше сложностей встречается при обработке платины. Не уходя от часовой темы, отметим, что штамповка корпуса требует детальной регулировки пресса, больший износ используемого инструмента, тщательную очистку техноческого инструмента, а так же дольшее время и стоимость возврата отходов (от 8 до 10 недель против нескольких дней необходимых для оборота золота со средней стоимостью превышающей в более чем 100 раз).

Особенно сложна полировка, которая из-за особенностей металла во многом отличается от золота и полностью исключает использование автоматических инструментов. В дополнение к этому можно сказать, что изготовление платинового корпуса как минимум в три раза труднее золотого, с очевидным влиянием на конечную цену. По множествам мотивов, которые можно обнаружить в уже сказанном, платиновые часы производятся только наиболее значительными изготовителями и продаются в чрезвычайно ограниченном количестве. Во многих случаях речь идет об особенно элегантных экземплярах, выполненных в соответствии со стилем, зачастую платина идет рука об руку с совершенными в техническом исполнении механизмами. Может это недвусмысленный сигнал роли, который драгоценный белый металл завоевал в часовой промышленности, роли, которую было бы упрощением считать простым выделением из мира драгоценных изделий.

Сплавы платины в ювелирной промышленности

Все сплавы платины могут быть использованы для литья, важно найти лучший, исходя из различных аспектов. Например, он должен быть текучим, чтобы воспроизводить мелкие детали, и должен быть твердым и прочным к царапинам. Например, сплав платина/медь может быть применен для пластической обработки и ковки, но это не лучший выбор для литья. Этот сплав имеет тенденцию к пористости и неполному наполнению формы и часто требует повторной обработки.

Когда мы хотим производить украшения при помощи литья, важно учитывать твердость и стойкость к царапинам и пятнам. Обычно литье очищается и полируется без дополнительной обработки, предназначенной для упрочнения металла, поэтому важно сразу же учитывать твердость сплава, используемого для литья. Такие сплавы, как Pt950/Ir, являются очень мягкими и поэтому не рекомендуются для литья, то же можно сказать о многих сплавах Pt/Pd, которые используются в основном в Японии. Эти сплавы очень мягки и имеют сероватый цвет. Для получения хорошего белого цвета и для упрочнения поверхности ювелирного изделия многие японские производители используют родирование поверхности.

В США производители часто изготавливают ювелирные изделия из платины по проектам, которые создаются благодаря модным направлениям. Этот факт может создать трудности при изготовлении, так как необходимо учитывать проблемы структуры, характеристики проекта и процессы финишной отделки. Различные сплавы требуют различные методы производства; когда выбирается сплав, необходимо учитывать это.

Наиболее распространенными видами обработки являются литье, штамповка, обработка при помощи станков и вручную. Существует множество других, менее распространенных методов: гальванопластика и появившаяся в последнее время порошковая металлургия. Мы поговорим только о наиболее распространенных методах и пригодных для них сплавах.

Ежегодно мировая ювелирная промышленность потребляет около 50 тонн платины. До 2001 года большая часть ювелирных изделий из платины потреблялась в Японии. С 2001 года на долю Китая приходится примерно 50 % мировых продаж. В 1980 г. Китай потреблял около 1 % ювелирных изделий из платины. В настоящее время в Китае ежегодно продаётся около 10 млн изделий из платины общей массой около 25 тонн.

Российский спрос на ювелирную платину составляет 0,1 % от мирового уровня.

На территории России приняты следующие пробы платиновых ювелирных сплавов: 850 (восемьсот пятидесятая); 900 (девятисотая); 950 (девятьсот пятидесятая). Российский ГОСТ предусматривает шесть марок платиновых сплавов. Все они являются высокопробными и различаются лишь по составу, стоимости и применению.

Родий - голубовато-белый металл, напоминающий алюминий, твердый и хрупкий. По внешнему виду сходен с алюминием. Имеет высокую отражательную способность. При нагревании приобретает пластичность. Плотность 12,41, температура плавления 1960°С (самый тугоплавкий), твердость 6. Химически стойкий. В нормальных условиях на воздухе и в воде не окисляется. При нагревании покрывается черной оксидной пленкой, которая исчезает при температуре свыше 1200°С. Родий устойчив к действию кислот, кроме концентрированной серной и плавиковой. Устойчив к действию серы, хлора, фтора, Применяется в ювелирном деле как декоративно-защитное покрытие (особенно под бриллианты).