Сплавы благородных мателлов
Для того чтобы получить новые необходимые свойства изделий, например более высокую прочность или пластичность, пользуются сплавами благородных металлов с другими металлами. Такие сплавы называются легированными. Важно, что при этом экономятся дорогие благородные металлы, так как в качестве легирующих элементов используются более дешевые металлы (серебро, медь, никель, цинк и др.). Одновременно достигается и разнообразная цветовая окраска сплавов в соответствии с современной модой.
Вычисление проб и лигатур. Сплавы благородных металлов, из которых изготовляются ювелирные изделия, должны своей пробой, т. е. содержанием чистого металла в сплаве, соответствовать действующим предписаниям. Важно в совершенстве овладеть умением вычислять пробы для того, чтобы, с одной стороны, уметь приготовить лигатуры различных сплавов, а с другой — рационально использовать благородные металлы.
Приходится также часто встречаться с необходимостью повысить или снизить пробу (перевод определенной пробы в пробу, установленную законом) или подсчитать среднюю пробу нескольких слитков. Для этих целей служат разные пересчетные таблицы, которых, однако, для всех случаев в практике должно было бы быть великое множество, и на то, чтобы отыскать нужные пробы и массу, потребовалось бы больше времени, чем на своевременное и точное вычисление.

Свинец. Плотность 11 340 кг/м3, температура плавления 327,4° С, цвет голубовато-серый.
Свинец — мягкий металл (твердость 1,5), его можно царапать ножом. Он самый тяжелый из простых металлов. У свинца сильный металлический блеск, который теряется от окисления на воздухе. Металл обладает высокой пластичностью. В серной и соляной кислотах растворяется только на поверхности, причем образовавшийся сульфат (сернокислая соль) или карбонат свинца (оба вещества мало растворимы в воде) препятствуют дальнейшему растворению металла.
Чистый свинец в природе встречается очень редко. Его получают главным образом из галонита. Наиболее богатые залежи свинца в Соединенных Штатах Америки, Канаде, Австралии, Мексике, Индии, Германия и Югославии. В Чехии свинец добывается около Пршибрама.
В ювелирном деле свинец используют на подкладки для чеканки, для изготовления чашек для протравы, щечек для тисочков и щипцов, а также в качестве примеси для оловянного припоя.

Железо. Плотность 7874 кг/м3, температура плавления 1539° С, цвет голубовато-белый.
Чистое железо встречается только в метеоритах. Все остальное железо добывается из руды. Наиболее богат железом черный зернистый магнетит (магнитный железняк) из России (с Урала) и Швеции. Другая железная руда — гематит (черный с красными штрихами), залегает в Северной Америке, Англии, Испании, Германия. Наиболее распространенная руда лимонит встречается во Франции и Люксембурге. Шпатовый железняк (сидерит) добывают в Швейцарии и Словакии, шамозит — в Чехии, возле Нучиц и Эдиц. Для промышленных нужд железо является самым необходимым металлом.
При нормальной температуре и на сухом воздухе железо почти не изменяется. На влажном воздухе и в воде на его поверхности быстро образовывается ржавчина, при нагреве — сине-черная окалина.
В кислотах растворяется, хорошо куется, а также сваривается.
Под сталью подразумевается техническое ковкое железо. В результате закалки, т. е. раскаливания докрасна до 700—800° С и резкого охлаждения (путем быстрого погружения в холодную воду, масло или другую жидкость), сталь приобретает твердость, но одновременно становится хрупкой; у закаленных предметов твердость и хрупкость снимается (возвращается вязкость) с помощью так называемого отпуска. При постоянном нагревании над пламенем горелки (без копоти) на поверхности отполированной стали постепенно выступают следующие цвета: при температуре 200°С — светло-желтый, который при 240° С приобретает более темный оттенок; при 250° С — коричневатый и при 260° С — коричнево-красный. При 270° С появляется пурпурно-красный цвет, который при 285° С приобретает фиолетовый (лиловый) оттенок, при 295° С — темно-голубой и при 330° С изменяется на серо-зеленый. Желтый отпуск (приблизительно 220° С) делает предметы твердыми и хрупкими (например, бритвы), при голубом отпуске (приблизительно 290° С) предметы становятся более мягкими и пружинистыми (например, пилы и перья).
Инструменты для ювелирных работ в основном делают из стали.

Алюминий. Плотность 2698,9 кг/м3, температура плавления 660,24° С, цвет белый.
Алюминий (глиний) — самый распространенный в природе металл. В чистом виде алюминий не встречается; добывается путем электролиза из минерала боксита. Основные месторождения находятся во Франции, Северной Америке, Венгрии, Югославии, Италии и Гайане.
Под воздействием кислот и щелочных гидроокисей алюминий сильно портится. Это очень тягучий металл, который хорошо сваривается. От коррозии алюминий и его сплавы (из них изготовляют мелкую бижутерию) защищают анодированием (анодная оксидация).

Ртуть. Плотность 13520 кг/м3, цвет серебристо-белый.
Ртуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при нормальной температуре. Замерзает при —38,89° С, а кипит при +357,25° С. Чистая ртуть встречается в виде капель в горных породах. В основном добывается из ртутных рудников, из сернистой ртути в Испании, Италии, Югославии, Мексике и Канаде, в Чехии (в Словакии).
Ртуть в соединении с металлами дает жидкие, тестообразные или застывшие амальгамы, из которых ее выделяют путем прокаливания или обжигания.
Ртуть используется для получения золотой и серебряной амальгам, для горячего золочения и серебрения и при гальванической металлизации. Ртутные пары очень ядовитые (ртуть испаряется и при нормальной температуре), поэтому работа со ртутью и с различными ртутными заготовками требует чрезвычайной осторожности.

Ознакомимся только с теми металлами, с которыми мы встречаемся в ювелирном деле и использование которых связано или с обработкой благородных металлов, или с применением их в качестве примесей для разных сплавов.
Медь. Плотность 8960 кг/м3, температура плавления 1083° С, цвет красный.
Медь редко встречается в чистом виде, ее добывают главным образом из медных руд и колчеданов. К самым крупным поставщикам меди относятся Соединенные Штаты Америки, Канада, Чили, Зимбабве и Конго. В Чехии медь встречается в небольшом количестве в Вернержовицах, Вечкове у Хацлержа и в Словакии.
Медь имеет своеобразный красивый цвет. Это очень ковкий и тягучий металл. Медь не сваривается, ее можно соединять только пайкой, хорошо полируется. В чистом виде (без примесей) медь является после серебра самым лучшим проводником тепла и электрического тока. На сухом воздухе при нормальной температуре окисляется медленно, однако в огне чернеет, создавая на поверхности твердые окиси, именуемые окалиной, которые при обработке меди ломаются и облупливаются. На влажном воздухе и в земле медь покрывается зеленым налетом гидроокисного карбоната, ярьмедянкой или патиной. В азотной кислоте быстро растворяется с выделением оранжевых ядовитых паров (окислов азота), образуя раствор азотнокислой меди.
В ювелирном деле медь часто используют для различных вспомогательных г/абот и для производства вспомогательных материалов, но главным образом в сплавах золота и серебра, а также для получения разных сплавов с простыми металлами. Наиболее употребляемые из них: латунь —64—72% меди и 36—28% цинка; томпак —85—90% меди и 15—10% цинка; бронза — 75—85% меди и 25—15% олова; нейзильбер — 50—68% меди, 31—19% цинка и 19—13% никеля.

Никель. Плотность 8900 кг/м3, температура плавления 1453° С, цвет белый.
Никель — твердый с серебряным отливом металл, устойчивый к действию влажного воздуха, магнитный. В виде металла встречается только в сплаве с железом в метеоритах. Добывается в основном из канадского пентландита, имеющего бронзовую окраску, из медного колчедана и из зеленого гарниерита в Новой Каледонии. Месторождения никелевых руд имеются в Советском Союзе, Индии, Норвегии и Греции. Самая богатая никелем руда — никелин, которая, однако, встречается редко.
Чистый никель используется как примесь в белозолотых сплавах и пакфонге — так называемом китайском серебре (сплав меди, цинка и никеля).

Цинк. Плотность 7133 кг/м3, температура плавления 419,5° С, цвет голубовато-серый.
Цинк — хрупкий металл. В чистом виде не встречается. Поставщиками цинка являются Америка, Австралия, Канада, Германия, Мексика, Италия и Польша. Цинк быстро окисляется, растворяется в кислотах и горячих щелочах, хорошо сплавляется с другими металлами. Его применяют как примесь в некоторых сплавах, а также для приготовления паяльной «воды» и для затягивания (заполнения) серебряных шарниров.

Кадмий. Плотность 8650 кг/м3, температура плавления 320,9° С, цвет голубовато-серый.
Кадмий — металл, похожий на цинк, но более твердый, сопровождает цинковые руды, его применяют для производства легкоплавких сплавов, особенно припоев, так как он снижает температуру плавления на 15%.

Олово. Плотность 7290 кг/м3, температура плавления 231,9° С, цвет серебристо-белый.
Олово — очень мягкий и ковкий металл. Оно имеет кристаллическую структуру. При нормальных условиях окисляется медленно, растворяется во всех кислотах. В чистом виде не встречается. Редуцирует путем плавки угля с касситеритом — коричнево-красной, с алмазным блеском, очень твердой и необычайно тяжелой рудой. Экспортируется олово в основном из Малайзии, Индии, Боливии, Нигерии и Конго. В небольшом количестве добывается в Циновце в Северо-Западной Чехии.
В чистом виде олово почти не применяется. Как правило, его используют в виде сплава со свинцом; таким сплавом является, например, мягкий припой с низкой температурой плавления (180—200°С). Оловянным пеплом полируют мрамор, стекло, сталь его используют также в качестве примеси для изготовления непрозрачной эмали.

Благородные металлы - Платина, Палладий
Плотность 21450 кг/м3, температура плавления 1769° С, цвет серо-белый.
Платина — белый металл с серым оттенком, очень ковкий, устойчив к действию воздуха и к кислотам. В природе встречается в крупинках с примесью золота, никеля, меди и других металлов платиновой группы (палладий, родий, рутений, иридий и осмий). Самые богатые месторождения платины находятся в России, Канаде, Колумбии, Южной Африке, на Аляске (США) и в Конго.
Платина отличается особой плотностью. На ртуть не реагирует, растворяется только в горячей «царской водке», при взаимодействии с которой образует хлорид платины. Платина плавится в кислородно-водородном пламени или в электрической печи. От прокаливания не теряет своего цвета. Ювелирная платина имеет установленную законом пробу 950/1000; с прибавкой палладия платина становится более белой, с примесью осмия или иридия — более твердой. Она дороже золота.
Проверка платины на пробирном камне аналогична проверке сплавов золота. В качестве пробирной кислоты применяется смесь «царской водки» с нитратом калия или йодидом калия,
Первые куски платины привез в Европу Дон Антонио де Уллоа из Колумбии в 1735 г. Этот новооткрытый металл не вызвал интереса ни своим невзрачным цветом, ни своими свойствами. Вскоре все же оказалось, что платина, примешанная к золоту, не меняет его свойств и что этот «обман» не обнаруживается.
Из опасения, что недобросовестные люди будут таким образом обесценивать золото, колумбийские власти запретили добычу платины, которая тогда не имела собственно никакой цены. Только сорок лет спустя, когда химики нашли способ определения платины в сплаве с другими металлами, ее добыча была разрешена, и все же платина добывалась лишь в небольших количествах, потому что ее качества не были достаточно хорошо известны.
Использование платины в науке и в промышленности продвигалось медленно в зависимости от прогресса в технологической обработке платины. Только в 70—80-х годах XVIII столетия были выработаны приемы прокаливания платины.
До 1819 г. основное количество платины, используемой в Европе, получали из южноамериканских месторождений. В том же году было открыто огромное месторождение на Урале, и Россия вошла в число самых известных производителей этого металла. Платина находила все более широкое применение, ее цена поднялась со 100 франков за 1 кг в 1810 г. до 36 000 франков в 1938 г.
В 1830—1840 гг. в России чеканили платиновые монеты в 3, 6 и 12 руб., люди, однако, их приняли неохотно они были слишком тяжелые. Теперь они являются нумизматической редкостью.
До 1914 г. на Россию приходилось 95% общего мирового производства платины (9762 кг в год). В 1935 г. самым крупным производителем стала Канада с добычей 8 200 кг/год. В 1939 г - было добыто приблизительно 15000 кг платины. На мировой рынок СССР и Канада поставляли платину примерно в одинаковых количествах.
Кроме ювелирного дела и зубоврачебной техники платина нашла применение в электротехнической и химической промышленности.

Палладий. Плотность 11 970 кг/м3, температура плавления 1552° С, цвет серо-белый.
Палладий — отливающий серебром металл, относится к платиновой группе. В природе встречается, как правило, в сплавах с платиной. Его используют главным образом как примесь в платиновых сплавах и в сплаве белого золота.
Белое золото в ювелирном производстве является самой подходящей заменой дорогой платины. От платины его отличают при помощи пробирной смеси, состоящей из одной доли азотной кислоты и одной доли соляной кислоты. При этом штрихи белого золота растворяются.

Благородные металлы - Серебро
Плотность 10 500 кг/м3, температура плавления 960,8° С, цвет белый.
Серебро в природе в чистом виде встречается редко, в основном в соединениях с серой. В Пршибраме его получают из минерала галенита. Больше всего серебра добывается в Северной Америке, Мексике, Канаде, Перу, Австралии и Испании. Серебро — самый белый металл с сильным блеском, по ковкости и тягучести уступает только золоту. Серебро более твердое, чем золото (твердость 3), из всех металлов наилучший проводник тепла и электричества. Серебро устойчиво к действию воздуха и воды. Однако под воздействием серного пара или сероводорода темнеет. Легко растворяется в азотной кислоте. С ртутью амальгамируется.
Для производства ювелирных изделий чистое серебро не применяется, его используют в сплавах с другими металлами. В Чехии установлены следующие пробы: № 1 — 959/1000, № 2 — 925/1000, № 3 — 900/1000; № 4 — 835/1000, № 6 — 750/1000 серебра.
Старым мерилом чистоты (пробы) сплава серебра был лот; 16 лотов =1000/1000, 1 лот=62,5 тысячной доли.
Серебро, также как и золото, проверяется на пробирном камне с помощью специально приготовленного раствора двухромовокислого калия в разбавленной серной кислоте. Штрихи под этим раствором изменяют окраску в соответствии с количеством чистого серебра в сплаве — от белого до ярко-красного цвета. Пробирная кислота для золота низких проб (до 585) растворяет серебряные штрихи полностью, кислота до 750 пробы золота оставляет вместо штрихов сине-белый кашеобразный осадок серебряной хлористой соли. Аффинерии и государственные пробирные лаборатории ведут точные проверки пробы серебра с помощью химического анализа.
Нейзильбер имитирует серебро — это белый сплав меди, цинка и никеля; плавится при температуре 1000° С. Применяется для изготовления дешевых украшений, декоративных предметов, столовых приборов и т. д.

Благородные металлы - Золото
Плотность 19 300 кг/м3, температура плавления 1064,43° С, тяжелый металл желтого цвета.
Золото в природе в основном находится в свободном состоянии в виде зерен или чешуек; встречается в кварцевых золотоносных жилах или в различных горных породах, в наносных отложениях, которые образовались в результате выветривания или смывания золотоносных пород. В виде самородков золото встречается очень редко. В Советском Союзе за последнее время было найдено несколько самородков массой от 1877 до 14 150 г. Самый большой из известных нам самородков был найден в Виктории на юго-востоке Австралии. Вес его составлял 70,9 кг. Иногда в небольших количествах золото встречается и в колчеданах, например в Чехии на горе Роудни у Либоуни под Блаником ( железном колчедане — пирите). Золото извлекают, во-первых, из наносных отложений промывкой (вымыванием), во-вторых, из горных пород шахтной разработкой. Во время амальгамации золото (из раздробленной руды) смачивается ртутью, образуя амальгаму, из которой ртуть отделяется. Из тщательно раздробленной золотоносной породы золото извлекают также раствором цианида калия, т. е. с помощью химической реакции (цианизации). Из образовавшегося раствора комплексного цианида металлы затем осаждаются цинком или электролизом. Наиболее крупные месторождения золота находятся в России, Южной Африке, Канаде, Северной Америке и в Австралии.
Золото отличается великолепным желтым цветом и сильным блеском. Оно очень пластичное, тягучее и ковкое, устойчиво к температуре воздуха и более высоким температурам; золото весьма устойчиво к химическим воздействиям; оно растворяется лишь в «царской водке» (три части соляной кислоты на одну часть азотной кислоты), в селеновой кислоте и в цианиде калия или цианиде натрия при наличии окислителя.
Чистое золото — мягкое (твердость 2,5) и при использовании очень быстро изнашивается. Поэтому в ювелирном деле золото применяется в виде сплавов с другими металлами. Тем самым повышается его твердость и прочность, снижается температура плавления и получаются различные цветовые оттенки. Такое смешивание металлов называется легированием. При добавке большего количества меди и меньшего количества серебра получают красное золото, при добавке большего количества серебра и меньшего меди — желтое золото, при добавке никеля или палладия — белое золото.
Содержание (количество) драгоценного металла в сплаве приводится в тысячных долях. Чистое золото имеет пробу 1000/1000. Старинным мерилом золота был карат; чистое золото равняется 24 каратам.
Содержание чистого металла в сплавах для товарного производства устанавливается государством. В Чехии для ювелирных изделий из золота установлены следующие пробы: № 1—986/1000, № 2 — 900/1000, № 3 — 750/1000, № 4 — 585/1000 и № 5 — 375/1000 чистого золота.
Из золота пробы № 1 чеканили только дукаты (червонцы— прим. пер.), из золота пробы № 2 — большинство золотых монет, из золота пробы № 3 изготовляют предметы на заказ. Наибольшее распространение получила проба № 4 — 585/1000, т. е. 14 каратов.
В Чехии изделия из драгоценных металлов обязательно представляют в испытательные лаборатории для официальной проверки пробы и официального клеймения. На каждом ювелирном изделии ставят регистрируемые производственные знаки и пробирные клейма (цифрами, например 585).
Содержание чистого золота в сплаве устанавливают методом испытания, который основывается на травлении сплава различными приготовленными реактивами. Это так называемая быстрая проверка чертой. Зачищенным местом исследуемого предмета на пробирном камне оставляют золотые окрашенные штрихи. Стеклянной палочкой поперек штрихов последовательно растирают капли пробирных кислот (для золота пробы 750, 585 и 333/1000) так, чтобы отдельные жидкости не соединились. Если зачищенный сплав содержит 750/1000 частей колота или больше, то цвет черты под этими кислотами не изменится. Черта сплава 585 пробы изменит окраску под кислотой для золота 750 пробы и вскоре исчезнет, то же произойдет и с чертой сплава 333 пробы золота, которая не изменяется только под кислотой для золота 333 пробы. Золотая черта не изменяется тогда, когда нанесенная пробирная кислота соответствует чистоте исследуемого материала. На простых металлах под действием указанных пробирных кислот появляются небольшие пузырьки и штрихи через несколько секунд исчезают. Сплавы из меди приобретают зеленоватую окраску.
Основной пробирной кислотой для золотых сплавов является химически чистая азотная кислота, которая на штрихи пробы свыше 500/1000 не действует. Если черта исчезает частично (окрашивается в бурый цвет), то сплав имеет пробу ниже 500/1000 золота, если не останется совсем следов и черта полностью исчезнет, то этот предмет сделан из простого металла. Содержание чистого золота в сплаве устанавливается сравнением воздействия пробирных кислот на черту испытуемого предмета и штрихи пробирных игл, приблизительно одинаковых по чистоте и цвету.
Пробирный камень — булыжник — представляет собой мелкозернистый кремнистый сланец густого черного цвета. Пробирные штрихи испытуемых металлов удаляют кусковой пемзой, а камень мягко смазывают растительным маслом. Пробирной кислотой для сплава свыше 500/1000 служит смесь азотной и соляной кислот с дистиллированной водой в определенных пропорциях, для более низкой пробы используют разбавленные азотные кислоты.
Точно пробу золотых сплавов определяют в государственных пробирных лабораториях и аффинериях лабораторной проверки в результате сложных технологических процессов (в огне).
Для имитации золота, так называемого дубля, служит материал, в состав которого в качестве основного компонента входит сплав меди, покрытый пленкой золота толщиной не менее 8 мкм (I мкм — 1/1000 мм). Пленка на ядро навальцовывается механическим способом, наносится гальваническим путем (электрохимическим) или распылением расплавленного металла.

Металлы относятся к ископаемым (минералам).
В природе встречаются как свободные элементы — чистые металлы (самородки) и в соединении с самыми различными химическими элементами (например, с кислородом, серой, мышьяком и т. д.) руды. Металлы являются важным промышленным сырьем.
При нормальной температуре это твердые вещества (за исключением ртути), непрозрачные, плавкие, более или менее тягучие и ковкие. Некоторые металлы можно до известной степени вытянуть в длину в проволоку, ковкие выковать повторными ударами молотка или раскатать под давлением валков в длину и ширину — в лист.
Следующие важные качества металлов: твердость (от восковой до алмазной), цвет (золото — желтое, медь — красная, остальные — белые, серые), теплопроводность и электропроводность, температура плавления, блеск (некоторые металлы можно отшлифовать до необычайно сильного блеска) и плотность (от 590 до 22 500 кг/м3).
По плотности металлы делятся на легкие — плотностью ниже 5000 кг/м3 и тяжелые — плотностью выше 5000 кг/м3. В зависимости от действия кислорода на металлы они делятся на благородные (драгоценные) и простые. Благородные металлы под воздействием кислорода воздуха не изменяются (они на воздухе устойчивы), простые металлы окисляются (оксидируются).
Из благородных металлов наиболее ценными для ювелирных работ являются золото, серебро, платина и палладий; из обыкновенных металлов — медь, никель, цинк, кадмий, олово, свинец, железо и алюминий.