3. Свойства и применение благородных металлов и сплавов

Согласно Федеральному закону от 26.03.1998 № 41-ФЗ «О драгоценных металлах и драгоценных камнях» к драгоценным (благородным) металлам, используемым для изготовления ювелирных изделий, относят золото, серебро, платину и пять металлов платиновой группы: палладий, иридий, родий, рутений, осмий.

Золото (Au) - металл желтого цвета, с сильным блеском, пластичный (один грамм золота может вытягиваться в нить длиной до трех километров); обладает значительной механической прочностью, химически устойчив к большинству кислот и щелочей. Золото растворяется только в царской водке (смеси HNO₃ и HCl в соотношении 1:3). С кислородом воздуха золото непосредственно не соединяется. Плотность – 19,32 г/см³, температура плавления – 1064 °С. Золото - очень мягкий металл, его твердость по шкале Мооса составляет 2,5.

В природе главным образом встречается самородное золото (растворы серебра в золоте с примесями меди, железа и других металлов) и значительно реже – химические соединения золота с теллуром и селеном. Самородное золото имеет вид кристаллов, чешуек, пластинок или волокон, а также зерен и кусков массой до 40 кг.

Золотую руду чаще всего добывают из золотосодержащего серного колчедана в жильных месторождениях, а также в рассеянных вкраплениях в массе различных горных пород. Нередко золото находят в серебряно-свинцовых и кварцевых рудах. Извлекают золото из руд методами цианирования, амальгамирования, а также при пирометаллургической обработке руд цветных металлов. Цианирование – способ извлечения золота из руд путем их растворения в слабых растворах цианистых натрия и калия. Это наиболее распространенный способ обработки золотых руд. Амальгамация – способ извлечения золота из руд при помощи ртути. При смачивании ртутью золото образует амальгаму и в таком виде отделяется от породы. При пирометаллургической обработке руд цветных металлов содержащееся в них золото дает сплав с извлекаемым металлом. В дальнейшем с помощью электролитического рафинирования золото выделяют в виде шламов. Последующая переработка шламов позволяет получить золото в чистом виде. Используется как основной компонент сплавов и в качестве покрытия.

Аффинаж драгоценных металлов – процесс очистки извлеченных драгоценных металлов от примесей и сопутствующих компонентов, доведение их до качества, соответствующего национальным стандартам и техническим условиям.

Серебро (Ag) – белый, блестящий, очень ковкий и тягучий металл; обладает наивысшей отражающей способностью (94 %), хороший проводник электричества и тепла, пластичный – прокатывается в тонкие листы толщиной до 0,00025 мм и вытягивается в тончайшую проволоку. Серебро чернеет при наличии в воздухе или воде сероводорода. Плотность – 10,49 г/см³, температура плавления - 960,5 °С. Твердость по шкале Мооса – 2,7. Серебро имеет высокую химическую устойчивость – растворяется только в крепкой азотной и подогретой серной кислотах. В природе серебро встречается в самородном виде, а также входит в состав свинцово-цинковых руд. Используется как основной компонент сплавов и припоев для ювелирных изделий и в качестве покрытия.

Платина (Pt) - серебристо-белый ковкий металл, не растворим в кислотах (кроме нагретой царской водки); имеет высокую плотность – 21,45 г/см³ и температуру плавления 1772 °С. Твердость по шкале Мооса – 4,2. В природе платина встречается в самородном состоянии. Используется как основной компонент платиновых сплавов, обычно в изделиях с бриллиантами.

Палладий (Pd) – металл серебристо-белого цвета, в природе встречается вместе с платиной; ковкий, тягучий, хорошо прокатывается в тонкие листы и проволоку. Плотность – 12,02 гс/м³, температура плавления – 1552 °С. Твердость по шкале Мооса – 4,8. Растворяется в азотной кислоте, смеси азотной и соляной кислот. Использование палладия в качестве легирующего металла в сплаве золото-пал­ладий ввело новый термин – "белое золото", что подчеркивает обесцвечивающую (по отношению к золоту) способность палладия. Палладий используется для изготовления ювелирных укра­шений как компонент высокотемпературных припоев.

Иридий (Ir) – металл белого цвета, с серым оттенком, очень твердый, но хрупкий. Химически стойкий - на него не действуют кислоты и щелочи. Имеет очень высокие показатели плотности (22,42 г/см³) и температуры плавления (2450 °С). Твердость по шкале Мооса – 6,5. При накаливании докрасна иридий обладает некоторой ковкостью; обработка его вследствие высокой твердости затруднена. Используется в платиновых сплавах вместе с родием в качестве легирующего компонента. Добавка иридия к платине значительно увеличивает ее твердость.

Родий (Rh) – хрупкий металл бледно-голубого цвета, по внешнему виду похож на алюминий; растворяется в концентрированной серной кислоте. Смесь азотной и соляной кислот (царская водка) на родий не действует. Благодаря высокой отражающей способности (коэффициент отражения – 75–80 %) применяется для покрытия металлов, в т.ч. серебра и изделий из "белого золота". Плотность – 12,42 г/см³, температура плавления – 1960 °С. Твердость по шкале Мооса – 6,5.

Рутений (Ru) – серебристо-белый металл, по внешнему виду похож на платину, но более твердый и хрупкий. Плотность – 12,37 г/см³, температура плавления – 2950 °С. Применяется как компонент платиновых сплавов. Получают рутений при переработке и очистке сырой платины после того, как на предыдущих операциях аффинажа из раствора были удалены платина, иридий, палладий, родий и осмий.

Осмий (Os) – белый, с серо-голубым оттенком металл, тугоплавкий (температура плавления самая высокая из металлов платиновой группы – 3047 °С); тяжелый, плотность – 22,48 г/см³; твердый (7,5); хрупкий. Осмий обладает высокой химической устойчивостью, не поддается механической обработке, добавляется в платиновые сплавы для придания им твердости и упругости.

Чистые драгоценные металлы являются либо сравнительно мягкими и недостаточно износостойкими (особенно золото и серебро) либо хрупкими (как иридий или осмий). Кроме того, при определенных видах ювелирных работ они не обладают необходимой технологичностью. Наконец, драгоценные металлы сравнительно дороги.

Сплавы драгоценных металлов

При производстве ювелирных изделий, как правило, используют различные сплавы, получаемые путем добавления к драгоценным металлам в определенных пропорциях других металлов, называемых легирующими. Легирующими могут быть как драгоценные, так и недрагоценные металлы, но полученные сплавы всегда считаются драгоценными. Обычно название сплава определяется названием основного драгоценного (благородного) металла (например, сплав золота, серебра, платины или палладия).

Основная характеристика каждого сплава – его состав или проба. В РФ используется метрическая проба - количество частей драгоценного металла, измеренное в долях на тысячу единиц массы сплава.

В России для ювелирных и других бытовых изделий из драгоценных металлов установлены следующие пробы:

• платиновые: 950, 900, 850;

• золотые: 999, 958, 750, 585, 500, 375;

• серебряные: 999, 960, 925, 875, 830, 800;

• палладиевые: 850 и 500.

Допускается изготовление изделий из золота 583-й пробы по заказам граждан из принадлежащих им ювелирных и других бытовых изделий из золота этой пробы.

По ГОСТ 30649 для ювелирных изделий рекомендовано 27 золотых, 5 серебряных, 6 платиновых и 3 палладиевых сплава.

Потребительские и технологические свойства сплавов различных проб неодинаковы. Так, золотые сплавы 375-й пробы относятся к низкопробным, тускнеющим на воздухе, вследствие очень низкой коррозионной стойкости, что существенно ограничивает их применение.

Золотые сплавы 958-й пробы, так называемое червонное золото, напротив, относят к высокопробным. Такие сплавы обладают наиболее высокой коррозионной стойкостью, имеют приятный ярко-желтый цвет, практически соответствующий цвету чистого золота. Однако сплавы 958-й пробы имеют заметный недостаток, связанный с большой мягкостью: полировка поверхностей изделий держится недолго и быстро тускнеет. Даже обычная пыль, содержащая микроскопические частицы кварца, может царапать поверхность изделия. Поэтому такой сплав для изготовления носимых украшений также используется сравнительно редко.

Наиболее используемыми для ювелирных изделий из золота являются сплавы 750-й и 585-й проб.

Золотые сплавы 750-й пробы делятся на цветные и белые.

Цветные сплавы представляют собой тройную систему золото-серебро-медь, поэтому их цвет может изменяться в широком диапазоне в зависимости от содержания легирующих компонентов от зеленого (высокое содержание серебра) до красного (высокое содержание меди). Данные сплавы обладают хорошей твердостью и пластичностью, хорошо куются, технологичны для нанесения эмали. Лучшим сочетанием декоративных и технологических свойств обладают сплавы марки ЗлСрМ 750-125 (ярко-желтый цвет с розовым оттенком) и марки ЗлСрМ 750-150 (зеленовато-желтый цвет).

При добавлении к золоту в качестве легирующих элементов платины, никеля и цинка сплав может приобретать белый цвет (обесцвечиваться). В отечественной ювелирной промышленности наиболее широко применяется такой сплав 750-й пробы марки ЗлНЦМ 750-7,5-2,5. Добавление в сплав никеля (кроме отбеливающего действия) повышает твердость золотого сплава, а цинка - улучшает технологические свойства (повышает жидкотекучесть, необходимую при операции литья).

Сплавы золота 585-й (и родственной ей 583-й) пробы имеют красивый внешний вид, высокие механические и антикоррозионные свойства, хорошую технологичность. Сплавы 585-й пробы называют красным золотом, его часто используют для создания эффекта контраста с белым золотом. Из золотых сплавов они обладают самой высокой износостойкостью.

В практике ювелиров бытует термин "белое золото", здесь подчеркивается не цвет сплава золота той или иной пробы, но именно вид сплава. Этим термином обозначают сплав золота с палладием. Для того чтобы сплав приобрел белый цвет, содержание палладия в нем должно быть более 16 %. Примером такого сплава может служить сплав марки ЗлСрПд 585-255-160. Он обладает высокой пластичностью, имеет хороший блеск, высокую коррозионную стойкость.

Для золочения металлов, гипса, дерева, мрамора используют сусальное золото – листы чистого золота толщиной 0,0001 мм размером 120  70 мм. Для прикрепления к декорируемой поверхности применяют различные клеевые составы и горячее тиснение.

Сплавы серебра не столь разнообразны, как золотые. Все они близки между собой по цвету (серебристо-белые) и физико-механическим свойствам. В сплавах серебра, которые применяются для изготовления ювелирных изделий, в качестве легирующего компонента в основном используется медь.

Платиновые сплавы традиционно применялись при изготовлении ювелирных украшений с бриллиантами. Одно время они были вытеснены более технологичными сплавами "белого золота".

Палладий относится к ряду новых материалов для ювелирной промышленности. Для производства ювелирных изделий разрешены 850-я и 500-я палладиевые пробы. Спрос на ювелирные изделия, изготовленные из палладия, неуклонно растет. Это – цепочки всевозможного плетения, серьги, кольца со вставками, об­ручальные кольца, зажимы для галстука, аксессуары и многое другое. Палладий интересен еще и тем, что в сочетании с индием образует сплавы фантазийных цветов: розово-желтые, сиреневые, фиолетовые.

Для изготовления изделий ювелирной и металлической галан­тереи используются и недрагоценные сплавы: мельхиор, нейзиль­бер, бронза и латунь.