Експертиза ювелірних виробів - Посібник (Пономаренко Г.О.)

2.1. дорогоцінні метали і сплави на їх основі

У виробництві ювелірних виробів застосовують наступні дорогоцінні метали: платину, золото, срібло і метали платинової групи — паладій, родій, рутеній, осмій, іридій. Завдяки їх високій хімічній стійкості як у сучасній науці, так і в ювелірній практиці протягом багатьох століть їх називають благородними, а висока вартість видобутку робить їх дорогими, тому в промисловості та торгівлі їх називають дорогоцінними.

Платина (Pt) в самородному стані зустрічається переважно у вигляді дрібних блискіток у так званих дунітових глибинних гірських породах, що складаються з мінералу олівіну, а також у перідотитових і піроксенітових вивержених гірських породах.

Платина — сріблясто-білий, важкий тугоплавкий метал із сильним металевим блиском, її щільність — 21,4 г/см3, твердість за шкалою Мооса — 4,3, температура плавлення — 1775°С. Це дуже стійкий метал, не окисляється при найвищих температурах, не розчиняється у соляній, сірчаній та органічних кислотах, а також у лугах. Лише "царська горілка "(одна частина азотної та три частини соляної концентрованих кислот) діє на платину, та й то в умовах підігріву. У ювелірному виробництві платина використовується з ХVI ст.

Золото (Au) в земній корі міститься у самородному стані у кварцових породах у вигляді окремих вкраплень, блискіток, прожилок; у різних вивержених породах; у кристалічних сланцях і дуже рідко — в сульфідних родовищах. Самородки золота вагою 10—20 г зустрічаються дуже рідко. Самородне золото не є хімічно чистим, тому що містить домішки срібла, міді, заліза та інших хімічних елементів.

В Україні за роки незалежності відкриті 5 родовищ золота в Дніпропетровській і Кіровоградській областях. Великі сподівання були пов’язані з Мужиївським поліметалевим родовищем на Закарпатті (золото, срібло, цинк, свинець та інші кольорові метали). За прогнозами, запаси відкритих родовищ оцінюються в 40—50 т. На жаль, оптимістичним планам щодо прискореної експлуатації останнього родовища не судилося збутися внаслідок поганого менеджменту та недостатніх обсягів інвестицій. Крім того, на території України розміщено близько 300 рудопроявів, де ведуться геологорозвідувальні роботи.

Золото в чистому вигляді має приємний яскраво-жовтий колір. Це важкий, блискучий, м'який і пластичний метал. Його щільність становить 19,3 г/см3, твердість за шкалою Мооса — 2,5, температура плавлення — 1063°С, температура кипіння золота — 2950°С.

На повітрі та у воді золото не втрачає металевого блиску, у сильних мінеральних (соляній, сірчаній, азотній, плавиковій), органічних кислотах і в розплавлених лугах золото не розчиняється. Можна розчинити золото лише в ''царській горілці'', у хлорній або бромній воді, розчині ціанистого калію.

Золото дуже пластичне: з 1 г можна одержати нитку довжиною 2,5 км, прокаткою можна одержати аркуші товщиною лише 0,0001 мм і міцний дротик перетином 1 мм2,  який витримує навантаження в 27 кг.

Золото в чистому вигляді використовується в технічних цілях (електротехнічні провідники, ковзні контакти, розривні контакти, пружини, термоелектричні термометри, припої), а також для золочення.

Срібло (Ag) в самородному (металевому) вигляді зустрічається рідко. В основному його видобувають зі свинцево-цинкових і мідних руд шляхом їх збагачення і спеціальної обробки.

Срібло — це красивий, блискучий, білий, м'який, дуже ковкий і пластичний метал, стійкий до окислювання, майже удвічі легший від золота. Щільність — 10,49 г/см3, твердість за шкалою Мооса — 2,7, температура плавлення — 960°С.

Срібло — один із найкращих електро- і теплопровідників, прокаткою можна одержати лист товщиною 0,00025 мм, а з 1 г срібла можна витягнути нитку довжиною 1,8 км. Срібло має найвищу відбивну здатність (відбиває 94\% падаючих на нього променів світла); стійке до лугів, але розчиняється в концентрованій азотній кислоті, у слабких розчинах ціанистого калію, у сірчаній кислоті легко розчиняється в умовах підігріву.

Метали платинової групи

Здебільшого ці метали зустрічаються під час видобутку платини, щільно пов'язані з нею й близькі між собою за властивостями. До них відносять паладій, родій, рутеній, іридій, осмій.

Паладій (Pd) — метал сріблясто-білого кольору, за зовнішнім виглядом нагадує платину. Щільність паладію — 12,16 г/см3, твердість за шкалою Мооса — 4,8, температура плавлення — 1554,5°С. Метал має високі показники ковкості, тягучості; розчиняється в азотній кислоті, "царській горілці", підігрітій до 80—90°С сірчаній кислоті. У виробництві ювелірних виробів широкого застосування не одержав, але входить до складу деяких золотих та платинових сплавів.

Родій (Rh) — метал блідо-блакитного кольору, за зовнішнім виглядом нагадує алюміній. Щільність — 12,4 г/см3, твердість за шкалою Мооса — 5,5—6, температура плавлення — 1966°С. Родій є хімічно стійким: розчиняється тільки в концентрованій сірчаній кислоті, окислюється лише при нагріванні до червоного розжарювання, не розчиняється в "царській горілці". Застосовується для покриття срібних виробів найтоншим шаром для захисту їх від потьмяніння та окремих деталей зі сплаву білого золота для збереження блиску.

Рутеній (Ru) — метал сріблясто-білого кольору, щільність — 12,26 г/см3, твердість за шкалою Мооса — 6,5, температура плавлення — 2450°С. Метал є твердим, але крихким, а тому лише в незначних кількостях використовується в ювелірній справі у сплаві з платиною. Цікаво, що цей благородний метал було названо на честь України, оскільки друга історична назва українських земель у країнах Європи — Рутенія. Вірогідно, на вибір назви вплинуло те, що вкраплення цього рідкісного металу вперше було виявлено у гірських породах українських Карпат.

Іридій (Ir) отримують, як і рутеній, шляхом переробки та очищення сирої платини. Іридій — тендітний метал сріблясто-білого кольору, хімічно стійкий, тому що не розчиняється в кислотах, і навіть у "царській горілці"; дуже важкий і твердий (щільність — 22,42 г/см³, твердість за шкалою Мооса — 6,5, температура плавлення 2454°С). Використовується як платино-іридієвий сплав (5–10\% іридію).

Осмій (Os) зустрічається у платинових рудах у вигляді сплавів з іридієм. Серед благородних металів осмій є найбільш твердим (за шкалою Мооса — 7), найважчим (щільність — 22,48 г/см3) і тугоплавким (температура плавлення — 2500°С). Цей метал олов’яно-білого кольору із сіро-блакитним відтінком відзначається винятковою хімічною стійкістю. Сплави осмію в ювелірному виробництві застосовуються рідко.

Оскільки найуживаніші дорогоцінні метали є порівняно м'якими й легко можуть зазнати механічних впливів (подряпини, деформація), то в ювелірному виробництві використовують сплави на їх основі. Компоненти, що входять до складу сплавів з дорогоцінним металом, називаються лігатурними. Хімічний склад сплавів чітко регламентується державними стандартами і називається лігатурою. Найчастіше як лігатуру використовують мідь, цинк, алюміній, нікель, а також інші благородні метали — срібло, паладій, іридій, рутеній. Лігатура підвищує твердість сплаву, забезпечує механічну міцність.

До складу золотих сплавів як лігатурні компоненти можуть входити срібло, мідь, паладій, нікель, платина, цинк, калій. Кожний із цих металів впливає на властивості сплавів по-своєму.

Срібло у складі золотого сплаву зберігає м'якість, ковкість, знижує температуру плавлення, змінює колір. В міру додавання срібла золото зеленіє, набуваючи жовто-зеленого забарвлення, якщо вміст срібла перевищує 30\%, колір стає жовто-білим і далі стає все світлішим у міру збільшення кількості срібла; якщо вміст срібла перевищує 65\%, жовтий відтінок зникає цілком.

Мідь (Cu) підвищує твердість, зберігає ковкість і тягучість золотого сплаву. Сплав набуває червонуватого відтінку, що посилюється в міру збільшення відсоткового вмісту міді; при вмісті 14,6\% міді золотий сплав стає яскраво-червоним.

Але мідь має й негативні властивості — знижує антикорозійні властивості сплаву, при високій концентрації поверхня сплаву тьмяніє.

Паладій підвищує температуру плавлення і різко змінює колір сплаву — при вмісті у золотому сплаві 10\% паладію сплав набуває білого забарвлення. Пластичність і ковкість сплаву зберігаються.

Нікель (Ni) змінює колір сплаву на блідо-жовтий. Зберігаючи ковкість, нікель додає сплавові твердості, підвищуючи ливарні властивості. Високий вміст нікелю робить сплав магнітним, що є негативною властивістю.

Платина забарвлює золото в білий колір інтенсивніше паладію, жовтизна золотого сплаву втрачається вже при вмісті у сплаві 8,4\% платини. Також різко підвищується температура плавлення.

Кадмій (Cd) у складі сплаву різко знижує температуру плавлення і викликає появу зеленуватого відтінку, ковкість і пластичність зберігаються.

Цинк (Zn) додає сплавові крихкості вже при 0,3\% його вмісту. Водночас наявність цинку робить сплав більш твердим, змінює колір у бік побіління (при співвідношенні золота і цинку 1:1 сплав стає цілком білим), підвищує ковкість і різко знижує температуру плавлення.

Поділяти золоті сплави за кольорами досить складно, оскільки сплави однієї проби можуть мати різницю в кольорі й тоні залежно від складу лігатурних металів, до того ж назви кольорів мають лише умовне, далеке від чіткості, значення.

Вартість і цінність сплаву прийнято позначати пробою, яка відображає вміст основного дорогоцінного металу у сплаві.

Існує кілька систем проб. До 1927 р. у СРСР функціонувала золотникова система проб, яка відображала кількість золотників чистого золота в одному фунті сплаву (один фунт дорівнює 96 золотникам або 409,5 г). Отже, найбільш чисте золото мало пробу 96. З 1927 р. було прийнято (як і в більшості країн) метричну систему проб, яка відображає частку хімічно чистого золота у 1000 вагових частин сплаву. Чисте золото має пробу 1000. Метрична система діє і в сучасній Україні.

Найбільша кількість кольорових відтінків властива сплавам 585-ї (583-ї) та 750-ї проб золота.

У табл. 1—4 подано відомості про лігатури та кольори золотих сплавів.

Таблиця 1

Золоті сплави 958-ї проби

Компоненти, \%

Щільність, г/см3

t0 плавлення, 0С

Колір

Au

Ag

Cu

95,8

2,0

2,2

18,52

1005–1030

яскраво-жовтий

95,8

2,1

2,1

18,52

1005–1030

яскраво-жовтий

Таблиця 2

Золоті сплави 750-ї проби

Компоненти, \%

Щільність, г/см3

t0

плавлення, 0С

Колір

Au

Ag

Cu

Pt

Pd

Ni

Zn

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

75

4

21

-

-

-

-

15,45

892–900

червоний

75

4,2

20.8

-

-

-

-

15,45

892–900

червоний

75

4,8

20.2

-

-

-

-

15,45

892–900

червоний

продовження табл. 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

75

8,3

16,7

-

-

-

-

15,45

892–900

червоний

75

10,4

14,6

-

-

-

-

15,45

892–900

червоний

75

12,5

12,5

-

-

-

-

15,45

892–900

яскраво-жовтий

75

15

10

-

-

-

-

15,45

892–900

жовтий

75

18,75

6,25

-

-

-

-

15,45

892–900

зелений

75

25

-

-

-

-

-

15,45

892–900

зелений

75

5

-

-

20

-

-

15,45

892–900

білий

75

7

-

-

14

4

-

15,45

892–900

білий

75

8

8

9

-

-

-

15,45

892–900

білий

75

9

-

-

14

2

-

15,45

892–900

білий

75

-

3,5

-

-

16,5

5

15,45

892–900

білий

75

-

-

-

-

15

10

15,45

892–900

білий

75

-

15

-

-

7.5

2,5

15,45

892–900

Білий

 

Таблиця 3

Золоті сплави 583-ї проби

Компоненти, \%

Щільність, г/см3

t0

плавле

ння, 0С

Колір

Au

Ag

Cu

Pd

Ni

Zn

58,3

2

39,7

-

-

-

13,24

878–905

яскраво-червоний

58,3

4,2

37,5

-

-

-

13,24

878–905

яскраво-червоний

58,3

8

33,7

-

-

-

13,24

878–905

червоний

58,3

12,5

29,2

-

-

-

13,24

878–905

червоний

58,3

14,6

27,1

-

-

-

13,24

<\/a>") //-->