Благородные (драгоценные) металлы и их сплавы

Благородные металлы отличаются особой химической стойкостью, тягучестью и красивым внешним видом. Их называют благородными за природные свойства и драгоценными за высокую стоимость. Они имеют плотную кристаллическую решетку, обладают хорошим блеском, высокой плотностью, устойчивостью к атмосферным влияниям, а также пластичностью и сплавляемостью с другими металлами. Все это значительно "усиливает" эстетические свойства ювелирных товаров.

Для изготовления ювелирных изделий в чистом виде эти металлы не применяют, так как они сравнительно мягки и обладают малой механической прочностью. Поэтому используют сплавы благородных металлов с другими металлами. По сравнению с чистым металлом сплавы обладают лучшими механическими свойствами, более низкой температурой плавления и определенным оттенком. Металлы, входящие в состав таких сплавов, называют лигатурными. Состав сплавов строго регламентируется государственными стандартами и называется лигатурой.

К благородным металлам относят золото, серебро, платину, а также металлы платиновой группы (палладий, родий, рутений, иридий и осмий).

Золото. В земной коре золото находится в самородном состоянии: в кварцевых породах в виде отдельных мельчайших вкраплений или блесток и прожилок, в различных изверженных породах, в кристаллических сланцах и очень редко в сульфидных месторождениях, т. е. в минералах, представляющих собой соединение серы с различными металлами. Самородки золота по 10-20 г и более встречаются сравнительно редко.

Самородное золото не является химически чистым, так как содержит различные примеси - серебро, медь, железо и другие элементы.

В чистом виде золото обладает приятным ярко-желтым цветом. Это тяжелый, блестящий, мягкий и пластичный металл, его плотность 19,3 г/см³, твердость по шкале Мооса 2,5^*. Температура плавления химически чистого золота 1063°С, а природного из-за наличия в нем различных примесей несколько ниже; температура кипения золота 2950° С.

^*(Твердость по шкале Мооса определяется сравнением с твердостью естественных минералов, которые распределены по степени твердости от 1 до 10 (см. раздел Камни драгоценные, полудрагоценные и поделочные, настоящего издания).)

На воздухе и в воде золото не теряет металлического блеска. В серной, азотной, соляной, плавиковой и органических кислотах, а также в расплавленных щелочах золото не растворяется. Растворимо оно лишь в "царской водке" (смеси одной части азотной и трех частей соляной концентрированных кислот), в хлорной или бромной воде и в растворе цианистого калия. Эти растворители применяют при извлечении золота из некоторых руд (процессы хлорирования, цианирования). Для получения высокопробного золота его очищают от примесей (процесс называется аффинажем) на специальных предприятиях.

При изготовлении ювелирных изделий применяют сплавы с определенным количеством золота и лигатуры, что значительно повышает твердость и прочность сплава по сравнению с чистым золотом. Так, медь и платина повышают твердость сплава (лигатуры) золота, а серебро понижает температуру его плавления.

В зависимости от состава сплава меняются цвет и оттенки золота. Так, серебро и платина придают сплаву золота более бледный цвет, медь - более желтый с переходом в красный, примеси железа - синие оттенки, а примеси кадмия - зеленые; при наличии цинка, никеля и палладия сплав приобретает белый цвет.

В последнее время при изготовлении ювелирных украшений применяют сплав белого золота, состоящий из различных компонентов. Так, сплав белого золота 750-й пробы может включать 75% золота, 9% серебра, 6% меди и 10% цинка или 75% золота, 7% серебра, 6% меди, 8% цинка и 4% никеля. Имеются и другие по составу сплавы белого золота, применяемые для изготовления ювелирных изделий.

Количество чистого золота в сплаве называют пробой. Существует несколько систем проб.

До 1927 г. в СССР существовала золотниковая проба, т.е. количество золотников чистого золота в одном фунте сплава (один фунт равен 96 золотникам, или 409,5 г).

С 1927 г. принята метрическая проба, т.е. количество химически чистого золота в 1000 весовых единицах лигатурного сплава. Для перевода золотниковой пробы в метрическую необходимо данную золотниковую пробу умножить на 1000 и разделить на 96.

В СССР ювелирные изделия изготовляют преимущественно из тройного сплава, состоящего из золота, серебра и меди. Наиболее распространенным сплавом золота, из которого изготовляют ювелирные изделия, является сплав 583-й пробы. Если на золотом изделии стоит клеймо инспекции пробирного надзора 583, то это значит, что в каждых 1000 весовых частях сплава, из которого изготовлено данное изделие, содержится 583 весовые части химически чистого золота и 417 весовых частей других металлов (серебро и медь).

Существует также каратная система проб (в Англии, США). Каратная проба - это количество весовых единиц химически чистого золота в 24 частях сплава. Для перевода каратной пробы в метрическую необходимо данную каратную пробу умножить на 1000 и разделить на 24, а для перевода в золотниковую - умножить на 4. Каратную пробу не следует смешивать с весовым измерением драгоценных камней, для которых принята единица карат (см. раздел Драгоценные камни, настоящего издания).

Большее или меньшее содержание золота в сплаве, из которого изготовлено изделие, не оказывает влияния на художественную сторону исполнения или декоративные свойства металла. Если сравнить одноименные изделия, одинаковые по массе и художественному исполнению, то из них оценивают дороже то, у которого выше проба золота. Из золота в СССР изготовляют ювелирные изделия более 2000 наименований.

В Советском Союзе проба является государственным клеймом, гарантирующим полноценность ювелирного изделия. Подделка клейма карается законом.

Серебро. В самородном (металлическом) виде серебро встречается редко. В основном его добывают из свинцово-цинковых и медных руд путем их обогащения и специальной обработки; при этом извлекают сначала вместе несколько металлов, которые затем очищают и разделяют на отдельные виды. После такой обработки серебро еще не получается достаточно чистым, поэтому его подвергают аффинажу путем растворения неочищенного серебра в азотной кислоте, пропускания через этот раствор электрического тока, который осаждает серебро в виде кристаллического осадка. Полученный осадок сплавляют и получают чистое серебро.

Серебро - это красивый, блестящий, белый, мягкий, тягучий металл, стойкий к окислению, хорошо полируемый и обладающий исключительной отражательной способностью. Оно значительно легче золота: плотность 10,49 г/см³. Температура плавления серебра 960,5° С, твердость по шкале Мооса 2,7. Серебро весьма устойчиво к щелочам, но растворяется в крепкой азотной кислоте, а также в слабых растворах цианистого калия; в серной кислоте оно легко растворяется при подогревании.

В производстве ювелирных изделий применяют главным образом серебряно-медный сплав, содержащий чаще всего 87,5% серебра и 12,5% меди. Такой сплав обладает достаточной механической прочностью, химической стойкостью, имеет блестящий белый цвет и хорошо полируется.

В СССР выпускают серебряные изделия преимущественно 875-й пробы. Изготовляют также изделия из серебра 916-й пробы, покрываемого эмалью. Кроме того, встречаются изделия из серебра 800-й и 750-й проб. Изделия из низкопробных сплавов относительно быстро покрываются темным налетом в результате воздействия содержащегося в воздухе сероводорода. Столовое серебро также быстро темнеет под воздействием содержащихся в пище кислот.

Сейчас из сплавов серебра в СССР изготовляют ювелирные изделия свыше 1500 наименований.

Платина. В самородном состоянии платина встречается главным образом в виде мелких блесток в дунитовых глубинных горных породах, состоящих из минерала оливина, а также в перидотитовых и пироксенитовых изверженных горных породах.

Платина - серебристо-белый, тяжелый, тугоплавкий металл плотностью 21,4 г/см³. Твердость ее по шкале Мооса 4,3, температура плавления 1773,5°С. Это очень стойкий металл, не окисляющийся при самых высоких температурах, не растворяющийся в растворах соляной, азотной, серной и органических кислот; даже "царская водка" действует на платину только при подогревании. Сплавы платины многочисленны - с иридием, родием, палладием, серебром, медью и некоторыми другими металлами.

В производстве ювелирных изделий используют сплав платины 950-й пробы, содержащей 95% платины и 5% иридия. Сплавы платины применяют в основном для изготовления оправ (кастов) для колец, серег, брошей и других изделий при креплении бриллиантов, жемчуга и светлоокрашенных камней. Такая оправа способствует увеличению блеска и игры закрепленных в ней камней.

Металлы платиновой группы. Обычно они встречаются при добыче платины, тесно связаны с ней и близки между собой по свойствам. К ним относят палладий, родий, рутиний, иридий и осмий.

Палладий - металл серебристо-белого цвета, по внешнему виду напоминающий платину. Плотность палладня 12,16 г/см, твердость по шкале Мооса 4,8, температура плавления 1554,5°С. Палладий обладает хорошей ковкостью и тягучестью, но менее стоек, чем платина: он растворяется в азотной кислоте, "царской водке", а также в подогретой до 80-90°С серной кислоте.

В ювелирном деле палладий используют в сплаве с другими металлами. Для изготовления ювелирных изделий обычно применяют сплав палладия 850-й пробы, содержащий 85% палладия, 13% серебра и 2% никеля. Имеются сплавы палладия и с другими металлами. Однако широкого применения в производстве ювелирных изделий у нас в стране он не имеет. Сплавы палладия раньше использовали для изготовления колец, брошей, браслетов для часов, а сплав палладия 500-й пробы - для крышки корпуса к наручным часам "Заря".

Родий - металл бледно-голубого цвета, по внешнему виду сходный с алюминием. Плотность родия 12,4 г/см³, твердость по шкале Мооса 5,5-6, температура плавления 1966° С. Родий химически стойкий металл: растворяется лишь в концентрированной серной кислоте, окисляется на воздухе только при нагревании до красного каления, в "царской водке" не растворяется. Применяется для покрытия серебряных изделий тончайшим слоем (электролитическим способом) для защиты их от потускнения, а также изделий и отдельных деталей из сплава белого золота для сохранения блеска.

Рутений - металл серебристо-белого цвета, получаемый в процессе переработки и очистки сырой платины. По внешнему виду он сходен с платиной. Плотность рутения 12,26 г/см, твердость по шкале Мооса 6,5, температура плавления 2450° С.

Ввиду хрупкости рутений не применяется в промышленности и лишь в незначительных количествах используется в ювелирном деле в сплавах с платиной.

Иридий встречается в платиновых рудах, получается при переработке и очистке сырой платины. Это хрупкий металл серебристо-серого цвета, химически очень стойкий (не растворяется в кислотах и даже в "царской водке"), очень тяжелый и твердый. Плотность 22,42 г/см³, твердость по шкале Мооса 6,5, температура плавления 2454° С. В ювелирном деле применяют платиноиридиевый сплав, содержащий 5-10% иридия.

Осмий встречается в платиновых рудах в виде сплавов с иридием. Это твердый и тугоплавкий, химически стойкий металл оловянно-белого цвета с серо-голубым оттенком, самый тяжелый среди металлов платиновой группы. Плотность 22,48 г/см³, твердость по шкале Мооса 7 температура плавления 2500°С. Сплавы осмия редко применяют для изготовления ювелирных товаров.