Владимир Куманин - Материалы для ювелирных изделий

Соединение АиСи. Превращение твердый раствор → AuCu состоит в упорядочении расположения атомов в решетке при одновременном изменении типа существующей ГЦК-решетки. Установлено, что соединение AuCu существует в двух модификациях – (AuCu)I и (AuCu)II, имеющих соответственно упорядоченные тетрагональную и орторомбическую структуры. В сплавах с атомной долей меди от 38 до 60 % имеют место следующие превращения в твердом состоянии: неупорядоченный твердый раствор (AuCu)II → (AuCu)I. Фаза (AuCu)I имеет тетрагональную решетку с с/а = 0,92. Упорядочение представляется как перегруппировка атомов меди и золота таким образом, что плоскости 002 оказываются чередующимися плоскостями из атомов меди и золота.

Кристаллографическая элементарная ячейка фазы (AuCu)II состоит из десяти тетрагональных ячеек (AuCu)I.

Температура превращения неупорядоченный твердый раствор (AuCu)II лежит в пределах 367–430 °C Наиболее благоприятной для этого превращения является температура 410 °C.

Соединение АиСи3 Превращение твердый раствор → AuCu3 состоит в упорядочении атомов в ГЦК-решетке. Температура превращения, по данным большинства исследователей, находится в интервале 380–390 °C.

Было установлено, что в сплавах, близких по составу к AuCu3, при содержании золота, превышающем стехиометрическое, в некотором интервале составов наблюдаются три структурные формы: a, (AuCu3)II → (AuCu3)I, причем области существования фаз (AuCu)I, ((AuCu.)I + (AuCuJII) и (AuCu)II + а) взаимно перекрываются.

Фаза (AuCu)I имеет кубическую структуру (типа AuCu3), фаза (AuCu)II имеет упорядоченную антифазную доменную структуру.

Область (АиСи + AuCu3). В системе Аи – Си имеет место эвтектоидная реакция распада неупорядоченного α-твердо-го раствора золота и меди на смесь (AuCu + AuCu3). Температура эвтектоидной реакции 284 °C, границы двухфазной области (AuCu + AuCu3) расположены при 60–65 % Си. Однако эта область диаграммы состояния нуждается в уточнении.

Химический состав золото-медных сплавов приведен в табл. 11.2. В сплавах золото – медь буквами указываются основной и легирующий элементы, а цифрами – лишь содержание золота (проба). Например, марка двухкомпонентного сплава ЗлМ585 означает, что сплав содержит 58,5 % золота, остальное – медь.

Таблица 11.2

Золото-медные сплавы

В системе Au – Ag образуется непрерывный ряд твердых растворов (рис. 2.5). Кривые ликвидуса и солидуса в этой системе близки, и интервал кристаллизации сплавов в средней части диаграммы не превышает 2 °C. Цвет сплавов меняется с повышением содержания серебра от красного, соответствующего чистому золоту, до белого – цвета чистого серебра. Сплавы с содержанием золота в пределах от 60 до 70 % имеют красивый зеленый оттенок, однако из-за низких механических свойств применяются редко. Сплавы Au – Ag обладают хорошими литейными свойствами, пластичны, имеют высокую коррозионную стойкость, однако мало применяются в технике из-за низкой твердости. Из-за небогатой цветовой гаммы и малой стойкости к истиранию сплавы этой системы не находят применения в ювелирном деле, а используются для изготовления контактов, проводников и других деталей в электротехнике.

В ювелирной промышленности для изготовления золотых изделий используют в большинстве случаев сплавы системы золото – серебро – медь, которые могут содержать добавки других металлов: никеля, палладия, цинка, платины. Химический состав золото-серебряно-медных сплавов приведен в таблице 11.3 (ГОСТ 6835-80). Цифры в марках сплавов обозначают массовую долю золота и серебра в тысячных долях (пробах). Стойкость к коррозии в основном определяется содержанием золота, в меньшей степени – серебра и меди. Соотношение серебра и меди определяет цветовые оттенки сплавов и их механические свойства. Содержание благородных металлов в ювелирных изделиях в пределах допускаемых отклонений гарантируется клеймом. На рисунке клейма указывается проба, или количественное содержание благородного металла, причем проба отражает содержание лишь основного благородного компонента. Так, цифра 750 на клейме украшения из золотого сплава означает, что изделие выполнено из сплава, содержащего 75 % золота, в то время как содержание серебра или палладия в этом сплаве может быть различным. Введенная в 1927 г. в СССР метрическая система обозначения пробы в настоящее время принята в большинстве стран. По этой системе содержание благородного металла обозначается количеством частей по массе в 1000 частях, т. е. массовой долей, выраженной в промилле. Так, сплав золота пробы 585 содержит 58,5 % золота. До 1927 г. в России существовала золотниковая система обозначения пробы (на основе русского фунта, содержащего 96 золотников), по этой системе чистое золото соответствовало 96 золотникам.

Таблица 11.3

Золото-серебряно-медные сплавы

* В этом сплаве примесь фосфора не более 0,005%

В обозначении марок сплавов золота буквы означают: Зл – золото, Ср – серебро, Пл – платина, М – медь

В ряде стран – США, Великобритании, Швейцарии – принята каратная система. По этой системе чистое золото (проба 1000) соответствует 24 условным единицам – каратам. Обозначение проб золотых сплавов в различных системах следующее:

В России основную массу ювелирных изделий изготовляют из сплавов проб 750, 583 и 375 (обозначаются 750°, 583° и 375°). За рубежом широко используют 18– и 14-кα-ратные сплавы. Низкопробные сплавы в разных странах могут содержать различное количество золота. В США самым низкопробным является 10-каратый сплав (41,6 % Аи). В Западной Европе и на Ближнем Востоке для производства обручальных колец широко применяют сплавы пробы 333.

В различных странах существуют разные допуски на содержание золота в ювелирных сплавах. Так, в России допускается отклонение от номинального содержания ±3 пробы, в Германии – отклонение в сторону меньшего содержания золота не должно превышать 5 проб, в Швейцарии не допускается содержание золота ниже номинала.

Помимо указанных сплавов за рубежом широко используют 10– и 12-каратные сплавы для плакирования неблагородных металлов. Плакированные материалы дешевы, и изделия из них весьма популярны. В общем объеме ювелирного производства они занимают порядка 20 %.

Большое значение при использовании сплавов на основе золота при производстве ювелирных изделий приобрел метод обесцвечивания золота в результате легирования сплава никелем или палладием. Добавки небольших количеств этих металлов меняют цвет золота. Это было использовано при разработке ювелирных сплавов высокопробного белого золота взамен более дорогой платины.

Химическая стойкость сплавов системы Au – Ag – Си меняется неравномерно. По Тамману различаются следующие зоны химической стойкости сплавов системы Au – Ag – Си.

Читать дальше