Лекция 8. Благородные металлы и их сплавы. Платина и ее сплавы.
Краткие исторические сведения.
Содержание платины в земной коре.
Способы получения платины.
Основные свойства платины.
5. Сплавы платины.
6. Платиновые сплавы для ювелирного производства.
1. Краткие исторические сведения.
Название «платина» возникло вследствие сходства этого металла с серебром (испанское языке «plata» означает «серебришко», «плохое серебро»). Вплоть до XVIII в. этот ценнейший металл вместе с пустой породой выбрасывали в отвал, а на Урале и в Сибири зерна самородной платины использовали как дробь при стрельбе. «Белое золото», «гнилое золото» – под такими названиями платина фигурирует в литературе XVIII в.
Археологические исследования показывают, что впервые люди встретились с платиной тысячелетия назад. Уже в древние времена платину и ее сплавы с золотом использовали для изготовления зеркал, ювелирных изделий и украшений, бытовой утвари (Древний Египет, римские колонии на Пиренейском полуострове, государство инков на севере Эквадора, Колумбия). В Эквадоре, у побережья Эсмеральдас обнаружены не только изделия инков – кольца, браслеты, небольшие сосуды из платины, но и остатки мастерской, в которой их изготавливали. Индейцы Колумбии называли платину «чумпи», крупным самородкам они поклонялись, а мелкие использовали в качестве гирь. В 1520 г. вождь ацтеков Монтесума прислал в подарок испанскому королю полированное платиновое зеркало.
Знали о платине и называли ее белым свинцом в Древнем Риме. Сведения о металле, который «в брусках имеет вес золота», приводил Плиний Старший. Первое упоминание в средневековых европейских источниках о платине как «светлом не плавящемся» металле было сделано итальянцем Ю. Скалингером в 1537 г. Приоритет же открытия платины признан за доктором Вудом (1749). Первое научное описание платины было опубликовано Уотстоном в трудах Королевского общества в 1749-1750 гг. (Англия).
В 1776 г. в витринах магазинов Парижа появились первые изделия из платины – ювелирные (кольца, серьги, ожерелья) и технические (сосуды и змеевики для очистки крепких кислот, сахара, металлов).
Чистую платину впервые удалось получить в 1803 г. В. Волластону, ему же принадлежит разработка первого промышленного способа получения ковкой платины. Подробное изучение платиновой руды позволило Волластону в том же году обнаружить еще два элемента платиновой группы – палладий и родий. В 1804 г. С. Теннант выделил иридий и осмий из черного осадка, оставшегося после растворения платиновой руды. Последний элемент платиновой группы был открыт только через 40 лет. Он был выделен из уральской платиновой руды профессором Казанского университета К. Клаусом и назван им в честь России рутением. Таким образом, платиновую группу составляют следующие шесть металлов: платина, палладий, родий, иридий, осмий, рутений.
Открытие в России платины как спутника золота относится к первой половине XIX в. (1819). Первая промышленная платиновая россыпь была обнаружена на Урале в 1824 г. управляющим Гороблагодатскими горными заводами Н. Мамышевым. Ему же принадлежат первые в России работы по очистке и изготовлению изделий из платиновой группы из шламов медно-никелевого производства. Урал давал большую часть мировой продукции металлов платиновой группы.
В это же время на Урале платину начали использовать как добавку к стали: «6 фунтов стали расплавлены были с 8 золотниками очищенной платины в огнепостоянном глиняном горшке, охраняя металл от доступа воздуха, – писал тогда «Горный журнал». – Расплавленная масса была вылита в чугунную форму и скоро охлаждена в холодной воде. При разломе стального бруска сталь оказалась весьма однородной сыпи и столь мелкой, что простыми глазами невозможно было усмотреть зернистого ее сложения. Будучи выточена и закалена, без отпуска, она резала стекло, как алмаз, рубила чугун и железо, не притупляясь... Вообще платинистая сталь гораздо тверже всех доселе известных и выдерживает наибольшие удары, не ломаясь». За необыкновенно высокую твердость сталь получила название «алмазной».
С конца 1829 г. в России стали чеканить платиновые шести- и двенадцатирублевки, их называли белыми полуимпериалами и империалами. На изготовление монет, выпущенных с 1828 по 1839 гг., пошло около 1250 пудов (около 20 т) сырой платины. Это первое крупное применение платины вызвало быстрый рост добычи.
Добыча драгоценного металла на Урале достигала 2 т за сезон. До 1845 г. здесь было добыто около 40 т платины – раз в 20 больше, чем в Колумбии. Однако в 1839 г. чеканка монет была прекращена из-за неустойчивого курса на платину и ввоза в Россию поддельных монет. Это вызвало кризис, и в 1846-1851 гг. добыча металла практически прекратилась. В дальнейшем, когда цена платины значительно превысила цену золота, платиновые русские монеты приобрели огромную ценность. За неполные сто лет с момента открытия месторождений платины (с 1824 по 1922 г.), на Урале, по официальным данным, было добыто около 250 т металла, и еще 70-80 т добыто незаконно, хищническим образом. Уральские россыпи до сих пор являются уникальными по количеству и весу добытых здесь самородков. На рубеже ХХ в. Нижнетагильские и Исовские прииски давали до 80 % мировой добычи платины, а вклад Урала в целом составлял, по оценкам специалистов, от 92 до 95 % мирового производства платины. Во второй половине ХХ в. крупнейшие в России платиновые россыпи были открыты в Хабаровском крае, Корякии и Приморье.
К. Клаусом была создана химия платиновых металлов (XIX в.), разработаны методы разделения и аффинажа платиновых металлов, причем методы получения чистых платины и родия использовали в промышленности вплоть до 1929 г. Промышленный аффинаж уральской платины был организован в 1879 г. на Тентелевском заводе в Петербурге. Работами по аффинажу руководил Ф. Вильм, которому принадлежит также способ получения палладия через палладозамин, применяемый повсеместно до сих пор.