Характерные отличия драгоценных металлов и основные характеристики их механических и физико-химических свойств.

Драгоценные (благородные) металлы – редкие химические элементы, не подверженные, в отличие от других металлов, коррозии и окислению. Кроме того, они имеют определенную ювелирную ценность из-за своего внешнего вида – характерного блеска.

Строго говоря, к благородным металлам относятся золото, серебро, платина и ряд металлов платиноидной группы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий. Однако только четыре из них стали биржевыми товарами и используются чаще всего для инвестирования.

Физико-химические характеристики

Группа драгоценных металлов объединяется общими химическими свойствами, а именно:

• не окисляемостью под воздействием кислорода при н. у.;

• устойчивостью к действию кислот, исключение составляет серебро;

• сохранностью во влажной среде и на воздухе (исключение составляет серебро, чернеющее со временем с образованием чёрного сульфида серебра).

Химическая устойчивость этих металлов позволила использовать их в разнообразных сферах, в то время как физические характеристики – “открыли дорогу” в ювелирное дело. Каждый из них обладает своими неповторимыми качествами и свойствами:

• Золото отличается мягкостью и пластичностью, кроме того оно обладает высокой тепло- и электропроводимостью, а также ковкостью.

• Серебро, в отличие от золота, отлично полируется, обладает тягучестью, пластичностью и ковкостью, но из-за образования чёрного цвета сульфида серебра теряет свой серебристо-белый цвет, однако подобный эффект придаёт изделиям из серебра особое очарование.

• Платина уступает по пластичности серебру и золоту, однако обладает цветом, который близок к серебру – за счёт этого её всё чаще стали применять в ювелирном деле, вследствие большей устойчивости к атмосферному воздействию.

• Палладий из всей группы драгметаллов является наиболее гибким, легкоплавким и пластичным. С серебром он сходен своим свойством легко полироваться, а с платиной – устойчивостью к коррозионным процессам. Кроме того, палладий не тускнеет и не окисляется, а значит, идеален для использования в ювелирном деле.

• Родий, в отличие от когорты серебристых металлов, к которым относятся платина, палладий, иридий и другие, имеет голубовато-белый цвет и отличается высокой твёрдостью. К его преимуществам стоит отнести высокую износостойкость и отражательную способность.

• Рутений обладает одновременно двумя противоречивыми свойствами – с одной стороны он твёрдый, с другой – довольно хрупкий металл. Из всей платиновой группы металлов именно рутений является наиболее редким.

• Иридий входит в группу тяжёлых металлов, которые обладают высокой прочностью в виде сплавов, и хрупкостью в чистом виде. К примеру, платина, которая известна своей мягкостью, увеличивает твёрдость как минимум в три раза при добавлении к ней всего лишь 10% иридия.

• Осмий – удивительный по своим физическим свойствам металл, который, относясь к тяжёлым металлам и разделяя это место с иридием, отличается небывалой хрупкостью. Несмотря на то, что осмий мало используется в промышленности, он является незаменимым материалом для фармакологии.

2. Сведения о цветных сплавах: бронза. Состав, обработка и механические свойства.

Бро́нза — сплав меди, обычно с оловом в качестве основного легирующего компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка (это латунь) и никеля (это мельхиор). Как правило в любой бронзе в незначительных количествах присутствуют добавки: цинк, свинец, фосфор и др.

Оловянная бронза — сплав меди с оловом (медь преобладает). Она обладает значительно большей, по сравнению с чистой медью (освоенной ранее бронзы), твёрдостью, достаточной прочностью и более легкоплавка.

Величина усадки при кристаллизации у всех этих бронз более высокая, чем у оловянных.

Оловянная бронза (кроме марок с низким содержанием олова — т. н. деформируемой бронзы) с трудом поддается обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка и пр.), резанием и заточке. Благодаря этому бронза в целом — литейный металл, и по литейным качествам не уступает любому другому металлу. Она обладает очень малой усадкой — 1 %, тогда как усадка латуней и чугуна составляет около 1,5 %, а стали — более 2 %. Поэтому, несмотря на склонность к ликвации и сравнительно невысокую текучесть, бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё.

Бронзы обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами.

Оловянные бронзы могут быть дополнительно легированны цинком, никелем, фосфором, свинцом, мышьяком и другими металлами. Цинка добавляют не более 10 % (в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле); бронза с добавлением цинка называется «адмиралтейской бронзой» и обладает повышенной коррозионной стойкостью в морской воде.

Классической маркой бронзы, применяемой издревле и до сих пор для литья колоколов, является колокольная бронза: 80 % меди и 20 % олова с разбросом соотношения 3 %.[3] Его недостатком является повышенная хрупкость, которой способствует большое содержание олова. В маркировке сплава на то, что это бронза указывает Бр, далее следует обозначение добавок, а после их процентное содержание. Например: БрО5 — бронза на основе меди с добавкой 5 % олова. Ц — цинк, С — свинец, Ф — фосфор. Наиболее распространены следующие (литейные) марки: БрО5, БрО19, БрОФ10-1, БрОЦ8-4, БрОЦ10-2 и ковкая БрОС5-25.

3. Сведения о цветных сплавах: нейзильбер. Состав, обработка и механические свойства.

Нейзи́льбер (от нем. Neusilber — «новое серебро») — сплав меди с 5—35 % никеля и 13—45 % цинка. Благодаря содержанию цинка сплав несколько дешевле аналогичного по внешнему виду и механическим свойствам мельхиора.

Характеризуется коррозионной устойчивостью, повышенной прочностью и упругостью при деформации, удовлетворительной пластичностью в горячем и холодном состоянии. Имеет серебристый цвет. Легируют свинцом для лучшей механической обработки.

Применяется в промышленности для изготовления деталей точных приборов, медицинских инструментов, паровой и водяной арматуры, ладов для гитар, а также для изготовления государственных наград (орденов и медалей) и ювелирных изделий (в последнее время чаще используют именно нейзильбер, хотя «по инерции» такие сплавы обычно именуют мельхиором, — он некогда широко применялся). Так же, как и мельхиор, нейзильбер похож на серебро, но ещё дешевле. Широко применяется при изготовлении филиграни и финифти.

Столовые приборы из нейзильбера обязательно серебрят — иначе у пищи наблюдается металлический привкус.

4. Сведения о цветных сплавах: мельхиор. Состав, обработка и механические свойства.

Мельхио́р (нем. Melchior, искаженное от фр. Maillot-Chorier) — однофазный сплав меди, в основном с никелем (купроникель), иногда с добавками железа и марганца, получивший свое название по именам французских изобретателей Майо (Maillot) и Шорье (Chorier).[1]

Обычно в состав мельхиора входит 5—30 % никеля, ≤0,8 % железа и ≤1 % марганца, хотя в отдельных случаях он отличается от этих пропорций. Раньше, под мельхиором понимались не только сплавы меди с никелем и цинком (Нейзильберы), но и посеребрённая латунь, из-за чего, изделия из этих материалов, часто называют мельхиоровыми.

Основные характеристики: серебристый цвет, высокая коррозионная стойкость, температура плавления 1170°С (зависит от состава сплава), пластичен, хорошо обрабатывается давлением (штампуется, режется, чеканится) в холодном и горячем состоянии, паяется, полируется.

По внешним характеристикам мельхиор похож на серебро, но обладает большей механической прочностью, и не темнеет.

Мельхиор - сплав, который имеет обширное применение как металл, заменяющий во многих случаях серебро; составляется из меди, цинка и никеля. Отношение составных частей бывает различное: сплав, наиболее похожий на серебро, содержит 50 частей меди, 25 частей цинка и 25 частей никеля; отливки, например подсвечники и т. п., делаются из сплава, составленного из 60 частей меди, 20 частей цинка и 20 частей никеля. М. тверже серебра, прекрасно полируется, имеет серовато-белый цвет и плавится при ярко-красном калении, причем цинк улетучивается. Для его приготовления металлы, в раздробленном виде и хорошо смешанные между собой, сплавляются в тигле, причем небольшая часть меди помещается тонким слоем сверху и снизу смеси, которая затем покрывается мелким углем и сильно нагревается в печи с обильным притоком воздуха. Или же медь и никель сперва плавятся в тигле, а куски нагретого цинка прибавляются потом. Смесь во всяком случае нужно хорошо перемешивать, чтобы облегчить плавку никеля. Иногда прибавляются свинец или железо с целью получить более белый металл. Анализы нескольких образцов М. дали следующие результаты: 1) меди 50%, никеля 2 0%, цинка 30%; сплав этот очень ковок и хорошо полируется; 2) меди 50%, никеля 26%, цинка 24%; очень похож на серебро; 3) меди 41%, никеля 18%, цинка 41%; немножко хрупок; 4) меди 50%, никеля 25%, цинка 25%; похож на серебро, белый и ковкий; 5) меди 60%, никеля 20%, цинка 20%; очень тягучий и ковкий, прокатывается в листы и тянется в проволоку; 6) меди 40,5%, никеля 31,5%; железа 2,5% и цинка 25,5%; имеет вид и качества китайского сплава; 7) меди 50%, никеля 50%; рекомендуется Пелузом как сплав, превосходящий сплавы, содержащие цинк, по своим свойствам и внешнему виду; 8) меди 55%, никеля 24%, цинка 16%, олова 3%, железа 2%; белый металл для ложек и т. п.