4. Титановые сплавы Титан – металл серебристо-белого цвета. Это один из наиболее распространенных в природе элементов. Среди других элементов по распространенности в земной коре (0,61 %) он занимает десятое место. Титан легок (плотность его 4,5 г/см 3), тугоплавок

5. Цинковые сплавы Сплав цинка с медью – латунь – был известен еще древним грекам и египтянам. Но выплавка цинка в промышленных масштабах началась лишь в XVII в.Цинк – металл светло-серо-голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре и при 200 °C, при нагревании до

Серебро Серебро – химический элемент 1 группы периодической системы элементов Менделеева. Атомный номер 47. Атомная масса 107,868. Валентность 1;2. Плотность10500 кг/м3.Серебро представляет собой белый, пластичный, тягучий и ковкий металл.Температура плавления 960,5°С, температура

Сплавы золота Для изготовления ювелирных и других изделий далеко не всегда используют чистые металлы. Происходит это из-за высокой стоимости драгоценных металлов, недостаточной твердостью их и износоустойчивости, поэтому на практике чаще всего употребляют сплавы,

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы С целью удешевления художественных изделий при производстве недорогих украшений широко используются томпак, латунь, мельхиор, нейзильбер; при изготовлении художественных изделий – бронзы.Сплавы меди с цинком,

8. Сплавы на основе алюминия Алюминиевые сплавы классифицируют по технологии изготовления (деформируемые и литейные), способности к термической обработке (упрочняемые и неупрочнямые) и свойствам (рис. 8.1). Рис. 8.1. Диаграмма состояния алюминий – легирующий элемент

10.1. Двухкомпонентные сплавы серебра В ювелирной промышленности в основном используются сплавы на основе серебра, которые относятся к системе Ag – Си.Диаграмма состояния сплавов системы Ag – Си показана на рис. 3.7.Данная диаграмма относится к эвтектическим диаграммам с

11. Золото и его сплавы Золото – химический элемент, металл. Атомный номер 79, атомный вес 196,97, плотность 19,32 г/см3. Кристаллическая решетка – кубическая гранецентрировапная (ГЦК). Температура плавления 1063 °C, кипения 2970 °C. Твердость по Бринеллю – 18,5.Золото – металл желтого

5.1. Серебро Серебро – химический элемент, относится к благородным металлам, обозачается символом Ag (от лат. Silver – светлый, белый, англ. Argentum, франц. Argent, нем. Silber). Имеет порядковый номер 47, атомный вес – 107,8, валентность – I. II, плотность – 10,5 г/см3, температура плавления – 960,5

46. Магний и его сплавы Магний является химически активным металлом: образующаяся на воздухе оксидная пленка МдО в силу более высокой плотности, чем у самого магния, растрескивается и не имеет защитных свойств; порошок и стружка магния легко воспламеняются; горячий и

47. Титан и его сплавы Титан и сплавы на его основе обладают высокой коррозионной стойкостью и удельной прочностью. Недостатки титана: его активное взаимодействие с атмосферными газами, склонность к водородной хрупкости.Азот, углерод, кислород и водород, упрочняя титан,

В ювелирной промышленности используются сплавы системы серебро-медь. Диаграмма состояния данной системы приведена на рис. 94

Эта система затвердевает с образованием твердых растворов с ограниченной растворимостью. При затвердевании ее образуются следующие фазы, легко различаемые под микроскопом: обогащенный серебром α-твердый раствор с наибольшим содержанием меди 8,8%; обогащенный медью β-твердый раствор с наибольшим содержанием серебра 9%. Только в сплаве состава 71,5%Ag и 28,5%Сu образуются одновременно α и β фазы. Температура затвердевания этого сплава от начала процесса до конца остается постоянной и равной 779 о С. Кривая охлаждения его подобна кривой охлаждения чистого металла. Структура сплава данного состава является мелкозернистой и равномерной. Такую структуру принято называть эвтектической. Если содержание серебра в сплаве меньше 71,5%, то такой сплав принято называть заэвтектическим. К этой области сплавов принадлежит, например, сплав, содержание серебра в котором составляет 50%. Он начинает затвердевать при такой же температуре, как и сплав 875 пробы, но в отличие от последнего при затвердевании из расплава выделяются кристаллы β-фазы. С их ростом содержание меди в расплаве уменьшается, а содержание серебра увеличивается. Когда содержание серебра достигнет

71,5%, а температура упадет до 779°С, остаточная жидкая фаза кристаллизуется вокруг кристаллов β-фазы в виде эвтектики, т.е. происходит одновременное образование α- и β-фаз.

Если содержание серебра в сплаве выше 71,5%, то такие сплавы называют доэвтектическими как, например, сплав серебра 875 пробы. При затвердевании его при температуре 840°С из расплава выделяются обогащенные серебром кристаллы α-фазы. Содержание серебра в расплаве уменьшается и при температуре 779°С остаток расплава достигает эвтектического состава, который затвердевает в виде эвтектики, располагаясь по границам зерен.

Если содержание меди в сплаве соответствует составу α-фазы или еще меньше, то образуется гомогенный твердый раствор. Такие сплавы называются твердыми растворами. К ним относятся все сплавы с содержанием серебра выше 91,2%. В качестве примера может служить сплав серебра 925 пробы. Он начинает затвердевать при температуре 900°С и имеющаяся в сплаве медь полностью растворяется в серебре. Так как в сплаве находится 7,5% меди, то предел насыщения серебра медью, равный 8,8%, не достигается и при 810°С сплав застывает с образованием гомогенного твердого раствора.

Подобные твердые растворы образуются и со стороны меди, но в производстве ювелирных изделий эти сплавы не применяются.

С понижением температуры растворимость металлов в твердом состоянии уменьшается и избыточный металл начинает выделяться из сплава по кривой, идущей вниз от точки, соответствующей пределу насыщения. Практически почти во всех случаях используются сплавы, в которых содержание серебра выше 71,5%, т. е. доэвтектические сплавы.

Белый цвет серебра с увеличением содержания меди становится все более и более желтоватым. Если медь составляет 50% сплава, то сплав становится красноватым и сплав с 70% Сu имеет уже красный цвет.

Процессы выделения в твердом состоянии способствуют повышению твердости, особенно в сплавах, лежащих в пограничных областях твердых растворов и доэвтектических сплавов, как, например, у сплава 925 пробы. Если этот сплав после литья или отжига необходимо получить мягким, то его следует подвергать закалке; с другой стороны, нагревом до определенной температуры можно достигнуть существенного повышения его твердости.

Как видно из таблиц и диаграмм, у сплавов серебро-медь с повышением содержания мели твердость и прочность повышаются, а пластичность понижается. Это означает, что высокопробные сплавы серебра хорошо поддаются обработке давлением.

Стойкость сплавов системы серебро-медь к кислотам почти одинакова, так как оба исходных металла одинаково устойчивы против важнейших кислот. Сплавы серебра легко растворяются в азотной и концентрированной серной кислотах, в то время как к разбавленной серной кислоте, наиболее распространенном травителе, они не растворяются. Однако даже чистое серебро неустойчиво на воздухе. Из-за образования черного сульфида серебра сплав становится тусклым. С увеличением содержании меди в сплаве, стойкость его на воздухе уменьшается, ввиду того, что серные и аммиачные соединения приводят к потемнению меди.

Данных диаграмм и таблиц вполне достаточно для того, чтобы иметь полное представление о свойствах сплавов. Однако следует указать на некоторые свойства основных сплавов серебра, применяемых в ювелирном деле

Серебро 950 пробы. Цвет этого сплава соответствует цвету чистого серебра. При отжиге на воздухе на поверхности сплава образуется тонкая внешняя окисная пленка, под которой находится гетерогенный внутренний окислый слой. Благодаря высокой температуре плавления и цвету этот сплав следует использовать для эмалирования и чернения, так как краски эмали и черни на этой основе имеют интенсивный блеск. Этот сплав в очень хорошо поддается обработке давлением. Его следует применять при глубокой вытяжке, чеканке, а также для изготовления очень тонкой проволоки. При температуре 600 о С начинается старение сплава. После разливки или отжига следует сразу же приступать к обработке сплава, так как в противном случае может произойти естественное старение и пластичность сплава сильно понизится. К недостаткам сплава серебра 950 пробы следует отнести невысокие механические свойства. Изделия, изготовленные из этого сплава, при эксплуатации деформируются. Старением можно увеличить прочность сплава от 50 кгс/мм 2 до 100 кгс/мм 2 , но это приводит к усложнению и удорожанию технологического процесса обработки сплава.

Серебро 925 пробы. Этот сплав иначе еще называется «стерлинговое серебро» или «стандартное серебро». Из-за высокого содержания «серебра в сплаве и высоких механических свойств оно нашло широкое распространение во многих странах. Цвет сплава такой же, как у серебра 950 пробы, однако механические свойства выше. Сплав пригоден для эмалирования и чернения, но краски эмали и черни не должны иметь высокую температуру плавления. Для получения высокой пластичности после отжига этот сплав следует подвергать закалке. Благодаря старению при температуре 300°С прочность сплава повышается с 60 до 160 кгс/мм 2 .

Серебро 900 пробы. Этот сплав применяется, главным образом, для филигранных работ. Цвет его несколько отличается от цвета чистого серебра. Зачастую после окончания обработки изделие из этого сплава подвергают многократному травлению для того, чтобы удалить медь с поверхности изделия. Этот сплав менее стойкий на воздухе, чем сплавы 950 — 925 проб. Однако он имеет хорошие литейные свойства, хорошо обрабатывается давлением, но для глубокой чеканки он является слишком прочным. В качестве основы для нанесении эмали и черни сплав 900 пробы непригоден, поскольку у него при температуре 779°С начинается оплавление границ зерен.

Серебро 875 пробы. Это сплав применяется дли изготовления декоративных украшений. Цвет сплава и стойкость к потускнению почти такая же, как и у сплава серебра 900 пробы. Механические свойства его более высокие, а, следовательно, обрабатываемость давлением хуже, чем у сплавов серебра 900 пробы.

Серебро 800 пробы. Этот сплав применяется, в основном, для изготовления корпусов и столовых приборов. Его преимущество состоит, главным образом, в том, что он дешевле описанных выше сплавов. Главным недостатком является желтоватый цвет и малая химическая стойкость на воздухе. Для устранения этих недостатков многократным нагреванием и последующим травлением увеличивают содержание серебра в поверхностном слое. В связи с высоким содержанием меди в сплаве, в кислых продуктах происходит образование ядовитого ацетата меди. Примером может служить появление зеленого налета ацетата меди на столовых приборах при соприкосновении их с уксусом. Механические свойства сплава 800 пробы незначительно отличаются от свойств сплава 875 пробы, однако при обработке давлением его следует чаще подвергать промежуточному отжигу, чем вышеописанные сплавы. Литейные свойства его лучше, чем у сплавов с более высоким содержанием серебра. Точка ликвидуса находится при температуре 800°С. Это позволяет производить разливку при температуре 900°С, что соответствует температуре солидуса сплава 925 пробы.

Серебро 720 пробы. Этот эвтектический сплав из-за своих механических свойств и желтой окраски почти не находит применения. Правда, сплав серебра 750 пробы нашел довольно широкое применение в качестве припоя в 19 столетии. Твердость и прочность эвтектических сплавов — наибольшая, а пластичность — наименьшая из всех сплавов системы Ag-Cu. Кроме того, этот сплав обладает хорошей упругостью и в некоторых случаях из него изготавливают пружины, иглы и подобные им изделия. Иногда сплав 720 пробы применяют в качестве припоя. Свойства сплавов серебра даны в табл. 30.

Таблица 30. Свойства сплавов серебра

Влияние примесей на свойства сплавов системы серебро — медь. Если сплав системы серебро-медь содержит какой-либо другой сопутствующий элемент, то он превращается в сплав трех или более компонентов и его свойства изменяются более или менее сильно. В этом случае необходимо делать различие между вредными примесями и легирующими элементами.

В сплавах серебра, применяемых в производстве ювелирных изделий, содержание никеля до 1% препятствует росту зерна и тем самым улучшает механические свойства сплавов. С увеличением содержания никеля до 2,5% ухудшается обрабатываемость сплава. При еще большем содержании никеля он не растворяется в сплаве и становится вредной примесью.

Железо всегда является вредной примесью в сплавах серебра. Оно не растворяется в серебро и присутствует в его сплавах в виде чужеродных частиц, ухудшающих обрабатываемость сплава.

Сплавы серебра, содержащие свинец, всегда становятся хрупкими при нагреве, т.е. красноломкими. Свинец и серебро образуют эвтектику, которая плавится при температуре 304°С. В связи с этим ни в коем случае нельзя допускать присутствие свинца в сплаве.

Незначительное количество олова, присутствующее в сплаве, снижает температуру плавления сплава. Чистое серебро может растворить в себе до 19% однако сплав получается более тусклый, мягкий и пластичный, чем сплав Ag—Сu. Если в сплаве Ag—Cu содержание олова превысит 9%, то образуется хрупкое соединение Cu 4 Sn. Так как олово при плавлении окисляется, то хрупкость сплава возрастает из-за образования SnO 2 .

До 5% алюминия растворяются в твердом сплаве и почти не влияют на структуру и свойства сплава. Однако при более высоком содержании алюминия в сплаве образуется хрупкое соединение Ag 3 Al. При отжиге и плавке образуется также соединение Al 2 O 3 , которое, располагаясь по границам зерен, делает сплав хрупким и ломким.

Несмотря на то, что кремний в серебре не растворяется, он образует с серебром твердые и хрупкие кремнисто-серебряные соединения, которые, располагаясь по границам зерен, сильно затрудняют обработку сплава. Кремний может попасть в сплав, будучи восстановлен из материала тигля.

Сера образует с серебром и медью твердые соединения Ag 2 S и Cu 2 S. Которые могут располагаться как по границам, так и внутри зерен. Источниками попадания серы в сплавы могут быть содержащий серу исходный материал, горючие материалы, горючий газ, травители.

Незначительных следов фосфора уже достаточно для того, чтобы образовались хрупкие интерметаллические соединения Ag 2 P или Cu 3 P, которые в виде эвтектики располагаются по границам зерен. Сплавы от этого становятся хрупкими, быстро тускнеют, на них плохо ложатся гальванические покрытия. Фосфор может попасть в сплав при раскислении расплава фосфористой медью.

Серебро при температуре, несколько большей точки плавления, может растворить в себе кислорода в 20 раз больше своего объема, т.е. 1 часть расплавленного серебра может поглотить 20 частей кислорода. При температуре несколько ниже точки затвердевания растворимость кислорода в серебре составляет половину объема серебра, и кислород выделяется из металла. Кислород, не успевший выделиться из металла при его затвердевании, образует в краевой зоне слитка раковины, которые уменьшают прочность сплава и ухудшают обработку металла давлением. При вальцовке и вытяжке металл дает трещины. При нагреве такого металла газ расширяется, и на поверхности металла образуются вспучивания, так называемое «дутое серебро». Если серебро находится в сплаве с медью, то образуется закись меди Сu 2 О. В зависимости от месторасположения частичек закиси меди, они могут оказывать различное действие на свойства сплавов серебра. Если они располагаются тонким слоем по границам зерен, то влияние их на обрабатываемость сплава давлением незначительное. Если частицы закиси меди прижаты к твердым инородным телам, то при полировке они не вырываются и выступают над поверхностью. При прокатке металла они выкрашиваются и оставляют на поверхности следы в виде штрихов, образуя так называемое «штриховое серебро».

Двуокись серы содержится в горючих газах и оказывает вредное действие на сплавы серебра тем, что подобно кислороду поглощается расплавленным металлом. И при затвердевании его улетучивается и, как кислород, образует в металле раковины. Кроме того, образуются химические соединения в виде Сu 2 S и Ag 2 S, которые, располагаясь по границам зерен, ослабляют сцепление их в слитке.

Процесс литья по выплавляемым моделям сплавов на основе серебра и производство слитков изучены в настоящее время слабо . Показано, что при многократных переплавах сплава СрМ875 в слитках появляется газовая пористость, увеличивается содержание неметаллических включений и ухудшается пластичность металла. Плавка сплава СрМ 875 в вакууме 0,3 — 0,8мм.рт.ст. позволила уменьшить содержание примесей в металле и повысить его плотность. Использование вакуумированного металла при литье по выплавляемым моделям ювелирных изделий позволило ликвидировать такой дефект, как газовую пористость, а также улучшить чистоту поверхности отливок.

Л.А. Гутов Литье по выплавляемым моделям сплавов золота и серебра

Сплавы серебра

В ювелирном деле почти во всех случаях используют сплавы, в которых содержание серебра выше 72 %. Белый цвет серебра с увеличением содержания меди становится все более желтоватым. Если медь составляет 50 % сплава, то сплав становится красноватым, а при содержании 70 % меди имеет красный цвет. Если сплав после литья необходимо получить мягким, то его не следует подвергать закалке, с другой стороны, нагревом до определенной температуры можно достигнуть существенного увеличения твердости. Для эмалирования следует использовать сплавы с высоким содержанием серебра или даже чистое серебро для того, чтобы изделие, на которое наносится эмаль, не расплавилось.

Стойкость сплавов серебро-медь к кислотам почти одинакова. Сплавы серебра легко растворяются в азотной и концентрированной серной кислоте.

Согласно ГОСТ 6836-80 предусматривается 18 серебряных проб. В ювелирной промышленности используются сплавы: 960, 925, 916, 875, 800 и 750 проб.

Все они серебряно-медные, имеют высокую пластичность, ковкость.

Сплавы платины и палладия

В современных ювелирных изделиях платиновый сплав встречается редко, он уступил свои позиции белому золоту. Для некоторых ювелирных изделий используется двухкомпонентный сплав 950 пробы, в состав которого кроме платины входят медь и иридий. Добавка иридия значительно увеличивает твердость сплава.

Палладий пока еще не является общепризнанным как самостоятельный металл для производства, ювелирных изделий, но он имеет хорошие перспективы, так как он дешевле платины, имеет более интенсивный белый цвет, лучшую обрабатываемость, и такую же, как платина, устойчивость на потускнение на воздухе.

Близкие по составу сплавы в разных странах могут иметь различные названия, иногда встречаются “устаревшие” названия, а также используется много сплавов цветных металлов, в которых может употребляться слово “золото”, в то же время золотом не являющееся. Вот некоторые из них.

Сплавы золота и платины и их имитация

· Геразолото - немецкое название 8-10-каратного золота, изготовленного фабричным методом.

· Золото “пинк ” - английское название очень бледного оттенка золота.

· Американское накладное золото - очень тонко позолоченный томпак.

· Цукатное золото - золото 980 и 1000 пробы.

· Накладное золото - медь с тонким (8 микрон) золотым покрытием.

· Электрон - - природный сплав золота и серебра (39 %).

· Золото “Musiv” - пластинки сульфидного олова с золотым блеском.

· Гранатовое золото - сплав золота 250 и 1000 пробы, применялось в XIX веке в Чехии для изделий с гранатами.

· Палау - североамериканское название “белого золота”. Сплав золота и палладия (8:2).

· Орайде или французское золото - 80 % меди, 15 % цинка, 5 % олова, или 86,13 % меди, 13 % цинка, 0,4 % олова, 0,6 % железа.

· Пинчбек или английское золото - сплав меди (83- 93 %) и цинка.

· Полузолото (немецкое название) - сплав меди (83,7 %), цинка (9,3 %), олова (7 %). Как правило, с позолотой.

· Голдин - сплав меди и алюминия.

· Сусальное золото - очень тонкие латунные листы.

· Симилор - сплав меди (83,7 %), цинка (9,3 %), олова (7 %), желтого цвета

· Штеррометалл - сплав латуни.

· Томпак - сплав меди (90 %) и цинка (10 %), может быть и другое соотношение.

· Оротон - торговое название похожего на томпак сплава.

· Хризокалък или золотая бронза - сплав меди (95- 98 %), цинка (2-5 %). Может быть другого сплава.

· Башбронза - бронза с содержанием 6 % олова, годится для позолоты.

· Алюминиевая бронза - сплав меди и алюминия (9: 1). Английское название ауфин, аурал, ауфор ; - французское название позолоченного на огне серебра.

· Гамильтонметалл (хризорин) - сплав меди (66,7 %), цинка (33, 3 %). Хорошо подходит для золочения.

· Мангеймское золото - сплав меди (83,6 %), цинка (9,4 %), олова. Изделия золотят.

· Мозаичное золото - сплав меди (66 %), цинка (34 %). Имеет оттенок самородного золота.

· Поликсен - название природной платины с другими металлами.

· Платинин - название сплава платины (67 %) и серебра (33 %).

· Плакарт - сплав внешне похож на платину, состоит из палладия (78 %), золота (15 %) и серебра (7 %).

· Белъгика - сплав, имитирующий платину, состоит из железа (74,5 %), хрома (16,6%) и никеля (8,9 %).

· Дюраметалл - сплав меди, цинка и алюминия.

· Платинор - сплав, состоящий из меди (57 %), платины (18 %), серебра (10 %), никеля (9 %) и цинка (6 %). Отличается красивым золотистым цветом.

· Платиновая бронза - сплав никеля и олова с небольшим добавлением платины, иногда добавляют серебро.

· Штеллит - сплав хрома и кобальта, похож на платину.

Серебро - один из дефицитных элементов. Но как один из благородных металлов серебро наиболее широко распространено в природе. Среднее содержание серебра в земной коре составляет 7*10-6% (по массе), что в 20 раз превышает содержание золота и приблизительно равно содержанию металлов платиновой группы.

В биосфере серебро в основном рассеивается, в морской воде его содержание 3*10-8%.

Основные свойства серебра.

Физико-механические свойства серебра.

Серебро - металл белого блестящего цвета, мягкий и пластичный, хорошо поддается обработке давлением. Имеет гцк решетку, плотность при 20°С составляет 10,49 г/см. куб., температура плавления 961°С (960,8°С). Различия в температуре плавления объясняются высокой растворимостью в серебре кислорода.

Серебро очень хорошо полируется, имеет наивысшую отражательную способность, оно отражает 94% световых лучей, является самым электро- и теплопроводным металлом.

Серебро прекрасно деформируется как в холодном, так и в горячем состоянии. Оно легко прокатывается в тончайшие листы до 0,00025 мм. и вытягивается в очень тонкую проволоку. Из Ag можно изготовить фольгу толщиной 2,5 мкм. Свет, проходящий через фольгу, приобретает голубовато-зеленый оттенок.

При холодной деформации чистое серебро и его сплавы подвержены деформационному упрочнению. Область наибольшей пластичности и наименьшей прочности литого и горячедеформированного серебра находится в интервале температур 680-800°С. Минимальное значение пластичности у литого серебра - в интервале 600-650°С, пластичность серебра после горячего прессования значительно выше, чем литого.

Серебро тверже золота, но мягче меди. Вследствие мягкости чистое серебро (употребляется в виде сплава с медью).

Благодаря своим уникальным свойствам - высокой электропроводности и теплопроводности, отражательной способности, светочувствительности - серебро имеет очень широкий диапазон применения. Растворяясь в золотом сплаве, серебро придает ему пластичность, блеск и облегчает пайку, однако изменяет цвет сплава и значительно повышает его цену.

Химические свойства серебра.

Нормальный электродный потенциал серебра равен 0,798 В. Чистое полированное серебро практически не изменяет свой цвет на воздухе.

При обычной температуре Ag не взаимодействует с O2, N2 и H2. При действии свободных галогенов и серы на поверхности серебра образуется защитная пленка малорастворимых галогенидов и сульфида Ag2S (кристаллы серо-черного цвета). Озон образует на поверхности Ag черный налет. Хлор, бром, йод реагируют с ним даже при комнатной температуре.

Из окислов серебра устойчивыми являются закись Ag2O и окись AgO. Закись образуется на поверхности серебра в виде тонкой пленки в результате адсорбции кислорода, которая увеличивается с повышением температуры и давления. Расплавленное серебро может в очень больших количествах поглощать кислород, в процессе охлаждения растворимость кислорода уменьшается, при этом образуется пористость, ухудшающая качество поверхности. Серебро стойко к коррозии в большинстве минеральных и органических кислот, в водных растворах галогенов. Серебро также устойчиво в дистиллированной, природной и питье вой воде, в этиловом и метиловом спирте любой концентрации.

По сравнению с золотом и платиной серебро менее устойчиво в кислотах и щелочах. При комнатной температуре серебро растворяется в азотной кислоте с образованием AgNO 3.

Горячая концентрированная серная кислота растворяет серебро с образованием сульфата Ag2SO4 (растворимость сульфата в воде 0,79% по массе при 20°С). Серебро, легко соединяясь с ртутью, образует серебряную амальгаму. В царской водке серебро не растворяется из-за образования защитной пленки AgCl. В отсутствие окислителей при обычной температуре HCl, HBr, HI не взаимодействуют с серебром благодаря образованию на поверхности металла защитной пленки малорастворимых галогенидов.

Кипящие едкие щелочи на серебро не действуют. Серебро также не поддается воздействию холодной серной кислоты при ее концентрации не более 80%.

Коррозионная способность серебра определяется высокой термодинамической устойчивостью, формированием на поверхности защищенных пленок и способностью образовывать комплексные соединения. Для оценки коррозионной стойкости серебра применяют четыре группы стойкости.

Присутствующие в промышленной атмосфере пары серы вызывают потемнение серебра. Пленка на поверхности серебра, образующаяся в результате атмосферной коррозии, плотная и вязкая, состоит в основном из сульфида серебра и на 20-25% из сульфата серебра, хлорида серебра или их сочетаний.

Для повышения коррозионной стойкости серебра сплавы легируют алюминием, бериллием и кремнием. Для очистки поверхности сплавов Ag-Cu от продуктов коррозии используют растворы цианидов или разбавленные растворы щелочных металлов.

Легирующие элементы и примеси в серебряных сплавах.

Сплавы серебра для ювелирных изделий содержат два компонента - серебро и медь.

Медь. С повышением содержания меди до 28% твердость и прочность сплавов Ag-Cu повышается, а пластичность падает.

Цвет серебра с увеличением содержания меди становится все более желтоватым. Сплав серебра с 50% меди становится красноватым, а с 70% меди имеет красный цвет. При добавке в сплав Ag-Cu других металлов он становится трех- или многокомпонентным, что может существенно изменить его свойства: сделать более разносторонним в применении или, наоборот, совершенно непригодным для использования.

Золото. Сплавы Ag-Au обладают высокими литейными свойствами и стойкостью к окислению. Относительное удлинение сплавов Ag-Au составляет 40-45%, что позволяет расковывать или прокатывать сплавы в фольгу толщиной 1-1,25*10-4 мм.

Никель. В сплавах серебра, применяемых в производстве ювелирных изделий, при содержании никеля до 1% замедляется рост зерна, и тем самым улучшаются их механические свойства. С увеличением содержание никеля до 2,5% ухудшается обрабатываемость сплава. При еще большем содержании никеля он не растворяется в сплаве и становится вредной при месью.

Железо всегда является нежелательной примесью в сплавах серебра. Железо присутствует в сплавах в виде чужеродных частиц, ухудшающих обрабатываемость. Кроме того, железо взаимодействует с материалом тигля, частицами угля, наждаком, солями, используемыми при плавке, и образует твердые и хрупкие соединения. Попадая на поверхность слитка или изделия, эти соединения при шлифовке вырываются из металла и оставляют на поверхности изделия характерные вытянутые следы. В связи с этим при переплавке отходов в виде опилок или стружки необходимо сначала удалить из них магнитом частицы железа.

Свинец. Сплавы серебра, содержащие свинец, становятся при нагреве хрупкими, так как свинец и серебро при температуре 304°С образуют эвтектику, которая располагается по границам зерен, что делает сплав красноломким. Свинец может попасть в обрабатываемую заготовку из мягкого припоя или из подкладок, используемых для глубокой чеканки. Перед операциями нагрева или переплавки свинец необходимо удалить. Содержание Pb в сплавах серебра не должно превышать 0,005%.

Олово. Даже небольшая добавка олова снижает температуру сплава, однако при этом сплав получается более тусклым, мягким и пластичным, чем сплав Ag-Cu. При повышенном содержании олова в сплаве образуются интерметаллические соединения с медью Cu4Sn, а также оксид олова SnO2, которые делают сплав хрупким.

Алюминий. При содержании до 4-5% алюминий не влияет на структуру сплава, при более высоком содержании делает сплав хрупким, т. к., при этом образуется хрупкое соединение Ag3Al. При отжиге и плавке образуется также соединение Al2O3, которое, располагаясь по границам зерен, делает сплав хрупким и ломким.

Цинк. Несмотря на то, что в твердом состоянии серебро растворяет в себе до 20% цинка, содержание его в серебре не должно превышать 14%. В этом случае сплавы не тускнеют на воздухе, хорошо полируются и имеют высокую пластичность.

Кадмий. Сплавы с кадмием пластичны и устойчивы против коррозии на воздухе, не тускнеют и хорошо обрабатываются. Предел растворимости кадмия в серебре составляет около 30%.

Цинк и кадмий являются важнейшими легирующими компонентами при получении припоев, хотя прочность таких припоев не отвечает в полной мере требованиям практики. Сплавы имеют низкую температуру плавления, но широкую область кристаллизации, паяный обладает низкими механическими свойствами, что обусловливает ограниченное применение припоев на основе этой системы.

Серебряные сплавы различных проб.

Для изготовления ювелирных изделий используется как чистое серебро, так и его сплавы с медью и платиной. Наиболее широкое применение в ювелирной промышленности находят сплавы серебра с медью, реже более дорогие серебряно-платиновые сплавы.

Со временем сформировался ряд серебряных сплавов, которые применяются в основном для изготовления ювелирных украшений, декоративных изделий и столовых приборов и обладают хорошими технологическими и эксплуатационными свойствами.

Согласно «Положению о пробах и клеймении изделий из драгоценных металлов в Российской Федерации» на территории России установлены следующие сплавы серебра - 800, 830, 875, 925, 950-й проб (для ювелирных и бытовых изделий). Согласно стандарту, распространяющемуся на сплавы, предназначенные для электротехнических проводников и контактов, ювелирных изделий, струн музыкальных инструментов, серебряные сплавы обозначают буквами Ср, вслед за которыми указываются легирующие элементы (лигатуры) (Пт - платина, Пд - палладий, М - медь).

Цифры после буквенного обозначения сплава указывают массовую долю серебра, выраженную в промилле (десятых долях процента) для чистого серебра и серебряно-медных сплавов (например, Ср 999, СрМ 950, СрМ925, СрМ 916 и т. д.), или массовую долю основных легирующих компонентов, выраженную в процентах:

В соответствии с ГОСТ 6836-2002. «Серебро и сплавы на его основе» наименование марок сплавов состоит из букв, обозначающих компоненты сплава, и следующих за ними цифр, указывающих номинальное содержание компонента (компонентов) благородных металлов в сплаве (в процентах).

Механические свойства серебряно-медных сплавов существенно зависят от содержания в них меди.

Так, увеличение концентрации меди с 5% (СрМ 950) до 20% (СрМ 800) приводит к повышению прочности на 30%, а твердости - на 60% при одновременном снижении пластичности.

В сплаве Ag 970, содержащем 97% серебра, содержание меди очень низкое, поэтому по некоторым свойствам, например, по цвету, устойчивости к потускнению, способности оставаться светлым при отжиге (в худшем случае при этом образуется внутренняя окисленная зона), он очень схож с чистым серебром.

Благодаря высокой температуре плавления этот сплав часто используется для изготовления изделий с эмалью (прозрачные краски подсвечиваются более интенсивно). Особенно подходит для ковки, глубокой вытяжки и исполнения тонких, филигранных работ. Учитывая склонность сплава к старению, после отжига сплав, содержащий 97% серебра, подвергают закалке.

Сплав СрМ 950 используют для эмалирования и чернения. Сплав СрМ 950 используется также для изготовления струн музыкальных инструментов.

Цвет этого сплава соответствует цвету чистого серебра.

Сплав очень хорошо поддается обработке давлением. Его применяют также при глубокой вытяжке, чеканке, для изготовления очень тонкой проволоки. К недостаткам сплава серебра 950-й пробы относятся невысокие механические свойства.

Изделия, изготовленные из этого сплава, при эксплуатации деформируются. Увеличить прочность сплава от 500 до 1000 МПа можно старением, но это приводит к усложнению и удорожанию технологического процесса обработки сплава.

Сплав СрМ 925 иначе еще называется «стерлинговое» или «стандартное» серебро. Из-за высокого содержания серебра в сплаве и высоких механических свойств этот сплав нашел широкое распространение во многих странах. Цвет сплава такой же, как и у сплава серебра 950-й пробы, однако механические свойства выше. Сплав пригоден для эмалирования и чернения. Наиболее широко сплав используется для изготовления ювелирных изделий и столовых принадлежностей.

Сплав СрМ 925 является старейшим ювелирным сплавом, широко используемым также в монетном и медальном производстве. Обработка давлением и отжиг изменяют литую структуру сплава.

Сплав СрМ 916 широко применяется в отечественной ювелирной промышленности для изготовления столовых принадлежностей и ювелирных Сплав СрМ 916 очень близок по свойствам к сплаву марки СрМ 925.

Сплав серебра СрМ 900 чаще применяется для изготовления ювелирных украшений. Подходит для литья, гибки, пайки, ковки и чеканки, но для исполнения тонких филигранных операций и глубокой чеканки он слишком твердый. Цвет его несколько отличается от цвета чистого серебра. Этот сплав менее стоек на воздухе, чем сплавы 950 и 925-й проб, однако имеет хорошие литейные свойства, хорошо обрабатывается давлением. Содержание меди в сплаве СрМ 900 превышает предел растворимости меди в серебре, и поэтому сплав во всех случаях содержит некоторое количество эвтектики. В качестве основы для нанесения эмали сплав 900-й пробы, как и все эвтектические сплавы, непригоден.

Сплав серебра СрМ 875 применяется для изготовления ювелирных изделий и декоративных украшений. Цвет сплава и стойкость к потускнению почти такие же, как и у сплава СрМ900. Механические свойства его более высокие, а обрабатываемость давлением хуже, чем у сплава СрМ 900.

Сплав Ag 835, содержащий 83,5% серебра, чаще других используется при промышленном изготовлении ювелирных изделий, из-за высокой твердости труднее, чем другие сплавы, поддается механической обработке.

Сплав серебра СрМ 800 применяется для изготовления посуды вместо сплава 925-й пробы, а также для изготовления украшений. Недостатком сплава является желтоватый цвет и малая химическая стойкость на воздухе.

Пластичность у этого сплава значительно ниже, чем у сплава СрМ 925, поэтому в процессе обработки давлением его следует чаще подвергать промежуточному отжигу. Литейные свойства сплава СрМ 800 выше, чем у более высокопробных сплавов. Микроструктура сплава будет отличаться лишь незначительным увеличением доли эвтектики.

В ювелирном деле используются сплавы с содержанием серебра свыше 72%. С увеличением добавки меди блестящее белое серебро приобретает желтоватый оттенок:

• - сплав 800-й пробы уже значительно отличается от чистого серебра;
• - эвтектический сплав, содержащий 71,9% Ag (720-я проба), имеет желтовато-белый оттенок;
• - сплав с 50%-м содержанием меди выглядит красноватым;
• - сплав с 70%-м содержанием меди - ярко-красным.

Сплав Ag 720 из-за желтоватой окраски почти не применяется в ювелирном деле. Сплав трудно поддается формоизменению, но сохраняет твердость и упругость в процессе эксплуатации. Поэтому в отдельных случаях из сплава Ag 720 изготавливают пружины, иглы для булавок или другие сильно нагружаемые детали.

Сплав Ag 720 применяют также в качестве припоя для сплавов, имеющих структуру твердых растворов, когда на них наносят эмали.

Потускнение сплавов Ag-Cu наблюдается при взаимодействии с содержащимися в воздухе сернистыми соединениями. При этом серебро образует сульфид серебра Ag2S, а медь сульфид меди Cu2S и, кроме того, закись меди Сu2О красного цвета и окись меди СuО черного цвета. Это приводит к потемнению изделий, причем темный налет формируется постепенно: вначале изделие кажется желтоватым, почти золотистым, затем поверхность становится коричневатой, потом грязно-синей, темно-синей и, наконец, черной. При этом чем больше в сплаве меди, тем интенсивнее и быстрее он тускнеет и покрывается темным налетом.

Для защиты серебряных сплавов от потускнения широко применяются следующие способы.

Родирование. Износостойкое родиевое покрытие надежно защищает поверхность серебра, но изделие при этом теряет блеск и выглядит синевато-белым. В процессе ремонта (при пайке) родиевое покрытие становится синевато-черным, что можно устранить только нанесением нового покрытия.

Лакирование. Покрытие из цапонлака или лака горячей сушки долгое время защищает поверхность серебра, но при условии, что украшения не носят, а столовым серебром не пользуются.

В процессе использования изделий покрытие на отдельных участках стирается, и поверхность в этом месте тускнеет. Предмет, покрытый такого рода пятнами, трудно чистить.

Пассивирование. Суть пассивирования заключается в нанесении на изделие тонкого, невидимого слоя воска, который хорошо укрывает поверхность. Этот метод применяется при хранении изделий на складах (при пользовании предметами покрытие быстро стирается).

Сплавы серебра для припоев.

Для соединения различных элементов ювелирных изделий между собой при работе тех никой «скань» и «зернь» применяют серебряные припои. Основное требование к припойному сплаву - низкая температура плавления, в сплав добавляют различные легирующие элементы. В отличие от золотых серебряные припои могут не соответствовать пробе изделий.

В марках серебряных припоев серебро имеет обозначение ПСр, а шифр в процентном отношении ставится после каждого компонента, кроме последнего. Например, при пой ПСр70М. КВ.бЦ означает, что сплав состоит из 70% Ag, 26% Cu, остальное (4%) - Zn.

К отличительным свойствам серебряных припоев относятся хорошие пластичность и прочность, высокая коррозионная стойкость. Они обеспечивают требуемую смягчение соединяемых поверхностей паяемых деталей, хорошо заполняют зазоры швов.

Температура плавления серебряных припоев составляет 650-810°С.

Термическая обработка сплавов на основе серебра.

В процессе изготовления серебряных изделий (при литье, сварке, шлифовании) возникают остаточные сжимающие или растягивающие напряжения. Особенно опасны растягивающие напряжения: складываясь с приложенной внешней нагрузкой, они могут вызвать разрушение даже при относительно небольшом нагружении.

Температура отжига для снятия внутренних напряжений обычно невелика и для сплавов на основе серебра, золота и меди составляет 400-500°С, на основе платины - 600-700°С.

Режим упрочняющей термообработки сплавов системы серебро-медь состоит в закалке сплава с температурой 700°С в воде с последующим старением. При очень быстром охлаждении при закалке эвтектическое превращение в сплавах Ag-Cu может быть подавлено.

Применение серебра и серебряных сплавов.

В художественной промышленности серебро используется для производства ювелирных изделий, дорогой художественной посуды, столовых приборов, сувениров, подарочных и других предметов.

Рис. 4. - Украшения, изначально призванные магически охранять человеческую руку: кольца, перстни - появляются в могилах древних славян с IX века и широко встречаются начиная с X века:

Средствами обработки серебра и украшения изделий из него служат чеканка, литье, филигрань, тиснение, применение эмалей, черни, гравировки, золочения.

Чистое серебро в виде тончайшей проволоки служит материалом для филигранного производства и насечки по стали.

Оно также является материалом для дорогих художественных эмалевых изделий, идет на аноды при серебрении. Серебро служит главным компонентом в серебряных твердых ювелирных припоях, которыми спаиваются не только серебряные, но и медные и латунные изделия. Эти припои отличаются наиболее высокими качествами.

Чистое серебро имеет низкую прочность и слишком высокую пластичность, поэтому при изготовлении монет и различных художественных произведений в него добавляют цветные металлы, чаще всего медь. При изготовлении художественных изделий также используются сплавы серебро - медь - кадмий, серебро - медь - титан и серебро - индий.

В искусстве серебро благодаря красивому белому цвету и податливости в обработке используется с глубокой древности. Высокая культура художественной обработки серебра характерна для искусства эпохи эллинизма, Древнего Рима, Древнего Ирана и средне вековой Европы.

В течение длительного времени в Древнем мире из серебра изготовлялись различные предметы украшения, ювелирные изделия - бусы, кольца, перстни, в том числе перстни-печати, вазы, сосуды, фурнитура для одежды и даже для дверей. Из серебра, как и из золота, изготовлялись тонкие листы и фольга, которыми покрывались некоторые деревянные предметы. Остатки тонкого листового серебра. Природная пластичность серебра позволяет создавать из этого металла разнообразные по форме изделия, от символистской настольной скульптуры до функционально точных предметов обихода. Блеск серебра и возможность его полировки позволяют, не покрывая поверхности орнаментом, демонстрировать фактурную красоту материала, его природную эстетичность.

Ювелирные изделия из серебра часто выполняются техникой скани - узора из тонкой проволоки. Из серебра изготавливают нити для серебряного шитья. В настоящее время более 70% Ag расходуется на промышленные цели, т. е., из металла, служившего главным образом для производства монет, украшений и бытовой утвари, серебро превратилось в «промышленный» металл. Главным потребителем серебра являются фото- и кинематография, рентгенография и другие отрасли использования фотоматериалов.

Рис. 5. - Скифская серебряная амфора из Чертомлыкского кургана:

Широко используется серебро в электротехнике, электронике, радиотехнике и связанных с ними отраслях машиностроения. Важным потребителем серебра являются ракетная, космическая и авиационная техника, военно-морской флот, производство серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторов, а так же первичных источников тока. Большое количество серебра используется для изготовления припоев, в химической промышленности и в химическом машиностроении.