Благородные металлы

Пробирный надзор. Ювелирные сплавы

Ювелирными изделиями называют предметы украшения человека, окружающей его обстановки и предметы искусства, изготовленные с использованием драгоценных металлов и драгоценных камней, а также с применением других металлических и неметаллических материалов с целью создания художественных изделий.

Металлическую основу в ювелирных изделиях составляют три металла – золото, серебро и платина. Эти металлы обладают уникальными свойствами – красивым цветом, мягкостью, пластичностью, способностью сочетаться с драгоценными камнями и эмалями. Изделия выглядят благородно и в полированном виде и матовыми.

Для изготовления ювелирных изделий используют обычно не чистые металлы, а сплавы, которые получают путем добавки в золото, серебро или в платину в определенных соотношениях другие металлы. Эти металлы называются легирующими или лигатурой. Легирующими могут быть драгоценные и недрагоценные металлы, но полученные сплавы называются драгоценными.

Следует особо отметить путаницу в терминологии по названиям и определениям не только в литературных источниках, но и в нормативных документах, вышедших на Украине после 1991 г.:

  • ДСТУ 3375-96 Вироби золотарські. Терміни та визначення. Держстандарт України;
  • ГОСТ 30649-99. Сплавы на основе драгоценных металлов ювелирные. Марки. Госстандарт Украины, 2002;
  • ДСТУ 3527 — 97. Вироби золотарські з коштовних металів. Загальні технічні умови. Держстандарт України;
  • Зито Д. Результаты новых исследований высококаратных цветных золотых сплавов, предназначенных для производства ювелирных изделий с применением технологии литья по выплавляемым моделям // Ювелирный бизнес. — 2005.№ 2, С. 65…67.

Однако следует ориентироваться на общепринятые мировые термины: благородные металлы (noble metals) – в руде; драгоценные металлы (precious metals) — в металлургии до аффинажа, включительно, в изделиях, в отходах производства и потребления.

1. Проба драгоценных металлов (сплавов)

Контроль за драгоценными металлами ведется во всех продуктах, изделиях, а также в отходах повсеместно, в т.ч.: в добываемой руде, в продуктах переработки, в готовых изделиях, а при утилизации в отходах производства и в отходах потребления (ломе), содержащих драгоценные металлы. Контроль и учет расхода по переделам, при хранении драгоценных металлов, при изготовлении ювелирных изделий осуществляется зональными Инспекциями пробирного надзора. Инспекции пробирного надзора проверяют изделия на соответствие заявленной пробы, и только Инспекция имеет право пробирного клеймения. Символом контроля готовых ювелирных изделий является пробирное клеймо, которое свидетельствует о содержании драгоценного металла, происхождение и года изготовления изделия. Клеймо ставится на каждое изделие, выпускаемое ювелирными предприятиями. Это количественное выражение содержания драгоценного металла (проба) наносится в виде штампа на каждое изделие и называется «государственным пробирным клеймом».

В Европе пробирный надзор появился в IV веке в Византии. В ХI веке пробирный надзор распространился на Францию, Германию, Англию и другие страны. Государственная система пробирного контроля в России была введена в 1700 г. указом Петра I.

В различных странах пробирный надзор имеет свою специфику, которая связана с традициями, экономическим развитием, уровнем криминала и др.

Проба представляет собой число частей характеризуемого ею металла в единице массы этого металла или содержащего его сплава, соответствующей данной системе весовых измерений, т.е. по своему числовому выражению пробы или, точнее, системы проб не одинаковы для различных систем весовых измерений. А поскольку в разные периоды времени в различных странах применялись и пока еще применяются различные системы весовых измерений, то соответственно им существовали и в ряде стран продолжают еще существовать и сейчас разные системы проб драгоценных металлов и их сплавов.

Зная массу ювелирного изделия (лигатурная масса) и пробу, всегда можно подсчитать содержание драгоценного металла в изделии (масса в чистоте).

Например, кольцо 585-й пробы (метрическая система) имеет массу 8 г (в лигатуре). Содержания золота в данном изделии, следовательно, составляет: 8(585:1000) = 4,68 г. Подсчет содержания металла «в чистоте» является обязательным при работе с ДМ. Практически все формы отчетности по движению и расходованию ДМ включают два показателя «масса в лигатуре» и «масса в чистоте». Как видно из приведенного примера, это две совершенно разные величины и в изделии массой 8 г содержится только 4,68 г химически чистого золота.

Большинство стран пользуются метрической (самой точной) системой проб из расчета 1000 проба – наивысшая, таким образом, клеймение идет трехзначным числом. Но 1000 проба является условной, т.е. теоретически может достигать очень высокой чистоты драгоценного металла 999,999 пробы и больших значений, но получить 1000 пробу невозможно практически. Так же трудно добиться в сплаве идеально точного содержания драгоценного металла, поэтому устанавливается ремедиум (предельное отклонение от нормы).

В сплавах золотосеребряных, золотомедных и золотосеребряномедных установлен ремедиум, равный 3 единицам. Например, в золотом сплаве 583-й пробы содержание золота должно находиться в пределах 580…586 единиц (58,0…58,6 %), т.е. отклонение от нормы составляет 3 ед. Золотые сплавы с содержанием никеля имеют ремедиум, равный 5. В сплавах 585-й пробы установлен плюсовой ремедиум, равный 5, но исключено минусовое отклонение.

В серебряных сплавах от 800-й пробы и выше установлен ремедиум 3, в сплавах ниже 800-й пробы – 5. Таким образом, допустимое отклонение основного компонента от нормы колеблется в пределах 0,003…0,006 % в зависимости от сплава, что заставляет производителей выпускать довольно «строгие» сплавы по содержанию драгоценного металла.

Кроме метрической системы проб, существуют и другие системы определения пробы: для золотых сплавов каратная и золотниковая (не применяется в настоящее время), для серебряных сплавов – лотовая и золотниковая.

Лотовая система определения пробы ювелирного сплава означает количество массовых единиц чистого серебра в 16 массовых частях сплава. В качестве базовой единицы массы в этой системе принят «лот» равный 1/16 массе кельнской марки – монеты, которая в Западной Европе находилась в обращении с XV в. Значение пробы сплава в этой системе обозначается римскими цифрами. Тогда серебряное изделие с пробой XVI лотов, обозначает, что оно изготовлено из чистого серебра.

До 1927 года в СССР (рис. 1) существовали старые русские единицы массы, и ювелирные изделия клеймились в золотниковой системе проб из расчета максимальной пробы — 96.

Оттиски государственных пробирных клейм для изделий из золота.

а, б – действующие на территории Российской Империи в 1899 ÷1926 г. г.; в, г, д – на территории СССР в 1927…1991 г. г.; е – на территории Российской Федерации с 1994 г. по настоящее время.

Рисунок. 1 – Оттиски государственных пробирных клейм для изделий из золота.

Проба в золотниковой системе означала количество золотников в 1 фунте. Если в золотом изделии стоит проба 56, это значит, что в сплаве содержится 56 золотников чистого золота на 96 золотников общей массы, т.е. на 1 фунт. Один фунт равен 96 золотникам и соответствует 409,512 г; 1 золотник равен 96 долям и соответствует 4,266 г; 1 доля соответствует 0,044 г. В свою очередь 40 фунтов составляют 1 пуд и соответствуют 16,380 кг.

В золотниковой системе для золотых изделий были предусмотрены 56, 72, 92 и 94-я пробы. Серебряные изделия в разные периоды времени могли клеймиться 72, 74, 82, 84, 87, 88, 90, 91, 94-й пробы.

В поле (щитке) клейма цифрами обозначается проба золота: до 1926 г. в золотниковой, с 1926 г. в метрической системах.

Некоторые страны клеймят ювелирные изделия в каратной системе проб. Название произошло от арабского «кераб» — название субтропического растения цератонии, семена которого находятся в стручках и имеют практически одинаковую массу равную 185 миллиграмм. Эту особенность цератонии использовали народы срединозерноморья в качестве весовых единиц. Каратная система для оценки ювелирных изделий в настоящее время используется в США, Великобритании и частично в Швейцарии. В данной весовой системе 24 карата составляет 1 кельнскую марку, что соответствует 233,855 г, следовательно, 1 карат соответствует 9,744 г. Существующие каратные пробы 9, 14, 18, 22-я предусмотрены только для золота и означают содержание чистого золота в сплаве. Например, проба 18 карат означает присутствие 18 частей золота в 24 частях сплава. Не следует путать эту относительную единицу оценки массы ювелирных изделий из драгоценных металлов с метрическим каратом (единица массы равная 0,200 грамма), который используется для определения массы драгоценных и полудрагоценных камней.

Построение марок металлов в полуфабрикатах и изделиях с количественной характеристикой компонентов в пробах аналогично построению марок металлов, где компоненты характеризуются в процентах по массе, например Ср999, Зл999,9 т.д. Построение марок сплавов имеет различие, состоящее в том, что в марках сплавов, где характеристика их количественного состава дается в пробах, она приводится только для драгоценных компонентов, причем, начиная с основного, а не со второго и, следовательно, первый количественный символ проставляется вплотную без дефиса к последнему качественному, а затем уже проставляются через дефис количественные символы всех других компонентов, например СрМ875, ЗлСр750-250, ЗлСрМ583-80 и т.д.

Что касается недрагоценных компонентов, то в марках этих сплавов их количественная характеристика не приводится. Да в этом нет и нужды, поскольку в эти сплавы входит, как правило, один недрагоценный компонент, в частности медь, либо он вообще отсутствует.

Метрическую пробу рекомендуется обозначать особым знаком (кружком с черточкой снизу), который ставится над и после последней цифры пробы при ее изложении в тексте без буквенного наименования металла или сплава. Но нельзя проставлять этот знак в обозначениях марок сплавов, так как это искажает регламентацию этих марок, узаконенную теми или иными ГОСТ или техническими условиями. Недопустимо также смешивать обозначение знака пробы с обозначением знаков других по смыслу характеристик, в частности градусов.

Для пробирного клеймения серебряных изделий существует множество фигурных клейм, означающих качество сплава или надпись «серебро» на языке, принятом в данной стране для клеймения.

В связи с тем, что в СССР до 1927 года существовала золотниковая (З) система проб, а за рубежом используется каратная (К) система проб, то при необходимости их пересчитывают в метрическую (М), используя следующие соотношения, табл. 1:

(9.1)

 

В табл. 1 приведены данные о количстве изделий, клейменных в 2006 клеймом ССМ в различных странах участников Конвенции.

Таблица 1 – Количество золотых, серебряных и платиновых изделий, клейменных странами-членами Конвенции в 2006 году с использованием клейма ССМ

СтранаМеталлы
ЗолотоСереброПлатина
Австрия7634490
Чехия039320
Дания2507170816
Финляндия8597205370
Венгрия19417350076
Ирландия2763739714
Израиль1508131620
Латвия1900
Литва000
Нидерланды160216530690
Норвегия000
Польша15260178760
Португалия3826150
Швеция019240
Швейцария134598122464359420
Великобритания110675723528544126242
Всего125037875551553185674
Итого: 18241014

Таким образом, с 1927 г. в СССР начала действовать метрическая система проб, рис. 2.

Клейма инспекции пробирного надзора СССР

Основные клейма: а – знак удостоверения; б – для изделий из золота и платины; в – для изделий из серебра; г – для изделий из палладия; А – клеймо литера В ставится на пломбах; Е – клеймо литера Г (для сусального золота)

Дополнительные клейма: Ж – для отъемных частей (литера А); З – для изделий, не соответствующих заявленной пробе (литера Е).

Рисунок 2 – Клейма инспекции пробирного надзора СССР

В соответствии с Положением о пробах и клеймении изделий из драгоценных металлов от 2 октября 1992 года для ювелирных и других бытовых изделий из драгоценных металлов в России установлены следующие метрические пробы:

  • платиновая 950-я (девятьсот пятидесятая);
  • золотая 375-я (триста семьдесят пятая);
  • золотая 500-я (пятисотая);
  • золотая 585-я (пятьсот восемьдесят пятая);
  • золотая 750-я (семьсот пятидесятая);
  • серебряная 800-я (восьмисотая);
  • серебряная 830-я (восемьсот тридцатая);
  • серебряная 875-я (восемьсот семьдесят пятая);
  • серебряная 925-я (девятьсот двадцать пятая);
  • серебряная 960-я (девятьсот шестидесятая);
  • палладиевая 500-я (пятисотая);
  • палладиевая 850-я (восемьсот пятидесятая).

Допускается изготовление изделий из золота 583-й пробы предприятиями бытового обслуживания по заказам граждан из давальческого сырья.

Имеют хождение и реализуются изделия из драгоценных металлов, изготовленные и клейменные ранее следующими метрическими пробами:

  • золотая 583-я (пятьсот восемьдесят третья);
  • золотая 958-я (девятьсот пятьдесят восьмая);
  • серебряная 750-я (семьсот пятидесятая);
  • серебряная 916-я (девятьсот шестнадцатая).

В 1958 постановлением Министерства финансов СССР были введены клейма нового образца (рис.9.3) для четырех инспекций пробирного надзора на территории Украинской ССР: Юго-Западная (г. Киев); Юго-Восточная (г. Харьков); Южная (г. Одесса); Прикарпатская (г. Львов).

а)б)в)г)

а) Юго-Западная; б) Юго-Восточная; в) Южная; г) Прикарпатская.

Рисунок 3. Виды пробирных клейм инспекций пробирного надзора УССР

После провозглашения независимости Украины постановлением Кабинета Министров Украины (КМУ) от 9 октября 1991г. все четыре инспекции пробирного надзора, расположенные на территории Украины, были подчинены Министерству финансов Украины, но три из них изменили наименования: Юго-Западная инспекция на Центральную (г. Киев); Юго-Восточная на Восточную (г. Харьков); Прикарпатская на Западную (г. Львов). На базе Центральной инспекции пробирного надзора (г. Киев) создана в 1992 г. Государственная пробирная палата Украины, которая в 2000 г. преобразована в Государственную пробирную службу.

В 1993 г. Декретом КМУ «О государственном пробирном надзоре», который установил правовые основы государственного контроля при добыче, производстве, использовании, учете и хранении драгоценных металлов. В 1997г. в связи с принятием Закона Украины «О государственном регулировании добычи, производстве и использовании драгоценных металлов и драгоценных камней и контроль за операциями с ними» Декрет от 1993 г. утратил силу.

Постановлением КМУ № 732 от 28 апреля 2000 г. «О создании пробирной службы и казенных производств пробирного контроля» главным распорядителем государственных пробирных клейм определена Государственная пробирная служба, в функции которой входит разработка форм пробирных клейм, обеспечение их изготовления и контроль оттисков этих клейм. Пробирные клейма используются как основные, так и вспомогательные. Подробно о клеймах, используемых в Украине изложено в. Элементами государственных пробирных клейм являются, рис. 4:

  • знак свидетельства со стилизованным изображением трезубца в клеймах букв Б и В (для органов государственного пробирного контроля) или каштанового листа в клеймах буквы Б (для субъектов предпринимательской деятельности);
  • шифр пользователя государственного пробирного клейма в виде буквы, буквы с точкой, одной или нескольких точек, дуг или других знаков, которые размещены в соответствующих местах рабочего поля клейма;
  • проба – трехзначное число, которое по действующему законодательству Украины соответствует содержанию драгоценного металла в данном изделии в метрической системе;
  • защитный код в виде символов I, C, T, которые комбинируют попарно в зависимости от пробы и применяют лишь в клеймах для золотых ювелирных изделий. Наличие защитного кода зависит от модификации клейма.

Виды клейм Украины

а) – клейма буквы В; б) — клейма буквы Б; в) — клейма буквы Е

Рисунок 4 – Виды клейм Украины

В 1972 г. в г. Вене была принята Конвенция о контроле и клеймении изделий из драгоценных металлов. Конвенцию ратифицировали 10 стран Европы: Великобритания, Дания, Ирландия, Португалия, Нидерланды, Норвегия, Финляндия, Швейцария, Швеция, Чехия. Статус наблюдателей имеют еще 18 стран. Члены Конвенции обязаны в своих законодательствах отображать принципы пробирного надзора изложенных в Венской Конвенции, клеймить ювелирные изделия единым клеймом, что обеспечивает свободное движение товара между странами Конвенции, рис. 5 и рис. 6.

Обязательными знаками на ювелирных изделиях согласно Конвенции должны быть:

1. Именник (Sponsor Mark) – зарегистрированный знак производителя, продавца, импортера или другого субъекта, который представляет изделия на рынок;

2. Знак пробы в значении количества частей на тысячу массовых частиц изделия (Common Control Mark — CCM). Означает тип драгоценного металла в изделии: форма щит, на который помещено изображение является индивидуальным для различных драгоценных металлов, рис. 6;

Принцип размещения полей на именнике при клеймении ювелирных изделий на Украине

а) – до 2010 г; б) – с 2010 г.

Рисунок 5 – Принцип размещения полей на именнике при клеймении ювелирных изделий на Украине

а)б)в)г)

а) – золото; б) – серебро; в) – платина; г) – палладий

Рисунок 6 – Форма поля пробирных клейм для различных драгоценных металлов, согласно Протокол Конвенции

3. Фирменный знак пробирной службы, которая выполняла испытание и клеймение;

4. Символ, что сопровождает знак пробы;

5. Знак, что означает дату клеймения.

Первые два клейма ставятся в пробирной службе после выполнения процесса испытаний изделий с драгоценным металлом, третье и четвертое – производителем при подаче изделий на клеймение.

На рис. 7. приведен образец клеймения с использованием принципов Конвенции.

Образец клеймения изделия согласно Протоколу Конвенции (браслет из золотого сплава)

1 – именник, 2 – значение пробы, 3 – знак пробирной Службы (Швейцария), 4 – клеймо ССМ

Рисунок 7 – Образец клеймения изделия согласно Протоколу Конвенции (браслет из золотого сплава)

В 2004 г. на присоединение до Конвенции подала заявку и Украина. По результатам проверки инспекторы Конвенции рекомендовали Постоянному комитету направить приглашение на присоединение Украины.

Для определения реального значения пробы золота и серебра используют пробирный камень. В прошлом его называли лидийским по древнеримской провинции Лидии в Малой Азии. Камень на 92…93 % состоит из кремнезема и содержит обугленные вещества и битум. Пробирный камень слегка шероховат и имеет матовый черный цвет. Перед употреблением пробирный камень слегка смазывают миндальным, ореховым или костяным маслом и насухо протирают.

При установлении пробы (содержания Au или Ag в изделии) в качестве эталонов используют пробирные иглы, представляющие собой сплавы Au или Ag определенной пробы (определенного состава).

Процедура определения состава сплавов драгоценных металлов имеет следующие этапы. На подготовку поверхность пробирного камня испытуемым изделием наносят полосу длиной 15…20 мм и шириной 2…3 мм. Рядом с этой чертой наносят такую же полосу пробирной иглой, имеющей близкий состав. По виду черты серебряного изделия пробирер определяет содержание золота (серебра) с точностью до 1,5…2,0 %. Если пробирер сомневается, то нанесенные полосы с помощью стеклянной палочки смачивают поперек соответствующим контрастирующим реактивом. В результате через 15…20 сек. на полосах появляются пятна. Сравнивая интенсивности окраски испытуемого изделия с окраской пятна от эталонной пробирной иглы, позволяет судить о пробе сплава Au или Ag. Если образовавшиеся на полосах пятна будут одинаковой интенсивности, то проба сплава изделия идентична пробе соответствующего номера пробирной иглы. В ювелирном производстве изделия состоят из нескольких элементов, которые соединяются, как правило, методом пайки (неразъемное соединение).

Основное требование, предъявляемое к припою – его проба должна соответствовать пробе базовой композиции. Для снижения температурных нагрузок на базовую композицию и на присоединительные элементы температура плавления припоя должна быть максимально низкой. С этой целью в состав припоев вводят некоторые недрагоценные, легкоплавкие металлы (Cd, Zn и др.). Температура плавления ювелирных припоев лежит в диапазоне 650…1100 °С.

Припои, температура плавления которых значительно ниже температуры плавления спаиваемых деталей — мягкие, если температура близка температуре спаиваемых деталей – твердые, все остальные припои – средние. При выборе марки припоя учитывают: пробу базовой композиции, массы соединяемых деталей, величину зазора между деталями, текучесть, прочность, температуру плавления и цвет припоя. Правильный выбор припоя влияет, в конечном счете, на художественную ценность ювелирного изделия.

В ювелирной промышленности применяют золотые и серебряные припои, следующих проб, ‰: 375, 500, 583, 750, которые различаются пробой, цветом и температурой плавления, табл. 2-6.

Для пайки серебряных ювелирных изделий используют порядка 30 видов серебряных припоев, в которых содержание серебра колеблется от 50 % до 80 %. Как правило, серебряные припои трехкомпонентные сплавы (Ag-Cu-Zn), табл. 6.

Таблица 2 – Золотые припои 375 пробы

Химический состав, %Температура

плавления, °С

AuAgCuZn
137,537,525,0840…860
237,528,530,04,0800…820
337,511,043,08,5820…840

Таблица 3 – Золотые припои 500 пробы

Химический состав, %Температура

плавления, °С

AuAgCuCdZn
150,030,020,0840…860
250,025,018,76,3800…820
350,020,020,010,0760…780
450,025,016,07,41,6720…740

Таблица 4 – Золотые припои 583/585 пробы

Химический состав, %Температура

плавления, °С

AuAgCuCdZn
158,318,015,08,7800…820
258,316,520,64,6820… 840
358,313,018,51,02780… 800
458,312,520,68,6800… 820
558,312,326,13,3820… 840
658,311,718,511,5800… 820
758,311,027,03,7800… 820
858,310,022,79,0780… 800
958,319,018,52,51,7820… 840
1058,313,012,710,06,0740… 760
1158,312,516,210,03,0760… 780
1258,311,517,510,02,7760… 780
1358,319,212,0Остальное-латунь800÷ 820
1458,38,021,712,0820… 850

Таблица 5 – Золотые припои 583 пробы (белые)

Химический состав, %Температура плавления,

°С

AuAgCuPd NiZn
158,325,7…23,716,0…18,01000…1100
258,331,7…28,710,0…13,0900…1000
358,331,7…23,72,0…6,080,0…12,0900…1000
458,323,513,26,0850…900
558,326,27,56,02,0900…1000
658,314,711,08,08,0840…860
758,311,74,08,018,0710…730

Таблица 6 – Серебряные припои разных проб

Химический состав, %Температура плавления, °С
AgСиZnCdSn
180,012,47,6780…800
280,02,515,52,0700…720
375,018,66,4755…775
475,015,59,5745… 765
575,014,910,1740…760
674,014,012,0740…760
772,820,76,5740…760
870,030,0770…780
970,026,43,6745… 765
1070,020,49,6730…750
И70,018,611,4720…740
1268,422,98,7730…750
1368,032,0770…790
1466,624,39,1720…740
1565,525,09,5720…740
1665,035,0790…810
1765,021,713,3705… 725
1865,020,015,0700…720
1963,721,015,3690…710
2063,028,09,0730…750

2. Золото и его сплавы

Золото называют вечным металлом. Проходят тысячелетия, а золотые ювелирные изделия и украшения остаются наиболее дорогими и престижными. Притягательная сила драгоценного сияния многие века будоражит фантазию ювелиров, заставляет искать совершенную формулу золотых шедевров. Одна из тенденций в современной ювелирной моде – использование нетрадиционного цветного золота и даже объединение в одном изделии двух и более цветов золота. Введенные в различных пропорциях легирующие добавки позволяют придать золоту самые необычные цвета и оттенки.

Как правило, золотые сплавы – это смесь двух или более чистых металлов. Но может быть также сплав чистых металлов и лигатур или использование собственного возврата производства и чистых металлов (или чистых металлов и лигатур). Основными составляющими почти всех сплавов золота являются медь и серебро. Их соотношение в большей степени определяет цвет и физико-механические свойства сплава.

Сплавы золота формируются с добавками следующих легирующих компонентов: серебра, меди, палладия, никеля, платины, кадмия и цинка. Участие каждого компонента в золотом сплаве определяется в зависимости от свойств, которыми должен обладать сплав.

Серебро повышает мягкость, ковкость сплава золота, понижает температуру плавления и изменяет цвет золота. По мере добавления серебра цвет золота зеленеет и становится желто-зеленый. Если содержание серебра в сплаве золота более 30 %, то цвет его становится желто-белым и бледнеет. При содержании серебра более 65 % желтый цвет полностью исчезает, рис. 8.

Диаграмма состояния сплавов системы Au-Ag

Рисунок 8 – Диаграмма состояния сплавов системы Au-Ag

Палладий повышает температуру плавления сплава, сохраняет пластичность и ковкость, изменяет его цвет – при содержании палладия в сплаве до 10 % до белого, рис. 9.

Диаграмма состояния сплавов системы Au-Pd

Рисунок 9 – Диаграмма состояния сплавов системы Au-Pd

Платина придает золоту белый цвет, желтизна теряется при содержании платины в сплаве 8,4 % до белого. Она также повышает температуру плавления сплава. При содержании платины в сплаве до 20 % увеличивается упругость сплава, рис. 10.

Диаграмма состояния сплавов системы Au-Pt

Рисунок 10 – Диаграмма состояния сплавов системы Au-Pt

Медь повышает твердость сплава золота, сохраняя его ковкость и тягучесть. Сплав приобретает красноватый цвет. Если содержание меди в сплаве золота более 14,6 %, то цвет его становится ярко – красного цвета, медь понижает антикоррозионные свойства золота, при большом его содержании поверхность сплава темнеет, рис. 11.

Диаграмма состояния сплавов Au-Cu

Рисунок 11 – Диаграмма состояния сплавов Au-Cu

Никель изменяет цвет сплава золота в бледно-желтый, придает ему твердость, повышает литейные свойства, но при этом сохраняется пластичность сплава. При добавлении никеля сплав золота приобретает магнитные свойства, что не всегда является необходимым.

Кадмий понижает температуру плавления сплава, но сохраняет пластичность. Цинк придает сплаву хрупкость уже при 0,3 % содержания его в сплаве. Наличие его осветляет сплав, повышает тягучесть, припой с содержанием цинка имеет зеленоватый оттенок. Цинк еще резче, чем кадмий, понижает температуру плавления.

Лигатурные добавки к золоту усиливают такие механические характеристики сплава, как прочность и твердость. Незначительное содержание серебра и меди позволяет в 2…3 и более раз повысить прочностные свойства. Причем медь в большей степени, чем серебро способствует более плотной упаковке исходной гранецентрированной кристаллической решетки, и, соответственно, повышению механических свойств. Еще более проявляется изменение структуры сплава после специальной термической обработки. Показательно влияние содержания серебра и меди на механические свойства сплавов золота пробы 18 карат.

Для придания сплаву тех или иных свойств в его состав, кроме серебра и меди, вводят определенное количество других легирующих добавок – кадмий, цинк, кремний, никель, кобальт, платина, палладий, иридий.

Если медь и серебро, имея очень схожую с золотом структуру кристаллической решетки и небольшую разницу в температурах плавления, незначительно влияют на механические свойства, то остальные присадки существенно изменяют физические свойства сплава. Так, при содержании уже до 1…2 % цинка улучшается жидкотекучесть сплава. Никель, кобальт и иридий при кристаллизации измельчают зерно сплава, чем повышают его механические свойства. Цинк и кадмий снижают температуры плавления сплавов золота, чем обеспечивают лучшее заполнение форм-монолитов и получение качественной отливки. Даже значительное содержание цинка (до 10 %) может улучшать литейные свойства золота, особенно пробы 14 карат и ниже. Использование цинка, олова и кадмия позволяет значительно снизить температуры плавления сплавов золота для создания припоев, идентичных по цвету основному сплаву.

Если изделие требует дополнительной механической обработки, то твердость сплава желательно уменьшить. Твердость сплавов золота пробы 8…18 карат можно регулировать содержанием меди. Зафиксировать удовлетворительную твердость сплава можно выбивкой из литейной формы в воде (так называемая «мокрая выбивка»). В этом случае процесс ускоряется. В дальнейшем твердость сплавов можно значительно повысить при искусственном высокотемпературном старении (нагрев в течение 3…4 часов при 280…300 °C).

В практике ювелирного дела большое значение имеют опыт и навыки работы с тем или иным сплавом. После любой операции пластической деформации обязательно следует кристаллизационный отжиг, т.к. необожжённый металл в конечном итоге будет иметь низкую ударную вязкость и, как следствие, будет хрупким – ломаться.

В ювелирной промышленности для изготовления золотых изделий используют в большинстве случаев сплавы системы золотосеребро-медь, которые могут содержать добавки никеля, палладия, цинка, индия, кобальта, кадмия, бора и д.р.

В обозначении марок сплавов золота буквы означают: Зл – золото, Ср – серебро, Пл –платина, М – медь, Н – никель, Ц – цинк, Пд – палладий, Рд – родий, И – иридий, Кд – кадмий.

Цифры в марках сплавов обозначают:

  • в золотых, золотосеребряных, золотосеребряномедных, золотомедных сплавах – массовую долю золота и серебра в тысячных долях (пробах);
  • в марках золото-никелевых, золотоплатиновых, золотопалладиевых, золото-медно-никелево-цинковых сплавах – массовую долю второго, третьего и четвертого компонентов.

В соответствии с ГОСТ 6835-2002 «Золото и сплавы на его основе» наименование марок сплавов состоит из букв, обозначающих компоненты сплава, и следующих за ними цифр, указывающих номинальное содержание компонента (компонентов) драгоценных металлов в сплаве (в процентах).

Золотые сплавы классифицируют по цветовому признаку в зависимости от оттенков на желтые, красные, зеленые, белые, розовые и т.д. Но сплавы одного цвета могут иметь различное процентное содержание золота.

В ювелирном деле наиболее часто используется желтое золото. Белое золото типично для ювелирных изделий с бриллиантами, так как оно гармонично сочетается с камнем. Красное золото часто применяют для создания эффекта контраста с белым золотом. Зеленое золото, наиболее редко встречающееся, используют для придания ювелирному изделию эффекта старины.

Для изменения или придания цвета сплаву с золотом могут быть добавлены в различных пропорциях никель, медь, цинк и серебро. К примеру, при увеличении содержания серебра в сплаве золота его цвет изменяется с желтого на зеленовато-желтый, а затем на белый. Медь окрашивает сплав в красный цвет. Никель сплавляют с золотом для получения, так называемого белого золота (в этом сплаве никель заменяет серебро). Цинк считают обесцвечивающим и используют для замены определенной части меди и серебра с целью придания некоторым сплавам красного золота (с медью) более желтого оттенка.

Золотые сплавы классифицируют по технологическому признаку на обрабатываемые давлением и литейные, по применению (назначению) – для ручной работы, литья или изготовления припоев.

Сплавы одного назначения могут отличаться друг от друга процентным содержанием золота. Поэтому сплавы на основе драгоценных металлов, прежде всего, классифицируют по процентному содержанию в них основного металла, т.е. по пробам.

Сплавы 958-й пробы – трехкомпонентные сплавы. Сплав считается высокопробным, имеет приятный ярко-желтый цвет, близкий к цвету чистого золота. Сплавы золота этой пробы термически не упрочняются и являются очень мягкими, в результате чего полировка на изделиях из сплавов 958-й пробы держится недолго. Сплавы золота 958-й пробы имеют наиболее высокую химическую стойкость.

Из-за низких механических свойств сплавы этой пробы используются только для изготовления обручальных колец, например, сплав ЗлСрМ 958-20 (Au – 95,5…96,1, Ag – 1,5…2,5, Cu – 1,7…2,5) (ТУ 48-1-252-90. «Заготовки обручальных колец из сплавов марок ЗлСрМ 958-20, ЗлСрМ 585-80, ЗлСрПдМ 375»).

Сплавы 917-й пробы — мягкие, пластичные, легко подвергаемые вальцеванию имеют небольшое распространение.

Сплавы золота более высокой пробы, чем 750-я, термически не упрочняются.

Сплавы 750-й пробы – трехкомпонентные и более, кроме золота в составе сплавов этой пробы может быть серебро, медь, палладий и цинк. Сплавы 750-й пробы химически устойчивы против действия сильных кислот.

Интервал плавления всех сплавов 750-й пробы составляет 20…25 °С. Ниже линии солидуса эти сплавы представляют собой однофазные твердые растворы.

Особенностью сплавов марки ЗлСрМ750 является то, что в них никогда не наблюдается самопроизвольное растрескивание при упорядочении, что позволяет подвергать их многократной термической обработке 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 только одного атомного упорядочения и практически не изменяются в результате старения.

Сплавы 750-й пробы имеют самое разнообразное применение при изготовлении ювелирных изделий. Сплавы этой пробы хорошо куются, технологичны для нанесения эмали, но при содержании в сплаве более 16 % меди цвет эмали может тускнеть.

Декоративные и технологические свойства сплавов цветного золота 750-й пробы, представляющих собой тройные сплавы Au-Ag-Cu, зависят от соотношения меди и серебра в сплаве. Цвет сплавов колеблется от желто-зеленого через красноватые оттенки до белого, рис. 12. Золотые сплавы 750-й пробы делятся на цветные и белые.

Зависимость цвета изделия от химического состава сплава (Ag-Au-Cu)

Рисунок 12 – Зависимость цвета изделия от химического состава сплава (Ag-Au-Cu)

Всю гамму цветовых сплавов ЗлСрМ750 можно условно разделить на три группы:

  1. сплавы с большим содержанием Ag – зеленого цвета, наиболее тугоплавкие, имеющие сравнительно низкие механические свойства и мало упрочняемые дисперсионным твердением;
  2. сплавы со средней концентрацией Ag и Cu, имеющие цвет от зеленовато-желтого до розовато-желтого, обладают высокой прочностью и твердостью и упрочняются дисперсионным твердением;
  3. сплавы с большим содержанием Cu – розового и красного цвета, твердые и прочные.

В результате фазового превращения при старении и упрочнении твердость этих сплавов повышается при одновременном снижении пластичности.

Наиболее оптимальными сочетаниями декоративных, технологических и механических свойств обладают сплавы второй группы. Сплавы первой группы слишком мягкие, а сплавы третьей группы имеют бедную цветовую гамму.

Для изготовления индивидуальных ювелирных изделий с драгоценными камнями применяются сплавы типа ЗлСрМ750-150, механические и технологические характеристики которых удовлетворяют всем требованиям ювелирного производства. Лучшим сочетанием декоративных и технологических свойств обладает сплав ЗлСрМ750- 125, имеющий ярко-желтый с розовым оттенком и ЗлСрМ750-150, имеющий зеленовато-желтый цвет.

Сплав ЗлСр750-250, имеющий пониженную прочность, используют для закрепления изумрудов. Изумруды требуют особо бережного закрепления, чтобы избежать сколов.

Весьма элегантный белый цвет достигается при легировании золота палладием и рядом других элементов. Например, сплав ЗлСрПд 750-30-30, содержащий, %: Au – 74,7…75,3, Ag – 2,5…3,5, Pd – 2,5…3,5, In – 1,5…2,5 (ТУ 117-1-291-91. Проволока из сплавов марок ЗлСрМ 750-150, ЗлСрПд 750-30-30, ЗлСр 750-50, ЗлСр 750-150), или ЗлСрПдН 750-90-140 содержит, соответственно, %: Au – 74,7…75,3; Ag – 8,5…9,5; Pd – 13,5…14,5; Ni – 1,7…2,3. Сплав ЗлСрПдН 750-70-140, содержит, %: Au – 74,7…75,3; Ag – 6,5…7,5; Pd – 13,5…14,5; Ni 3,7…4,3) (ТУ 48-1-265-86. Полосы из золотых сплавов 750 пробы, ТУ 48-1-266-86. Проволока из золотых сплавов 750 пробы).

Свойства сплавов могут изменяться при добавлении четвертого и даже пятого элемента–цинка и никеля. Для увеличения прочности и, следовательно, долговечности сплавы легируют в небольших количествах кобальтом, палладием, индием. Например, сплав марки ЗлСр750-50, содержащий, %: Au – 74,7…75,3; Ag – 4,5…5,5; In – 0,3…0,7; Co – 1,0…2,0 (ТУ 117-1-290-91. Полосы из сплавов марок ЗлСрМ 750-150, ЗлСрПд750-30-30, ЗлСр750-50, ЗлСр750-150, ТУ 117-1-291-91. Проволока из сплавов марок ЗлСрМ750-150, ЗлСрПд750-30- 30, ЗлСр750-50, ЗлСр750-150).

Сплавы 585-й пробы – материал массовых изделий. Эти сплавы имеют самое широкое применение при изготовлении ювелирных изделий. Сплавы золота 585-й пробы приведены в соответствие с международным стандартом и имеют положительный ремедиум 5 единиц. Если на сплавах 583-й пробы концентрированная азотная кислота может оставлять мутный налет, то на сплавы 585-й пробы она не действует. Сплавы золота 585-й и родственной ей 583-й пробы обладают хорошими технологическими свойствами, хорошей паяемостью, имеют красивый внешний вид, высокие антикоррозионные и механические свойства. По химической стойкости они относятся к группе растворимых в минеральных кислотах сплавов. Наиболее распространенные сплавы 585-й пробы трехкомпонентные и более: кроме золота могут иметь в составе серебро, медь, никель, палладий, кадмий и цинк. Интервал затвердевания всех сплавов 585-й пробы остается сравнительно узким и не превышает 50 °С. После затвердевания структура сплава представляет собой α-твердый раствор легирующих элементов в Au.

Цвет сплавов 585-й пробы может быть самым разнообразным – от красного, желтого или зеленого до белого различной интенсивности и оттенков. Если сплав 585-й пробы содержит только серебро, он становится слишком мягким, имеет некрасивый бледно-зеленый цвет. При замене 6…12 % серебра на медь сплав становится зеленым, при 20…30 % – желтым, розовым – при большем количестве меди.

Небольшое добавление никеля оживляет цвет и увеличивает твердость. Цинк оживляет цвет, однако, дает меньшую твердость и придает зеленоватую окраску. Добавление цинка благоприятствует вальцеванию, волочению, соответствующее количество цинка увеличивает сопротивление коррозии, делает сплав более однородным. Например, сплав ЗлСрЦНМ585-35, содержащий, %: Au – 58,0…59,0; Ag – 3,0…4,0; Zn – 5,3…6,3; Ni – 0,4…0,8; Cu – ост.

Наиболее широко в ювелирной промышленности применяется сплав ЗлСрМ585-80. По механическим и технологическим характеристикам этот сплав удовлетворяет требованиям ювелирного производства на всех операциях и применяется для изготовления всех видов ювелирных изделий. Механические свойства этого сплава считаются эталонными для оценки всех материалов, применяемых в ювелирном производстве.

Сплав ЗлСрМ 585-300 обладает зеленоватым цветом и используется в сочетании со сплавом ЗлСрМ 585-80 для создания полихромных изделий.

Сплавы золота низких проб — 375-й и 333-й — принято считать низкопробными. Цвета сплавов красноватые, приглушенные. Сплавы золота 375-й пробы относятся к тускнеющим на воздухе сплавам, что ограничивает их применение в ювелирном производстве. При потере полировки изделие приобретает сероватую тональность.

Используют сплавы золота низких проб, как правило, для изготовления обручальных колец. Главное преимущество сплавов – их небольшая стоимость. Из сплавов 375-й пробы и родственной ей 333- й пробы на ювелирных предприятиях изготавливают дешевую продукцию массового назначения.

Свойства и цвет сплавов золота 375-й пробы можно изменять легированием. Так, например, сплавы марки ЗлСрМ375-100 имеют красный цвет, ЗлСрМ375-20 – желтый цвет, а сплав ЗлСрИнН375- 580, содержащий, %: 37,5 – Аu; 5 – Ag; 3 – In,; 1,5 – Ni имеют белый цвет.

Предпочтительнее сплавы розового цвета, имеющие наибольшую твердость и прочность, и наименьшее относительное удлинение. Эти сплавы выдерживают малые степени деформации и при обработке давлением должны чаще подвергаться отжигу, чем бледно-желтые или красные.

Добавками Ni или Zn механические свойства этих сплавов можно улучшить настолько, что они становятся пригодными даже для глубокой вытяжки, однако эти добавки сильно ухудшают жидкотекучесть и способность к пайке.

Легирование Pd несколько повышает коррозионную стойкость сплавов 375-й пробы, но ухудшает литейные свойства из-за большого температурного интервала плавления. 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 ЗлСрПдМ375-100-38 хорошо обрабатывается давлением в холодном состоянии, допуская деформацию до 70…80 %, и применяется для серийного изготовления обручальных колец. При этом в наклепанном состоянии твердость достигает 232 HV, а в отожженном – 153 HV.

Недостатком сплава ЗлСрПдМ375-100-38 является то, что при хороших механических свойствах он имеет широкий интервал кристаллизации и склонен к красноломкости при пайке. Для фасонных ювелирных изделий осваивают сплавы марки ЗлСрПд375-30-20 (желтого цвета). В ряде стран применяют сплавы 333-й пробы.

В последнее время, заметив интерес к низкопробным сплавам золота, некоторые фирмы выпустили на рынок обручальные кольца 250-й пробы.

Белое золото. Сплавы золота белого цвета предназначены для изготовления изделий с бриллиантами и изумрудами. Золото приобретает белый цвет при добавлении Pd (около 16 %), а также Ni и Zn, например, сплав ЗлСрПдН 750-90-140 и ЗлСрПдН 750-70-140.

В отечественной ювелирной промышленности наиболее широко применяется сплав белого золота 750-й пробы ЗлМНЦ12,5-10-2,5. Химический состав сплава, %: Au – 74,5…75,5; Cu – 12,0…13,0; Ni – 9,5…10,5; Zn – 2,0…3,0; допускаются примеси Pb, Sb и Bi в количестве не более 0,005 % каждая и Fe не более 0,1 %.

Сплавы белого золота делятся на «драгоценное» (с Ag, Pt и Pd) и «недрагоценное» золото (на основе Ag-Ni-Cu, для улучшения литейных свойств добавляется Zn).

«Недрагоценное» белое золото в 2 раза тверже и прочнее «драгоценного», но при отжиге на нем образуется пленка оксида никеля, а при взаимодействии с серой оно становится красноломким. Температура отжига «недрагоценного» белого золота лежит в пределах 600…700 °С, при этом заготовку покрывают борной кислотой, иначе поверхность станет желтой, а оксид никеля можно будет удалить только шлифовкой. После отжига для предотвращения растрескивания необходимо медленное охлаждение.

Используют сплавы белого золота двух типов: пластически деформируемые сплавы на основе системы Au-Ag-Pd марок ЗлСрПд583-257 и ЗлПдСрН750-140 для получения заготовок методом листовой штамповки или ручной обработки и литейные сплавы системы Au-Cu-Ni-Zn для получения заготовок методом точного литья.

3. Серебро и его сплавы

В ювелирном деле чистое серебро применяется как защитнодекоративное покрытие изделий из недрагоценных металлов и в качестве компонента золотых и серебряных припоев. Поскольку серебро слишком мягкое, для изготовления ювелирных изделий его используют в виде сплавов. Это двухкомпонентные сплавы «серебромедь» в различном процентном соотношении с незначительным количеством примесей. Медь повышает твердость сплавов, сохраняя достаточную пластичность, ковкость, тягучесть. Все серебряные сплавы одинаковы по цвету и отличаются друг от друга процентным содержанием серебра. Согласно ГОСТам для изготовления ювелирных изделий в четырех сплавах серебра должно присутствовать 91,6%; 87,5 %; 80 %; 50 %. Однако на практике обычно используют сплавы серебра 916-й и 875-й пробы.

Серебряные сплавы слегка отличаются по оттенкам и обладают приблизительно одинаковыми механическими свойствами. Из сплавов с низким содержанием серебра изготавливают предметы сервировки стола, декоративные настольные украшения и др.

Для производства ювелирных изделий используют сплавы высокой пробы. Они достаточно пластичны, хорошо сочетаются с цветными камнями, жемчугом и эмалью.

Рассмотрим влияние примесей на свойства сплавов серебра:

Никель – при содержании никеля до 1 % замедляется рост зерна, повышая прочность сплава серебра. При содержании никеля более 2,5 %, он становится вредной примесью, сплав получится ломким.

Свинец – 0,05 % и более делает сплавы серебра хрупкими при нагреве. Серебро со свинцом уже при 304 °С образуют эвтектику, расположенную по границам зерен, поэтому нельзя допускать присутствия свинца в сплаве.

Олово – незначительное количество снижает температуру плавления сплава. Чистое серебро может растворить в себе до 19 % олова. Если в сплаве Ag-Cu содержание олова превысит 9 %, то образуется хрупкое соединение Cu4Sn. Олово при плавлении окисляется, и хрупкость сплава возрастает из-за образования SnO2.

Алюминий — до 5 % растворяется в твердом сплаве, однако при более высоком содержании алюминия образуется хрупкое соединение AgAl. При отжиге и плавке образуется также соединение Al2O3, которое располагается по границам зерен и делает сплав хрупким и ломким.

Цинк и кадмий — являются важнейшими присадками для получения припоев, снижающих температуру плавления. Температуры испарения и горения цинка и кадмия невелики, при добавке их в расплав следует соблюдать особую осторожность. Содержание цинка в сплаве Ag-Zn не должно превышать 14 %, этом случае сплавы не тускнеют на воздухе, имеют хорошую пластичность и полируемость, при содержании цинка более 20 % сплав становится хрупким. Несколько десятых процента цинка, добавленных в расплав Ag-Cu перед разливкой, значительно превышает жидкотекучесть сплавов. При изготовлении припоя Ag-Cu-Zn – берут сплав Ag-Cu и добавками цинка понижают его температуру плавления, причем разность температур плавления основного сплава и припоя должна быть не менее 50°С. Сплавы Ag-Cu-Zn устойчивы к потускнению на воздухе, имеют хорошие пластичность и обрабатываемость. Медь совершенно не растворяет кадмий, а образует с ним хрупкое химическое соединение Cu2Cd, однако при достаточном количестве серебра в сплаве кадмий растворяется в серебре, такой сплав тягуч, пластичен и весьма устойчив к потускнению. Из Четырехкомпонентных сплавов Ag-Cu-Zn-Cd готовят низкотемпературные припои.

Кремний — растворяется в серебре до 1,5 %, при большем содержании, избыток кремния располагается по границам зерен, сплав становится очень хрупким.

Углерод (графит) — не реагирует с серебром и не растворяется в нем. располагается по границам зерен, сплав становится очень хрупким.

Фосфор и сера — образуют с серебром и медью твердые соединения, которые могут располагаться как по границам зерен, так и внутри них. Сплавы от этого становятся хрупкими, быстро тускнеют, на них плохо ложатся гальванические покрытия. При плавке (газовой или бензиновой) горелкой, двуокись серы, поглощается металлом, а при затвердевании выделяется, делая сплав пористым, кроме этого образуются Cu2S и Ag2S на границах зерен. Примеси серы более 0,05% делают сплав серебра хрупким, темнеющим, на него плохо наносится гальваническое покрытие. Источниками попадания серы в сплавы могут быть содержащие серу исходные материалы, горючий газ, остатки травильных растворов. Незначительные следы фосфора делают сплав красноломким и быстротускнеющим. Фосфор может попасть в сплав при раскислении расплава фосфорной медью, когда она не расходуется полностью для раскисления (удаления оксида меди).

Серебро легко окисляется озоном с образованием очень прочного черного оксида серебра, активно вступает в реакцию с серосодержащими соединениями, образующаяся черная пленка не препятствует продолжению реакции. На практике серебро защищают — гальваническим покрытием родия, тонким слоем никеля или слоем прозрачного лака, так же используют пассивирование воском для длительного хранения.

В ювелирном деле почти во всех случаях используются сплавы, в которых содержание серебра выше 72 %. Белый цвет серебра с увеличением содержания меди становится все более и более желтоватым. Если медь составляет 50 % сплава, то сплав становится красноватым, а при содержании 70 % меди имеет красный цвет. Если сплав после литья необходимо получить мягким, то его следует подвергать закалке; с другой стороны, нагревом до определенной температуры можно достигнуть существенного увеличения твердости. Для эмалирования следует использовать сплавы с высоким содержанием серебра или даже чистое серебро, для того чтобы изделие, на которое наносится эмаль, не расплавилось.

Серебряные сплавы менее разнообразны, чем золотые, все сходны по цвету, близки по механическим свойствам и, как правило, имеют один легирующий компонент.

В настоящее время существуют следующие ювелирные сплавы на основе серебра:

Сплав Ag 960 — очень схож с чистым серебром, используется для изготовления изделий с эмалью (прозрачные краски просвечиваются более интенсивно), особенно подходит для ковки, глубокой вытяжки и исполнения тонких филигранных работ. Учитывая склонность металла к старению, его после отжига подвергают закалке. Недостаток сплава в невысоких механических свойствах: изделия, изготовленные из этого сплава, при эксплуатации деформируются.

Сплав Ag 916 — до недавнего времени служил основным материалом для производства ювелирных изделий за рубежом, но сейчас практически не используется.

Сплав Ag 925 — называют стерлинговым или стандартным серебром. Сплав подходит для получения черни, возможно, использования для нанесения низкотемпературных эмалей. В сплаве сочетаются хорошая способность к формоизменению при обработке и стабильность при эксплуатации. Чтобы предотвратить старение, сплав после отжига подвергают закалке. У сплава твердость увеличивается от 60НВ в отожженном до 160НВ в упрочненном состоянии после выдержки при температуре 300 °С и медленном охлаждении.

Сплав Ag 875 — подходит для литья, гибки, пайки, ковки и чеканки, но для тонких филигранных операций и глубокой чеканки, он твердый. В качестве основы для нанесения эмали — он не пригоден.

Сплав Ag 830 — твердый, подходит для литья, труднее подвергается механической обработке.

Сплав Ag 800 – идет на изготовление в основном столовых приборов. Обладает наилучшими литейными свойствами, чем сплавы с большим содержанием серебра. Для литья достаточно уже 900 °С. Недостатками являются заметный желтоватый оттенок и более быстрая окисляемость на воздухе. При больших деформациях, изгибе или растяжении, сплав следует подвергнуть промежуточному отжигу.

В международной практике кроме вышеперечисленных сплавов серебра можно встретить: Сплав серебра 720 пробы, который из-за ярко выраженной желтоватой окраски почти не применяется в ювелирном деле. Сплав трудно поддается формоизменению, но сохраняет

твердость и упругость в процессе эксплуатации. Обычно его применяют в качестве припоя, а также изготавливают иглы для булавок, пружины или другие сильно нагружаемые детали.

4. Платина, МПГ и их сплавы

Платина – тяжелый металл, имеющий бело-серую окраску, аналогичную окраске стали. 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.

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 для 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.

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.

В современных ювелирных изделиях платиновый сплав встречается значительно реже. Платина, ранее широко применяемая для изготовления изделий с бриллиантами, а также оправ для бриллиантов, уступила место белому золоту. Большое количество платиновых сплавов имеют в основном техническое назначение и, как правило, они двухкомпонентные. Для ювелирных изделий используется сплав 950-й пробы, в состав которого кроме платины входит медь или иридий. Цвет сплава остается характерным для чистой платины.

Сплавы платины, используемые в ювелирном деле, составляются в двух вариантах, причем содержание платины и в том и в другом — 95 %. Легирующие компоненты платиновых сплавов медь и иридий. Оба сплава двухкомпонентные. Цвет обоих сплавов остается характерным для платины. При содержании в платиново-медном сплаве 5 % меди понижается температура плавления, сохраняется мягкость, тягучесть, пластичность сплава. При содержании в платиново-медном сплаве 5 % иридия повышается температура плавления, кислотостойкость и твердость сплава, что делает изделия из него износостойкими.

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.

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.

Рассмотрим влияние примесей на свойства сплавов платины:

Кремний в системе Pt-Si были обнаружены три промежуточные фазы: Pt5Si2, Pt2Si и PtSi. Между твердым раствором кремния в платине, содержащим до 1,4 % Si и соединением Pt5Si2 обнаружена низкоплавкая эвтектика. Температура эвтектики – 830 °С, эвтектическая точка – 23 % Si. Незначительные примеси кремния делают сплавы платины красноломкими, хрупкими и непригодными к обработке.

Алюминий подобно кремнию 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. По данным Е. М. Савицкого и др., в системе Pt-Al обнаружено образование широкой области твердых растворов на основе платины и девяти химических соединений, наиболее легкоплавким из которых является соединение PtAl, образующееся по перитектической реакции при температуре 806 °С.

Также установлено, что максимальная растворимость 16 % алюминия в Pt резко снижается и составляет 3 % при 500 °С. При комнатной температуре в Pt растворяется до 2 % по массе Аl.

При плавке платины и ее сплавов нельзя использовать тигли, содержащие окись алюминия, а также графитовые, необходимо применять тигли из чистой обожженной извести – СаО.

Углерод растворяется в твердой платине незначительно, 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 – Pt2P7 и PtP2.

В отечественной ювелирной промышленности широко распространенными сплавами платины являются сплавы базовой системы платина – иридий, например, сплав ПлИ-5, состоящий из 95 % платины и 5% иридия. Температура плавления сплава ПлИ-5 на диаграмме состояния Pt-Ir составляет около 1790 °С.

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 и 850-й проб.

Для изготовления ювелирных изделий (браслеты, колье, филигранные серьги, кулоны, броши, обручальные кольца, цепочки) используют сплавы марок ПлИ 900-100, ПлМ 900, ПлИ 950-50, ПлПд 950-50, ПлРд 950-50, ПлМ950. Эти сплавы белого цвета с выраженным блеском применимы для всех видов холодной обработки и литья, кроме сплавов ПлПд 950-50 и ПлРд 950-50, которые имеют ограниченное применение для литья.

Следует помнить, что для работы с платиной и ее сплавами необходимы особые условия, специальное плавильное и разливочное оборудование, способное работать при высоких температурах, а также в последствии тщательная полировка.

Из платины изготовляют оправы для бриллиантов и дорогие изделия – браслеты, серьги и т.п. Для отделки художественных изделий под цвет платины применяется хлористая платина. Латунные изделия натирают хлористой платиной, и они приобретают цвет и блеск, напоминающий сталь. Это покрытие очень прочно. Хлористая платина, растертая на скипидарном масле, применяется для патинирования стекла и фарфора: после обжига изделий образуется металлический платиновый слой – прочный и красивый. Металлические художественные изделия покрывают платиной гальваническим способом.

Чистую платину можно с легкостью сваривать и паять, она принимает глянцевый блеск при полировке, но если ее не подвергнуть доводке в очень холодном рабочем состоянии, то ее нельзя использовать для ювелирных украшений (слишком мягкая). Добавки легирующих элементов придают платине свойства, которые идеально подходят для ювелирных изделий.

Выбор подходящего сплава зависит от метода, который используется для изготовления ювелирного изделия, а также от рынка, на котором это изделие будет продаваться. Изделия, которые подходят для продажи в одной стране, могут не отвечать стандартам чистоты, требуемым для установки пробы в другой стране, чтобы продаваться как платина. В большинстве стран существует правило, что изделия из платины должны содержать не менее 85 % платины.

Сегодня платину вновь используют ювелиры всего мира, вкладывая мастерство и вдохновение в создание ослепительных по ювелирной технике и дизайну новинок. С 2003 г. платина стала фаворитом ведущих ювелиров всего мира.

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 – металл серебристо-белого цвета, имеющий более светлую окраску, чем платина. Металл мягкий и ковкий, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку.

По своим свойствам он близок к платине, но более легкий и пластичный, чем и привлек ювелиров. Палладий не тускнеет на воздухе, на его поверхности не образуется ни царапин, ни трещин, а зеркальный блеск сохраняется десятилетия. Благодаря тому, что палладий хорошо обрабатывается, обладает низкой температурой плавления и относительно недорогой по стоимости, он наиболее часто применяемый металл из всей группы платиновых металлов. В ювелирных изделиях он используется также в большей степени, чем другие металлы плати новой группы.

При изготовлении ювелирных изделий палладий интересен и тем, что в сочетании с индием образует сплавы, цвет которых меняется от золотистого до сиреневого. Поэтому цвет украшений из драгоценных металлов можно варьировать в широкой гамме от розовофиолетового до лимонно-желтого.

Оригинальные декоративные качества сплава палладий – индий позволяют успешно применять их в ювелирном деле. Чаще всего для производства ювелирных украшений (колец, браслетов и др.) используют сплавы палладия с серебром и добавками никеля.

Долгие годы палладий использовался только в ювелирных сплавах в качестве легирующего элемента. Например, ювелирный сплав платины 950-й пробы состоит из 95 % платины и 4 % палладия. В этом случае палладий добавляют в сплавы платины для придания им большей прочности и твердости. Как легирующий элемент палладий осветляет сплавы и используется при получении так называемого «белого золота».

Рутений – серовато-белый металл, тугоплавкий, твердый и хрупкий. Механической обработке не поддается. Плотность при 20 °С составляет 12450 кг/м3, твердость по Моосу – 6,5.

Рутений обладает высокой стойкостью к коррозии. Металл устойчив к действию кислот и серы. Компактный металлический рутений не растворяется в щелочах и даже в кипящей царской водке, но частично растворяется в азотной кислоте с добавками сильных окислителей – перхлоратов или броматов. Рутений можно растворить в щелочной среде гипохлоритами или в кислой среде электрохимическим методом.

У рутения немало ценных и интересных свойств. По механическим, электрическим и химическим характеристикам он может соперничать со многими металлами и даже с платиной и золотом. Однако в отличие от этих металлов рутений очень хрупок, и поэтому изготовить из него какие-либо изделия пока не удается. В небольшом количестве рутений можно получить в виде листов, полос и проволоки.

В последнее время из рутения стали изготовлять ювелирные украшения: запонки, зажимы, булавки.

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.

Родий – тугоплавкий голубовато-белый металл, по цвету и блеску напоминающий алюминий. Металл твердый и хрупкий, при нагревании пластичный. Резанием обрабатывается с трудом ввиду его твердости. Только при белом калении он приобретает некоторую ковкость и поддается обработке давлением. При температуре красного каления хорошо поддается прокатке и ковке. Хорошо полируется и в таком состоянии напоминает сталь.

Родий характеризуется высокой отражательной способностью и обладает высокой тепло- и электропроводностью. Плотность родия составляет 12440 кг/м3, температура плавления 1966 °С; твердость по Моосу 6,0.

Благодаря привлекательному внешнему виду и высокой коррозионной стойкости родий применяется как декоративное и защитное покрытие серебряных и золотых (из белого золота) ювелирных изделий (родирование). Достаточным считают слой в 0,1 мм. Изделия из недрагоценных металлов и серебра, покрытые слоем родия, обладают высокой износостойкостью. Родиевые покрытия имеют достаточно высокую стойкость к потускнению, хорошую отражательную способность, высокую твердость, химическую и термическую устойчивость до 430 °С.

В виде черни (мелко распыленный родий) его используют для изготовления черных красок по фарфору, в качестве добавки в краски с золотом, т.к. он способствует адгезии (сцеплению) краски с керамикой.

Родий довольно широко применяется в ювелирном производстве как легирующий элемент платиновых и палладиевых сплавов (сплавы платина-родий, платина-палладий, платина-родий-рутений). В последние годы на рынке ювелирных изделий появились изделия из родия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *