Драгоценными, или благородными, называют восемь металлов, выделенных в отдельную группу. К ним относятся золото, серебро, платина, а также платиновые металлы (платиноиды): палладий, родий, иридий, рутений и осмий. Основу для использования в ювелирном деле составляют собственно три металла — золото, серебро и платина. Обладая уникальными свойствами — красивым цветом, мягкостью, пластичностью, способностью сочетаться с драгоценными камнями и эмалями, выглядеть благородно и в полированном виде, и матовыми, в качестве сплавов используются для изготовления ювелирных изделий. Стоимость и благородные свойства металлов определили название всей группы. Ведущее место среди них занимают золото и серебро, наибольшее количество сплавов золота в широкой цветовой гамме используется самостоятельно. Кроме того, золотые изделия изготовляют в сочетании с серебром или с платиной.
Платиновые металлы выделены в особую группу не случайно. В природе они, как правило, сопутствуют друг другу, а кроме того, имеют ряд общих свойств. Все белого цвета, с разницей в оттенках, обладают высокой коррозионной стойкостью.
Не все металлы платиновой группы используют в ювелирном производстве, поэтому основное внимание этого раздела уделено драгоценным металлам, имеющим непосредственное отношение к производству ювелирных изделий.
Золото (Аи)—единственный металл ярко-желтого цвета. Отличается самой высокой пластичностью и ковкостью из всех драгоценных металлов, режется ножом. Обладает сильным блеском, а также хорошей тепло и электропроводностью.
Плотность золота 19,32;
температура плавления 1063°С;
твердость по Бринеллю 20 (по Моосу 2,5).
Золото обладает высокой химической стойкостью: ни кислород, ни сера на него не действуют, даже при нагревании; устойчиво к воздействию на него влаги; не реагирует с кислотами, щелочами, солями. Однако растворяется в смесях кислот — соляной и азотной (царской водке); серной и марганцовой; серной и азотной, а также в горячей селеновой кислоте. Растворяется также в водных растворах цианистых металлов в присутствии кислорода или других окислителей, в растворах тиомочевины в присутствии окислителя.
Легко соединяется с ртутью, образуя амальгаму. Вступает в реакцию с хлором, бромом и йодом.
В природе золото обычно встречается в виде металла. Известны два пути его концентрирования. Это первичные (рудные, коренные) или гидротермальные образования. В первичных месторождениях золото находится в коренных жильных минералах и кристаллических горных породах в виде включений, вкраплений, порой невидимых невооруженным глазом. Месторождение считается промышленным, если содержание золота в породе превышает 2 г на тонну.
Вторичные, или рассыпные, образовались в результате разрушения рудных (коренных) месторождений. Разрушение (выветривание) золотосодержащих пород приводит к высвобождению золота, которое вместе с породой выносится водами и залегает по пути стоков в различных углублениях по всему пути перемещения. Высокая плотность золота не мешает перемещаться на большие расстояния и осаждаться по руслам ручьев и рек, образовывая значительные скопления россыпного золота. Золото в таких залежах имеет абсолютно разные размеры в форме мелких неправильных зерен, пластинок, чешуек, губчатых, нитевидных, древовидных образований, искаженных кристаллов и т. д. Золото в россыпях обычно чище рудного и имеет более высокую пробу. Отдельные металлические обособления принято считать самородками. Представление об их массе или размерах с течением времени меняется, например в БСЭ 1954 г. самородком считаются зерна массой от 5 г и выше. В настоящее же время самородком принято считать обособления, превышающие 1 г. Самородок «Большой треугольник», найденный в нашей стране в 1842 г. на Южном Урале, хранится в Алмазном фонде, его масса 36015,7 г, проба 900,6.
Золото в природе никогда не бывает в чистом виде. В нем всегда присутствуют примеси. Цвет природного золота различен и зависит от наличия инородных металлов в качестве примесей. Способы добычи золота в основном зависят от характера месторождений и мощности залегания золота. Основное количество золота добывается из рудных месторождени
Кроме добычи из рудных и россыпных месторождений золото добывают и попутно. Попутной считают добычу золота, находящегося в незначительных концентрациях пород разрабатываемых месторождений, например, цветных металлов. Попутная добыча золота из руд цветных металлов занимает все больший процент в общем объеме добычи золота.
Природное золото никогда не бывает чистым. Извлеченное из различных источников (руд, россыпей, попутно), оно содержит множество примесей и является исходным продуктом для получения чистого золота. Продукцию приисков принято называть шлиховым золотом. Чистота шлихового золота различна и может колебаться от 500-й до 970-й пробы, т.е. от 50 до 97 % чистого золота в металлической массе. Поскольку шлиховое золото состоит из частиц разной пробы и разного содержания, оно требует очистки от примесей до однородно высокой чистоты.
Использование драгоценных металлов в качестве валютных ценностей и для приготовления сплавов требует получения их в состоянии высокой чистоты. Это достигается путем аффинажа (очистки, рафинирования) на специальных аффинажных предприятиях.
Методы аффинажа зависят от характера исходного продукта и требуемой чистоты золота. Весь золотосодержащий металл, подготовленный для аффинажа, подвергают приемной плавке, для того чтобы в полученном слитке определить содержание золота, других примесей и выбрать метод очистки. Наиболее высокая степень очистки достигается электролитическим методом.
Чистое золото — понятие условное, степень чистоты выражается пробой 999; 999,9 и т.д., однако 1000-й пробы нет. Золото, как и все металлы, маркируется. Марка чистого золота Зл 999 означает, что в его составе золота (Зл) 99,9 %, остальное примеси; Зл' 999,9 — в составе золота 99,99 %, остальное примеси. В качестве примесей - свинец, железо, сурьма, висмут, медь, серебро в допустимых пределах.
Аффинированное золото выпускается в слитках различной массы. Степень чистоты по специальным техническим условиям может достигать 99,9999 %. Основная масса чистого золота идет на составление сплавов, используемых для производства ювелирных изделий, монет и медалей; зубных протезов; сусального золота; декоративных гальванопокрытий. Используется также золото для нужд электронной промышленности, приборостроения и др.
Серебро (Ag)— металл белого цвета, очень тягучий, пластичный и ковкий, режется ножом. Серебро тверже золота, но мягче меди. Очень хорошо полируется, имеет наивысшую отражательную способность, является самым электро и теплопроводным металлом.
Плотность серебра 10,50;
температура плавления 960,5 °С;
твердость по Бринеллю 25 (по Моосу 2,5).
Серебро устойчиво к действию влажной среды, не взаимодействует с органическими кислотами, с растворами щелочей, азотом, углеродом, устойчиво по отношению к кислороду. Серебро устойчиво к действию соляной и плавиковой кислот. Разбавленная серная кислота также не растворяет его. Царская водка, которая растворяет золото, на поверхности серебра образует защитную пленку. Однако при длительном пребывании на воздухе серебро постепенно темнеет под действием сероводорода, находящегося в воздухе. Серебро легко соединяется с серой. Озон также образует на поверхности серебра черный налет. Хлор, бром, йод реагируют с ним даже при комнатной температуре. Серебро легко растворяется в азотной кислоте и концентрированной серной при нагревании. Растворяется серебро в цианистых щелочах, хорошо соединяется с ртутью, образуя серебряную амальгаму.
В природе серебро образует более 60 минералов, в которых находится в различном состоянии. В основном в сернистых соединениях с высоким содержанием серебра (до 87%). Однако, несмотря на большое количество минералов серебра в рудах, они встречаются в незначительных количествах, часто рассеяны среди других минералов. Самородное серебро встречается значительно реже самородного золота, так как легче образует соединения с другими элементами. Самородное серебро представляет собой природный сплав с золотом, медью, железом, висмутом, ртутью, платиной и другими элементами. Встречается в виде неправильных зерен, пластинок, листочков, проволочных и нитевидных выделений. Крупные самородки чрезвычайно редки и могут достигать сотен килограммов.
Основными источниками серебра являются комплексные руды цветных металлов, из которых серебро извлекается попутно со свинцом, цинком, медью, никелем, а также золотом и ураном. Извлечение серебра из серебросодержащих минералов производится подобно золоту посредством амальгамации и цианирования, в зависимости от характера сырья. Полученный продукт подвергается аффинажу .
Принцип аффинажа заключается в растворении серебра на аноде и осаждении его кристаллов на катоде. Осажденное серебро после фильтрации и промывки подвергается плавке. А нерастворимый анодный шлам, содержащий золото, платину, подвергают дальнейшей обработке. Аффинированное серебро выпускается в слитках различной массы, в порошке, а также в гранулах. Степень чистоты серебра может достигать 99,9999 %. Благодаря своим уникальным свойствам: высоким степеням электро и теплопроводности, отражательной способности, светочувствительности и т. д. — серебро имеет очень широкий диапазон применения. Его применяют в ювелирном деле, фотографии, электронике, электротехнике, точном приборостроении, ракетостроении, медицине, для защитных и декоративных покрытий, для изготовления монет, медалей и других памятных изделий.
Платина (Pt)— серовато-белый блестящий металл, тяжелый и тугоплавкий. По пластичности и ковкости уступает золоту и серебру. Может прокатываться в тончайшие листы (до 0,0025 мм) и протягиваться в тончайшую проволоку (до 0,001 мм).
Плотность платины 21,45;
температура плавления 1769°С;
твердость по Бринеллю 50 (по Моосу 5).
В химическом отношении платина является наиболее устойчивым металлом. Не окисляется на воздухе даже при накаливании и, остывая, сохраняет сбой цвет. Устойчива к влажной среде. Отдельно кислоты на нее не действуют, растворяется в горячей царской водке. Разъедают платину цианистый калий и расплавленные щелочи. В природе платина встречается чаще в самородном состоянии, в виде зерен и чешуек различной величины, редко в виде крупных самородков. Самородная платина представляет собой минералы, включающие в свой состав кроме платины железо, иридий, родий, палладий, медь, никель и поликсен. Поликсен не имеет постоянного состава и является источником добычи многих металлов. Платиновые руды, которые также являются источником получения платины и платиновых металлов, в природе распространены мало. Основным источником добычи платины являются медно-никелевые месторождения, из руд которых платина добывается попутно.
В природе металлы платиновой группы обычно сопутствуют друг другу. Попутно платину и другие платиновые металлы получают при аффинаже золота.
Аффинированная платина выпускается в слитках со степенью чистоты до 99,99 %.
Для изготовления ювелирных изделий платина применяется с давних времен. Высокопробный платиновый сплав считается классическим ювелирным материалом для изготовления изделий с драгоценными камнями. Но использование ее в ювелирных изделиях значительно сократилось.
Широкое применение платина нашла в различных областях промышленности.
Палладии (Pd)— металл серебристо-белого цвета пластич- ный и ковкий, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку.
Плотность палладия 12,02;
температура плавления 1552°С;
твердость по Бринеллю 52 (по Моосу 5).
На воздухе при нормальной температуре палладий не окисляется, устойчив к влажной среде. При нагревании до 860 °С окисляется ппичем с увеличением температуры оксид разлагается и металл снова светлеет. По своим химическим свойствам палладий уступает всем металлам платиновой группы, растворим в азотной и горячей серной кислотах, а также в царской водке.
Главным источником получения палладия служат сырая платина и шламы никелевого производства. Палладий используется для составления ювелирных палладиевых сплавов, а также как компонент сплавов белого золота. Кроме того, широко применяется в приборостроении, химической, электронной и электротехнической промышленности.
Осмий (Os)— серовато-белый металл с голубым оттенком, тяжелый, тугоплавкий, твердый и хрупкий. Механической обработке не поддается
Плотность 22,48;
температура плавления 2700 С;
твердость по Бринеллю 200 (по Моосу 7,0).
Наиболее стойкий в химическом отношении металл. Ни одна из кислот и царская водка на него не действуют.
В природе встречается как составная часть самородной платины, а также как самостоятельный минерал в виде осмистого иридия. При аффинаже в процессе растворения платиновых металлов в царской водке остается нерастворенным.
В ювелирном производстве не применяется. Используется в точном приборостроении и химическом производстве.
Родий (Rh)— голубовато-белый металл, напоминающий алюминий, твердый и хрупкий. Имеет высокую отражательную способность. При нагревании приобретает пластичность.
Плотность 12,41;
температура плавления 1960°С;
твердость по Бринеллю 101 (по Моосу 6,0).
Химически стойкий. В нормальных условиях на воздухе и в воде не окисляется. При нагревании покрывается черной оксидной пленкой, которая исчезает при температуре свыше 1200 °С. Родий устойчив к действию кислот (кроме концентрированной серной) и царской водки. Устойчив к действию серы, хлора, фтора.
В природе присутствует в виде примесей самородной платины. Получают родий попутно с извлечением платины.
Применяется в ювелирном производстве как декоративное и защитное покрытие ювелирных изделий. Изделия из недрагоценных металлов и серебра, покрытые слоем родия, обладают высокой износостойкостью.
Используется в технике для изготовления рефлекторов, элек- трических контактов, а также в химической промышленности.
Рутений (Ru)— серовато-белый металл, тугоплавкий, твердый и хрупкий. Механической обработке не поддается.
Плотность 12,45
температура плавления 2310°С;
твердость по Бринеллю 170 (по Моосу 6,5).
Химически стойкий. Слабо растворяется в царской водке. Устойчив к действию кислот и серы.
В природе встречается как примесь самородной платины и в медно-никелевых рудах. Источник получения — попутное извлечение при аффинаже платины.
В ювелирном производстве не применяется. Используется в химической промышленности и медицине.
Иридий (Ir)— серовато-белый металл, тяжелый, тугоплавкий, твердый и хрупкий. Механической обработке не поддается.
Плотность 22,42;
температура плавления 2443 °С;
твердость по Бринеллю 172 (по Моосу 6,5).
В химическом отношении иридий один из самых стойких металлов. Ни кислоты, ни царская водка на него не действуют. Только при температуре свыше 800 °С иридий поддается действию хлора, фтора и кислорода. В природе находится в виде примесей самородной платины, а также самостоятельного минерала осмистого иридия. Получают при аффинаже платины. В ювелирном производстве не используется. Входит в состав платиновых сплавов промышленного производства для повышения твердости сплава. Применяется в качестве наконечников дорогих перьев для авторучек. Широко используется в приборостроении
СПЛАВЫ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Использование чистых металлов для изготовления ювелирных изделий нецелесообразно вследствие их высокой стоимости, недостаточной твердости и износостойкости. Для получения нужных качеств к драгоценным металлам добавляют в определенных соотношениях другие металлы, которые называют легирующими, или лигатурой. Легирующими могут быть как драгоценные, так и недрагоценные металлы. Несмотря на это, полученные сплавы именуют драгоценными. С помощью легирования драгоценных металлов сплавам можно придавать различные свойства, например необходимую твердость, пластичность, литейные качества, цвет, температуру плавления и т. д. Число ювелирных сплавов велико, и по мере введения новых технологий в производство ювелирных изделий создаются новые сплавы. Сплавы, получившие наибольшее распространение, предусмотрены ГОСТом, согласно которому металлургические предприятия выпускают полуфабрикаты в виде слитков, листов, лент, полос, фольги, проволоки, профилей для использования на ювелирных предприятиях. Наибольшее количество сплавов имеет золото.
СПЛАВЫ ЗОЛОТА
В состав золотых сплавов в качестве легирующих компонентов могут входить: серебро, медь, палладий, никель, платина, кадмий и цинк. Каждый из компонентов по-своему влияет на свойства сплава.
Серебро придает золотому сплаву мягкость, ковкость, понижает температуру плавления и изменяет цвет золота. По мере добавления серебра цвет сплава зеленеет, переходя в желто-зеленый; при содержании серебра более 30 % цвет становится желто-белым и бледнеет по мере увеличения количества серебра; при содержании в сплаве 65 % серебра цвет сплава становится белым.
Медь повышает твердость золотого сплава, сохраняя ковкость и тягучесть. Сплав приобретает красноватые оттенки, усиливающиеся по мере повышения процентного содержания меди; при содержании 14,6 % меди сплав становится ярко- красным. Однако медь понижает антикоррозийные свойства сплава.
Палладий повышает температуру плавления золотого сплава и резко изменяет его цвет — при содержании в сплаве 10 % палладия слиток окрашивается в белый цвет. Пластичность и ковкость сплава сохраняются.
Никель изменяет цвет сплава в бледно-желтый, повышает твердость. Содержание никеля повышает текучесть расплава, а значит, литейные качества.
Платина окрашивает золотой сплав в белый цвет интенсивнее палладия. Желтизна теряется уже при содержании 8,4 % платины в сплаве. Резко повышается температура плавления сплава. При повышении содержания платины до 20 % увеличивается упругость сплава.
Кадмий в составе сплава резко понижает температуру плавления, но сохраняет ковкость и пластичность сплава.
Цинк резко понижает температуру плавления сплава, повышает текучесть его, придает сплаву хрупкость и зеленоватый оттенок. Участие каждого компонента в золотом сплаве определяется в зависимости от свойств, которыми должен обладать сплав. Так, серебро и медь дают возможность создавать сплавы от бледно-желтого до красного через зеленоватые или красноватые тона; сохранить мягкость, пластичность, ковкость и среднюю температуру плавления сплава. Палладий, никель и платина позволяют получить золотые сплавы белого цвета с более высокой температурой плавления и очень высокими антикоррозионными свойствами. Кадмий и цинк дают возможность получить золотые сплавы с довольно низкой температурой плавления, а следовательно, использовать полученные сплавы в качестве при поев.
Золотые сплавы можно классифицировать по цветовому признаку на желтые, красные, зеленые, белые, розовые и т. д., в зависимости от оттенков. Но сплавы одного цвета могут иметь различное процентное содержание золота. Можно различать сплавы по технологическому признаку, т. е. применению его для ручной работы, штамповки, литья или припоев. Но сплавы одного назначения будут отличаться по процентному содержанию в них золота. Поэтому прежде всего драгоценные металлы классифицируют по процентному содержанию в них основного металла, т. е. по пробам.
Для золота существуют утвержденные ГОСТом цифровые значения—пробы, указывающие на количество драгоценного металла, содержащегося в 1000 частях сплава. Проба, аналогично градусу, может обозначаться знако «°» в конце цифрового значения. Например, 958-я проба — 958°. Проба присваивается каждому драгоценному сплаву. ГОСТ 6835—80 предусматривает 40 золотых сплавов восемнадцати проб, имея в виду различное их назначение. Для ювелирных изделий используются сплавы пяти проб — 958, 750, 585, 583, 375-й.
Сплав 958-й пробы трехкомпонентный, кроме золота в своем составе имеет серебро и медь, используется в основном для изготовления обручальных колец. Сплав считается высокопробным, имеет приятный ярко-желтый цвет, близкий к цвету чистого золота. Очень мягкий, в результате чего полировка на изделии держится недолго.
Сплавы 750-й пробы трехкомпонентные и более, кроме золота в составе может быть серебро, медь, палладий, никель и цинк. Сплавы считаются высокопробными. Цвет сплавов колеблется от желто-зеленоватого через красноватые оттенки до белого. Сплавы 750-й пробы имеют самое разнообразное применение при изготовлении ювелирных изделий.
Сплав 585-й пробы взамен 583-й в нашей стране введен в 1989г. и приравнен (в торговых и скупочных прейскурантах) к 583-й. Сплавы близки по составу и характеристике сплавам 583-й пробы. В странах с метрической системой проб 583-я проба не предусмотрена, но широко используется 585-я. Наиболее распространенные сплавы 583-й пробы трехкомпонентные и более, кроме золота могут иметь в составе серебро, медь, никель, пал ладий, кадмий и цинк. Цвет сплавов 583-й пробы может быть самым разнообразным — от красного, желтого или зеленого до белого различной интенсивности и оттенков. Сплавы имеют самое широкое применение при изготовлении ювелирных изделий.
Сплавы 375-й пробы принято считать низкопробными. Цвета сплавов красноватые, приглушенные. При потере полировки изделие приобретает сероватую тональность. Используются данные сплавы, как правило, для изготовления обручальных колец. Разнообразие сплавов одной пробы может быть велико, и поэтому стандартизация сплавов без их маркировки невозможна. Каждый сплав имеет свою маркировку, по которой можно определить содержание компонента в сплаве. Для маркировки компонентов золотых сплавов введены буквенные обозначения: Зл — золото, Ср — серебро, М — медь, Пд — палладий, Пл — платина, Н — никель, Кд — кадмий, Ц — цинк. Содержание компонентов определяется цифровым шифром.
В сплавах золотосеребряных, золотомедных и золотосереб- ряномедных цифровой шифр маркировки ставится в конце марки в тысячных долях.
Например, марка золота 750-й пробы ЗлСр750-250 означает двухкомпонентный золотосеребряный сплав с содержанием золота 750 долей из 1000 в сплаве
(т. е. 75%) и содержание серебра 250 долей, т. е. 25%.
В марках золотомедных сплавов цифровой шифр указывается только для золота. Например, марка золота ЗлМ583 означает двухкомпонентный сплав с содержанием золота 58,3 % (583 проба) , остальное — медь.
В марках золотосеребряномедных сплавов цифровой шифр ставится только для золота и серебра. Например, марка ЗлСрМ958-20 означает трехкомпонентный золотой сплав 958-й пробы, в котором присутствует кроме золота 2 % серебра, остальное (2,2 %) — медь.
В золотых сплавах с содержанием платины, палладия и никеля цифровой шифр указывает на процентное содержание каждого компонента, кроме золота. Например, марка ЗлМНЦ12,5-10-2,5 означает золотой сплав 750-й пробы, в котором меди — 12,5 %, никеля — 10 % и цинка — 2,5 %.
В марках золотых припоев золото имеет обозначение — ПЗл, а цифровой шифр указывает на процентное содержание и ставится после каждого компонента, кроме последнего. Например, марка золотого припоя ПЗл58,ЗСр11М18КдЮЦ означает 5-компонентный сплав 583-й пробы, в котором серебра— 11 %, меди — 18 %, кадмия — 10 %, остальное (2,7 %) цинк.
Государственные стандарты предусматривают все виды сплавов в большом разнообразии с расчетом на то, чтобы предприятие-изготовитель могло выбрать сплав нужной пробы и состава. В табл. 1...5 приведены составы и характеристики ювелирных золотых сплавов различных проб действующих стандартов и ранее существовавших. По ним можно определить зависимость цвета сплава, плотности и температуры плавления от участия и соотношения легирующих компонентов сплава. Плотность и температура плавления указаны только для стандартных сплавов
ГОСТ 6835 — 80.