Черные и цветные металлы в ювелирном деле

Черные металлы

Железо (Fe) — металл серебристо-белого цвета, блестящий, ковкий и пластичный. Плотность 7,87; температура плавления 1539 °С; твердость по Бринеллю 60 (по Моосу 5). На воздухе окисляется — покрывается рыхлой ржавчиной.

В чистом виде в природе не встречается. Получают железо из железных руд. Железо с примесями называют техническим. Техническое железо содержит 99,8...99,9 % железа, остальное примеси, в которых более десятка элементов. Железо в чистом виде практического применения не имеет, используется только в сплавах. Сплавы железа в зависимости от содержания углерода называют сталью или чугуном.

Сталь — сплав железа с углеродом и другими элементами, содержание углерода в котором менее 2%. В зависимости от состава стали обладают различными физико-химическими свойствами.

Основное количество оборудования, приспособлений и инструментов ювелирного производства изготовлено с применением конструкционных и инструментальных сталей.

Чугун — железный сплав, содержащий более 2% углерода.

По составу чугуны делят на нелегированные и легированные (содержащие хром, никель, марганец и другие легирующие элементы). По структуре различают белый чугун (с белым изломом) и серый чугун (с серым изломом).

Широко применяется как материал изделий прикладного искусства: ваз, скульптур, фонтанов, оград, ворот, решеток и т. д. В ювелирном производстве из чугуна кроме станин станков изготовляют изложницы (формы для отливки слитков).

Цветные металлы

Чистые цветные металлы (химические элементы) принято группировать по сходным свойствам. Например, легкие металлы (плотность ниже 3,0), тяжелые металлы (плотность выше, чем у железа, — 7,87), легкоплавкие (температура плавления ниже температуры плавления олова 232°С), тугоплавкие (с температурой плавления выше, чем у железа, 1539 °С), благородные (обладающие химической инертностью) и т.д. Здесь цветные металлы и их сплавы рассматриваются с позиции их применения в ювелирной практике в качестве прямых (входящих в сплавы драгоценных металлов), а также косвенных участников производства или материалов, возможных для применения. Знание свойств цветных металлов поможет при диагностике изделий из драгоценных металлов в отличие от близких имитаций.

Медь (Cu) — металл красновато-розового цвета, мягкий и пластичный, обладает высокими показателями тепло- и электропроводности. Легко паяется. Хорошо полируется. Из-за своей мягкости плохо обрабатывается режущим инструментом. Имеет плохие литейные свойства.

Плотность 8,96; температура плавления 1083°С; твердость по Бриннелю 35 (по Моосу 3).

Химически малоактивна. Во влажной среде покрывается зеленоватым налетом закиси меди (медной патиной), который сохраняет ее от дальнейшего разрушения. Медь легко растворяется в азотной и концентрированной соляной кислотах при нагревании. В разбавленной соляной кислоте растворяется в присутствии кислорода. В художественной промышленности ее используют для изделий под эмаль и других поделок. Медь входит в состав почти всех сплавов драгоценных металлов. Служит основой медных сплавов — латуней, бронз, мельхиора, нейзильбера.

Латунь — медный сплав, двухкомпонентный и более, с основным легирующим элементом — цинком. Содержание меди в латунях, как правило, более 57%. Латунь с высоким содержанием меди (90 % и более) называют томпак, с содержанием меди 79...86% — полутомпак. По составу латуни делят на простые (двухкомпонентные) и специальные (многокомпонентные).

По назначению делят на деформируемые и литейные. Латуни имеют желтый цвет, легко поддаются обработке давлением (за исключением свинцовосодержащих) в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются, легко обрабатываются режущим инструментом, хорошо полируются.

Плотность латуней 8,20...8,60; температура плавления 900...1045 °С. В сухом помещении долго сохраняют цвет и блеск. На открытом воздухе латуни неустойчивы, быстро теряют блеск и темнеют. Растворяются в большинстве кислот.

Широко используются в качестве декоративного материала для художественных поделок, чеканок, дешевых изделий ювелирной галантереи, сувенирных изделий, памятных медалей и др. Механические свойства латуней (марок Л62 и Л68) сходны с золотыми сплавами 583-й пробы и используются как учебный материал при практическом обучении ювелиров.

Бронза — медный сплав, в котором основным легирующим компонентом может быть любой металл, кроме цинка. Бронзы могут быть двухкомпонентными и более. Цвет зависит от состава, но чаще всего золотисто-желтый. В сравнении с латунью бронзы имеют более высокую прочность, обладают высокими литейными качествами и износостойкостью. Хорошо подвергаются пайке и принимают полировку. По составу бронзы разделяют на оловянистые, алюминиевые, кремниевые, бериллиевые и др.

Плотность бронз 7,50...8,80; температура плавления 1010…1140°С.

В сравнении с латунью обладает более высокой коррозионной стойкостью. Бронза (особенно бериллиевая) стойка на воздухе, в воде, в растворах органических кислот, углекислых растворах. Легко растворяется в азотной кислоте и в присутствии окислителя в серной и соляной кислотах. Бронза широко применяется в художественной промышленности, является незаменимым литейным материалом, идет на изготовление деталей интерьера — люстр, бра, канделябров, различных фигурок и др. Памятные значки, медали, сувениры, полученные литьем, также изготовляют из бронзы.

Мельхиор — медно-никелевый сплав, содержащий до 30 % никеля. Цвет — серебристо-белый, на срезе и полированных частях с желтоватым оттенком. Мягкий, пластичный, хорошо обрабатывается режущим инструментом и паяется.

Плотность 8,90; температура плавления П70°С.

На воздухе коррозийноустойчив. Окисляясь во влажной среде, покрывается зеленым налетом. Растворяется в азотной кислоте. Горячие серная и соляная кислоты действуют на него разъедающе.

Широко применяется для изготовления галантерейных изделий, а также изделий посудной группы. Обычно изделия посудной группы покрывают серебром.

Нейзильбер — трехкомпонентный сплав на медной основе, в состав которого кроме меди входят 13,5...16,5% никеля и 18...22% цинка. Нейзильбер по внешнему виду напоминает серебро. В зависимости от содержания никеля может иметь голубоватый или зеленоватый оттенок. Обладает достаточной прочностью и пластичностью, хорошо паяется.

Плотность 8,45; температура плавления 1050°С.

Имеет высокую коррозионную стойкость в нормальных условиях. Во влажной среде покрывается зеленым налетом. Растворяется в азотной кислоте. Горячие серная и соляная кислоты разъедают его. Нейзильбер получил широкое распространение как декоративный металл. Идет на изготовление галантерейных изделий, изделий посудной группы с посеребрением. Является основным материалом для ювелирных изделий художественного промысла. Филигранные изделия, как бескаменка, так и изделия с различными вставками с оксидированной поверхностью, внешне не уступают серебряным.

Цинк (Zn) — белый металл с синеватым оттенком, хрупкий, но при нагревании до 100...150°С обретает пластичность, легко прокатывается в листы.

Плотность 7,13; температура плавления 419,5 °С; твердость по Бринеллю 35 (по Моосу 3).

На воздухе в нормальных и влажных условиях покрывается плотным слоем оксида матово-серого оттенка, который предохраняет его от дальнейшего разрушения. При нагревании на воздухе превращается в белый порошок. Цинк быстро разрушается концентрированными и разбавленными кислотами, а также щелочами. Является одним из компонентов некоторых золотых сплавов, а также непременным компонентом золотых и ряда серебряных припоев, применяемых в ювелирном производстве.

Кадмий (Cd) — белый металл (по цвету сходен с цинком), мягкий, пластичный, ковкий.

Плотность 8,65; температура плавления 321°С; твердость по Бринеллю 16 (по Моосу 2,5).

Кадмий имеет значительно большую химическую стойкость в сравнении с цинком. На воздухе быстро тускнеет, покрываясь стойкой защитной пленкой, предохраняющей его от дальнейшего разрушения. При нагревании на воздухе превращается в бурый порошок, выделяя бурые пары. Пары и соли кадмия ядовиты. Кадмий легко растворяется в азотной кислоте, хуже — в соляной и серной, разбавленные соляная и серная кислоты почти на него не действуют. Кадмий является одним из компонентов большинства золотых припоев, применяемых в ювелирном производстве.

Никель (Ni) — белый металл с желтоватым оттенком, твердый, прочный, пластичный, хорошо обрабатывается режущим инструментом. Имеет высокую отражательную способность. Обладает слабыми магнитными свойствами.

Плотность 8,90; температура плавления 1453 °С; твердость по Бринеллю 60 (по Моосу 5).

Относится к числу химически стойких металлов. На воздухе не окисляется, стоек к влажной среде. Растворы щелочей на никель почти не действуют. Растворяется в азотной кислоте (неконцентрированной) . Горячие соляная и серная кислоты также разъедают никель. Никель используют как защитное или декоративное покрытие (никелирование), а также для легирования черных и цветных сплавов. Применяется как компонент при составлении золотых сплавов белого и цветного литейного золота.

Олово (Sn) — металл серебристо-белого цвета, мягкий, очень пластичный.

Плотность 7,30; температура плавления 231,9 °С; твердость по Бринеллю 5 (по Моосу 2).

Олово не корродирует на воздухе и во влажной среде. При сгорании образует белый порошок. Охлаждение олова ниже 18°С приводит к образованию на поверхности серых пятен («оловянной чумы»). Концентрированные соляная и азотная кислоты легко растворяют его, разбавленные действуют слабо. Сильно действуют на олово щелочи, сера, хлор, бром, фтор и йод.

Олово является основой мягких (легкоплавких) припоев для контактной пайки. В современном производстве ювелирных изделий оловянный припой не применяется. Наличие олова в драгоценных металлах считается нежелательной примесью. Следы олова на ювелирных изделиях из драгоценных металлов должны быть тщательно удалены. Однако в ювелирных украшениях XIX — начала XX в. можно заметить, что наиболее нежные элементы — ажурные касты с заранее закрепленными камнями, тонкие листочки с легкоплавкой прозрачной эмалью, цветочки — фиксировались в штифтовом соединении с помощью олова. Оловянный припой в таких случаях не выходит наружу, и реставрация подобных изделий должна производиться квалифицированно.

Свинец (Pb) — синевато-серый металл с сильным блеском на свежем срезе. Очень ковкий, мягкий (легко режется ножом), вязкий.

Плотность 11,34; температура плавления 327°С; твердость по Бринеллю 4 (по Моосу 2).

На сухом воздухе устойчив. Во влажной среде быстро покрывается темно-серой оксидной пленкой, сохраняющей его от дальнейшего разрушения. Свинец устойчив к действию серной и соляной кислот. Хорошо растворяется в азотной, а также в уксусной, лимонной и винной кислотах, разрушается под действием щелочей. Растворимые соединения свинца ядовиты и требуют осторожности при работе с ними. Во всех сплавах драгоценных металлов свинцовая примесь является вредной, поэтому во время работы драгметаллы оберегают от попадания в них свинца. При индивидуальном изготовлении ювелирных изделий свинцовые или свинцово-оловянные (в зависимости от требуемой жесткости) подушки используют в качестве матриц для формообразования деталей. Свинец также является одним из компонентов при составлении черни.

Алюминий (Al) — легкий металл серебристо-голубовато-белого цвета, ковкий и пластичный. Хорошо полируется. Имеет высокие показатели электро- и теплопроводности. В обычных условиях не паяется ни контактной, ни газопламенной пайкой.

Плотность 2,70; температура плавления 660°С; твердость по Бринеллю 26 (по Моосу 2,5).

На воздухе мгновенно покрывается тонкой и очень стойкой оксидной пленкой, предохраняющей его от разрушения. В воде разрушается. Устойчив к действию на него концентрированной азотной и органических кислот. Быстро растворяется в соляной и концентрированной серной кислотах.

Алюминий используется для изготовления дешевой ювелирной галантереи (броши, браслеты, кольца, диадемы и др.) с дешевыми вставками и без них. Изделия из алюминиевых сплавов часто украшают эмалевыми красками, анодируют под золото и в другие цвета.

Ртуть (Hg) — единственный жидкий металл, зеркально-белого цвета, тяжелый. Обладает высокой отражательной способностью.

Плотность 13,52; температура плавления — 38,97 °С.

На воздухе ртуть стойка, но даже при комнатной температуре выделяет ядовитые пары. На ртуть не действуют щелочи, разбавленные соляная и серная кислоты. Легко растворяется в азотной, даже слаборазбавленной, и концентрированной серной кислотах. Ртуть легко вступает в соединения со многими металлами, образуя сплавы (амальгамы). Особенно легко ртуть амальгамирует с золотом, на этом принципе основано отделение самородного золота от пустой породы. Применяют ртуть также при огневом золочении и серебрении.

Другие статьи раздела "Инкрустация":

  1. 20.10.14 Чем чистить цветные и драгоценные металлы
  2. 16.10.14 Чистка изделий из драгоценных и цветных металлов
  3. 26.05.14 Бронзировка и позолота дерева
  4. 26.05.14 Драгоценные металлы в ювелирном деле
  5. 26.05.14 Черные и цветные металлы в ювелирном деле
  6. 26.05.14 Сплавы (пробы) золота: состав, признаки
  7. 26.05.14 Сплавы (пробы) серебра; сплав платины
  8. 26.05.14 Пробы драгоценных металлов
  9. 26.05.14 Как определить пробу драгоценного металла
  10. 26.05.14 Классификация ювелирных камней
Прыг: 01 02 03