4. Основные свойства платины.

Платина – тяжелый металл, имеющий бело-серую окраску, аналогичную окраске стали. Плотность платины (21,37 г/см³) в 3 раза больше плотности железа, это очень прочный металл, обладающий хорошей тугоплавкостью (температура плавления 1772°С).

Природная окраска платины, внешне похожая на белое золото, эффектно подчеркивает красоту бриллиантов, их прозрачность и блеск.

Платина пластична, хорошо полируется, обладает высокой отражательной способностью, имеет низкую тепло- и электропроводность, малую удельную теплоемкость.

Платина в горячем состоянии хорошо прокатывается и сваривается. Может прокатываться в тончайшие листы (до 0,0025 мм) и протягивается в тончайшую проволоку (до 0,001 мм).

Платина химически очень устойчива. Не окисляется на воздухе даже при накаливании и, остывая, сохраняет свой цвет. Платина никогда не тускнеет и не вызывает аллергии. Устойчива к влажной среде. При обычных условиях с простыми веществами (Cl₂, S, O₂) не реагирует. В мелкораздробленном виде при повышенной температуре реагирует с хлором и серой. Разъедают платину цианистый калий и расплавленные щелочи.

Платина практически нерастворима в воде, в кислотах, за исключением горячей царской водки, при взаимодействии с которой Pt полностью растворяется.

Превосходные механические и химические свойства, которыми обладает платина, а также рыночный спрос позволяют изготавливать такие ювелирные художественные изделия, которые невозможно изготовить из других металлов. Платина также предлагает неограниченный выбор для разработки дизайнов каратного золота, обеспечивая привлекательный контраст цветов, а также прочность, которой не хватает золоту.

Высокие технологические свойства платины позволяют работать с тонкими или мелкими структурами, такими как крапановые оправы и филигрань. Высокая твердость обеспечивает жесткость и постоянство формы и предлагает такие преимущества, как надежное крепление камня и соединение звеньев в цепочках и браслетах.

Прочностные свойства обеспечивают заданную форму и сохранность при изготовлении из тонких звеньев, трубок или тонкой проволоки и даже после пайки или обжига. Даже в горячем состоянии эта прочность не исчезает и возможна комплексная пайка, при этом достигается высокая степень точности размеров с минимумом зажимных приспособлений или основы. Низкая теплопроводность платины позволяет максимально сблизить многочисленные паяные соединения.

Платина имеет низкую пружинную поджатость, что превращает ее в идеальный материал при огранении мягких или хрупких драгоценных камней. Жаростойкость (при пайке или обжиге) позволяет отполировать составные детали перед конечной сборкой. Таким образом, можно отполировать детали, которые недоступны для полировочного инструмента при замысловатом дизайне.

5. Сплавы платины.

Платина в чистом виде очень мягкая, поэтому ее легируют, например, иридием, палладием, родием и другими металлами. Для изготовления ювелирных изделий в сплав кроме указанных легирующих элементов добавляют еще и медь.

Иридий. Легирование платины иридием способствует резкому возрастанию твердости и прочностных характеристик сплавов. Сплавы с иридием по сравнению с другими сплавами платины наиболее химически устойчивы, особенно по отношению к кислотам.

Палладий, кобальт. Добавки палладия снижают температуру плавления, повышают пластичность, улучшают обрабатываемость и ковкость сплавов платины, осветляют их. Чтобы создать сплавы для литья с разным уровнем чистоты, используется кобальт и (или) палладий. Кобальт снижает уровни кислорода в плавке, повышает текучесть и литейные свойства и дает хорошую конечную твердость, не сокращая в значительной степени пределов плавления. Сплавы с кобальтом предпочтительней для колец, брошей и деталей браслетов из-за прочности и твердости. Сплавы с палладием мягче и предпочтительней для закрепок и хрупких моделей. Сплавы с кобальтом немного голубее, а сплавы палладия немного более серые, чем чистая Pt.

Медь. Сплав с медью можно также отливать, если это необходимо, но поверхности литья имеют тенденцию к большей шероховатости и их труднее полировать, чем литые кобальтовые сплавы. Сплав с 85 % платины, 10 % палладия и 5 % меди используется в Германии, Италии и Японии.

Комплексное легирование может также усилить отдельные свойства. Например, введение 3 % Co и 2 либо 7 % Pd в сплавы платины 950-й или 900-й пробы улучшает литейные свойства, способность к полировке и цвет. Все сплавы для литья можно соединить с коваными компонентами пайкой или сваркой.

Платиновые сплавы очень чувствительны к присутствию примесей и инородных включений, которые при нагреве могут взаимодействовать с матрицей с образованием легкоплавких составляющих и приводить к хрупкому разрушению.

Влияние примесей на свойства сплавов платины.

Кремний. Незначительные примеси кремния делают сплавы платины красноломкими, хрупкими и непригодными к обработке.

Алюминий. Подобно кремнию он вызывает красноломкость сплавов платины, образуя с ней хрупкое соединение, которое имеет температуру плавления порядка 787°С и располагается по границам зерен. Достаточно несколько десятых долей процента алюминия, чтобы сплав стал непригодным к дальнейшей обработке. При плавке платины и ее сплавов нельзя использовать тигли, содержащие окись алюминия, а также графитовые, необходимо применять тигли из чистой обожженной извести – СаО.

Углерод. Растворимость углерода в твердой платине незначительна, но в расплавленном состоянии платина растворяет большое количество углерода, который при затвердевании выделяется в виде графита. Форма выделяющегося графита зависит от условий плавки и кристаллизации. Сплавы платины с углеродом, полученные методом расплавления платины в графитовых тиглях в высокочастотной печи, имеют в микроструктуре игольчатый графит. Такая форма выделяющегося графита отрицательно сказывается на пластичности платины при обработке ее давлением.

Сера и фосфор оказывают такое же вредное воздействие на свойства платины и ее сплавов, как и на свойства сплавов белого золота. Сера образует с платиной соединение PtS₂. Фосфор образует с платиной два фосфида – Pt₂P₇и PtP₂. Соединение PtP₂при взаимодействии с Pt образует эвтектику при температуре 588°С.

Газы не оказывают заметного действия на сплавы платины, однако, попадая в расплав, они удерживаются в нем и образуют поры и раковины – очаги разрушения.

Платина и сплавы на ее основе адсорбируют на поверхности пары воды, кислород, водород, окись углерода.

Кислород. Платина незначительно растворяет кислород и образует три окисла – PtO, Pt₃O₄и PtO₂. На поверхности платины всегда существует прочно связанный с ней слой кислорода.

Азот не растворяется в платине и иридии и не образует нитридов.

Водород. Платина принадлежит к числу металлов, быстро и необратимо адсорбирующих водород аналогично палладию и никелю. В нагретом состоянии платина обладает высокой проницаемостью по отношению к водороду, причем скорость диффузии и растворимость водорода значительно увеличиваются с повышением температуры. Однако растворимость водорода в платине даже при высоких температурах мала.

В отечественной ювелирной промышленности широко распространенными сплавами платины являются сплавы базовой системы платина – иридий, например сплав ПлИ5, состоящий из 95 % платины и 5 % иридия. Температура плавления сплава ПлИ5 на диаграмме состояния Pt–Ir составляет около 1790°С. Платина с иридием в соответствии с диаграммой состояния Pt–Ir образует непрерывный ряд твердых растворов. При увеличении содержания иридия температура плавления сплавов повышается.

Холодная деформация заметно повышает прочностные характеристики сплавов, но резко снижает относительное удлинение (от 2-2,5 до 20-32 %). Сплавы с 5 и 10 % Ir при холодной прокатке допускают обжатие в 75 % между промежуточными отжигами, а сплав с 25 % Ir – только в 50 %.

Хорошо зарекомендовал себя сплав, содержащий 95 % Pt, 4,5 % Pd и 0,5 % Ir. В последнее время кроме сплавов 950-й пробы стали применяться сплавы платины 900-й (табл. 3) и 850-й проб. Химический состав и некоторые свойства ряда сплавов на основе платины приведены в табл. 3-4.

Табл. 3. Химический состав сплавов на основе платины.

Марка	Проба	Массовая доля компонента, %
		Pt	Ir	Pd	Rh	Cu
ПлИ900-100 Пл-М900	900 900	90,0-90,5 90,0-90,5	Ост. -	- -	- -	- Ост.
ПлИ 950-50 ПЛПд 950-50 ПлРд 950-50 Пл-М950	950 950 950 950	95,0-95,5 95,0-95,5 95,0-95,5 95,0-95,5	Ост. - - -	- Ост. - -	- - Ост. -	- - - Ост.

Табл. 4. Свойства сплавов на основе платины.

Марка	Расчетная плотность, г/см3	Температура плавления, 0С	Твердость, кг/мм2
			Твердый	Мягкий
ПлИ900-100	21,54	1790-1800	145	80
ПлМ900	18,82	1650-1700	335	155
ПлИ950-50	21,50	1790-1800	145	75
ПлПд950-50	20,66	1700-1750	150	65
ПлРд950-50	20,70	1800-1825	195	80
ПлМ950	20,05	1700-1730	275	122