Илья Мельников - Художественная обработка металла. Драгоценные металлы. Сплавы и добыча

Сплавы платины применяют для изготовления ювелирных украшений, лабораторной посуды, для изготовления некоторых деталей машин, термометров сопротивления и т.д.

Платина, золото, серебро отличаются очень высокой пластичностью и вязкостью в то же время относительно малой прочностью. Поэтому в чистом виде они для производства художественных изделий применяются редко. Обычно драгоценные металлы используются в виде сплавов между собой или с добавками меди.

Недрагоценные или драгоценные металлы, которые добавляют в сплав, называются лигатурами.

В качестве лигатур применяют в серебряных сплавах – медь; в золотых – медь, серебро, платину, палладий.

В платиновых сплавах применяют медь, серебро, золото, палладий; в палладиевых – золото, серебро. Кроме того, в припои для драгоценных металлов в качестве лигатур добавляют цинк и кадмий. Такие сплавы носят название лигатурных, или пробных.

Если относительное содержание драгоценного металла в сплаве велико, то его считают высокопробным сплавом, если мало – низкопробным.

Проба (клеймо) указывает, сколько чистого драгоценного металла содержится в сплаве, из которого изготовлено изделие.

В России первый указ о клеймении серебряных изделий был издан в начале 16 века.

В 1700 году появился указ, установивший клейма для золотых и серебряных изделий и вводивший надзор за мастерами и торговцами.

Было принято четыре пробы для золота: первая – выше червонного, вторая – против червонного, третья и четвертая – ниже червонного.

Затем была введена русская золотниковая (цифровая) система пробы, обозначавшая количество чистого драгоценного металла в сплаве в золотниковом измерении (1 золотник равен 4,25 граммов; 1 фунт равен 96 золотникам): для золота – 36, 48, 56, 72, 82, 92 и 94-я; для серебра – 72, 76, 84, 88 – я. Например, 86-я золотая проба означала, что на один фунт (т.е. 96 золотников) сплава приходится 82 золотника чистого золота – остальное лигатура.

Пробы сплавов драгоценных металлов гарантируются государством, и устанавливается в каждой стране законодательным путем. В некоторых странах Европы (Англия, Швейцария и др.) для определения проб золотых изделий пользуются каратной системой, где исчисление ведется от 24 единиц сплава.

Металл высшей чистоты отвечает 24-й пробе. Пробы каратной системы: 6к, 8к, 10к, 12к, 14к, 18к, 22к. Золотая проба 18к означает в 24 единицах сплава содержится 18 единиц чистого золота.

Изделия из драгоценных сплавов обязательно проходят пробирный контроль, и на них накладываются оттиски пробирных клейм. Занимается этим специальное контрольное учреждение – пробирная палата.

Проба ставится также на слитках и полуфабрикатах (листах, лентах) из драгоценных металлов. Не подлежат клеймению наградные медали, ордена, монеты, но проба их сплавов строго регламентирована и контролируется. Форма и рисунок пробирных клейм в разных странах различные. Это может быть эмблема страны, города, сочетающаяся с цифрами пробы или с условными цифрами, где каждая соответствует определенной пробе.

Высокохудожественные изделия, на которые невозможно наложить клеймо (сканные, с эмалью)), снабжаются специальной привешенной к ним пломбой, на которой ставятся круглые клейма.

Анализы изделий и сплавов из драгоценных металлов производят разными способами. Наиболее распространенными является анализ на пробирном камне (менее точный) и муфельный (более точный).

Проба была известна еще в античное время. Наиболее распространенным способом пробы у древнем мире было испытание на пробирном камне, который греки применяли еще в 4 веке до нашей эры. Пробирный камень применяется и сейчас. Это черный очень плотный и твердый, не поддающийся действию кислот кремнистый сланец. По нему проводят черту золотым или серебряным изделием. По различному цвету черты опытный мастер может приблизительно определить пробу драгоценного сплава без анализа.

Для более точного определения рядом с этой чертой проводят другую пробирной иглой, сделанной из драгоценного сплава определенной пробы, близкой по цвету к исследуемому.

Величина черт делается примерно 10 – 15 мм длиной и 2 – 3 мм шириной. Затем обе черты смачивают специальными кислотным раствором, под действием которого их цвет изменяется. Если цвет обеих черточек после обработки их раствором – одинаков, то и содержание драгоценного металла в них одно и то же. Если при сличении обнаруживается расхождение цвета, то анализ повторяют, предварительно проведя новую черту другой пробирной иглой соответственно с большим или меньшим содержанием драгоценного металла.

На каждой игле указана соответствующая ей проба. При достаточном навыке этим способом можно довольно точно определить пробу испытуемого сплава. Так как цвет сплава зависит не только от количества содержимого в нем драгоценного металла, а также и от состава лигатур, т.е. других металлов, добавленных в сплав, то пробирных игл, для той или иной пробы бывает несколько. Производство пробирных игл и реактивов для анализа осуществляется только органами пробирного надзора.

Существуют и более точные методы анализа, например, муфельный, который применяется при производстве драгоценных сплавов определенной пробы. Заключается он в сплавлении испытуемого изделия с металлическим свинцом. Полученный сплав (веркблей) подвергается дальнейшей обработке, купелированию и окислительному процессу, в результате которого происходит отделение драгоценных металлов от недрагоценных. Данный процесс протекает при высокой температуре в пористом огнеупорном сосуде – купели. Купель изготавливают из чистой костяной муки или магнезита с цементом.

Оксиды свинца и легирующих элементов всасываются купелью, а драгоценные металлы остаются на поверхности в виде блестящего металлического королька.

Процесс купелирования происходит таким образом: купели помещают в муфельную печь, разогретую до 1123 К, а затем на раскаленных купелях размещают веркблей. Свинец начинает плавиться, покрываясь тонкой пленкой. Окончание купелирования характеризуется цветением королька (на несколько секунд появляются радужные круги и ликованием королька (яркий блеск вследствие испускания скрытой теплоты плавления). Затем королек затвердевает и процесс купелирования заканчивается. Затвердевший королек, содержащий золото и серебро, помещают в азотную кислоту, которая растворяет серебро и другие легирующие металлы, не воздействуя на золото. Оставшийся остаток просушивают, прокаливают и взвешивают на пробирных весах. Пробу сплава определяют по массе сплавленного осадка.

Если при анализе содержание драгоценного металла оказывается меньше заявленной пробы и ошибка выходит за пределы допустимого отклонения, изделия или не допускают к выпуску, или клеймят специальным клеймом с буквами НП, что означает "не соответствует пробе".

Общие сведения о кислотах. В художественной обработке металлов химические вещества (кислоты, основания, соли, реактивы и др.) являются вспомогательными материалами, без которых невозможны основные производственные операции.

Кислоты – вещества, содержащие соединения водорода с кислотными остатками (HCI, HNO3, H2SO4, H3PO4, H2CrO4, HMnO4). Атомы водорода в них способны замещаться атомами металла с образованием соли. По числу атомов водорода, способных замещаться атомами металла, кислоты делятся на одноосновные, двухосновные, трехосновные и четырехосновные.

В водных растворах кислоты диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотных остатков. Кислоты с многовалентными остатками диссоциируют ступенчато.

Ионы водорода при диссоциации могут отщепляться от молекулы постепенно. Группы атомов (вместе с водородом), облающие зарядом, составляют так называемые кислотные остатки. Например, фосфорная кислота образует три кислотных остатка и относится к трехосновным кислотам.

Серная кислота и угольная H2CO3– к двухосновным; азотная HNO3, соляная HCI и уксусная СH3COOH – к одноосновным.

Характеристики важнейших кислот. Азотная кислота HNO3 образуется при окислении аммиака кислородом воздуха в присутствии катализаторов (сплавы на основе платины). Чистая азотная кислота – бесцветная жидкость. Плотность 1522 кг/м3, температура кипения 84°C. При температуре минус 42°C застывает в прозрачную кристаллическую массу.

На воздухе, подобно концентрированной соляной кислоте, "дымит", так как пары ее образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана.

Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот. Взаимодействует почти со всеми металлами, за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия.

Характерным свойством азотной кислоты является ее сильная окислительная способность. Многие неметаллы ею легко окисляются, превращаясь в соответствующие кислоты.