Основные материалы, применяемые в художественной обработке и их свойства

2.1. Металлы.

Золото — металл красивого желтого цвета с сильным блеском, вязкий, мягкий, ковкий, тягучий (из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км); химически очень стойкий — растворяется в «царской водке» (смеси соляной и азотной кислот), а также в ртути, растворах цианистых щелочей, хлорной и бромной воде. Редко в чистом виде, чаще в виде сплава с другими металлами золото применяется для изготовления всех без исключения ювелирных украшений и как материал декоративного покрытия при золочении недрагоценных металлов. В ювелирном деле (за счет введения в сплавы специальных легирующих добавок) широко используется золото белого, желтого, красного, зеленого, розового и даже черного и голубого цвета, причем такая многоцветность нередко присуща одному изделию. Ювелиры охотно применяют золото в сочетании с платиной, серебром, коррозионно-стойкой сталью, титаном, черным деревом. Температура плавления золота 1063ºС.

Серебро — металл блестяще-белого цвета с очень высокой (95%) отражательной способностью, тягучий, ковкий, пластичный; хорошо полируется, режется, скручивается, прокатывается в листы толщиной до 0,00025 мм и вытягивается в тончайшую проволоку. Серебро устойчиво на воздухе и во влажной среде, не вступает в реакцию с «царской водкой», плавиковой и соляной кислотами; растворяется в азотной и серной концентрированных кислотах. В чистом виде серебро используется для серебрения изделий из недрагоценных металлов и как компонент золотых и серебряных припоев; как материал для изготовления ювелирных украшений применяется только в виде сплавов (чаще всего с медью). Из серебра во многих странах изготовляют в больших количествах предметы сервировки стола и украшения интерьера. Широко используется серебро и при изготовлении ювелирных украшений — серег, колец, брошей, кулонов, браслетов, колье, ожерелий, цепочек, запонок и т. д.; причем серебро может быть применено в сочетании с золотом, эмалью, чернью, драгоценными и полудрагоценными камнями, жемчугом, кораллами, слоновой костью. Температура плавления чистого серебра 1060,5 ºС.

Платина — металл серебристо-белого цвета, мягкий и ковкий, тугоплавкий, по твердости превосходит золото и серебро; легко поддается прокатке, штамповке, волочению; химически стойкий — растворяется только в горячей «царской водке», цианистом калии и расплавленных щелочах. Пластичность, прочность, износостойкость, игра цвета — эти качества платины привлекают ювелиров. Очень тонкая платиновая проволока используется при изготовлении филигранных украшений, тонких цепочек, изящных оправ для колец. Платина нарядна и эффектна в сочетании с драгоценными камнями, особенно бриллиантами. Часто из платины изготовляют тонкие ленточные браслеты, а также подвески-пластинки, отличающиеся особой элегантностью и легкостью. Платину используют также для изготовления обручальных колец, колье, кулонов, серег. Температура плавления платины 1773,5 ºС.

Палладий — мягкий, ковкий металл платиновой группы, по цвету темнее серебра, но светлее платины; легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку; по своим химическим и физическим свойствам значительно уступает платине;— легко растворяется в «царской водке» и азотной кислоте. В ювелирной промышленности используется как компонент сплава белого золота и высокотемпературных припоев.

Родий — голубовато-белый металл, твердый, тугоплавкий, с высокой отражательной способностью, при накаливании — пластичный, поддается обработке давлением; химически очень пассивен — не окисляется на воздухе, в воде, не взаимодействует с кислотами и их смесями, растворяется в щелочных растворах цианидов. Родий устойчив к действию кислорода, серы, фосфора, хлора, фтора. В ювелирном деле родий применяется как материал декоративно-защитного покрытия (родирования) серебряных и золотых (из белого золота) ювелирных изделий.

Рутений — тугоплавкий металл, по цвету почти не отличающийся от платины, но более твердый и хрупкий; химически очень стоек и износоустойчив; в ювелирном деле применяется обычно как компонент платиновых сплавов.

Иридий — очень твердый и хрупкий металл серебристо-белого цвета; необыкновенно химически стоек — не вступает в реакцию со щелочами, кислотами и их смесями; с трудом поддается механической обработке (давлением — только в раскаленном состоянии). В ювелирном производстве в сплавах с платиной и родием используется для изготовления химической посуды.

Осмий — белый с серо-голубым оттенком металл, очень тугоплавкий, тяжелый, твердый и хрупкий; механической обработке не поддается; не растворяетсяг в кислотах и «царской водке» применяется в сплавах с платиной для придания им твердости и упругости.

2.2. СПЛАВЫ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ

Применение драгоценных металлов в чистом виде в ювелирном производстве не всегда целесообразно из-за их дороговизны, недостаточной твердости и износостойкости, поэтому для изготовления ювелирных украшений используют сплавы драгоценных металлов. Сплавы золота получают, используя в качестве легирующих элементов серебро, медь, платину, палладий, цинк, кадмий. Сплавы серебра имеют, как правило, один легирующий элемент — медь, но в некоторых случаях применяют сплавы серебра с цинком, кадмием, алюминием, никелем. В сплавах платины легирующими компонентами являются медь или иридий и совсем в незначительных количествах — рутений и осмий. При изготовлении ювелирных украшений чаще используют сплавы золото — серебро — медь, реже двойные сплавы: золото — серебро, золото — медь. Применяются также сплавы золото — платина, золото — палладий, золото — кадмий, серебро — медь — кадмий, серебро — медь, серебро — цинк, серебро — кадмий, серебро — алюминий, серебро — никель — медь — цинк; платина — палладий — серебро — никель, платина — иридий, платина — рутений, платина — осмий.

Серебро в составе сплава придает ему пластичность, мягкость, ковкость, понижает температуру плавления. Добавка серебра придает золоту цвета от бледно-зеленого до почти белого. Медь увеличивает твердость сплава, обусловливает ковкость, тягучесть, пластичность, меняет цвет сплава от красного до ярко-красного. Палладий повышает температуру плавления золотого сплава, обеспечивает пластичность и ковкость, прибавка палладия окрашивает слиток в бурый или белый цвет. Никель придает ковкость, пластичность, твердость, повышает литейные качества, меняет цвет сплава на бледно-желтый. Кадмий увеличивает ковкость, пластичность и мягкость, но резко понижает температуру плавления, придает сплаву зеленоватый цвет. Цинк делает сплав твердым, хрупким, повышает текучесть, но более резко, чем кадмий, понижает температуру плавления, изменяет цвет сплава в сторону белого. Платина повышает упругость сплава и температуру его плавления, придает сплаву белый цвет. Рутений повышает твердость, износостойкость и температуру плавления, на цвет сплава не влияет.

Иридий интенсивнее, чем рутений, повышает твердость и износостойкость, цвет сплава не изменяет. Осмий повышает твердость, упругость, температуру плавления, износостойкость, на цвет сплава влияния не оказывает. Алюминий обеспечивает пластичность, ковкость, отражающую способность, повышает коррозийную стойкость.

2.3. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Медь — металл характерного красного цвета, мягкий, пластичный, вязкий, легко поддается обработке давлением (волочению, прокатке, штамповке, чеканке). Медь хорошо шлифуется и полируется, но быстро теряет блеск, ее затруднительно точить, сверлить, фрезеровать; медь растворяется в азотной, серной и соляной кислотах. В ювелирном деле медь чаще всего применяется для изготовления филигранных украшений и как компонент припоев и сплавов. Температура плавления меди 1084 ºС.

Цинк — серовато-белый с синеватым оттенком металл, стоек к воздействию воды, но очень легко растворяется в кислотах (соляной, азотной, серной); хрупок, однако при нагревании до 110— 150°С обретает пластичность и легко прокатывается в листы и вытягивается в проволоку; является компонентом многих сплавов, в том числе белого золота; незаменим при изготовлении припоев с высокой температурой плавления.

Олово — мягкий, вязкий, пластичный металл серебристо-белого цвета; коррозионно устойчив; легко растворяется в концентрированных соляной и азотной кислотах; подвергается воздействию щелочи, серы, хлора, брома, фтора и йода. Особенность олова — его неустойчивое состояние при температуре ниже 13,5°С (с понижением температуры идет превращение белого олова в серое — явление так называемой оловянной чумы). В древности олово применялось для чеканки монет и изготовления сосудов; в наши дни используется как компонент медных и легкоплавких припоев, применяется также при изготовлении отдельных видов ювелирных украшений и предметов украшения интерьера.

Свинец — мягкий, ковкий, тягучий металл голубовато-серого,цвета; легко прокатывается, протягивается, отливается. В сухой среде сохраняет блеск, во влажной — быстро тускнеет, растворяется в азотной, уксусной, лимонной и винной кислотах, вступает в реакцию со щелочами, не растворяется в серной и соляной кислотах. В ювелирном деле свинец применяется в качестве вспомогательного материала (из него изготовляют свинцовые подушки-матрицы, получают мягкие припои, чернь и эмали) и как компонент некоторых цветных сплавов недрагоценных металлов. При работе со свинцом следует помнить, что пары и растворимые соединения свинца ядовиты, поэтому необходимо соблюдать осторожность.

Кадмий — металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком и металлическим блеском, очень мягкий, вязкий и тягучий. При изгибе кадмиевого прутка слышно характерное потрескивание, аналогично треску оловянного прутка; хорошо куется, режется, прокатывается в листы и. вытягивается в проволоку; легко растворяется в азотной кислоте; используется как компонент сложных сплавов и припоев с невысокой температурой плавления. Соединения кадмия ядовиты, особенно опасны его пары для дыхательных путей.

Никель — металл серебристо-белого цвета с высокой отражательной способностью, твердый, тугоплавкий, гибкий, ковкий, тягучий; легко полируется, прокатывается, вытягивается; на воздухе не окисляется, щелочи на него почти не действуют, растворяется в азотной кислоте, а в соляной и серной — только в подогретом состоянии; в ювелирной промышленности применяется как компонент сплава белого золота и в качестве, материала декоративно-защитного покрытия (никелирования).

Алюминий — серебристо-белый легкий металл с голубоватым оттенком и высокой отражательной способностью; хорошо штампуется, прокатывается, куется, полируется, легко поддается волочению; взаимодействует с соляной и серной кислотами, разрушается в воде, азотная кислота на него не действует; широко используется при изготовлении различных значков, сувениров, очень недорогих ювелирных украшений.

Ртуть — жидкий металл зеркально-белого цвета с хорошей отражательной способностью; обладает способностью растворять в себе многие металлы (золото, серебро, олово, цинк, алюминий и др.), образуя жидкие и твердые сплавы, называемые амальгамами. Ювелиры используют ртуть для получения золотой и серебряной амальгам при горячем золочении и серебрении. Пары ртути очень ядовиты.

2.4. СПЛАВЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Бронза — сплав на основе меди, главными компонентами которого являются олово, цинк, никель, свинец, фосфор и марганец. Такие сплавы называются оловянистыми бронзами. Существуют также алюминиевые, кремниевые, бериллиевые, кадмиевые бронзы. Самая высокая твердость, упругость и устойчивость к коррозии у бериллиевой бронзы, поэтому она широко применяется в художественном литье, изготовлении сувениров, юбилейных значков и медалей.

Латунь — сплав меди с цинком, иногда с добавками свинца, олова, железа, никеля, других элементов; легко поддается пластической деформации, обработке давлением и резанием. Латуни с содержанием цинка от 10 до 20 % получили название «томпаки»; применяются для изготовления отдельных видов ювелирных украшений, а также сувенирных значков.

Мельхиор — пластичный и прочный сплав меди с 20 % никеля; обладает красивым серебристым цветом; легко чеканится, штампуется, режется, паяется, полируется. Широко используется для изготовления многих видов ювелирных украшений.

Нейзильбер — сплав меди с 20 % цинка и 15 % никеля; отличается хорошей пластичностью, тягучестью и коррозионной-стойкостью; из нейзильбера чаще всего изготовляют ювелирные украшения с элементами филиграни.

2.5. ДРУГИЕ МЕТАЛЛЫ

Сталь — сплав, получаемый переплавкой передельного (белого) чугуна; существует множество сталей различного назначения. В ювелирном деле (в странах Запада) нашли применение коррозионно-стойкая и вороненая (темного цвета) стали.

Титан — блестящий, серебристого цвета металл, легко поддающийся различным видам обработки: его можно сверлить, точить, фрезеровать, сваривать, шлифовать, клеить; коррозионная стойкость титана сравнима с коррозионной стойкостью драгоценных металлов; титан обладает высокой прочностью, имеет низкую плотность, достаточно легкий; в наше время ювелиры зарубежных фирм широко применяют титан для изготовления самых разнообразных ювелирных украшений.

Тантал — металл серого цвета со слегка свинцовым оттенком, второй после вольфрама по тугоплавкости; отличается пластичностью, прочностью, свариваемостью, коррозионной стойкостью, многие фирмы стран Запада используют тантал для изготовления отдельных видов ювелирных украшений.

Ниобий — металл, внешне схожий с танталом; химически очень стойкий; на него не действуют «царская водка», соляная, серная, азотная, фосфорная, хлорная кислоты; растворяется только в плавиковой кислоте и ее смеси с азотной. В последнее время (в странах Запада) стал применяться в ювелирном деле как материал для изготовления ювелирных украшений.

Таблица 1.

Температуры плавления металлов и сплавов:

tпл, ºС

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ:

Алюминий......................................................... 660,4

Вольфрам ...........................................................3420

Германий ............................................................937

Дуралюмин ......................................................~650

Железо ..............................................................1539

Золото ...............................................................1064

Инвар ................................................................1425

Иридий .............................................................2447

Калий ...............................................................63,6

Карбиды гафния ............................................3890

ниобия .............................................3760

титана ..............................................3150

циркония .........................................3530

Константин ...................................................~1260

Кремний ..........................................................1415

Латунь ............................................................~1000

Магний .............................................................650

Медь ..............................................................1084,5

Натрий .............................................................97,8

Нейзильбер ....................................................~1100

Никель ..............................................................1455

Нихром ...........................................................~1400

Олово ...............................................................231,9

Осмий ..............................................................3030

Платина ...........................................................1772

Ртуть ..............................................................—38,9

Свинец .............................................................327,4

Серебро ............................................................961,9

Сталь .........................................................1300-1500

Фехраль ..........................................................~1460

Цезий .................................................................28,4

Цинк .................................................................419,5

Чугун .............................................................1100-1300

3. Обработка резанием