Драгоценные металлы

Металлы в ювелирном производстве

Все встречающиеся в природе металлы обладают некоторым набором физических и химических характеристик, которые определяют их свойства (теплопроводность, плотность, твердость, химическую активность и др.). По совокупности свойств металлы делят на черные (железо и его сплавы, а также хром и марганец) и цветные (все остальные металлы). В свою очередь цветные металлы делятся на тяжелые, легкие, благородные, щелочноземельные, редкие и др.).
Благородные металлы — это металлы, не подверженные коррозии и окислению, что отличает их от большинства других. К группе благородных, или драгоценных относят восемь металлов — золото, серебро, платину и металлы платиновой группы — палладий, родий, иридий, рутений и осмий.
Самородное золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий; об этом свидетельствуют предметы торговли, найденные в древних захоронениях, и примитивные горные выработки, сохранившиеся до наших дней. В древности основными центрами добычи благородных металлов были Верхний Египет, Испания, Кавказ. На территории Российской Федерации золото добывали уже во II— III тыс. до Н.Э. Из россыпей металлы извлекали промывкой песка на шкурах животных с подстриженной шерстью (для улавливания крупинок золота), а также при помощи примитивных желобов, лотков и ковшей.
В Средние века (вплоть до XVIII в.) добывали преимущественно серебро, добыча золота снизилась из-за исчерпания доступных источников. С XVI в. испанцы начали разработку благородных металлов па территории Южной Америки. В 1577 г. были обнаружены золотоносные россыпи в Бразилии. К середине XVI в. в Америке золота и серебра добывали в 5 раз больше, чем в Европе до открытия Нового Света. В первой половине XVI в. испанские колонизаторы обратили внимание на неплавкий тяжелый белый металл, ворочающийся попутно с золотом в россыпях. По внешнему сходству с серебром (исп. plata) они дали ему уменьшительное название «платина» (исп. platina}, в переводе на русский — «серебришко». Первоначально испанцы считали ее вредной примесью, поэтому был издан правительственный декрет, предписывающий выбрасывать платину в море. Первое научное описание платины сделал Уотсон в 1741 г. в связи с началом ее добычи в промышленных масштабах в Колумбийской республике (1735 г.).
В 1803 г. английский ученый У.Х. Волластон открыл палладий и родий, а в 1804 г. английский ученый С. Теннант- иридий и осмий. В 1808 г. русский ученый А. Снядицкий, исследуя платиновую руду, привезенную из Южной Америки, извлек новый химический элемент, названный им вестием. В 1844 г. профессор Казанского университета К.К. Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь России рутением.
Благородные металлы высокой чистоты получают аффинажем. Потери золота при этом (включая плавку) не превышают 0,06%, содержание золота в аффинированном металле обычно не ниже 999,90%; потери платиновых металлов не свыше 0,10%, а содержание платины в аффинированном металле обычно не ниже 99,97%.
Драгоценные металлы достаточно устойчивы на воздухе (не окисляются), обладают высокой сопротивляемостью агрессивной среде, мягкостью, пластичностью, хорошо сочетаются, с -цветными драгоценными камнями и эмалями, легко комбинируются между собой и с другими материалами, для изготовления ювелирных изделий служат лиши четыре из благородных металлов, а именно золото, серебро, платина, палладий. Остальные металлы используются либо в качестве добавок, например иридий, либо в качестве защитно-декоративных покрытий, например родий и рутений, либо не используются вовсе в ювелирном деле — осмий.

1. Золото

Чистое золото — мягкий металл, желтого цвета. В тонких пленках просвечивает зеленым. Порядковый номер 79, атомная масса. 197,0, твердость по Бринеллю 20, по Моосу 2,5. Обладает хорошей тепло- и электропроводностью, но более низкой, чем у меди. Имеет исключительно высокую теплопроводность и низкое электрическое сопротивление. Золото (Au) — очень тяжелый металл: плотность — чистого золота — равна 19,32 г/см3. Высокая плотность металла, облегчает добычу. Самые простые технологические процессы, например промывка на шлюзах, могут обеспечить весьма высокую степень извлечения золота из промываемой породы.

Металл красивого желтого цвета с ярко выраженным блеском, единственный отличающийся красивым естественным цветом.
После полировки природный блеск значительно усиливается. Отличается вязкостью, мягкостью, что делает его удобным для ковки, невероятно тягучий. Одного грамма, достаточно, чтобы изготовить тонкую проволоку длиной — 3,5 км. Золото имеет высокие значения пластичности: оно может быть проковано в листки толщиной до ~ 0,1 мкм (сусальное золото для декоративных покрытий), пропускающие солнечный свет, или вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 500 м/г. Такое золото имеет зеленоватый оттенок.

Температура плавления составляет 1064 °C, кипения -2970 °C.
Золото обладает необычайной устойчивостью к химическим воздействиям. Растворить его можно в «царской» водке, представляющей собой смесь соляной и азотной кислот, а также в ртути, растворах цианистых щелочей, галогенах. Под действием хлора при температуре 200 °C металлическое золото способно превратиться в хлорное, после чего может растворяться в воде.
Содержание золота в земной коре составляет 0,5 в -5 степени %, но месторождения и участки, резко обогащенные металлом, весьма многочисленны. Для золота характерна самородная форма. Среди других его форм стоит отметить электрум — сплав золота с серебром (25- 4.5% Ag), который обладает зеленоватым оттенком и относительно легко разрушается водой.

Золото, пожалуй, первый металл, с которым познакомилось человечество. Люди добывают его с незапамятных времен. С золотом человечество столкнулось уже в V тыс. до н.э. в эпоху неолита благодаря распространению в самородном состоянии. По предположению археологов, начало системной добычи было положено на Ближнем Востоке. В России принято считать началом золотодобычи 21 мая (1 июня) 1745 г., когда Ерофей Марков, нашедший золото на Урале объявил о своем открытии в Канцелярии Главного правления заводов в Екатеринбурге.

Из-за невысокой твердости и прочности золото в ювелирной практике задействуется в виде сплавов с другими металлами. Хотя есть и изделия при изготовлении которых золото использовалось без дополнительных примесей. Зачатую применяется для покрытия (позолоты) предметов из недрагоценных металлов.

Кроме золочения, этот благородный металл используется как основа драгоценных сплавов: И магазинах можно найти золото самых разных оттенков: белого, желтого, красного, розового, зеленого, синего, голубого, фиолетового, коричневого и даже черного. Причем такая широкая цветовая гамма может использоваться даже при изготовлении одного украшения. Ювелиры успешно сочетают золото с платиной, серебром, нержавеющей сталью, титаном, а также черным деревом.

Золото необходимо не только для изготовления, украшений, без него невозможно производство атомных реакторов подводных лодок, космических кораблей, ледоколов. Чистое золото наиболее широко используется в точном приборостроении как антикоррозионное покрытие. Золото применяется в качестве антикоррозионных сварочных швов обшивки сверхзвуковых самолетов и деталей реактивны,х двигателей. Кроме того, этот металл находит применение в точном приборостроении.

2. Серебро

Серебро (Ag) известно человечеству с древнейших времен. Эго связано с тем, что вдвое время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде, т.е. его не приходилось выплавлять из руд. Это предопределило довольно значительную роль серебра в культурных традициях разных народов. В Ассирии и Вавилоне оно считалось священным металлом и являлось символом Луны. С середины XIII в. серебро становится традиционным материалом для изготовления посуды. Несколько позже серебро итого соединения завоевали популярность среди алхимиков. Во времена Золотой лихорадки в Калифорнии старатели ругали «черную землю», которая сопутствовала золотоносной породе. И только случай помог определить, что руда содержит серебро.
Из сплава желтого металла и серебра (электрума) были изготовлены первые в мире монеты. В течение нескольких тысячелетий серебро наряду с желтым металлом и медью является одним из основных монетных металлов. Кроме того, серебро и по сей день используется для чеканки, монет (юбилейных и памятных).

Свое название серебро ведет от санскритского слова «аргента», что значит «светлый». С цветом серебра связано и его латинское название argentum, оно происходит от греческого argos, т.с. белый, блестящий. История серебра связана с алхимией, поскольку уже в те времена был разработан метод купелирования серебра, На русском «серебро», на немецком «зильбер», английском «сильвер» эти слова восходят к древнеиндийскому «сарпа», которым обозначали Лупу и серп — древнейшее орудие земледельца. С серебром связано происхождение некоторых понятий и названий. Так, в Древней Руси мерой стоимости разных предметов являлись бруски серебра. В случаях, когда тот или иной предмет торговли стоил меньше стоимости целого бруска, от него отрубали часть, соответствующую стоимости данной вещи. Эти отрубленные части назывались «рублями», от них и пошло название принятой в России денежной единицы «рубль».

Также от латинского названия серебра произошло имя одной из стран латинской Америки Аргентины.
Среднее содержание серебра в земной корпе составляет 70мг/т. Определенная часть серебра встречается в природе в самородной форме, но все же большая (более 75% серебра) находится в комплексных серебросодержащих месторождениях.
Чистое серебро — довольно тяжелый (легче свинца, но тяжелее меди тверже золота), необычайно пластичный серебристо-белый металл. Плотность серебра составляет 10,5-г/см3. Коэффициент отражения света близок к 100%. Тонкая серебряная фольга в проходящем свете имеет фиолетовый цвет. Обладает высокой теплопроводностью. При комнатной температуре имеет самую высокую электропроводность среди всех известных металлов (удельное электрическое сопротивление 1,59-10 минус восьмой Ом-м при 20 °C). Температура плавления 960,5 °C, кипения 2210 °C, Порядковый номер 47, атомная масса 107,88. Твердость но Бринеллю 25, по Моосу 2,5-3,0.

После золота серебро является, самым легким по обработке металлом. Из 30 г серебра можно вытянуть проволоку длиной более 50 км. Серебро хорошо полируется, обрабатывается давлением, скручивается даже в холодном состоянии. Путем прокатки можно получить листы серебра толщиной 0,25 -мкм. По пластичности этот металл занимает промежуточное место между золотом и медью.

Серебро не вступает в реакцию с «царской» водкой, плавиковой и соляной кислотами. Растворить его можно только в концентрированных растворах серной и азотной кислот. Практически не изменяется под действием кислорода, при комнатной температуре.
Подобно золоту, серебро может превращаться в ртутную амальгаму. В процессе плавки одна единица объема металла поглощает 22 единицы объема воздуха. Иногда эго становится причиной пористости слитка.

Помимо ювелирных украшений из сплавов серебра изготавливают предметы сервировки стола и украшения для интерьера.
Благодаря высокой электро- и теплопроводности серебро используется в электротехнике, особенно для изготовления открытых электрических контактов. А из-за высокой отражательной способности серебро нашло применение в изготовлении оптических зеркал и солнечных батарей. Сотовые телефоны, ноутбуки, планшеты и панели плазменных телевизоров также невозможно производить без серебра. Металл широко применяется в электротехнике, химической промышленности, при производстве зеркал, а также как защитное и декоративное гальваничсское покрытие.

В чистом виде серебро, обычно используется для серебрения украшений из недрагоценных металлов и в качестве компонента для золотых и серебряных припоев. Из серебра часто изготавливают предметы сервировки стола, украшения для интерьера. Серебро может применяться в сочетании с золотом, эмалью, чернью, драгоценными и полудрагоценными камнями, жемчугом, кораллами, слоновой костью.

Серебро, будучи благородным металлом, отличается относительно низкой реакционной способностью, оно не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах. Однако в окислительной среде(в азотной, горячей концентрированной серной кислоте, а также в соляной кислоте в присутствии свободного кислорода) серебро растворяется. Как и золото, растворяется в ртути. Чистое серебро не темнеет на воздухе. Потемнение указывает на наличие серы в воздухе, например при загрязнении воздуха или наличии поблизости нефтедобывающих промыслов. С течением времени металл тускнеет вступая в реакцию с содержащимися в воздухе следами сероводорода и образуя калет сульфида, чья тонкая пленка придаст металлу характерную розоватую окраску. Потускнение серебра считается самым главным его недостатком, особенно в ювелирном деле. Эго связано с химическими свойствами серебра: оно активно взаимодействует не только с другими металлами, но и сернистыми соединениями находящимися в воздухе. Чем меньше меди в сплаве, тем менее он подвержен потускнению, поэтому наиболее устойчивыми считаются сплавы от 875-й до 960-й пробы.

На протяжении многовековой практики ювелирной работы разрабатывались способы защиты серебра от потускнения: изделия кипятят в серной или соляной кислоте (так называемое «белое» кипячение), покрывают тонким слоем чистого серебра или белого родия, лакируют и пассивируют (покрывают лаком или воском).

Остановимся подробнее на технологии нанесения защитного покрытия как самой перспективой. Обычно используется родий (родирование), палладий (палладирование), платина (платинирование). Все эти металлы относятся к платиновой группе и не имеют принципиальных различий в физических свойствах кроме оттенков цвета при покрытии. Родий дает более белый цвет, а платина и палладий — характерный металлический блеск, от которого внешний вид украшения даже выигрывает.

После покрытия одним из этих металлов серебряное украшение не тускнеет, становится значительно устойчивей к царапинам и истиранию, что продлевает его срок. Покрытия безопасны и не вызывают аллергию.

3. Платина

Платина (Pt) считается одним из самых редких и тяжелых металлов, среднее содержание его в земной коре составляет 5-10 в минус седьмой мас. %. Порядковый номер 78, атомная масса 195,23. Плотность платины составляет 21,45 г\см3, температура плавления 1773 по цельсию, кипения — 4410 по цельсию. Твердость по Бринеллю 50, по Моосу 4,0-4,5. Платина — металл серебристо-серого цвета, достаточно мягкий и ковкий, но тверже и золота, и серебра. Платина хорошо поддаётся прокатке, штамповке и волочению.

Для ювелиров привлекательными характеристиками являются пластичность, прочность платины, большая отражательная способность. Очень тонкая платиновая проволока используется при изготовлении филигранных украшений, тонких цепочек и оправ. Этот металл нарядно и эффектно смотрится в сочетании с драгоценными камнями, в особенности — бриллиантами. Часто из платины делаются тонкие ленточные браслеты и пластинки-подвески, которые отличаются особой элегантностью и легкостью.

Платина, как и все благородные металлы, отличается высокой химической стойкостью. Этот металл не растворяется в щелочах и кислотах (за исключение горячей «царской» водки, цианистого калия и расплавленных щелочей), что и позволило отнести его в группу самых инертных металлов. Платина не окисляется на воздухе даже при температуре красного каления, при остывании сохраняя естественный цвет.

Несколько пренебрежительное название «серебришко» объясняется исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро. Но когда ювелиры обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, некоторые их них стали подменивать сравнительно дешевый металл к золотым изделиям. Обнаружить подделку по плотности было невозможно: платина тяжелее золота и с помощью более легкого серебра нетрудно было в точности подогнать плотность слитка к таковой золота. Кончилось это тем, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а все ее запасы утопить в море. Закон этот был отменен только в 1778 г.

В середине 18 века химики изучили свойства платины и признали ее новым элементом. Благодаря исключительной химической стойкости платину начали использовать для создания химического оборудования. Так, в 1784 г. был изготовлен первый платиновый тигель, а в 1809 — реторта массой 13 кг, такие реторты применяли для концентрирования серной кислоты. Изделия из платины получали путем ковки или горячего прессования, поскольку электропечей, дающих достаточно высокую температуру, тогда не было. Со временем научились расплавлять платину в пламени гремучего газа, и на Лондонской выставке 1862 г. можно было видеть отливки из платины массой до 200 кг.

В России впервые обнаружили платину близ Екатеринбурга на Урале в 1819 г., а спустя 5 лет в Нижнетагильском округе были открыты платиновые россыпи. Уральские месторождения были настолько богатыми, что Россия быстро заняла первое место в мире по добыче этого металла. Так, только в 1828 г. в России было добыто более 1,5 тонн платины — больше чем за 100 лет в Южной Америке. А к коцу 19 века добыча платины в России в 40 раз превышала суммарную добычу во всех остальных странах. Один из обнаруженных на Урале самородков платины имел массу 9,6 кг.

К середине 19 века во Франции и Англии были проведены обширные исследования по аффинажу (очистке от других металлов) платины. Промышленный способ получения слитков чистой платины впервые осуществил в 1859 г. французский химик Сент-Клер Девиль. После этого почти вся уральская платина стала закупаться иностранными фирмами вывозиться за рубеж. Сначала ее скупали в основном французские и английские фирмы, а затем к ним присоединились американские и немецкие.

Химики, исследовавшие самородную платину, обнаружили в ней ряд новых элементов. В начала 19 века английский химик Волластон, изучая ту часть сырой платины, которая растворялась в «царской» водке, открыл палладий и родий, а его соотечественник Теннант в нерастворимом остатке обнаружил иридий и осмий. Наконец, в 1844 профессор Казанского университета Клаус открыл последний элемент платиновой группы — рутений.

В 1826 г. петербургский инженер Соболевский разработал способ получения ковкой платины. Порошок платины путем холодного и горячего прессования и ковки превращали в разные изделия высокого качества. Так в России были созданы первые платиновые изделия — тигли, чашки, медали, проволока.

Процесс получил мировую известность, им заинтересовался Николай 1, посетивший лабораторию и лично наблюдавший за очисткой платины. Подобный метод обработки тугоплавких металлов, так называемая порошковая металлургия, н потерял своего значения и по сей день.

Работа Соболевского вскоре получила неожиданное продолжение. Большое количество добываемой на Урале платины не находило достойного практического применения. Тогда по предложению министра финансов с 1828 года в России впервые в мировой истории начали выпускать платиновые монеты достоинством 3,6 и 12 рублей. Такие странные номиналы объясняются тем, что по диаметру эти монеты соответствовали привычным российским монетам достоинством 1 рубль, 50 и 25 копеек.

До первой мировой войны второй после России страной по масштабам добычи платины была Колумбия; с 1930-х гг. ею стала Канада, а после Второй мировой войны — Южная Африка. Например, в 1952 г. в Колумбии было добыто всего 750 кг платины, в США — 880, в Канад 3750, а в Южноафриканском Союзе — 7200 кг (в СССР данные по добыче платины, как и других стратегических материалов, были засекречены).

Примерно до середины XIX в. большая часть платины шла на ювелирные изделия. В настоящее время она используется главным образом в технических целях. Сегодня «маленькое серебро», или «серебришко» не просто драгоценный металл, обладание которым поднимает своего владельца по социальной лестнице. Разные научные, технические и промышленные области не смогут существовать без платины. Ведь именно этот металл незаменим во многих современных приборах и машинах. Платина — один из главных катализаторов современной химической промышленности. Она необходима в авиационной и нефтеперерабатывающей промышленности, в приборо-, ракето- и автомобилестроении.

Основная область применения платаны и ее сплавов — автомобилестроение (катализаторы дожита выхлопных газов), электротехника (тугоплавкую и химически стойкую платиновую спираль или ленту в электропечах; можно разогреть почти до белого каления), нефтехимический и органический синтез (получение бензинов с высоким октановым числом, разнообразные реакции гидрирования, изомеризации, циклизации, окисления органических соединений), синтез аммиака. Платина — конструкционный материал стекловаренных печей для производства высококачественного оптического стекла. Из платины и ее сплавов изготовлены фильеры для получения стекловолокна, высокотемпературные термопары и термометры сопротивления, электроды в электролизных аппаратах, лабораторная посуда и оборудование, кислото- и жароупорная аппаратура химических заводов.

Сегодня самые большие залежи платины находятся в Южной Африке (практически 80% мировой добычи этого металла). Следующими по списку идут- Россия и Канада. Самородная платина чрезвычайно редкое явление, которое встречается в 30 раз реже, чем самородное золото. Мировые запасы платины иссякают. Платина, как и все металлы, относится к категории невозобнавляемых ресурсов земли. Современные технологии и наука требуют все больше и больше «белого» металла: его цена растет из года в год, украшения из платины становятся уделом избранных. По прогнозам некоторых экспертов, в скором будущем платина и ювелирные изделия из платины выйдут из свободной продажи, а украшения из платины станут фамильным достоянием.

4. Палладий

Палладий (Рd) — очень перспективный драгоценный металл, так как, обладая уникальным сочетанием свойств, он имеет весьма привлекательную цену (в сравнении с металлами-платиновой группы).

Палладий является редким металлом. Его содержание в земной коре не превышает 1-10 в минус шестой %. Россия занимает первое место по добыче палладия (43% мировой добычи). В основном палладий добывают попутно с никелем и медью. Главным поставщиком палладия от России является компания «Норильский никель». Всего в мире добывается около 200т. палладия, это чуть больше, чем платины (около 180 т).

Порядковый номер 46, атомная масса 106,42, твердость по Бринеллю 52, по Моосу 5. Палладий гораздо легче платины, его плотность составляет 12,02 г/см3. Температура плавления 1554 С, кипения 4000 С. Палладий — , мягкий и ковкий металл, хорошо прокатывается в фольгу и тонкую проволоку. Обладает серебристо-белым цветом, он несколько темнее серебра, но при этом светлее платины.

По химическим свойствам он во многом уступает всем мталлам платиновой группы. Легко растворяется не только в «царской» водке, но и в азотной кислоте, а также в горячей серной. На воздухе в нормальных условиях он не окисляется, но при температуре свыше 850 °С активно взаимодействует с кислородом. Палладий вступает в реакцию с галогенами. В расплавленном состоянии поглощает 900 объемов водорода на один собственный объем.

В греческой мифологии палладием называлась небольшая деревянная статуя богини Атены. Сам металл был назван по имени одного из самых больших астероидов (583 км в диаметре), обнаруженного в 1802 гг., — Pallas. Палладий был открыт Британским ученым Вулластоном в 1803 г. в сырой платине и особенно в части, которая растворяется в «царской» водке. Главные запасы палладия находятся в России, но его также производят в Канаде, США и Южной Африке.

На сегодняшний день ювелирные изделия из палладия пользуются большой популярностью. Небольшие добавки палладия (до 17%) в золотые сплавы — обесцвечивают золото и позволяют создать серебристо-белые золотые сплавы. Также палладий незаменим в нефтехимической промышленности.

Так как водород очень хорошо диффундирует через палладий, его применяют для глубокой очистки водорода. Хлорид палладия используется в гальванотехнике как активирующее вещество при гальванической металлизации диэлектриков — в частности для осаждения меди па поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плит в электронике. Из палладия и его сплавов изготавливают медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы. Требуется палладий и для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов и прецизионных механических инструментов. Определенное количество палладия расходуется для изготовления химической аппаратуры для производства плавиковой кислоты.

Покрытия из палладия применяются для нанесения на электрические контакты для предотвращения искрения. Как легирующий металл палладий улучшает свойства платины, осветляет ее окраску, а также способствует отбеливанию сплавов при получении белого золота. Кроме того, в ювелирной промышленности используется как компонент высокотемпературных припоев. Широко применяется в приборостроении, химической, электронной и электротехнической промышленности.

5. Родий

Родий (Rh) — благородный металл платиновой группы, обладающий, высокой химической стойкостью. Так, gо коррозионной стойкости он превосходит даже платину, что делает его очень ценным материалом. Родий очень редкий и рассеянный элемент. Среднее содержание в земной коре 1-10 в минус мас. %, в каменных метеоритах 4,8-10 в минус 5 степени мас. %. В основном он содержится в платиновых рудах как примесь самородной платины. Также встречается в медно-никелевых рудах и с осмистым иридием. Редкая разновидность осмистого иридия — родиевый невьянскит — самый богатый родием минерал (до 11,3%). До 43% родия приходится на мексиканские золотые месторождения. Помимо них родий добывают в Африке. России, Канаде и Колумбии, однако объемов добычи явно недостаточно, и в настоящее время ведутся исследования по выделению родия из остатков ядерного топлива.

Родий имеет красивый, серебристо-белый оттенок, за который он очень ценится в ювелирной отрасли. Его отражательная способность очень велика, металл сверкает и переливается, его блеск великолепен. Плотность родия близка таковой палладия и составляет 12,41 г/см3. Родий обладает высокой температурой плавления которая составляет 1966 °С. Родий — эго чрезвычайно твердый и прочный металл. Благодаря твердости, износостойкости и особенно высокой отражательной способности родий широко применяется в ювелирном деле в качестве декоративно-защитного покрытия. Холодный белый блеск родия хорошо сочетается с бриллиантами, фианитами и другими вставками. Родирование, т.е. нанесение на поверхность тончайшего слоя родия, стало очень популярной процедурой в ювелирных мастерских. Родием покрывают как ювелирные изделия, так и украшения из неблагородных металлов — бижутерию. Родиевый слой в несколько микрон наносится электролитическим методом. Кроме того, его добавляют в состав некоторых ювелирных сплавов из платины и палладия, например ПлРд850-150, ПлРд900-100, 11лРд950-50. Это делается в целях повышения стойкости и твердости платины.

Родий с успехом используется в химической и электротехнической промышленности. Главное применение родия — катализаторы (до 81% всего производства), в том числе в каталитических фильтрах-нейтрализаторах выхлопных газов автомобилей. Родий также служит конструкционным материалом при производстве стекла. Сплав платина-родий подходит для изготовления фильер при производстве стеклонитей для жидкокристаллических экранов. Металлический родий необходим также для производства зеркал мощных лазерных систем, подвергающихся сильному нагреву. Тигли из платинородиевых сплавов используются в лабораторных исследованиях и для выращивания некоторых драгоценных камней и электрооптических кристаллов. Платинородиевые и родий-иридиевые сплавы нашли широкое применение в производстве термопар, которые эффективно и долговечно работают при высоких, до 2000 °С, температурах.

6. Иридий

Иридий (Ir) — один из восьми драгоценных металлов, имеет красивый серебристо-белый цвет. Иридий является тугоплавким металлом, его температура плавления составляет 2447 °С, температура кипения около 4380 °С. Иридий один из самых тяжелых металлов на нашей планете, его плотность 22,65 г/см3.

Иридий — очень твердый, прочный металл. Небольшие добавки к платине позволяют значительно повысить твердость и прочность последней. Отрицательным свойством иридия является его хрупкость, а поэтому и сложность механической обработки. Его невозможно обработать в холодном состоянии. Иридий невосприимчив к воздействию большинства кислот и щелочей и «не знает страха» перед коррозией. Иридий является жаростойким и жаропрочным металлом, а значит, сохраняет свои уникальные свойства и при высоких температурах и не реагирует на изменения температуры.

Содержание иридия в земной коре ничтожно мало, всего 0,0000001%. Он встречается гораздо реже золота и платины и вместе с родием, рутением и осмием относится к наименее распространенным элементам. Считается, что большая часть попала на землю из космоса в составе метеоритов, так как именно в метеоритах он встречается гораздо чаще. Некоторые исследователи полагают, что реальное содержание такого драгоценного металла на планете гораздо выше, а его высокая плотность и сродство к железу могли привести к смещению иридия вглубь Земли, в ядро планеты, в процессе ее формирования из расплава.

В ювелирном деле иридий начали использовать совсем недавно. Первые попытки были предприняты на Екатеринбургском заводе по обработке цветных металлов. На участок, где шло изготовление ювелирных изделий, иридий попадал вместе с платиной как отходы, основного производства. В 1999 г. мастерами-модельерами ювелирного участка было изготовлено: золотое кольцо, инкрустированное иридием.

Из-за того что природа бедна иридием, он применяется исключительно в особо ответственных деталях изделий приоритетных отраслей промышленности. К ним относятся топливные баки космических аппаратов, зажимы электродов электрических стимуляторов сердечной деятельности, вживляемые в сердце человека, электроды свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания, жаростойкие тигли, безболезненно переносящие сильный нагрев в агрессивных средах, детали точнейших приборов, электроконтакты, хирургические инструменты, пружины, лабораторная посуда — вот далеко не полный послужной список изделий в состав которых входит иридий.

7. Рутений

Рутений — редкий и очень рассеянный элемент, один из металлов платиновой группы. Он самый легкий среди них, его плотность составляет 12,41 г/см3, и, если можно так выразиться, самый «неблагородный» из платиновых металлов. Рутений необходимый и необычный элемент, самый «многовалентный» элемент: он может существовать, по крайней мере, в девяти валентных состояниях.

Рутений — элемент, открытый в нашей стране в 1844 г., и названный в ее. Ruthenia — по-латыни Россия. Автором открытия был профессор Казанского университета Карл Карлович Клаус.

Рутений обладает очень высокими показателями прочности и твердости, временное разрушение при растяжении составляет ов = 550-600 МПа, это на 50 МПа больше, чем у иридия или родия, и в 5 раз больше, чем у золота.

Однако в отличие от золота, серебра, платины и палладия рутений очень хрупок, поэтому изготовить обработкой давлением из него какие-либо изделия пока не удается. Возможно, хрупкость и неподатливость -рутения: механической обработке объясняются недостаточной чистотой образцов, подвергаемых испытаниям. Физические свойства этого металла, очень сильно зависят от способа получения, а выделить рутений высокой чистоты не удается. По этой причине до сих пор точно не установлен ряд важных технологических характеристик. Лишь недавно, точно определена температура плавления рутения — 2250°С, а точка его кипения лежит где-то в районе 4900°С. Металлический рутений очень активно поглощает водород.

Несмотря на малую распространенность в природе и ограниченные масштабы добычи, этот элемент нельзя назвать «безработным». Рутений имеет уникальные и специфические свойства, что и определяет применение рутения в промышленности. Рутений, как платина и палладий обладает каталитическими свойствами, но отличается большей эффективностью. Главное достоинство рутения катализатора в его высокой избирательной способности. Несколько меньшие возможности рутения в металлургии, но его используют и в этой отрасли. Небольшие добавки рутения обычно увеличивают коррозионную стойкость, прочность и твердость сплава. Чаще всего его вводят в металлы, из которых изготовляют контакты для электротехники и радиоаппаратуры. Сплав рутения с платиной нашел применение в топливных элементах некоторых искусственных спутников Земли. Сплавы рутения обладают сверхпроводимостью. Термопары, изготовленные из сплава иридия с рутением, позволяют измерять самые высокие температуры. Рутений необходим также при изготовлении сплавов для опор компасных игл. Добавка к медным сплавам небольших количеств рутения (1—5%) придает электрическим контактам твердость и прочность. То же относится к скользящим контактам, которые должны хорошо противостоять истиранию.

Многого можно ожидать, и от использования рутениевых покрытий, нанесенных в виде тонкого слоя (пленки) на разные материалы и изделия. Подобная пленка, существенно изменяет свойства и качество изделий, повышает их химическую и механическую стойкость, делает их коррозионно-устойчивыми, резко улучшает электрические свойства и т.д. Тонкие покрытия из благородных металлов, в том числе из рутения, в последние годы приобретают все большее значение в разных областях электроники, радио и электротехники, химической промышленности, а также в ювелирном деле.

И наконец, говоря о применении рутения, нельзя не упомянуть об использовании его радиоактивных изотопов в научных исследованиях, особенно при решении спорных вопросов химии самого рутения. Ведь для очистки ядерного горючего от радиоактивного рутения и для эффективного извлечения рутения из руд необходим сам рутений.

С каждым годом все более расширяются области применения рутения. В связи с этим возникает проблема в увеличении производства рутения, нужно найти новые более эффективные способы его извлечения из полупродуктов медно-никелевого производства, где этот элемент присутствует совместно с другими благородными и неблагородными металлами.

8. Осмий

Осмий — химический элемент, обозначается символом Os, серебристо-голубоватый хрупкий и твердый благородный металл. Относится к платиновым металлам. Осмий открыт в 1804г. английским химиком С. Теннантом в осадке, остающемся после растворения плагины в «царской водке».

В самородном виде осмий не обнаружен. Он встречается в полиметаллических рудах, содержащих также платину и палладий. Основные минералы осмия — относящиеся к классу твердых растворов природные сплавы осмия и иридия (невьянскит и сысертскит). Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый иридий входит в состав самородной платины. Основные месторождения осмистых иридиев сосредоточены в России, США, Колумбии, Канаде, странах Южной Африки. Вместе с другими благородными металлами встречается в составе железных метеоритов.

Осмий имеет рекордную плотность среди всех обитателей периодической системы — 22,5 г/см3. По каким бы уникальным ни казалось это физическое свойство осмия, оно практически не используется в технике. В отличие от тугоплавкости, твердости, прочности и других действительно ценных свойств металлов большая плотность не приносит лавров ее обладателю.

Осмий — самый дорогой из всех благородных металлов. Во многом стоимость такого элемента определяется малыми запасами осмия, которые «запрятаны» так глубоко, что добыча их «влетает в копеечку». Мировое производство осмия в год составляет не более 5 кг.

Из-за очень высокой твердости осмий вводят в состав при создании сплавов с наивысшей износостойкостью. Исключительная твердость, хорошая коррозионная стойкость, высокое сопротивление износу, отсутствие магнитных свойств делают осмий прекрасным материалом для острия компасной стрелки, осей и опор точнейших измерительных приборов и часовых механизмов. Из него изготовляют режущие кромки хирургических инструментов. И хотя в ювелирной отрасли осмий не применяется и применятся, скорее всего, не будет, он используется для изготовления резцов для художественной обработки слоновой кости, а оксиды осмия служат в качестве черного красителя для живописи по фарфору.

Наряду с твердостью известно еще одно достоинство осмия — тугоплавкость. По температуре плавления (около 3000 °C) он превзошел не только своих благородных собратьев платиноидов, но и подавляющее большинство остальных металлов.

Высокая твердость и исключительная тугоплавкость позволяют использовать осмий в качестве покрытия в узлах трения, в качестве компонента сверхтвердых и износостойких сплавов с иридием и рутением, сплавы с осмием применяются в электронной аппаратуре авиа- и ракетной техники. Сплав платины и осмия применяется в хирургических имплантатах, таких как электрокардиостимуляторы, и при замещении клапанов легочного ствола.

Большинство осмиевых соединений, а также его сплавы, «томятся» в ожидании подходящего применения. Можно не сомневаться, что в ближайшее время вопрос достойного применения осмия будет решен. А пока инженеры и ученые ищут экономически выгодные пути расширения производства этого ценного металла, изыскивают новые источники, его получения. Важные работы в этом направлении были проведены на Норильском горно-металлургическом комбинате имени A.П. Завенягина.

9. Прочие цветные металлы

Медь (Си) — металл красновато-розового цвета, плотностью 8,94, температура плавления 1083 °C, обладает высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и тягучестью. Твердость по Моосу 2,5-3,0. Хорошо полируется, но плохо подвергается обработке режущим инструментом из-за мягкости. Во влажной среде покрывается зеленоватым налетом закиси, в сухой атмосфере — тончайшей пленкой оксида. Образуя защитный слой, медь предохраняется от дальнейшего разрушения. Она легко растворяется в азотной кислоте и концентрированной серной кислоте при нагревании. В соляной кислоте растворяется только в присутствии кислорода. Медь широко применяется в ювелирном производстве для легирования сплавов благородных металлов, а также для производства сплавов: латуни, бронзы, мельхиора, нейзильбера.

Цинк (Zn) — белый металл с синеватым оттенком, очень хрупкий, но при нагревании до 100-150 °C становится пластичным, вытягивается в проволоку, прокатывается в листы. Технические характеристики: плотность 7,13-7,14; температура плавления 419,4 °C; твердость но Моосу 4. На воздухе окисляется, но тонкий слой появившегося оксида предохраняет от дальнейшего окисления. Стойкий к воздействию воды, но легко растворяется в соляной, азотной, серной кислотах. Цинк входит в состав многих сплавов, он незаменим при изготовлении сплавов с невысокой температурой плавления на основе цветных металлов, используемых при пайке, так называемых припоев. Цинк входит в состав белого золота, применяемого при производстве ювелирных изделий.

Олово (Sn) — металл серебристо-белого цвета, пластичный, мягкий, устойчив к коррозиям. Технические характеристики: плотность 7,29; температура плавления 231,9 °C; твердость по Моосу 2-3. Растворяется под воздействием концентрированных соляной и азотной кислот. Этот металл подвержен сильному воздействию щелочи, серы, хлора, брома, фтора и йода. Олово меняет цвет под влиянием понижения температуры, например при температуре ниже 18 С белое олово становится серым. Это явление получило название «оловянной чумы». Так как в драгоценных металлах олово считается вредной примесью, то его использование в ювелирном деле ограничено. Олово применяют как основной компонент при приготовлении мягких низкотемпературных припоев и бронзы.

Свинец (Pb) — синевато-серый металл с сильным блеском на свежем срезе. Технические характеристики: плотность 11,37; температура плавления 327 °C; твердость по Моосу 1,5. Ковкий, мягкий и вязкий, легко режется ножом, прокатывается, протягивается и отливается. Во влажной среде тускнеет, на сухом, воздухе сохраняет цвет. Вода, образует на поверхности свинца, плотную корку, которая защищает его от разрушения. Свинец очень стоек к действию серной и соляной кислот, но легко растворяется в азотной. Также он растворяется в уксусной, лимонной и винной кислотах. Реагирует со щелочами. Ядовит в растворимых соединениях. В ювелирном деле свинец используется в небольших количествах как добавка в некоторых цветных сплавах, составная часть легкоплавких припоев, а также как вспомогательный материал в качестве свинцовых, свинцово-оловянных матриц-подушек. При этом недопустимо попадание свинца в опилки драгоценных металлов, поскольку он способен испортить слиток, сплавленный из этих опилок, при изготовлении украшений. Свинец применяют для изготовления черни, эмалей, в лабораториях крупных ювелирных заводов для установления проб драгоценных металлов.

Алюминий (Al) — легкий металл серебристо-голубовато-белого цвета, ковкий, пластичный, тягучий. Плотность 2,7; температура, плавления 658 °C, твердость по Моосу 2,5. На воздухе он покрывается тонкой пленкой оксида, которая защищает его от разрушения. В воде алюминий разрушатся. Не подвержен воздействию расплавленных щелочей, но водные растворы щелочей его растворяют. Алюминий быстро растворяется в соляной кислоте, а также несколько хуже в серной. На него не действует азотная кислота. Ртуть при взаимодействии растворяет оксидную пленку алюминия и разрушает его. Алюминий легко штампуется, вытягивается, полируется. Oн восприимчив к декоративным покрытиям, поэтому его используют для изготовления значков, эмблем, других предметов ювелирной галантереи.


Никель (Ni) — металл желтовато-белого цвета, твердый, прочный, пластичный, коррозиестойкий, хорошо обрабатывается. Плотность 8,9; температура плавления 1455 °C, твердость по Моосу 5,4-5,5. Никель относится к числу химически стойких металлов, на воздухе он не окисляется, растворы щелочей на него практически не воздействуют. В соляной и серной кислотах он растворяется только в горячем состоянии. На никель сильно влияет азотная кислота.Никель содержится в большинстве сплавов черных и цветных металлов, употребляется как защитное, антикоррозионное и декоративное покрытие. При изготовлении ювелирных изделий никель вводят в состав белого золота для повышения твердости и текучести.

Кадмий (Cd) — металл белого цвета, ковкий, вязкий, мягче цинка. Плотность 8,64; температура плавления 321 °C; твердость по Моосу 3,0-3,5. В сухом воздухе он не окисляется, при увлажнении покрывается пленкой коричневого цвета, предохраняющей его от разрушения. Кадмий легко растворяется в азотной кислоте, а также несколько хуже в соляной и серной. При накаливании кадмий сгорает выделяя бурый оксид. Пары и соли кадмия ядовиты. Применяется в зубопротезной, химической промышленности. В ювелирном деле входит в состав многих ювелирных припоев, требующих относительно невысокой температуры плавления.

Читайте также:

1 комментарий

  1. РЕКЛАМА В ЯНДЕКС ДИРЕКТ И GOOGLE ADS — ЦЕНЫ В 2-3 РАЗА НИЖЕ/
    Добрый день! Меня зовут Алексей.
    Прошу прощения за спам.

    6 лет настраиваю рекламу в Яндексе Директ и Google Ads.
    Огромный опыт по настройке, ведению и анализу рекламных кампаний.

    Цены в 2-3 раза ниже рыночных.
    Посмотрите, пожалуйста, мое портфолио: http://belfirm.by/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.