какие качества придают драгоценному сплаву легирующие компоненты золото

Какие качества придают драгоценному сплаву легирующие компоненты золото

В ювелирной промышленности цветное золото впервые стало применяться в 19 веке. Это произошло в связи с открытием новых благородных металлов – осмия, родия и палладия. Уже в это время стало ясно, что лигатура в сплаве влияет на цвет и прочность изделий, но не на их пробу. 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.

Медь повышает твердость золотого сплава, сохраняя ковкость и тягучесть. Сплав приобретает красноватые оттенки и 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 и литейные качества. Платина окрашивает золотой сплав в белый цвет интенсивнее палладия. Желтизна теряется уже при содержании 8,4 % платины в сплаве. При повышении содержания платины до 20 % увеличивается упругость сплава. Цинк резко понижает температуру плавления сплава, повышает текучесть его, придает сплаву хрупкость и зеленоватый оттенок. Золотые сплавы можно классифицировать по цветовому признаку на желтые, красные, зеленые, белые, розовые и т. д., в зависимости от оттенков.

Палладий (благородное белое золото) повышает температуру плавления золотого сплава и резко изменяет его цвет. Белое золото на основе палладия дороже, чем на основе никеля. Никель (неблагородное белое золото) изменяет цвет на бледно-желтый. Сохраняя ковкость металла, никель придает ему твердость и повышает литейные свойства. Никель растворяется в меди в любом соотношении, а вот серебро растворяет лишь незначительное количество никеля. Красный оттенок золотому сплаву придает медь. Обычный состав лигатуры такого сплава – это серебро и медь. Синее золото – получается при сплавлении золота с железом. Зеленый оттенок получается при плавлении золота с серебром с добавлением кадмия. Оттенок золота может стать даже лиловым при введении алюминия, кобальта и палладия.

Во всем мире для распознания количества входящей в золотой сплав лигатуры используется несколько систем. Наиболее известными являются метрическая и каратная системы. В России уже долгие годы пользуются метрической системой. Она более простая и понятная и указывает на количество граммов золота, входящего в состав сплава весом в 1кг.

Источник

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА ЗОЛОТА

Шлычкова В. С., Старченко И. П.

Одним из направлений повышения выразительности ювелирных изделий является использование сплавов золота с различными декоративно-цветовыми характеристиками. Это приводит к расширению номенклатуры ювелирных спла¬вов за счет легирования золота элементами, не применявшимися в традиционных сплавах золота.

Влияние легирующих добавок на твердость и прочность золота

Табл. 2 подтверждает то общее положение теории сплавов, что чем больше отличие атомных радиусов основы и легирующей добавки, тем интенсивнее упрочняющее действие последней. Показательно в этом отношении сравнение твердости золото-серебряных и золото-никелевых сплавов. Добавление к золоту 50 ат.% серебра почти не изменяет твердости золота, в то время как добавка 50 ат.% никеля приводит к повышению твердости золота почти в 15 раз (до 260 кг/мм 2 ).

Большинство элементов ограниченно растворимы в золоте и в пределах своей растворимости также повышают твердость и прочность золота. Опубликованные данные представлены в обобщенном виде, на рис. 1, 2, 3.

Чтобы поднять твердость золота до 40 кг/мм 2 (согласно рис. 1), потребуется 1,2 ат.% Zr (0,6 вес.%) или 12,7 ат.% Сd (6,4 вес.%).

На основании графиков (см. рис. 1,2, 3) могут быть установлены ряды упрочнителей золота. Так, в пределах образования твердых растворов:

а)в вес.% Ве-Li-Zr-Ni-Ge-In-Мп-Сu-Сd-Со-Zn-Ag;

б)в ат.% Zr-Ве-Ni-In-Li-Ce-Cd-Сu-Мп-Со-Zn-Аg.

Еще одним путем повышения твердости и прочности является использование эффекта упрочнения, связанного с образованием упорядоченных твердых растворов. Классическим примером служат сплавы системы золото-медь (см. также системы Аu-Li; Аu-Zn; Аu-Mn; Аu-V и др.).

Характерной особенностью диаграмм состояния золота с элементами, присутствие которых делает металл непригодным к обработке, является образование эвтектики или перитектики золота и промежуточ¬ной фазы при полном отсутствии взаимной растворимости компонентов и области гомогенности промежуточной фазы (см. системы Аu-Вi; Аu-Рb, Аи-Те; Au-Na; Аu-К; Аu-Sr н др.).

Влияние легирующих добавок на температуру плавления золота

При изготовлении ювелирных изделий часто используют более легкоплавкие, в сравнение с основой, сплавы — припои, поэтому при анализе диаграмм состояния бинарных систем золота обращалось внимание на изменение температуры плавления золота.

На рис. 6 графически изображено снижение температуры плавления золота при легировании его различными компонен-тами. Пользуясь этим графиком, можно легко определить, какую из легирующих добавок следует предпочесть в каждом конкретном случае. Потребуется, например, около 1,2 вес. % Аl или около 7 вес. % Ge для снижения температуры плавле¬ния золота с 1063 до 950°С.

Влияние легирующих добавок на цвет золота

Известно, что цвет металла определяется его способностью избирательно отражать световые потоки. Объяснение этого явления кроется как в квантовом характере света в видимой области спектра, так и в квантовом (избирательном) характере поглощения электронами металла энергии световой волны. В табл. 3 приведены в процентах значения отраженной энергии при нормальном падении света на толстые слои металла [8].

Избирательная способность золота и меди поглощать лучи в зелено-синей области спектра, как видно из табл. 3, и обусловливает специфичный цвет этих металлов.

В соответствии с делением фазовых составляющих в бинарных сплавах на твердые растворы и промежуточные фазы [9], цвет золота изменяется и при образовании твердых растворов, и, особенно резко, при образовании промежуточных фаз. В пределах растворимости компонентов (ограниченной или неограниченной) все элементы изменяют цвет золота, осветляют его, придают ему белый, зеленый цвет или их разные оттенки. Медь — единственный элемент, который окрашивает сплавы золота в розовые и красные тона. Надо заметить, что золото очень легко утрачивает свою окраску. Цвет сплавов в системе золото-медь меняется от цвета чистого золота до цвета меди при добавлении 21 вес.% меди (45 ат.%).

Наибольшей способностью придавать золоту белый цвет отличаются элементы восьмой группы: Рd, Ni, Рt. Чтобы золото полностью утратило свой цвет, каждого из указанных элементов потребуется соответственно: 10-13; 13-16; 24-50 вес.%. Для наглядности приведем в % значения отраженной энергии при падении света с различными длинами воли на поверхность сплавов золота с палладием (табл. 4).

Из таблицы видно, что при легировании золота 5 вес.% резко снижается значение отраженной энергии в области красного и оранжевого света (с 90% до 74 и с 83% до 70% соответственно), поэтому и сплав имеет бледно-желтый цвет; с увеличением содержания палладия до 20 вес.% энергия световых волн отражается равномерно во всех областях спектра, и мы наблюдаем «белый» цвет сплава. Более детальное исследование цветовых характеристик сплавов этой системы позволило уточнить минимальную степень легирования золота палладием для получении «белого золота».

Цвет промежуточных фаз в бинарных системах золота может быть самым разнообразным:

белым — при введении 10 вес.% Sn (ξ—фаза), или 10 вес.% Мn (соединение МnАu₂), или 11 вес.% Мg (β’—фаза, соответствующая соединению МgАu);

оливково-зеленым — при 5 вес.% К — соединение КАu;

фиолетовым — при 9 вес.% К — соединение КАu.

Система Аu-Аl (рис. 7) оказалась наиболее наглядной при сопоставлении цветовых характеристик сплавов и диаграмм состояний. Совсем незначительные добавки аллюминия до 1,3 вес. % (8,8 ат. %) придают золоту розовые оттенки, очевидно, из-за наличия в структуре соединений — β или μ фазы, при увеличении содержания алюминия до 6 вес.% (31,7 ат.%) цвет продолжает оставаться розоватым, тогда как при 10 вес’.% (44,8 ат.%) сплав имеет уже белый цвет (вблизи соединения АuАl). Наиболее известным из окрашенных интерметаллидов золота является соединение АuАl₂, обладающее фиолетово-пурпурным цветом.

Наличие в структуре той или иной фазовой составляющей определяет, по-видимому, и способность золото-индиевых сплавов обнаруживать различные голубые или розовые оттенки после специальной термообработки [3].

К элементам, добавка которых до определенной концентрации не изменяет цвета золота, можно отнести:

ЛИТЕРАТУРА

1. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. Т. 1, М., 1962.

2. Эллиот Р. П. Структуры двойных сплавов, Т. 1, М., 1970.

3, 4, 5, 6. Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, 8 Aufl, System № 32. «Gold», Lfg 3 Weincheim, 1954; System № 68, «Platin», Т1А Weincheim, 1951; System № 27, «Маgnesium», Т1А; System № 35, «А1uminium», Т1А, Lfg 6.

7. Вгероhl Е. «Тпеоrie und Ргахis des Goldschmieds», Leipzig, 1962.

8. Карякин Н. И., Быстров К. Н., Киреев П. С. Краткий справочник по физике. М., 1962.

9. Физическое металловедение. Под редакцией Р. Кана. М., 1967.

Источник

Золото: пробы, сплавы и их свойства

Руководитель Научного центра по сертификации и оценке ювелирных изделий «ЮВАРД»

Издавна золотой блеск самого дорогого металла в истории всех цивилизаций завораживал человека своей магической привлекательностью.
В русском языке для обозначения светлого оранжево-желтого цвета использовался термин «Аврорный» — от имени богини утренней зари в римской мифологии Авроры. Возможно, отсюда и название «Аурум», т.е. ярко-желтый.

Английское и немецкое слово gold, голландское goud, шведское и датское guld (отсюда гульдены) в европейских языках связаны с индоевропейским корнем ghel и даже с греческим богом солнца Гелиосом.

Цвет чистого золота вы можете увидеть на куполах наших соборов, окладах икон или в музее, где выставлены изделия скифских мастеров.
Золото не взаимодействует с кислородом, химически устойчиво на воздухе, в воде и кислотах. При нормальной температуре на золото оказывают влияние йод, хлор, бром.

Ртуть оказывает разрушающее действие на золото и при определенных пропорциях превращает его в сметанообразное состояние (амальгаму). Даже небольшое количество ртути из аптечной или косметической мази испортит ваше золотое изделие, которое становится очень хрупким и непригодным к эксплуатации!

В ювелирном деле чистое золото практически не используется из-за недостаточной твердости, низкой износостойкости, литейных качеств и дороговизны. Чистое золото очень пластично, монеты из него не звенят и быстро истираются. Именно поэтому такие монеты в древности завязывали плотно в кожаный мешок.

Твердость чистого золота по шкале Бринелля — 20 кгс/мм.. Это твердость, как у алюминия, в то время, как у чистого серебра — 25, а у меди — 35! Понятно, что изделие из чистого золота вы сможете прокусить зубами или поцарапать ногтём. Поэтому для изготовления ювелирных украшений используют сплавы золота с другими металлами, которые называют легирующими или лигатурой.

Легирующими могут быть как драгоценные, так и недрагоценные металлы. Несмотря на это, полученные сплавы называют «золотыми»
С помощью легирования драгоценных металлов сплавам можно придавать различные свойства, например, цвет, текучесть, твердость, ковкость, изменять температуру плавления или получения других нужных качеств.

Число ювелирных сплавов золота велико. Сплавы, получившие наибольшее распространение в нашей стране, предусмотрены ГОСТ Р-52793-2007, согласно которому металлургические предприятия выпускают для ювелирного производства прокат, полуфабрикаты и слитки. Государственные стандарты ГОСТ 30649-99 предусматривают все виды сплавов в большом разнообразии с расчетом на то, чтобы предприятие-изготовитель могло выбрать сплав нужной пробы и состава.

СПЛАВЫ ЗОЛОТА

Основную цветовую палитру золотых сплавов мы можем рассмотреть на примере золотых сплавов 585-й пробы. Напомню: пробой называется минимальное содержание определенного благородного металла, измеренное в долях на тысячу единиц массы сплава. Говоря по-русски: сколько граммов чистого золота находится в одном килограмме сплава.

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. Разнообразие сплавов одной пробы может быть велико, и поэтому стандартизация сплавов без их маркировки невозможна.

Итак, попробуем разобраться.

ЗлМ-585. Золото-медный двухкомпонентный сплав, в составе которого только золото 58,5% и остальное медь (41,5%)

Медь увеличивает твердость сплава, снижает температуру плавления, улучшает ковкость, повышает износоустойчивость, изменяет цвет сплава в сторону красного.

Для кого-то это то самое «червоное золото». Это для обывателя. Ювелиры называют «червоным» совершенно другой сплав золота 900-й пробы, из которого чеканили золотые десятирублёвые монеты «червонцы».

Из-за большого количества меди сплав имеет низкую устойчивость к воздействию реактивов и агрессивной среды, например, морской воды. Кроме того, высокое содержание меди может вызывать у некоторых людей аллергические реакции.

Самый распространенный сплав на территории СССР.

Цвет розовый, всеми любимый стандартный сплав в Советском Союзе.

Этот сплав и сейчас очень популярен и представлен широкой линейкой ювелирных изделий во многих магазинах.

Это стандартный сплав тёплого желтого цвета. Однако сейчас мы встречаем сплавы золота различных оттенков, от соломенного до лимонного, как российского производителя, так и импортные. Здесь нужно учитывать тот факт, что серебро окрашивает сплав в сторону зеленого, и чем его больше, тем холоднее будет желтый цвет. Ювелирам довольно тяжело будет подобрать сплав нужного цвета к вашим, например, часам, если вы купили их за границей, а браслет к часам хотите заказать у знакомого мастера.

ЗлСр 585-415. Золотосеребрянный двухкомпонентный сплав золота 58,5%, серебра 41,5%, цвет зеленый.

Зелёный сплав золота используют довольно редко, в основном для создания контраста с другими золотыми сплавами. Особенность этого сплава в том, что у него низкая твердость и достаточно высокая температура плавления. Ремонтировать такие изделия нужно с большой осторожностью.

ЗлСрПд 585-255-160. Золота 58,5%, серебра 25,5%, палладия 16%, цвет белый.

Для получения белого цвета золотого сплава одного серебра недостаточно. Для получения устойчивого белого цвета в сплав добавляют платину или палладий. Палладий повышает температуру плавления золотого сплава и резко изменяет его цвет. При содержании в сплаве 16% палладия изделие окрашивается в белый привлекательный цвет, не требующий покрытия родием. Платина окрашивает золото в белый цвет ещё более интенсивно, однако применяется редко в основном из-за своей высокой стоимости.

Оценщик должен это помнить. Самая высокая из установленных в России проб белого золота — это 750-я. Если на изделии белого цвета стоит более высокая проба, например, 958-я, а ваши реактивы не реагируют, то это фальшивка (часто нержавеющая сталь).

ЗлНЦМ 585-12,5-4 Белый. Золото 58,5%, никель12,5%, цинк 4%, остальное медь (21,5%)

Это более дешёвый сплав белого золота. Такие сплавы относятся к категории литейных сплавов. Никель изменяет цвет сплава в бледно-желтый. Сохраняя ковкость металла, никель придает ему твердость и повышает литейные свойства. Наличие цинка осветляет сплав, повышает текучесть и снижает температуру плавления.

Однако окраска неустойчивая и под воздействием внешней среды приобретает желтоватый или зеленоватый оттенок.

У некоторых людей никель вызывает аллергию, и поэтому им не стоит носить изделия из такого сплава. Чтобы избежать подобных неприятностей, производители покрывают свои изделия родием. Это металл платиновой группы, с сильным блеском и высокой твёрдостью, является отличным защитно-декоративным покрытием.

Для людей с повышенной чувствительностью к недрагоценным металлам изготавливают изделия, в основном обручальные кольца, из высокопробного золота 958-й пробы.

Этот сплав ЗлСрМ 958-20 имеет наиболее высокую химическую стойкость, приятный ярко-желтый цвет, но при этом очень мягкий, и полировка на нем держится очень недолго. Если другие сплавы золота вам не подходят, покупайте этот.

Ювелирные изделия из различных золотых сплавов в разговорной речи называют просто «золото» (белое золото, желтое золото). Но эти сплавы могут отличаться не только по цвету, но и по количественному содержанию чистого золота в сплаве (пробе).

Золотые изделия желтого цвета 750-й (18 карат) и 585-й (14 карат) пробы можно легко подменить более дешевыми по стоимости изделиями 375-й пробы (9 карат). Ещё сложнее сделать правильную покупку, находясь за границей. Здесь существуют тысячи различных клейм, разобраться в которых сложно даже опытному покупателю, и у продавца всегда есть искушение его обмануть. Гораздо труднее отличить изделия из белого золота. По внешнему виду они будут все одинаковые, а состав сплава покупателю никто не скажет.

Все золотые изделия, предназначенные для продажи в Российской Федерации, должны иметь пробирное клеймо и соответствовать одной из установленных проб. Контроль за выполнением этого условия осуществляет Российская государственная пробирная палата.

ЦВЕТНОЕ ЗОЛОТО

Черное, голубое или фиолетовое золото, обладающие живым и насыщенным цветом, создаются на основе интерметаллических соединений, которые не являются сплавами. Все эти соединения, внешне металлические, имеют фиксированный состав, очень хрупки, похожи на керамику и представляют значительные сложности при обработке. Покупатель не сможет изменить размер такого кольца, изменить его форму, и его не примут у него ни в ломбарде, ни в скупке. При покупке таких изделий рекомендую это учитывать!

Для придания золотым сплавам чёрного цвета обычно используют следующий технологический прием: поверхность ювелирного изделия покрывают слоем чёрного родия или рутения гальваническим методом; при этом цвет покрытий варьируется в диапазоне от серого до чёрного. Но, как и любое покрытие, оно недолговечно и во время эксплуатации будет стираться.

Источник

Понятие лигатуры и лигатурного золота: значение, виды и широкое применение

Благодаря природным физическим, химическим характеристикам, золоту нашлось применение во многих областях: ювелирная индустрия, химическая промышленность, медицина, стоматология, др. Чистый драгметалл является мягким, пластичным, из-за чего теряет свою ювелирную ценность. Производители используют сплав разных металлов, которые повышают прочность, долговечность, улучшая потребительские свойства изделий.

Лигатурный состав очень разнообразный, определяет широкий спектр золотой продукции.

Лигатура и лигатурное золото — что это такое, вспомогательные сплавы, что относится

Большая часть добываемых металлов изначально содержит ненужные компоненты. После извлечения запасов из земной коры, сырье перерабатывается для дальнейшей транспортировки. Сплав Доре изготавливается из добытой руды, насыщенной разными элементами. Такая форма позволяет будущему благородному металлу проходить аффинаж на специализированных заводах, где его очищают от примесей.

Сам по себе чистый драгметалл достаточно пластичный, из-за чего не подходит для изготовления различных предметов.

Однако лигатурное золото высоко ценится ювелирами. При добавлении других элементов можно изменить физические свойства драгметаллов, улучшить их износостойкость, внешний вид.

Для спаивания лигатурного золота служат сплавы различного состава

Лигатура подразумевает смешивание между собой чистых металлов, без каких-либо примесей. В драгметалл можно одновременно добавлять несколько очищенных компонентов: медь, платина, серебро. Состав отличается прочностью, ковкостью, что важно при изготовлении ювелирных изделий.

Исторический факт появления лигатуры в денежной системе

Физические характеристики благородного метала еще в Средневековье стали причиной поиска методов увеличения твердости золота. Монеты, изготавливаемые из чистого драгметалла, со временем теряли вес, деформировались. Тогда в денежной системе появилась лигатура для золота, позволяющая предотвратить стирание монет благодаря добавлению цветных металлов.

Золотые слитки

Такое решение стало причиной возникновения отличий между изображениями на монетах и реальным их составом. Эту разницу стали замечать «менялы» того времени, которые проверяли подлинность монет, стирая их о коврик. Деньги из чистого золота уменьшались, теряли вес, а коврик накапливал большое количество благородного металла.

Постепенно полновесные монеты в обороте закончились, остались только неполноценные. Произошло обесценивание старых платежных средств.

Металлы, определяющие цвет золота

Окрас прямо зависит от состава драгоценности и доли примесей:

Проба одна, а цвет золота разный

Изделия разного цвета могут иметь одинаковую пробу, благодаря примесям. Доля основного металла остается неизменной, меняются лишь пропорции лигатур. Отсутствие яркого блеска у драгоценности может говорить о наличии никеля среди составляющих. Добавив медь, можно получить желтоватые оттенки.

Количество примесей не только позволяет разнообразить цветовую гамму, но и существенно усилить прочность материала, а также обеспечить ему защиту от внешнего воздействия.

Палладий и платина — драгоценные лигатуры, увеличивающие стоимость золотого изделия

Наиболее дорогой примесью драгметалла является платина и палладий. Такая лигатура золота доступна не каждому покупателю из-за высокой стоимости украшений. Цена подобного состава значительно превышает стоимость изделия из других драгметаллов и приравнивается к предметам, изготовленным из чистого благородного металла.

ТОП — 4 системы измерения пробы золота

Таблица: соотношение проб между системами

Что означает проба и как расшифровывается. Метрическая система измерения проб в России. Основные сплавы золота

Процентное соотношения чистого золота с лигатурой можно определить благодаря пробе. Каждый предмет из драгоценного металла, даже позолоченный имеет клеймо с цифрами. Также маркировка указывает на легирующие компоненты драгоценности.

Пробы золота

В России используются следующие пробы:

Импортная лигатура позолоченная цена за кг

Чаще всего зарубежные драгоценности отличаются от отечественных пробой. В их составе доля лигатуры превышает количество благородных металлов. Американские и европейские стандарты имеют определенную схожесть с российскими, но пробирное клеймо проставляется в каратах. Часто можно купить подделку с драгоценным покрытием.

За рубежом очень популярно низкокаратное золото для изготовления украшений, в связи с более подходящими потребительскими характеристиками. 9-12 карат намного прочнее и тверже, им свойственна высокая стойкость к деформациям, царапинам. В России большей популярностью пользуются изделия с меньшей долей примесей: чем выше проба-тем больше спрос.

Турецкое золото клеймится тремя цифрами 585. Больше никаких обозначений не предусмотрено. Большую долю в лигатуре составляет медь, что можно определить по чрезмерной красноте изделий. Нередко за драгоценность выдают позолоченные серебряные изделия. Украшения со временем тускнеют и деформируются. Однако скупка остается на высоком уровне благодаря доступной цене.

Существуют также Эмиратские драгоценности. Они содержат минимальную долю лигатуры. Используется только 2 пробы 916 и 958. Украшения недолговечны, поэтому в стране принято надевать их только на свадьбу. Дальше драгоценности просто хранятся в шкатулках.

Есть ли лигатура в слитках золота

Золотые слитки называются банковским драгметаллом 999 пробы. Это значит, что изделие содержит 999грамм чистого золота и 1 грамм примеси на килограмм изделия. Они используются для инвестирования, дорого ценятся во всем мире.

Слитки золота

В каких областях применяется лигатура

Примесь направлена улучшить физические, химические характеристики драгоценных металлов. Металлическую добавку вводят при варке основы, делая ее тугоплавкой. В процессе добавления лигатуры специалисты учитывают потерю металла, которая происходит при плавлении. Это значит, что доля примеси прямо зависит от объема драгметалла после «угара». Благодаря своим физическим свойствам сплавы используется во многих сферах:

Источник