Как повысить твердость золота
Опубликовано: 23.04.2024
Одним из направлений повышения выразительности ювелирных изделий является использование сплавов золота с различными декоративно-цветовыми характеристиками. Это приводит к расширению номенклатуры ювелирных спла¬вов за счет легирования золота элементами, не применявшимися в традиционных сплавах золота.
Освоение новых марок требует глубокого понимания специалистами ювелирной промышленности природы сплавов и особенностей воздействия легирующих элементов на свойства золота. Поэтому в настоящей работе сделана попытка обобщить и систематизировать литературные данные по влиянию легирующих элементов на те свойства золота, которые в наибольшей степени интересуют ювелирную промышленность, а именно, прочность, твердость, температуру плавления и цвет. Данные по структурам бинарных сплавов золота подчерпнуты из справочников М. Хансена [1] и Р. П. Эллиота [2], а по свойствам главным образом из справочников «Cmelis Напdbuch . » [3, 4, 5, 6].
| Модуль упругости Е, кг/мм 2 | Предел прочности σB, кг/мм 2 | Предел текучести σS, кг/мм 2 | Твердость по Бринелю HВ, кг/мм 2 | Относительное удлинение δ,% |
|---|---|---|---|---|
| 8100 | 11 | 3 | 18 | 30.8 |
Влияние легирующих добавок на твердость и прочность золота
Ювелирная промышленность издавна использует сплавы золота с серебром и медью — элементами, как мы знаем, образующими с золотом непрерывные ряды твердых растворов. В сравнении с чистыми металлами твердые растворы имеют более высокую прочность, твердость и предел текучести. Пластичность твердых растворов в большинстве случаев снижается, а в иных возрастает. При добавлении к золоту, например, 21 вес.% меди (45 ат.%) твердость его Нв возрастает до 120 кг/'мм 2 , предел прочности до 60 кг/мм 2 и удлинение до 45% [3]. Кроме меди и серебра, непрерывные твердые растворы с золотом образуют при затвердевании также платина, палладий и никель, кристаллизующиеся в ГЦК решетке. Значения атомных радиусов этих элементов, относительные отличия их от атомного радиуса золота, а так-же влияние размерного фактора на твердость сплавов золота показаны в табл. 2.
Табл. 2 подтверждает то общее положение теории сплавов, что чем больше отличие атомных радиусов основы и легирующей добавки, тем интенсивнее упрочняющее действие последней. Показательно в этом отношении сравнение твердости золото-серебряных и золото-никелевых сплавов. Добавление к золоту 50 ат.% серебра почти не изменяет твердости золота, в то время как добавка 50 ат.% никеля приводит к повышению твердости золота почти в 15 раз (до 260 кг/мм 2 ).
Большинство элементов ограниченно растворимы в золоте и в пределах своей растворимости также повышают твердость и прочность золота. Опубликованные данные представлены в обобщенном виде, на рис. 1, 2, 3.
Рис 1. Увеличение плотности золота при легировании его различными элементами
Рис 2. Увеличение твердости золота при легировании его различными элементами
Рис 3. Изменение прочности золота при легировании его различными элементами
Чтобы поднять твердость золота до 40 кг/мм 2 (согласно рис. 1), потребуется 1,2 ат.% Zr (0,6 вес.%) или 12,7 ат.% Сd (6,4 вес.%).
На основании графиков (см. рис. 1,2, 3) могут быть установлены ряды упрочнителей золота. Так, в пределах образования твердых растворов:
а)в вес.% Ве-Li-Zr-Ni-Ge-In-Мп-Сu-Сd-Со-Zn-Ag;
б)в ат.% Zr-Ве-Ni-In-Li-Ce-Cd-Сu-Мп-Со-Zn-Аg.
Еще больший эффект упрочнения сплавов золота может быть получен при образовании гетерогенных структур: смесь твердых растворов (см. системы Аu-Fe; Аu-Ni; Аu-Со; Аu-Rh и др.) или смесь твердых растворов и промежуточных фаз (см. системы Аи-Тi; Аи-Zr; Аu-Аl; Аu-In, Аu-Sn и др.). Смотря по тому, как располагаются твердые и хрупкие фазы - внутри зерен или по границам, какую форму они имеют - пластинчатую или округлую, и в зависимости от дисперсности этих составляющих, сплавы золота могут быть либо твердыми и прочными, либо твердыми и хрупкими.
Рассмотрим подробнее свойства сплавов системы Аи-Zr (диаграмма состояний представлена на рис. 4). Цирконий, кристаллизующийся в ГПУ решетке, является элементом, ограниченно растворимым в золоте, и в пределах своей растворимости - до 3,5 вес.% весьма эффективным упрочнителем. Добавка циркония в количестве 0,2 вес. % (0,43 ат. %) приводит к повышению предела прочности до 18,9 кг/мм 2 против 11 кг/мм 2 для чистого золота, при одновременном снижении удлинения с 30,8 до 12%. Твердость НB гомогенного раствора, содержащего 3 вес. % (6,25 ат. %) циркония, составляет 110—130 кг/мм 2 . Используя дополнительный эффект упрочнения, связанный с распадом твердого раствора на две фазы - менее богатый цирконием твердый раствор и промежуточное соединение ZrAu3, можно получить золото-циркониевый сплав с твердостью Нв, равной 220—240 кг/мм 2 . Упрочняющая фаза ZrAu3 представляет собой электронное соединение с гексагональной плотно упакованной структурой. С увеличением содержания в структуре сплава твердого и хрупкого соединения ZrAu3 пластичность снижается до нуля и сплавы становятся непригодными к обработке.
Еще одним путем повышения твердости и прочности является использование эффекта упрочнения, связанного с образованием упорядоченных твердых растворов. Классическим примером служат сплавы системы золото-медь (см. также системы Аu-Li; Аu-Zn; Аu-Mn; Аu-V и др.).
Рис. 4 Au - Zr
Кривые изменения прочности золота при легировании его различны¬ми добавками, рис. 3, позволяют, помимо выявления упрочнителей, оценить влияние «вредных» примесей - элементов, вызывающих резкое охрупчивание золота. Присутствие в золоте 0,2 вес. % Вi или К приводит к снижению прочности до 0,8 кг/мм 2 , против 11 для чистого золота, Sb в количестве 0,2 вес. % вызывает снижение прочности до 9,5 кг/мм 2 .
Характерной особенностью диаграмм состояния золота с элементами, присутствие которых делает металл непригодным к обработке, является образование эвтектики или перитектики золота и промежуточ¬ной фазы при полном отсутствии взаимной растворимости компонентов и области гомогенности промежуточной фазы (см. системы Аu-Вi; Аu-Рb, Аи-Те; Au-Na; Аu-К; Аu-Sr н др.).
На рис. 5 представлена для примера диаграмма состояний золото-висмут, из которой видно, что присутствие даже незначительного количества висмута приводит к образованию двухфазной структуры. Вторая фаза - легкоплавкое и необычайно хрупкое соединение Аu2Вi (фаза Лавеса [10]) выделяется при кристаллизации по границам зерен, вызывая в металле явления хладно- и горячеломкости. По ГОСТ 6835-56 содержание в золоте и его сплавах висмута, свинца и сурьмы не должно превышать 0,005%.
Рис. 5 Au - Bi
Влияние легирующих добавок на температуру плавления золота
При изготовлении ювелирных изделий часто используют более легкоплавкие, в сравнение с основой, сплавы — припои, поэтому при анализе диаграмм состояния бинарных систем золота обращалось внимание на изменение температуры плавления золота.
На рис. 6 графически изображено снижение температуры плавления золота при легировании его различными компонен-тами. Пользуясь этим графиком, можно легко определить, какую из легирующих добавок следует предпочесть в каждом конкретном случае. Потребуется, например, около 1,2 вес. % Аl или около 7 вес. % Ge для снижения температуры плавле¬ния золота с 1063 до 950°С.
Влияние легирующих добавок на цвет золота
Известно, что цвет металла определяется его способностью избирательно отражать световые потоки. Объяснение этого явления кроется как в квантовом характере света в видимой области спектра, так и в квантовом (избирательном) характере поглощения электронами металла энергии световой волны. В табл. 3 приведены в процентах значения отраженной энергии при нормальном падении света на толстые слои металла [8].
| Эдемент | Длина волны, А o | Цвет металла | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8000 | 7000 | 6000 | 5000 | 4000 | 3000 | ||
| Ag | 97 | 96 | 94 | 91 | 87 | 10 | Белый |
| Au | 95 | 92 | 84 | 47 | 28 | 32 | Желтый |
| Ni | 70 | 69 | 65 | 61 | 53 | 44 | Белый |
| Pt | 70 | 69 | 61 | 58 | 48 | 40 | Серовато-белый |
| Cu | 89 | 83 | 72 | 41 | 31 | 25 | Красный |
Избирательная способность золота и меди поглощать лучи в зелено-синей области спектра, как видно из табл. 3, и обусловливает специфичный цвет этих металлов.
В соответствии с делением фазовых составляющих в бинарных сплавах на твердые растворы и промежуточные фазы [9], цвет золота изменяется и при образовании твердых растворов, и, особенно резко, при образовании промежуточных фаз. В пределах растворимости компонентов (ограниченной или неограниченной) все элементы изменяют цвет золота, осветляют его, придают ему белый, зеленый цвет или их разные оттенки. Медь — единственный элемент, который окрашивает сплавы золота в розовые и красные тона. Надо заметить, что золото очень легко утрачивает свою окраску. Цвет сплавов в системе золото-медь меняется от цвета чистого золота до цвета меди при добавлении 21 вес.% меди (45 ат.%).
Наибольшей способностью придавать золоту белый цвет отличаются элементы восьмой группы: Рd, Ni, Рt. Чтобы золото полностью утратило свой цвет, каждого из указанных элементов потребуется соответственно: 10-13; 13-16; 24-50 вес.%. Для наглядности приведем в % значения отраженной энергии при падении света с различными длинами воли на поверхность сплавов золота с палладием (табл. 4).
| Ат. % Pd | 0 | 8,86 | 17,0 | 31,6 | 41,2 | 49,9 | 100 |
| Вес. % Pd | 0 | 5 | 10 | 20 | 25 | 35 | 100 |
| λ=6700 А о (красный) | 90 | 74 | 64,5 | 59,5 | 59,0 | 58.0 | 71,5 |
| λ=5900 А о (желтый) | 83 | 70 | 62,5 | 58,0 | 58,0 | 55.0 | 70,5 |
| λ=5100 А о (зеленый) | 48 | 52,0 | 53,0 | 52 | 51 | 50 | 69 |
Из таблицы видно, что при легировании золота 5 вес.% резко снижается значение отраженной энергии в области красного и оранжевого света (с 90% до 74 и с 83% до 70% соответственно), поэтому и сплав имеет бледно-желтый цвет; с увеличением содержания палладия до 20 вес.% энергия световых волн отражается равномерно во всех областях спектра, и мы наблюдаем «белый» цвет сплава. Более детальное исследование цветовых характеристик сплавов этой системы позволило уточнить минимальную степень легирования золота палладием для получении «белого золота».
Цвет промежуточных фаз в бинарных системах золота может быть самым разнообразным:
белым — при введении 10 вес.% Sn (ξ—фаза), или 10 вес.% Мn (соединение МnАu2), или 11 вес.% Мg (β'--фаза, соответствующая соединению МgАu);
латунно - желтым — при введении 5,43 вес. % Na — соединение NaАu2 (фаза Лавеса);
оливково-зеленым — при 5 вес.% К — соединение КАu;
фиолетовым — при 9 вес.% К — соединение КАu.
Система Аu-Аl (рис. 7) оказалась наиболее наглядной при сопоставлении цветовых характеристик сплавов и диаграмм состояний. Совсем незначительные добавки аллюминия до 1,3 вес. % (8,8 ат. %) придают золоту розовые оттенки, очевидно, из-за наличия в структуре соединений — β или μ фазы, при увеличении содержания алюминия до 6 вес.% (31,7 ат.%) цвет продолжает оставаться розоватым, тогда как при 10 вес'.% (44,8 ат.%) сплав имеет уже белый цвет (вблизи соединения АuАl). Наиболее известным из окрашенных интерметаллидов золота является соединение АuАl2, обладающее фиолетово-пурпурным цветом.
Наличие в структуре той или иной фазовой составляющей определяет, по-видимому, и способность золото-индиевых сплавов обнаруживать различные голубые или розовые оттенки после специальной термообработки [3].
К элементам, добавка которых до определенной концентрации не изменяет цвета золота, можно отнести:
Мn - до 10 вес.% (до 28,7 ат.%);
Ge - вплоть до образования эвтектики при 12 вес.% (27 ат.%);
Rh - до 13 вес.% (22,3 ат.%).
ЛИТЕРАТУРА
1. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. Т. 1, М., 1962.
2. Эллиот Р. П. Структуры двойных сплавов, Т. 1, М., 1970.
3, 4, 5, 6. Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, 8 Aufl, System № 32. «Gold», Lfg 3 Weincheim, 1954; System № 68, «Platin», Т1А Weincheim, 1951; System № 27, «Маgnesium», Т1А; System № 35, «А1uminium», Т1А, Lfg 6.
7. Вгероhl Е. «Тпеоrie und Ргахis des Goldschmieds», Leipzig, 1962.
8. Карякин Н. И., Быстров К. Н., Киреев П. С. Краткий справочник по физике. М., 1962.
9. Физическое металловедение. Под редакцией Р. Кана. М., 1967.
10. Юм - Розери В., Рейнор Г. В. Структура металлов и сплавов, Металлургиздат, 1965.
Чистое самородковое золото не используется для изготовления ювелирных украшений, и тому есть веские причины. Такие изделия будут стоить слишком дорого, что нецелесообразно, учитывая их небольшую твердость и низкую стойкость к износу. Кому нужно кольцо или серьги, теряющие форму при малейшем нажатии?
Металл 1000-й пробы, на 100% состоящий из золота, используется для создания инвестиционных монет и банковских слитков. Еще его применяют для проведения химических опытов, и что удивительно, в кулинарии — в виде золотых хлопьев, которыми посыпают дорогое блюдо.
Нивелировать мягкость чистого золота и улучшить его эксплуатационные качества помогают легирующие металлы. Независимо от вида и стоимости лигатуры полученный сплав является драгоценным. Меняя состав сплава, можно сделать его более пластичным или твердым, придать ему нужный цвет, повысить или понизить температуру плавления.
Какие металлы используют ювелиры в качестве лигатуры?
Медь. Медь отвечает за повышение прочностных характеристик металла при сохранении ковкости и пластичности. Материал получает ярко-выраженный красноватый оттенок. Хорошо знакомое нам розовое золото содержит около 20–25% меди (в зависимости от марки). Ее количество может достигать 34%, однако в этом случае значительно ухудшаются антикоррозийные свойства металла. Изделия из золотого сплава с медной лигатурой многие годы сохраняют свой внешний вид, не тускнеют со временем и стойко сопротивляются износу.
Серебро. Благодаря серебру ювелирный сплав становится более ковким и легким в обработке. Он легче плавится и при заливке в форму четко повторяет все ее очертания. В результате получается ювелирное изделие высокого качества. Чем больше серебра добавлено в сплав, тем светлее его цвет: от светло-желтого до белого. Лимонное золото, такое популярное в Европе, своим изысканным оттенком обязано именно серебру. В природе встречается и натуральный сплав двух благородных металлов в виде сложных кристаллических образований.
Никель. Недорогой никель «отбеливает» золото, при этом остается хорошо видимый желтоватый оттенок. Убрать его можно только с помощью родирования. Введение никеля в состав золота увеличивает твердость металла и его устойчивость к коррозии. Золотые сплавы с никелем используются в ювелирном деле все реже из-за высокого риска аллергии на этот металл.
В месте соприкосновения золотого украшения с кожей появились высыпания и зуд? Скорее всего, у Вас контактный дерматит. Если аллерголог подтвердит подозрения, Вам придется отказаться не только от изделий из золото-никелевого сплава, но и снизить употребление рыбы и шоколада, поскольку в них тоже содержится никель.
Кадмий. Сплав из золота и кадмия обладает интересным свойством — он запоминает приданную ему форму. Если в результате ношения украшения оно деформируется, достаточно нагреть его до определенной температуры, чтобы изделие вернуло себе прежнюю конфигурацию. Повышать температуру следует осторожно, поскольку в присутствии кадмия золото начинает плавиться раньше, чем без него.
Цинк. Цинк также снижает температуру плавления металла и улучшает его текучесть. Из-за присутствия цинка золото приобретает легкий зеленоватый оттенок, а готовое изделие — повышенную хрупкость.
Платина. Всего 8,4% платины, добавленной в желтое золото, и вуаля! — перед вами белый металл без малейших признаков желтизны, характерной для золото-никелевого сплава. Чем больше платины, тем выше упругость металла и температура его плавления.
Палладий. Палладия для получения золотого сплава белого цвета нужно чуть больше, чем платины — от 10%. При этом металл почти так же хорошо поддается обработке, как и чистое золото.
Нитинол. В золото может быть добавлен и нитинол, представляющий собой сплав из 45% титана и 55% никеля. Этот материал, как и золото-кадмиевый сплав, «помнит» свою форму. Он может похвастаться невероятной устойчивостью к механическим деформациям.
Проба украшения определяется содержанием в сплаве основного металла — золота. Самые распространенные пробы золота — 585 и 750. Причем 585-я проба заменила 583 только в 1989 году, однако стоимость обоих сплавов при скупке осталась одинаковой. За счет более высокого содержания золота цена сплава 750 пробы примерно на 30% выше чем 585.
Ювелирные сплавы, как правило, являются трехкомпонентными. Помимо золота в их состав входят еще два любых металла из списка. В некоторых случаях в сплав добавляют больше видов лигатуры для достижения определенного оттенка или придания определенного свойства.
К моему удивлению мне на почту пришел первый вопрос по статье Золота и Платина. "Какие примеси могут быть в золотых украшениях 585 пробы?". Давайте рассмотрим.
В чистом виде – это очень мягкий материал. Оно легко гнётся, царапается и ломается. Чтобы этого избежать, готовят золотые сплавы, добавляя другие металлы.
В России и граничащих государствах самым популярным сплавом сейчас 585 проба. Получаемые украшения достаточно прочные: это позволяет использовать разнообразные технологии (пайка, плетение и другие). В той же Италии, или в арабских странах больше любят ювелирные украшения из 750 пробы. Но, увы, такой сплав гораздо пластичнее (конечно же дороже – чистого примесей содержится меньше) и не подходит для тех, что ищет аксессуар на каждый день.
Стандарты качества
Чтобы во всём мире ювелиры понимали друг друга, были введены общие требования к драгоценному металлу. На западе чаще всего используют каратную систему. В России и странах СНГ – метрическую. В любом случае эталонный порядок показывает содержание золота в сплаве.
В СССР использовали 583 пробу. Официально она уступала по качеству 14 каратной. Поэтому в 1994 году стандарт заменили, увеличив содержание золота.
Особенности сплава
Состав золота 585 пробы может очень сильно различаться. Неизменным будет только содержание драгоценного металла: 58,5%. Всё остальное – примеси или лигатура. В зависимости от того, из чего будет состоять оставшаяся часть сплава можно получить разные свойства и оттенки.
Классически в этом сплаве есть медь и серебро, которые придают прочности и твёрдости. Тогда украшение не только меньше тускнеет при носке, но и меньше деформируется.
В основном, в 585 пробе к золоту добавляют:
Медь. Придаёт твёрдость, при этом ухудшает антикоррозийные свойства – слишком большое содержание меди приведёт к потемнению украшения или появлению сине-зелёных пятен. Так же от количества меди зависит оттенок: от нежно-розового до красного.
Серебро. В зависимости от его содержания, можно получить как белое, так и зелёное золото.
Никель. Помогает увеличить пластичность и прочность сплава, добавляя магнитные свойства.
Алюминий. Получается пластичный сплав с зеркальной поверхностью и антикоррозийными свойствами.
Цинк. Повышает твёрдость, осветляет сплав – используют при получении белого золота.
Платина. Увеличивает упругость сплава, но уменьшает температуру плавления. Придаёт холодный белый оттенок, если содержится её 8% и более.
Палладий (металлы платиновой группы). Увеличивает температуру плавления, делая смесь более пластичной. Участвует в получении белого золота. Но в отличии от смеси с платиной, даёт тёплый бежевый оттенок.
Преимущества 585 пробы
Почему для изготовления украшений ювелиры так любят использовать 14-каратное золото?
Во-первых , из-за состава лигатура позволяет создать очень податливый материал: можно создать даже тонкое изящное плетение.
Во-вторых , такие смеси более инертны. То есть они не потемнеют из-за контакта с водой или воздухом. Конечно, аксессуары из этого сплава тоже со временем потемнеют. Но это произойдёт намного медленнее.
В-третьих , устойчив к трению и нагрузкам. Поэтому такие украшения возможно носить постоянно.
В-четвёртых , легче переносят перепады температур. Особенно, с менее драгоценными смесями (375 проба, например).
В-пятых , из-за того, что можно получить почти любой оттенок, такое золото легче сочетать с различными самоцветами.
Золото представляет собой мягкий пластичный металл, который обладает целым комплексом физико-механических свойств. Кусочек золота массой в 1 г может быть протянут в тончайшую проволоку длиной до 2 км. Золото прекрасно полируется, имеет высокую электро- и теплопроводность и немного уступает меди и серебру. У золота низкая твердость и достаточная пористость, что дает возможность ему соединяться с цинком, медью, серебром и оловом при комнатной температуре. Температура плавления золота (Аu) — 1063°С, решетка гранецентрированная, кубическая. Элементарная ячейка а0 = 4,078Ǻ. Твердость по шкале Мооса 2,5 — 3, плотность — 19,3 г/см 3 . Золото в природе встречается как в чистом виде, так и в виде соединений с серебром, палладием и висмутом. Если золото находится в соединении с платиной, оно приобретает серовато-тусклый оттенок и его называют «испанским» или гнилым. Золото имеется в любой почве, морской воде, но присутствует в ничтожном количестве: приблизительно 4 мг в 1т вещества земной коры. В мировом океане содержание металла может быть увеличено от тысячных долей миллиграмма до десятков миллиграммов на 1 т морской воды. Это происходит потому, что в мировой океан реки несут свои воды, омывающие золотосодержащие соединения, золотоносные породы и метеориты.
Золото используется как валюта, так как из него чеканят монеты. Кроме того, из него изготавливают различные детали для научных целей и делают зубные протезы.
Чаще всего золото сплавляют с другими металлами для увеличения твердости и прочности. В него вводят медь, серебро, никель, палладий, цинк и пр. При легировании золота несколькими электролитами можно получать различную окраску. Так, сплав золота с никелем медью и цинком дает белое золото. Сплав с палладием и серебром дает также белую окраску. Сплав с серебром и медью дает желтую окраску, а золото с серебром и медью, где золота больше меди, дает зеленую окраску. Красный цвет получает сплав золота с серебром и медью, где меди намного больше золота.
Если взять 14-каратное золото 583 пробы с содержанием 58,33% Аu + 22,1% Сu + 10,8% Ni и 8,77% Zn (фирма Хэнди энд Харман), то золото приобретет белую окраску.
Монеты обычно чеканят из сплавов золота с добавлением серебра, меди и никеля, а ювелирные изделия изготавливают ковкой, литьем, прокаткой, штамповкой, пайкой в зависимости от создаваемого изделия, но при выборе технологии следует считаться с физико-механическими свойствами — цветом, пластичностью, температурой плавления, коррозионной стойкостью и пр.
При маркировке золотых сплавов используется буквенный шифр русского алфавита: Зл — золото, Ср — серебро, М — медь, Пд — палладий, Пл — платина, Н — никель, Кд — кадмий, Ц — цинк. Указанные компоненты меняют свойства золотых сплавов. Например, серебро понижает температуру плавления и меняет цвет сплава от желтого до желто-зеленого. Медь увеличивает твердость плавки, понижает температуру плавления, изменяет ковкость, тягучесть, пластичность, меняет цвет от красного до ярко-красного. Платина и палладий повышают температуру плавления и придают сплаву белый цвет, но платина придает сплаву упругость, а палладий обеспечивает пластичность, мягкость, ковкость. Никель повышает твердость сплава, увеличивает жидкотекучесть и придает сплаву белый цвет. Индий, если он присутствует в сплаве в количестве 25%, плавится при 425°С и применяется для припоев. Если в сплав золота ввести никель и иридий, то изготовленное кольцо из такого сплава не дает черных полос на изделии. Цинк повышает текучесть и твердость сплавов и понижает температуру плавления. А кадмий понижает температуру плавления, повышает пластичность, ковкость, мягкость сплава и тоже используется для получения белого золота. Золото не реагирует с окружающей средой, кислотами и щелочами, исключая царскую водку.
Для мастеров-ювелиров важно знать физико-механические свойства сплавов в зависимости от температуры. Эти свойства определяются диаграммой состояния (рис. 1в).
Чтобы прочитать диаграмму, нужны знания металлофизики. Но если взять сплав золото — серебро—медь в точке С, то она будет соответствовать сплаву, содержащему 45% золота, 25% серебра и 30% меди с температурой плавления около 900°С. Из диаграммы следует, что на левой стороне треугольника линия, параллельная основанию, дает 45% золота, а точка В в основании треугольника указывает на содержание серебра, которое равно 25%. Таким образом, на содержание меди останется 100 - (45 + 25) = 30% при 900°С.
В табл. 4 приводим несколько марок сплавов, применяемых в ювелирной технике, свойства которых будут описываться в дальнейшем.
У этого термина существуют и другие значения, см. Лигатура.
(в металлургии) — сплав из двух и более компонентов, предназначенный для введения в жидкий металл тугоплавких элементов. Легирование с помощью лигатур дает более стабильные результаты в случае необходимости внесения малых концентраций легирующих примесей благодаря легкости дозирования или при введении в сплав легко окисляющихся или летучих при высоких температурах элементов.
В черной металлургии лигатуры отличают от ферросплавов, использующихся одновременно для легирования и раскисления.
В ювелирном деле
В ювелирном деле лигатура добавляется к драгоценному металлу для доведения ювелирного сплава до определённой пробы, для изменения цвета сплава, а также для придания ему различных полезных свойств:
- Увеличение твёрдости, износоустойчивости металла. Необходимо для длительной эксплуатации изделия.
- Улучшение ковкости, литейных свойств, повышение/понижение температуры плавления сплава для удобства обработки изделий ювелиром.
Для золота лигатура как правило состоит из серебра и меди, реже добавляются платина, палладий, никель и цинк.
В серебре легирующим компонентом выступает медь.
Общая информация
Тот, кто когда-нибудь покупал драгоценности, обращал внимание, что на пробе цифрами указывается точное количество чистого золота в ювелирных изделиях. Ответственные производители рядом с пробой распологают дополнительное клеймо, которое имеет название именник. Информация, которую можно узнать из именика, год изготовления, территориальная инспекция, индивидуальный код производителя.
В свою очередь пробы делятся на три системы измерения:
- метрическая;
- каратная;
- золотниковая.
Покупатели чаще имеют дело с метрической трехзначной системой, которая указывает на количество драгоценного металла на килограмм сплава. Во времена СССР на прилавках ювелирных магазинов присутствовали украшения 585 пробы, где процент остальных компонентов составлял 41,7%. Сегодня подобное соотношение большая редкость, а самым популярным является золото 585 сплав. Изделия с таким показателем обладают отличными эксплуатационными свойствами и смотрятся великолепно.
Лигатура – сплав, который меняет цвет драгметалла.
См. также
Лигатура в белом золоте
Несложно запомнить, какой пробы бывает изделие из белого, желтого, розового, красного или черного золота, ведь метрическая система в России единая для всех золотых разновидностей. Изделия 585 пробы из белого и обыкновенного золота содержит идентичное процентное количество драгоценного металла. Однако их стоимость может существенно отличаться. Почему так бывает?
На цену изделия влияет не только то, какой пробы белое или желтое золото, но и другие факторы. Большое значение имеет качественный состав лигатуры. В ювелирный сплав могут добавляться самые разнообразные примеси:
- медь,
- кадмий,
- серебро,
- палладий,
- никель,
- бронза,
- платина.
Некоторые металлы драгоценны, другие — нет. Но не только цена ювелирных изделий зависит от лигатуры, но и их свойства. Благодаря серебру сплав приобретает особую мягкость, понижается температура плавления, видоизменяется цвет — от желто-зеленого до полностью белого. С помощью меди повышается твердость состава, усиливаются красноватые оттенки, но понижаются антикоррозийные свойства. Палладий и платина повышают температуру плавления и окрашивают состав в благородный белый цвет.
Подбором подходящего состава для изделий занимаются профессиональные ювелиры. Обыкновенному покупателю нет нужды вникать во все тонкости, достаточно ориентироваться в пробах.
Отрывок, характеризующий Лигатура (металлургия)
– Мне сказали, что ты велел закладывать, – сказала она, запыхавшись (она, видно, бежала), – а мне так хотелось еще поговорить с тобой наедине. Бог знает, на сколько времени опять расстаемся. Ты не сердишься, что я пришла? Ты очень переменился, Андрюша, – прибавила она как бы в объяснение такого вопроса. Она улыбнулась, произнося слово «Андрюша». Видно, ей самой было странно подумать, что этот строгий, красивый мужчина был тот самый Андрюша, худой, шаловливый мальчик, товарищ детства. – А где Lise? – спросил он, только улыбкой отвечая на ее вопрос. – Она так устала, что заснула у меня в комнате на диване. Ax, Andre! Que! tresor de femme vous avez, [Ax, Андрей! Какое сокровище твоя жена,] – сказала она, усаживаясь на диван против брата. – Она совершенный ребенок, такой милый, веселый ребенок. Я так ее полюбила. Князь Андрей молчал, но княжна заметила ироническое и презрительное выражение, появившееся на его лице. – Но надо быть снисходительным к маленьким слабостям; у кого их нет, Аndre! Ты не забудь, что она воспитана и выросла в свете. И потом ее положение теперь не розовое. Надобно входить в положение каждого. Tout comprendre, c’est tout pardonner. [Кто всё поймет, тот всё и простит.] Ты подумай, каково ей, бедняжке, после жизни, к которой она привыкла, расстаться с мужем и остаться одной в деревне и в ее положении? Это очень тяжело. Князь Андрей улыбался, глядя на сестру, как мы улыбаемся, слушая людей, которых, нам кажется, что мы насквозь видим. – Ты живешь в деревне и не находишь эту жизнь ужасною, – сказал он.
Как известно, чистое золото обладает целым рядом незаурядных физико-химических свойств, но при этом не отличается прочностью и износостойкостью. Издавна люди решают эту проблему путем добавления в сплавы золота других металлов (лигатуры).
Строго определенное содержание лигатуры в сплаве значительно улучшает качество благородного металла и увеличивает срок его эксплуатации не в ущерб его изначальному солнечному блеску и сиянию. Какие металлы добавляют в качестве лигатуры к золоту и как при этом изменяются свойства самого благородного металла в сплаве?
Золото + Серебро
При добавлении серебра сплав становится более мягким и ковким, понижается температура плавления. Небольшое содержание серебра окрашивает цвет сплава в желто-зеленый, по мере увеличения доли серебра цвет сплава бледнеет и приобретает бледно-лимонный цвет. Если же сплав будет содержать 65% серебра, он станет белого цвета.
Золото + Медь
Медь, добавленная в сплав, при сохранении ковкости и тягучести сплава, увеличивает его твердость. Цвет сплава при этом приобретает привычный нам, благодаря отечественным украшениям, красноватый отлив, увеличение доли меди в сплаве только усиливает красный оттенок. Есть один существенный минус медной лигатуры — она снижает стойкость сплава к коррозии, поэтому ее используют в тандеме с серебром.
Золото + Палладий
Добавление палладия повышает температуру плавления золота, пластичность и ковкость при этом не изменяются. Палладий, также как и серебро заставляет сплав бледнеть, только при значительно меньшем процентном содержании — 10% палладия уже придают сплаву белый цвет. Редко применяется для изготовления ювелирных украшений, т.к. является тугоплавким сплавом.
Золото + Никель
Лигатура из никеля повышает ковкость, тягучесть сплава и значительно увеличивает его твердость. Сплав при этом приобретает бледно-желтый цвет.
Золото + Платина
Платина повышает температуру плавления сплава, увеличивается его упругость. Соединение в сплаве золота с платиной успешно препятствует процессу коррозии. Добавление платины в сплав золота придает ему беловатый оттенок, характерная желтизна золота сходит на нет уже при содержании 8,4% платины в сплаве.
Золото + Кадмий
Кадмий в качестве легирующей добавки сохраняет ковкость и пластичность сплава, но при этом ощутимо снижает его температуру плавления. Цвет сплава золота с кадмием варьируется от желтого до серого, все зависит от процентного содержания кадмия в сплаве. Полученный сплав обычно используют в качестве припоя. Вообще, в ювелирной промышленности такой сплав применяется достаточно редко, поскольку представляет из себя весьма хрупкий материал.
Золото + Цинк
Цинк снижает температуру плавления сплава, повышает его текучесть, привносит ощутимую хрупкость сплаву и зеленоватый оттенок.
На территории России количество золота в золотых сплавах контролируется государством, и, согласно постановлению Правительства Российской Федерации от 18 июня 1999 года № 643 «О порядке опробирования и клеймения изделий из драгоценных металлов», возможны следующие пробы золотых ювелирных сплавов: 375, 500, 585, 750, 958, 999. Другие пробы золота в России не возможны.
Что такое сплав?
Согласно Всемирному энциклопедическому словарю Хамлина, определение слова «СПЛАВ» — это вещество, состоящее из двух или более металлов, а иногда и из металла и неметалла, которые были тщательно перемешаны путем сплавления, электролитического осаждения и т.п.
Мы, ювелиры, понимаем, что сплав состоит из двух или более следующих компонентов: золото, серебро, платиновые металлы, медь, цинк или другие элементы, металлы иди неметаллы, такие как бор и кремний.
Наш интересуют восемь благородных металлов, а точнее золото, серебро, платина и палладий.
| Свойства воcьми благородных металлов | |||||
| Элемент | Символ | № | Температура плавления оС | Температура кипения оС | Плотность |
| Серебро | Ag | 47 | 960 | 2212 | 10.5 |
| Золото | Au | 79 | 1063 | 2966 | 19.32 |
| Палладий | Pd | 46 | 1552 | 2927 | 12.16 |
| Платина | Pt | 78 | 1769 | 3827 | 21.45 |
| Родий | Rh | 45 | 1960 | 3700 | 12.41 |
| Рутений | Ru | 44 | 2510 | 4080 | 12.45 |
| Иридий | Ir | 77 | 2433 | 4500 | 22.66 |
| Осмий | Os | 76 | 3050 | 5020 | 22.61 |
Лигатура для золота
Золото в чистом виде представляет собой очень мягкий металл. Оно настолько пластично, что его можно легко мять руками. Ясное дело, что из такого материала нельзя изготавливать ювелирные украшения.
Чтобы придать золотым изделиям прочность, износоустойчивость и нужный цвет к жидкому золоту добавляется лигатура. Этим термином обозначается вспомогательный сплав из нескольких компонентов, предназначенный для введения в жидкий металл тугоплавких элементов. По многовековой практике работы ювелиров, самая распространённая лигатура для золота — это серебро и медь.
Наверное, большинству из вас уже известно, что в ювелирной промышленности существует не только жёлтое, но и белое, розовое, красное и даже чёрное золото. Цвет ювелирного украшения напрямую зависит от введённой в золото лигатуры. Красноватый оттенок означает, что в лигатуре присутствует больше всего меди. Жёлтый оттенок получается, если лигатура из серебра. В белом золоте легирующие компоненты особые: это либо палладий, либо никель. Первый элемент придаёт сплаву бело-стальной оттенок. Почти незаметный желтоватый оттенок достигается наличием в лигатуре никеля.
Узнать содержание в ювелирном украшении чистого золота очень просто: это значение выражает проба золота. Она показывает содержание чистого драгоценного металла в виде количества граммов на 1 кг соответствующего ювелирного сплава. К примеру, золото 585 пробы, столь популярное в России, означает, что в 1000 г такого сплава содержится 585 г золота в чистом виде, остальная часть (415 г) приходится на лигатуру. Чтобы узнать процентное соотношение массы чистого золота к общей массе ювелирного украшения, достаточно просто разделить пробу золото на 10. Получается, что изделия 585 пробы содержат 58,5% чистого золота.
Самым чистым золотом, существующим в нашей жизни, является 999 проба. Как Вы уже догадались, здесь присутствует 99,9% настоящего золота и лишь 0,1% приходится на лигатуру. Такой драгоценный металл именуется «банковским», и обычно из него изготавливают только золотые слитки. Они являются прекрасным инвестиционным инструментом, также из них формируется государственный золотой запас. Существует и самая чистейшая проба, которую ювелиры называют «пять девяток». Это 999,99 проба. Она используется в ювелирной промышленности чрезвычайно редко и очень высоко ценится.
Скупка золота стала очень популярным видом бизнеса в наше время. Стоимость грамма золота с каждым годом растёт, а потому это отличное вложение в стабильное будущее.
← Способы клеймения золота↑ Информация о золотеЧто такое лом золота? →
Читайте также: