Материаловед

А.А. Волконский, студ. (ИГЭУ, г. Иваново)

Сплавом называется однородная по физико-химическим свойствам система, образовавшаяся в результате затвердевания расплавов, состоящих из двух или нескольких компонентов. Чистые драгоценные металлы в ювелирном производстве практически не применяются из-за неудовлетворительных для изготовления художественных отливок физико-химических и технологических свойств (например, высокой пластичностью и недостаточной твердостью золота и серебра, малой стойкостью к износу и т.п.).  Введение в металл различных присадок (легирующих элементов) позволяет существенно изменить эти свойства, разнообразить цветовую гамму  изделий  и,  тем  самым,  повысить  их  эстетическую  ценность и механическую прочность. В ювелирной промышленности применяются сплавы, основой  которых  являются  драгоценные  металлы:  золото,  серебро  и  платина.

Сплавы на основе золота.

В чистом виде золото мягкий и  чрезвычайно пластичный материал. Сплавы золота с другими металлами получают для повышения прочности и твердости, а так же и для его экономии. Содержание золота в сплаве выражается пробой. Номер пробы указывает, сколько массовых частей золота содержится в тысяче массовых частей сплава. Основными золотыми сплавами являются на сегодняшний день сплавы 958-й, 750-й, 585-й и 500-й проб. Кроме того, сплавы золота подразделяются по цвету и другим свойствам. Цвет художественной отливки является одной из важнейших эстетических характеристик. В зависимости от содержания легирующих элементов цвет сплава может иметь разные оттенки – от бледно-жёлтого до красно-жёлтого и даже зеленоватого. Даже сплавы одной и той же пробы могут различаться по цвету или оттенку цвета. Наиболее широка цветовая гамма сплавов 583-й и 750-й проб. Поэтому в обиходе часто используются такие названия как «белое золото», «красное золото» и т.п., которые, однако, нельзя рассматривать как научные термины.  В ювелирной производстве сплавы золота применяют для изготовления художественных изделий, монет, медалей. Для декоративной отделки, а также в защитных целях используется так называемое сусальное золото (золочение) – тончайшие пленки (от долей мкм до нескольких мкм), изготовленные ковкой из золотых сплавов. Осуществляется золочение главным образом гальваническим способом. Основной легирующей  добавкой в золотых сплавах является медь. Медь повышает твердость золотого сплава, позволяет значительно разнообразить цветовую гамму изделий различными оттенками красного цвета. Также, в качестве легирующих элементов в составе золотых сплавов применяют серебро, палладий, никель, платину, кадмий и др. Легирующие присадки в золотых сплавах называются лигатурами. При введении в сплав серебра по мере увеличения его содержания цвет золота переходит из насыщенного желтого в желто-зеленый. При содержании серебра в сплаве более 30% цвет становится практически белым. Сплавы золота с медью и серебром хорошо поддаются ковке и прокатке. Эти сплавы тверже чистого золота, но плавятся легче его. Палладий   применяется,  главным образом,  для  повышения  температуры  плавления.

При содержании его более 10% сплав становится белым. Никель улучшает литейные свойства золотых сплавов. Такие сплавы имеют бледно-желтый цвет, а при большом содержании никеля приобретают магнитные свойства. Платина резко повышает температуру плавления, окрашивает золотой сплав в белый цвет. Маркировка золотых сплавов  включает  буквенное  обозначение  элементов и их процентное содержание.

Сплавы на основе серебра.

В отличие от золотых сплавов, в сплавах серебра, используемых в ювелирном производстве,  основным легирующим элементом является медь. В чистом виде серебро – металл очень мягкий, подверженный истиранию и износу. Добавки меди позволяют в значительной степени улучшить его технологические и эксплуатационные свойства. Сплавы серебра обладают большой химической стойкостью, высокой отражательной способностью, что не маловажно для декоративных целей. Сплавы на основе серебра используются в ювелирном производстве для изготовления или серебрения различных изделий, столовых приборов, посуды, а так же для чеканки монет и медалей. Широкое применение находит серебрение — гальваническое нанесение серебряных покрытий для защиты изделий от коррозии, для декоративных целей, а также при реставрационных работах. В соответствующими государственными стандартами серебряные сплавы должны иметь в своем составе 91,6%,   87,5%,  80% или же 50% серебра.  Характеризуются по пробам. Содержание серебра выражается в тысячных долях, в отличие от всех остальных сплавов, у которых количество основного элемента указывается в процентном отношении.  Наибольшее  применение   в  ювелирном  деле  находят  следующие   сплавы:

Сплав Ag970. Устойчив к потускнению, обладает высокой температурой плавления, благодаря чему может применяться  для  изготовления  изделий  с  эмалью.  Подходит  для   ковки  и  тонких  филигранных  работ.

Сплав Ag925. Широко  применим  для  изготовления  ювелирных  украшений.  Цвет и коррозионная  стойкость  аналогичны  чистому  серебру.  Иногда  именуется  «стандартное серебро».  Сплав  обладает хорошими способностями к формообразованию и  значительной   стойкостью   при   эксплуатации.

Сплав Ag900. Также  чаще  всего  используется  для   изготовления  ювелирных украшений, однако,  несколько  уступает  по  технологическим  свойствам  сплаву  Ag925.  Подходит  для   литья,   ковки,   гибки,  пайки,  чеканки,  но   для   тонких   работ  слишком  твердый.  Непригоден   в   качестве   основы   для   нанесения   эмали.

Ag875 находит  наибольшее  применение  при  промышленном  изготовлении  ювелирных изделий.   Из-за   высокой   твердости   плохо   поддается   механической   обработке.

Сплав Ag800 применяют в основном для изготовления столовых приборов. Главным недостатком этого сплава являются быстрая окисляемость на воздухе и желтоватый оттенок. В  сплаве  высокое содержание меди, из-за  чего  при  взаимодействии  с  кислыми растворами  происходит образование токсичных солей меди. Вместе с тем, обладает   лучшими  среди   серебряных   сплавов   литейными   свойствами.

Существенным недостатком серебряных сплавов является то, что с добавлением меди они приобретают желтоватый оттенок. При увеличении содержания меди изделия на воздухе темнеют.  Цвет постепенно  может  меняться  от  желтого  до  почти  чёрного,  причем чем  больший  процент  меди содержится  в  сплаве,  тем  процесс потемнения  происходит   интенсивнее.  Маркируются  серебряные  сплавы  по  аналогии  с золотыми.

Платиновые сплавы.

Платина — тугоплавкий и очень химически стойкий элемент, поэтому сплавы на её основе характеризуются высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Платина уступает золоту и серебру по ковкости и пластичности. Применение присадок в данном случае обусловлено необходимостью снизить высокую температуру плавления платины, улучшить ковкость, повысить пластичность и износостойкость. В ювелирной промышленности применяют только два основных сплава на основе платины – с 5%-ным содержанием меди, и с 5%-ным содержанием иридия. Медь применяется для понижения температуры  плавления,  вместе  с  тем  повышает  твердость  и  прочность. Однако, сплав платины с медью имеет склонность к порообразованию, что является весьма негативным фактором для  ювелирного литья. Иридий существенно повышает твердость, наоборот, повышает температуру плавления, и одновременно придает сплаву износостойкость.  Добавки  кобальта  улучшают  литейные свойства платиновых сплавов и обеспечивают хорошие механические характеристики. Палладий позволяет получать сплавы  для  изготовления  закрепочных  деталей.  Добавки  не  влияют  на  цвет  сплава,  и он остается характерным для платины. В ювелирном деле платиновые сплавы используются главным образом для изготовления изделий с драгоценными камнями и бриллиантами. При изготовлении ювелирных украшений получаются оправы серовато-белых оттенков, нейтральные по эстетическому восприятию, и позволяющие в выигрышном свете преподнести красоту драгоценных камней. Платиновые сплавы обладают  высокой  коррозионной  стойкостью, поэтому ювелирные украшения в процессе эксплуатации практически не изнашиваются и не теряют презентабельный внешний  вид. В  ювелирной  промышленности  с помощью легирующих присадок удается получать платиновые сплавы хорошей ковкости для промышленного производства оправ и обручальных колец, формоустойчивые сплавы для изготовления закрепочных деталей, обладающих высокими механическими свойствами. Созданы сплавы  обладающие  повышенной  упругостью,  в кольцах из которых драгоценные камни  закрепляются непосредственно  только  за  счет  пружинных  свойств  сплава.

Список литературы

1. Магницкий О.С.,  Пирайнен В.Ю.   Художественное литье. — Спб. 1996

2. Ишлинский А.Ю.  Политехнический словарь. Москва.1989

3. Вацнер, Дасоян.  Технология электрохимических покрытий. 1972