Цветные металлы и их сплавы

Цветные металлы и их сплавы широко применяют в ювелирном производстве.

Цветные металлы. К цветным металлам относят медь, цинк, никель, олово, свинец, кадмий, хром и алюминий.

В дореволюционной России из цветных металлов добывали только медь, свинец и цинк, причем в сравнительно небольших количествах. Широкое развитие производство цветных металлов получило после Октябрьской революции в результате строительства новых рудников, обогатительных фабрик и заводов.

В ювелирном деле цветные металлы применяют в виде сплавов, напоминающих по внешнему виду драгоценные металлы. Основными компонентами сплавов являются медь, цинк и никель. В сплавы входят также другие металлы: олово, алюминий, хром и кадмий.

Медь - мягкий, тягучий и ковкий металл красноватого цвета, который легко плющится в тонкие листы и вытягивается в проволоку. Плотность 8,93 г/см³, твердость по шкале Мооса 3, температура плавления 1083°С. Во влажном воздухе в присутствии углекислоты медь быстро окисляется, легко растворяется в азотной кислоте, а в разбавленных соляной и серной кислотах - только в присутствии окислителей (например, кислорода). Добывают медь главным образом из руд, но она встречается и в самородках. Промышленное значение имеют руды, содержащие сернистые соединения меди (медный колчедан, медный блеск), а также окисные руды (малахит, куприт). Для получения чистой меди руду обогащают и из концентрата выплавляют медь и очищают ее электролитическим путем.

Медь применяют как лигатурный металл в сплавах с золотом, серебром, никелем, цинком и алюминием.

Цинк - легкоплавкий, хрупкий металл синевато-белого цвета. Плотность цинка 7,14 г/см³, температура плавления 419,4°С. Во влажном воздухе цинк окисляется, покрываясь защитным слоем окиси. В кислотах и щелочах он растворяется с выделением водорода. Цинк используют в качестве лигатурного металла во многих сплавах, в том числе в серебряных и в сплавах с медью. Добавление его в сплавы делает их более светлыми и снижает температуру плавления. Цинк применяют также для изготовления золотых и серебряных припоев.

Никель - твердый, тугоплавкий, не изменяющийся на воздухе металл серебристо-белого цвета, с сильным блеском. Плотность никеля 8,9 г/см³, твердость по шкале Мооса 5, температура плавления 1445° С. В сплавах с медью никель образует белые сплавы. Широко используют никель для покрытия изделий из других металлов в целях защиты их от коррозии.

Олово - легкоплавкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Плотность олова 7,2 г/см³, температура плавления 231,9° С. Олово растворяется в кислотах и щелочах с выделением водорода. Во влажном воздухе оно почти не изменяется. В чистом виде олово широко применяют для пайки, покрытия других металлов и изделий из них в целях защиты от коррозии, а также используют в различных сплавах, которым оно придает белый цвет, снижает температуру их плавления и повышает антикоррозийные свойства. Олово входит в состав мягких припоев и бронзы.

Алюминий - легкий, пластичный, мягкий металл серебристо-белого цвета, который хорошо прокатывается, штампуется и куется. Основным сырьем для получения алюминия являются бокситы - осадочная горная порода, состоящая из гидратов глинозема и окислов железа. Плотность алюминия 2,7 г/см³, температура плавления 659,8° С. Алюминий хорошо сохраняется на воздухе, покрываясь тонкой плотной пленкой окисла, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Он растворяется в соляной и серной кислотах, едких щелочах и в подогретых растворах соды. Концентрированная азотная кислота практически не действует на алюминий, а разведенная растворяет его. Сильно разрушают алюминий безводные органические кислоты, но с небольшим количеством воды они на него не действуют.

Алюминий широко применяют в производстве различных украшений (броши, браслеты, цепочки и др.) и предметов быта. Изготовленные из алюминия в сплаве с другими металлами изделия подвергают химическому окрашиванию - анодированию, а электролитическое полирование придает им яркий блеск.

Хром - наиболее твердый цветной металл серебристого цвета. Плотность хрома 6,9-7,1 г/см³, температура плавления 1800°С. Хром имеет хорошую сопротивляемость механическому износу, стоек против действия азотной кислоты, щелочей, большинства газов и органических кислот. Он является одним из важнейших легирующих металлов, применяется преимущественно в сплавах для получения высококачественной стали, обычно совместно с никелем марганцем, кобальтом, молибденом и др. Используют его также для покрытия тонким слоем (хромирование) металлических ювелирных изделий в целях повышения износостойкости, сопротивления коррозии, получения стойкой отражательной поверхности, придания красивого внешнего вида (декоративности).

Кадмий - мягкий, тягучий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Плотность кадмия 8,6 г/см³, температура плавления 321°С. Кадмий растворяется в кислотах с выделением водорода. Применяется для изготовления золотых и серебряных сплавов и припоев, используется для покрытия поверхности металлических изделий в целях предохранения их от коррозии, а также для приготовления легкоплавких сплавов.

Сплавы цветных металлов. Для изготовления недорогих личных украшений, предметов сервировки стола и других изделий используют сплавы цветных металлов, по внешнему виду напоминающие золото и серебро. Основой многих сплавов является медь, которую сплавляют с цинком, никелем, свинцом, оловом и другими металлами. Наиболее распространены медно-цинковые сплавы.

Латунь - сплав меди с цинком, содержащий 40-50% цинка, с добавкой иногда небольшого количества других металлов. Плотность латуни 8,2-8,8 г/см³. При относительной дешевизне латунь отличается хорошими механическими и физико-химическими свойствами, легко обрабатывается давлением, устойчива против действия атмосферных условий и коррозии, имеет красивый желтый цвет, сходный с цветом золота. Латунь широко применяют для изготовления многих видов ювелирной галантереи, предметов туалета и др.

Томпак - сплав меди с цинком, содержащий 10-12% цинка. Томпак используют для изготовления ювелирной галантереи, стопок, подстаканников и других бытовых предметов.

Мельхиор - сплав, содержащий 80% меди и 20% никеля, серебристого цвета. Он легко обрабатывается, обладает большой тягучестью, высокопластичен, хорошо штампуется в холодном состоянии, устойчив против коррозии. Плотность мельхиора 8,9 г/см³. Применяют мельхиор главным образом для изготовления столовых и чайных приборов, посуды, портсигаров и других предметов обихода, а также для оправ при армировании хрустальных изделий (сахарниц, ваз для цветов и др.). Обычно изделия из мельхиора покрывают слоем серебра (до 24 мкм), который придает им устойчивость против коррозии и красивый внешний вид. Эти изделия после серебрения очень сходны с изделиями из серебра.

Нейзильбер - сплав серебристого цвета, содержащий 65% меди, 15% никеля и 20% цинка. Он отличается высокой стойкостью против коррозии и хорошими механическими свойствами. Плотность нейзильбера 8,45 г/см³, температура плавления 1050° С. Применяется для изготовления столовой посуды, приборов и других изделий. Изделия из нейзильбера, как и изделия из мельхиора, покрывают тонким слоем серебра, а некоторые в качестве защитно-декоративной отделки покрывают никелем, который придает им блеск. В зависимости от содержания никеля медно-никелевые сплавы могут быть от серого и бело-голубого до серебристо-белого цвета и внешне напоминают серебро.

Бронза оловянистая - это сплав меди с оловом (до 10%) и небольшими добавками цинка, свинца и других металлов. Обычно ее применяют для отливки сувенирных медалей, художественных изделий - малых скульптурных форм. Бывают бронзы алюминиевые, свинцовые, кремниевые, кадмиевые и другие в зависимости от наличия главного (не считая меди) компонента в сплаве.