Почему драгоценные металлы не используют в чистом виде

При изготовлении ювелирных украшений драгоценные металлы не используются в чистом виде, потому что они не обладают достаточной прочностью. Золото, серебро, платина в чистом виде – мягкие металлы, которые легко деформируются.Для увеличения прочности ювелирных изделий в сплав добавляют недрагоценные металлы.

Изделия, изготовленные из сплавов, обладают достаточной твердостью и коррозийной стойкостью.

В зависимости от процентного соотношения металлов сплавы отличаются друг от друга пластичностью, температурой плавления, цветом и другими свойствами.

Формирование цвета металла

Мы воспринимаем цвет, когда различные длины волн, составляющих белый свет, избирательно взаимодействуют с веществом путем поглощения, дифракции,
отражения, преломления или рассеяния световых лучей или когда не белый свет излучается веществом (4). Длина волны видимого света порядка 380-780
нм. Рисунок 2 показывает энергию в видимой части спектра.

Образование цвета в металлах и их сплавах можно объяснить с помощью зонной теории. Когда металл и свет взаимодействуют, электроны с поверхности
металла, на энергетическом уровне, расположенного ниже или на уровне Ферми, поглощают фотоны и приходят в возбужденное состояние выше уровня Ферми
(5). Эффективность поглощения и вторичного излучения света зависит от атомных орбиталей атомов (4).

Белый отраженный свет получится в том случае,
если различные цвета в белом свете отражаются одинаково хорошо. В случае золота и меди, эффективность падает с ростом энергии, в результате чего
из-за уменьшения отражательной способности в синей части спектра они отражают лучи желтого и красноватого цвета.

Измерения, выполненные на золотых сплавах с различным содержанием серебра (рис 3), показывают высокую отражательную способность, демонстрируемую
чистым золотом для нижней части энергии (ниже 2,3 эВ) видимого спектра (6) (рисунок 2). Это означает, что желтый цвет золота формируется путем
селективного отражения красного-желтого диапазона длин волн.

При увеличении содержания серебра, высокая отражательная способность начинает
преобладать в высокой энергетической части видимого спектра. Серебро имеет очень похожую электронную структуру, но переход электронов над уровнем
Ферми требует большей энергии, что сдвигает отражательную способность на конец фиолетового видимого спектра, в результате чего получается
характерный белый металлический цвет (6).

Характеристики драгоценных металлов

Золото:

  • цвет – желтый;
  • высокая пластичность;
  • плавится при температуре 1063 градусов;
  • закипает при температуре 2530 градусов;
  • не окисляется на воздухе и в воде;
  • низкая прочность и твердость.

Серебро:

  • цвет – белый;
  • плавится при температуре 960.5 градусов;
  • закипает при температуре 1955 градусов;
  • имеет высокие показатели тепло- и электропроводности;
  • при повышенном содержании сероводорода в окружающей среде покрывается темным налетом сульфида серебра;
  • высокая пластичность;
  • низкая прочность и твердость.

Платина:

  • цвет – серебристо-белый;
  • плавится при температуре 1773 градуса;
  • закипает при температуре 4300 градусов;
  • не разрушается под воздействием воздуха и воды;
  • низкая тепло- и электропроводность;
  • высокая пластичность;
  • низкая твердость.

Измерения цвета

Сплавы драгоценных металлов для изготовления ювелирных изделий

Для некоторых применений золота, в основном для ювелирных изделий и стоматологии, цвет играет важную роль. В течение очень долгого времени
производители не оценивали цвет, но это уже не уместно, так как человеческий глаз является субъективным. Есть случаи, когда цвет является
непременным условием, например, при выборе припоя для ремонта элементов украшения.

Необходимость точного измерения цвета привело к созданию различных систем, предназначенных для оценки цвета. Система Munsell описывает цвет с
помощью трех координат: “Оттенок”,”цветность “и” значение “(7). “Оттенок” является названием цвета и описывается словами (красный, зеленый, синий,
и т.д.), «цветность» обозначает интенсивность цвета, как расстояние от бело-серо-черный оси и «значение» описывает положение на бело-серо-черный
масштабе. Система Манселла по-прежнему опирается на человеческий глаз и цвета описываются визуальным сравнением их по близости к ближайшему эталону.

Тем не менее, ювелирная промышленность требует более объективную систему, чтобы было единообразие между различными производителями. Система DIN
использующаяся Европейским союзом, основана на сравнении физического цвета со стандартным цветом золота. Недостатком этой системы является то,
что идентификационный цвет по-прежнему зависит от глаз, а низкокаратное золото может со временем обесцветиться из-за потускнения.

Предлагаем ознакомиться  С чем носить бусы в этом году, советы модницам

Manufacturing Jewellers {amp}amp; Silversmiths of America’s Committee для золотого цвета определила эталон, который основан на системе CIELAB (8, 9).
Эта система имеет то преимущество, описывает цвет математически, без вмешательства человеческого глаза, и является частью американского сообщества
по стандартному испытанию материалов на цвет и внешний вид. CIELAB является международно признанной системой измерения цвета, разработанной CIE
(Международная комиссия по освещению), и принят в 1976 году.

Метод CIELAB выражает цвет в трехмерных координатах – L *, а * и b *, где L * – яркость (10). Значение L *= 0 означает, что свет не
отражается от образца, а L * = 100 означает, что весь падающий свет отражается. Координата а * – мера интенсивности зеленого (отрицательного)
или красный (положительного) компонента спектра, в то время как b * – мера интенсивности синего (отрицательного) или желтого (положительного)
компонента. Цвет образца может быть определен путем построения этих координат в качестве точки в трехмерном пространстве, изображенном на рис.4.

Значения L *, а * и b * образца получают в виде прямых показаний с помощью спектрофотометра, подключенного к компьютеру. Спектрофотометр имеет
разрешающую способность в 5-10 раз выше, чем человеческий глаз (7, 10). Так как цвет образца зависит от источника света, самого образец и
наблюдателя, спектрофотометр использует искусственный источник света, который имитирует естественный свет, фотодиоды в качестве датчиков, и
компьютер в качестве наблюдателя. Различные проблемы, связанные с измерения цвета, такие как объективность, точность и воспроизводимость решаются с
помощью этой системы.

Рисунок 5 показывает а * б * координаты цвета различных цветных сплавов золота. Их составы представлены в таблице 1.

Золотой

Количество золота в сплаве зависит от пробы. В качестве добавок к золоту в сплавах используют обычно серебро и медь как основные составляющие. Вдобавок для придания золоту нужного оттенка применяются платина, никель, цинк, палладий и кадмий.Характеристики золотых сплавов:

  • сплав из золота, серебра и меди имеет желтый цвет, отличается высокой прочностью, хорошо поддается ювелирной обработке;
  • сплав из золота и серебра может иметь цвет от белого до светло-желтого в зависимости от пробы, легко поддается обработке;
  • сплав из золота и платины, который называется белым золотом, белый или светло-желтый, часто используется в ювелирном деле;
  • сплавы из золота и палладия, а также из золота и кадмия редко применяются для изготовления ювелирных изделий : первый сплав слишком тугоплавкий, второй — хрупкий.

Золотые сплавы являются наиболее ценными, дорогостоящими, применяются для изготовления ювелирных украшений. Состав включает в себя следующие компоненты:

  • кадмий;
  • золото;
  • никель;
  • цинк;
  • медь;
  • серебро;
  • платина.

Медь и никель придают золотому сплаву прочность. Платина и серебро – светлый, благородный оттенок.

Золотые украшения из ювелирного сплава

В результате многочисленных экспериментов появились золотые ювелирные сплавы с добавлением галлия и алюминия, придающих металлу фиолетовые, пурпурные оттенки.

Включение в состав серебра и стали позволяют получать серые золотые сплавы. При повышенных показателях стали получается синее золото.

Красивый зеленоватый оттенок золотому ювелирному сплаву придает серебро в сочетании с кадмием.

Получают его путем добавления в золотой сплав меди с последующей специфической химической обработкой.

Согласно существующим стандартам представлены следующие виды золотых сплавов:

  1. 585 проба. Содержит не менее 59% золота и является наиболее популярным среди ювелиров. Характеризуется высокими показателями прочности, твердости, не тускнеет. Имеет широкий спектр оттенков в зависимости от показателей вкрапления других металлов (никеля, серебра, цинка).
  2. 958 проба. Наиболее дорогой состав, включающий в себя более 96% золота. Обладает ярко-выраженным желтым оттенком, Устойчив к неблагоприятным внешним факторам. Используется для изготовления обручальных колец, дорогостоящих ювелирных украшений с драгоценными камнями.
  3. 375, 500 пробы. Относятся к категории золотосодержащих сплавов, включающих в себя высокие показатели меди и серебра. Быстро тускнеет и почти не применяется в ювелирной сфере.
  4. 750 проба. Содержит более 75% золота с добавлением меди, платины, серебра и палладия. Сплав отличается прочностью, долговечностью, красивым блеском, в силу чего пользуется большой популярностью.

На сегодняшний день наиболее востребованы золотые сплавы белого, красного и желтого оттенков.

Предлагаем ознакомиться  Синий бриллиант как называется

Золотое кольцо с топазами и фианитами, SL (цена по ссылке)

Сплавы серебра

В серебряных сплавах в качестве лигатуры применяют медь, цинк, кадмий, алюминий и никель.

Характеристики серебряных сплавов:

  • сплав серебра с медью может иметь цвет от белого до красно-медного в зависимости от процентного соотношения металлов, сочетает в себе прочность с пластичностью;
  • сплав серебра с цинком имеет белый цвет, хорошо поддается ювелирной обработке;
  • сплав серебра и кадмия белого цвета, твердый, при содержании кадмия более 50 процентов приобретает хрупкость;
  • сплав серебра с алюминием имеет светло-серый цвет, пластичен, если алюминия в сплаве не более 6 процентов;
  • сплав серебра с медью и кадмием белого цвета, хорошо поддается ювелирной обработке.

Золотой

Система Au-Ag-Cu;

Интерметаллические соединения;

Оксидирование поверхности.

Au-Ag-Cu система

Система Au-Ag-Cu является основой наиболее распространенных ювелирных изделий из золота и стоматологических сплавов, используемых сегодня, и
насчитывает несколько тысячелетий. Цветные вариации желтого, красного и зеленого могут быть получены различными соотношениями Аи- Ag- Cu. Рис. 8
иллюстрирует богатый, желтый цвет высококаратного золота.

Белое золото разработано также на основе системы Au-Ag-Cu. Белый цвет является
результатом легирования элементов, известных своими характеристиками отбеливания, таких как никель (Ni), палладий (Pd) и марганец (Mn).
Легирующие добавки в тройной системе также используются для улучшения свойств, таких как литейные качества или твердость.

Множество оттенков и цветов могут быть получены в системе Au-Ag-Cu только путем изменения состава, как показано на тройной диаграмме на рис.9.
Добавка меди дает красноватый оттенок сплава, а добавление серебра делает сплав зеленоватым. В соответствии с зонной теорией добавление серебра в
сплав Au-Cu вызывает расширение энергетической щели, которую электроны должны преодолеть, чтобы достичь энергетическое состояния над уровнем Ферми.

Паника улеглась: что дальше с золотом и рублём?

Металлургия тройной системы Au-Ag-Cu, в том числе явлений порядок-беспорядок, была тщательно изучена, и рассмотрены в глубине Prince и др (13),
(14 Рэпсон, 15), и Ясуда (16). Примеры зеленых золотых изделий показаны на рисунке 10.

(Следует также отметить, что цинк быстро выгорает при любом плавлении или переплаве металла – Прим. переводчика)

Добавление кадмия (Cd) до 4 мас.% было также использовано для производства 18 каратных зеленых сплавов. 75Au-23Cu-2Cd – светло-зеленый сплав,
состав 75Au-15Ag-6Cu-4Cd темно-зеленого цвета (20). Кадмий, в основном, известен в качестве легирующей добавки, используемой для производства
припоев.

Однако CdO считается очень токсичным, он раздражает дыхательную систему и наносит непоправимый ущерб почкам. Он классифицирован Международным
агентством по изучению рака в качестве канцерогена (21 – 23).

Белое золото

Сплавы белого золота были первоначально разработаны в качестве заменителей платины и обычно используются в ювелирной промышленности для
монтировки бриллиантов, для комбинированных, белых с желтым ювелирных изделий, и для застежек (иногда с гальваническим нанесением золота) на
высококачественные колье вследствие высокой прочности этих сплавов (рисунок 11).

Белые сплавы золота, используемые в ювелирной промышленности, в основном базируются на комбинациях Au-Cu-Ni-Zn и Au – Pd-Ag. Отбеливающий
эффект никеля или палладия является результатом снижения отражательной способности сплава в низкой энергетической части видимого спектра.
Процессы поглощения идут при энергиях значительно ниже, чем для чистого золота и отражательная способность снижается в красной и инфракрасной
областях спектра (6). Рисунок 12 показывает кривые отражательной способности для различных никель- и палладий-содержащих сплавов.

Золотые украшения зачаровывают людей на протяжении тысяч лет. Оттенки и цвета – только вариации их красоты и блеска. Золото всегда будет
цениться из-за своего уникального желтого цвета, но потребность в разнообразии и оригинальности вызывает моду на некоторые из цветных сплавов
золота. Новые проекты и идеи, безусловно, возникают, и на уровне современных знаний и технологий, связанных с созданием цветных сплавов золота,
могут быть успешно решены.

Платиновые сплавы

Платиновый ювелирный сплав ценится за свой блеск и благородный белый оттенок. Отличается прочностью, пластичностью, длительным эксплуатационным сроком. Устойчив к воздействию щелочи и кислоты.

Состав платинового сплава включает в себя следующие элементы:

  • родий – придает дополнительную прочность;
  • медь – повышает показатели твердости сплава;
  • кобальт – улучшает литейные свойства платины.

Дополнительные компоненты помогают ювелирным изделиям на протяжении долгого времени сохранять блеск, прочность и красоту.

Существуют следующие виды платиновых ювелирных сплавов:

  1. 850-я проба. Содержит 85% платины. Быстро тускнеет, а потому редко применяется для изготовления ювелирных украшений.
  2. 950-я проба. На 95% состоит из чистой платины. Данный вид сплава наиболее популярен в ювелирном деле, хотя изделия, выполненные из этого материала, достаточно дорогостоящие.
  3. 900-я проба. Содержит 90 % платины. От 950-й отличается меньшим блеском и более тусклым оттенком, однако часто используется для изготовления различных украшений, изделий с драгоценными камнями.
Предлагаем ознакомиться  У кого самые большие запасы золота

Платиновые украшения из ювелирного сплава

Знание об особенностях различных ювелирных сплавов помогут выбрать максимально качественное изделие, которое не потеряет первозданный вид и эстетические свойства на протяжении многих десятков лет!

В ювелирном деле используют следующие лигатуры для платины: медь, золото, палладий, родий, галлий, вольфрам, иридий, кобальт.

Сплавы драгоценных металлов для изготовления ювелирных изделий

Медь в платиновых сплавах повышает пластичность материала. Кобальт, иридий и вольфрам повышают износостойкость ювелирных изделий.

Для ювелирных изделий годится сплав, в котором не меньше 85 процентов платины. Если платины меньше, металл более тусклый, больше похожий на серебро по цвету. Поэтому проба ювелирных изделий из платины должна быть не меньше 850-й.

Сплавы драгоценных металлов в ювелирном производстве

В большинстве случаев основным компонентом ювелирных сплавов выступает золото, серебро или же платина. К числу дополнительных элементов, входящих в состав, относятся:

  • палладий;
  • медь;
  • кадмий;
  • цинк.

От драгоценных металлов в чистом виде данного рода составы отличаются повышенной прочностью, устойчивостью к воздействию неблагоприятных внешних факторов.

Ювелирные сплавы применяются с целью изготовления дорогостоящих украшений: колец, серег, диадем, кулонов, запонок с драгоценными камнями. Вкрапления же никеля, хрома, хирургической стали применяют для изготовления бижутерии.

Существует несколько основных разновидностей ювелирных комбинаций, имеющих специфические свойства и характеристики.

Что такое ювелирные сплавы?

Сплавы драгоценных металлов широко используются в ювелирном деле.

Качество драгоценных металлов и их сплавов регулируется Национальным стандартом ГОСТ Р525999-2006 «ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ».

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к методам анализа драгоценных металлов (золота, серебра, платины, палладия, родия, иридия, рутения и осмия), в том числе аффинированных, и сплавов на основе драгоценных металлов, а также требования безопасности.

Стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и пересматриваемые методики количественного химического анализа (далее — методики анализа), применяемые при контроле качества драгоценных металлов и их сплавов.

При производстве ювелирных изделий, как правило, использу­ют различные сплавы, получаемые путем добавления к драгоценным металлам в определенных пропорциях других металлов, называемых легирующими. Легирующими могут быть как драгоценные, так и не­драгоценные металлы, но полученные сплавы всегда считаются дра­гоценными.

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.

ЛИТЕРАТУРА

1. S. Watanabe, in ‘Precious Metals Science and Technology’, eds. L.S. Benner, T. Suzuki, K. Meguro and S. Tanaka, International
Precious Metals Institute, Allentown, 1991, 1

2. World Gold Council, Gold Jewellery in the 1990s, Internet, http://www.gold.org/ Ginfos/Gi5jew.htm, 1999

3. World Gold Council, The New World – Pizzaro and Atahualpa, Internet,

4. K. Nassau, Colour Res. and Appl., 1987, 12, 4

5. K. Yonemitsu, in ‘Precious Metals Science and Technology’, eds. L.S. Benner, T. Suzuki, K. Meguro and S. Tanaka, International Precious
Metals Institute, Allentown, 1991, p.13

6. K.E. Saeger and J. Rodies, Gold Bull., 1977, 10, 10

7. D.P. Agarwal and G. Raykhtsaum, in ‘The Santa Fe Symposium on Jewelry Manufacturing Technology 1988’, ed. D. Schneller, Santa Fe, 1988, p. 229

Сплавы драгоценных металлов для изготовления ювелирных изделий

8. M. Plotnick, American Jewelry Manufacturer., Jan. 1991, 20

9. G. Raykhtsaum and D.P. Agarwal, Gold Technol., 1997, No. 22, p. 26

10. R.D. Overheim and D.L. Wagner, in ‘Light and Color’, John Wiley {amp}amp; Sons Inc., New York, 1982, 63, 253

11. G. Raykhtsaum and D.P. Agarwal, American Jewelry Manufacturer, February 1990, 116