Сплавы металлов никеля с золотом

11.4. Влияние легирующих элементов и примесей на свойства сплавов золота

11.4. Влияние легирующих элементов и примесей на свойства сплавов золота

Легирующие элементы и примеси оказывают следующее действие на свойства сплавов золота.

Никель. Золото и никель обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в твердом состоянии. Сплавы системы золото – никель имеют гранецентрированную кристаллическую решетку. Легирование золота никелем, так же как и легирование никеля золотом, сопровождается повышением твердости легируемого металла. Никель хорошо растворяется в меди, а в серебре он практически нерастворим. Никель входит в состав менее благородного, чем с палладием, белого золота системы золото – медь – никель – цинк. Для придания сплаву белого цвета достаточно, как правило, содержания в сплаве от 10 до 14 % Ni. Максимум белой окраски достигается при 17 % никеля.

Палладий. Золото и палладий обладают неограниченной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии.

В ряде работ установлено наличие в сплавах Au – Pd упорядочения составов 15–80 % Pd. Максимум упорядочения отвечает атомной доле палладия 40 %.

При исследовании механических свойств сплавов установлено, что кривая изменения твердости сплавов в зависимости от состава проходит через максимум при содержании около 75 % Pd для отожженных и 60 % Pd для наклепанных сплавов.

Содержания 16 % Pd достаточно для того, чтобы сплав золота приобрел приятный белый цвет. Белое золото с добавками палладия превосходит по своим свойствам сплавы золота с никелем и является более благородным. Белое золото на основе палладия дороже, чем на основе никеля, однако при этом оно имеет ряд преимуществ: обладает более высокой пластичностью, чем сплавы, легированные никелем, имеет лучший блеск; белый цвет более устойчив при нагреве.

Цинк. Растворимость цинка в металлах тройной системы составляет до 4 % в золоте, до 20 % в серебре и до 40 % в меди. Чистое золото уже с 5 % Zn образует хрупкое соединение AugZn, которое, однако, не образуется в тройном сплаве из-за растворимости цинка в меди. Добавка нескольких десятых процента цинка в расплав системы Au – Ag – Си перед разливкой оказывает раскисляющее действие и повышает жидкотекучесть сплава. Благодаря добавкам цинка сплавы золота красноватого цвета приобретают желтоватый оттенок.

Цинк имеет большое значение при изготовлении припоев. Небольшие добавки цинка значительно сужают область плавления тройного сплава. Введение цинка в сплавы белого золота системы Ag – Си – Ni делает их технологичнее, снижает температуру плавления, уменьшает твердость.

Кадмий. Золото растворяет в твердом состоянии до 20 % кадмия, серебро – свыше 30 %, медь кадмий практически не растворяет. Благодаря добавкам кадмия сплавы Au – Ag зеленоватого цвета приобретают более интенсивную окраску. Кадмий еще более, чем цинк, понижает область плавления тройной системы. Одновременное введение цинка и кадмия более существенно понижает температуру плавления тройной системы, чем введение их порознь.

Цинк и кадмий – важнейшие присадочные материалы, используемые для изготовления припоев благородных металлов.

Следует отметить, что при введении в сплавы золота более 4 % Zn и 20 % Cd при открытой плавке и разливке на воздухе сплавы образуют окислы, которые прочной пленкой покрывают слиток и при деформации приводят к шиферному излому.

Алюминий. Пластичность и склонность к потускнению сплавов золота увеличивается из-за присутствия в сплаве незначительного количества алюминия. Однако, как только количество алюминия превысит растворимость его в серебре и меди, образуется фиолетовое хрупкое соединение AuAl – «аметистовое золото». Алюминий действует и как легирующий элемент (растворяется в сплаве), и как раскислитель (очищает металл от газов и закиси меди). Поскольку в результате раскисления в расплаве остается окись алюминия Al2Og, поверхность сплава ухудшается уже при содержании 0,01 % Al, а при 0,05 % Al прокат имеет значительные дефекты поверхности. Предельно допустимое содержание алюминия в сплаве ЭлСрМ583-80 равно 0,005 % по массе, что соответствует максимальному фактическому содержанию алюминия в сплаве централизованной поставки.

Олово. Воздействует на механические свойства так же, как и алюминий, и тоже ухудшает качество поверхности металла. Установленный предел содержания в сплавах – 0,005 % по массе.

Железо. Из-за высокой температуры плавления и легкой окисляемости железные и стальные частицы, попавшие в сплав золота, присутствуют в нем в виде инородных включений. Эти включения не оказывают какого-либо влияния на свойства сплава при обработке давлением, но значительно ухудшают обрабатываемость металла резанием и при доводочных операциях.

Согласно ГОСТу 6585-72, содержание железа в золотых сплавах, применяемых в ювелирной промышленности, не должно превышать 0,18%

Кремний, мышьяк, свинец, висмут образуют с золотом хрупкие интерметаллические соединения, которые выделяются в виде эвтектики по границам зерен. Эти твердые выделения настолько снижают пластичность сплава, что уже нескольких сотых процента достаточно для того, чтобы сплав стал хладноломким. Кремний может попасть в сплав при восстановлении из материала тигля, содержащего кварц. Остальные элементы могут содержаться в загрязненных легирующих металлах.

Кремний. При взаимодействии с элементами тройной системы Au – Ag – Си кремний растворяется только в меди. С золотом кремний образует эвтектику с температурой плавления 730 °C, содержащую 17,4 % Si. Кремний повышает твердость и хрупкость золота, затрудняет обработку сплавов давлением. При введении 0,008 % Si пластичность сплава ЗлСрМ583-80 резко снижается: относительное удлинение – на 40 %, глубина вытяжки и количество перегибов – в два-три раза. Рекомендуется ограничить содержание кремния в сплаве ЭлСрМ583-80 значением 0,003 % по массе, т. е. верхним пределом содержания его в партиях централизованной поставки.

Сурьма. Золото создает с сурьмой только одно химическое соединение AuSb2 (55,26 % Sb), образующееся по перитекти-ческой реакции при 460 °C и вступающее в эвтектическую реакцию с золотом при 380 °C. В эвтектике содержится 25 % Sb.

Присутствие небольших количеств сурьмы резко снижает пластичность золота. Содержание сурьмы и висмута в сплавах золота, применяемых для изготовления ювелирных изделий, согласно ГОСТу 6835-72, не должно превышать 0,005 %.

Висмут. Присутствие даже небольшого количества висмута приводит к образованию легкоплавкого (t пл = 373 °C) и необычайно хрупкого соединения Au2Bi (фаза Лавеса), которое при кристаллизации выделяется по границам зерен и вызывает в сплаве явлении хладно– и горячеломкости.

Сера. Сера попадает в сплавы золота при плавке и отжиге под слоем древесного угля, содержащего серу, загрязненного сернистыми соединениями газа (используемого для расплавления), а также при пайке изделий в гипсовых формах. Остатки серной кислоты после травления при отжиге и пайке, разлагаясь, тоже приводят к загрязнению сплава серой.

Растворяясь в расплавах золота, серебра и меди, сера нерастворима в этих металлах в твердом состоянии. При затвердевании сера выделяется из расплава в виде газообразного соединения. Поэтому расплав золота 583-й пробы, обогащенный серой, при затвердевании «кипит» даже при наличии 0,02 % серы. Полученный слиток характеризуется наличием газовой пористости и для прокатки непригоден. С золотом сера не взаимодействует, однако она активно реагирует с легирующими элементами: серебром, медью, никелем и палладием. С серебром и медью сера образует твердые сульфиды, которые располагаются по границам и внутри зерен, охрупчивая основной металл. Белое золото с никелем и палладием и содержащие палладий сплавы золота очень чувствительны к примесям серы. Эти металлы образуют с серой хрупкие и легкоплавкие сульфиды Ni3S2 и Pd4S, которые делают сплавы красно– и хладноломкими. Кроме того, эти соединения образуют легкоплавкие эвтектики. Так, например, никель с сульфидом никеля Ni3S2 при содержании серы менее 0,05 % образует эвтектику, имеющую температуру плавления 645 °C. Сплавы золота с содержанием никеля более 1 % очень чувствительны к примесям серы, и при их обработке необходимо тщательно избегать контакта с серой. Палладий при 600 °C образует эвтектику с сульфидом палладия Pd2S, которая располагается по границам зерен. Если в сплаве имеется серебро, то образуется двойной сульфид Ag Pd3S, имеющий температуру плавления 940 °C, который при 700 °C образует с сульфидом серебра эвтектику.

Сера в количестве нескольких сотых долей процента в никель– и палладийсодержащих сплавах золота делает их полностью непригодными для обработки давлением.

Во избежание попадания в сплав белого золота серы в процессе плавки последнюю проводят в корундовых тиглях, а не графитовых.

В ставе ЗлСрМ583-80 содержание серы также необходимо ограничить 0,005 % по массе.

Фосфор. Применяется в виде фосфористой меди для раскисления металла при выплавке сплавов золота. Как и кремний, фосфор растворяется только в меди, практически не растворяясь ни в золоте, ни в серебре. Не реагируя с золотом, с легирующими компонентами, фосфор образует хрупкие соединения Ag2P, CugP и NigP, которые, в свою очередь, образуют легкоплавкие эвтектики с Ag, Си и Ni.

Действуя как раскислитель, фосфор повышает пластичность сплавов золота. Избыточный фосфор, располагаясь по границам зерен в виде фосфидной эвтектики, приводит к разрушению сплава при нагреве выше температуры плавления (например, при нагреве под пайку до температур порядка 800 °C). В сплаве ЗлСрМ583-80 при содержании фосфора до 0,03 % по массе сохраняется хорошая поверхность проката, по границам зерен появляются выделения эвтектики (рис. 7.6). В связи с этим рекомендуется ограничить в сплаве ЗлСрМ583-80 массовую долю фосфора 0,01 %.

При исследовании на красноломкость сплавов ЗлСрМ750 пробы централизованной поставки установлено, что склонность к растрескиванию при нагреве проявляют полуфабрикаты, содержащие более 0,001 % Р и имеющие величину зерна более 0,03 мм.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Свойства металлов и сплавов

Свойства металлов и сплавов В этой главе будет рассказано о металлах, сплавах и их свойствах, что полезно не только для мастеров слесарного дела, но для всех, кто занимается чеканкой, ковкой, художественным литьем (этому посвящены последующие главы).Металл относится к

1. Влияние легирующих компонентов на превращения, структуру, свойства сталей

1. Влияние легирующих компонентов на превращения, структуру, свойства сталей Легирующие компоненты или элементы, вводимые в стали в зависимости от их взаимодействия с углеродом, находящемся в железоуглеродистых сплавах, подразделяют на карбидо—образующие и

5. Технологические свойства сплавов

5. Технологические свойства сплавов Под технологическими свойствами металлов и сплавов понимают способность металла подвергаться различным видам обработки. К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся: литейные, ковкость, или деформируемость, в горячем и

10.5. Влияние газов на свойства серебряных сплавов

10.5. Влияние газов на свойства серебряных сплавов Серебро не очень активно взаимодействует с различными газами, за исключением кислорода. Так, азот не растворяется ни в жидком, ни в твердом серебре. Ничтожна растворимость инертных газов в серебре. Растворимость водорода в

11.5. Влияние газов на свойства сплавов золота

11.5. Влияние газов на свойства сплавов золота Встречающиеся при плавке газы, такие как кислород, водород, углеводороды, азот, моно– и диоксид углерода, сернистый газ, пары воды, образующиеся при попадании водорода в кислородосодержащий раствор, и т. п., ни в твердом, ни в

12.2. Влияние примесей на свойства сплавов платины

12.2. Влияние примесей на свойства сплавов платины Кремний В системе платина – кремний было обнаружено три промежуточных фазы: Pt5Si2, Pt2Si и PtSi. Между твердым раствором кремния в платине, содержащим до 0,2 % по массе Si (1,4 атомных %), и соединением Pt5Si2 обнаружена низкоплавкая

13.2. Термическая обработка сплавов на основе золота

13.2. Термическая обработка сплавов на основе золота Двойные сплавы золото – серебро термически не упрочняемые, так как серебро и золото неограниченно растворимы в твердом состоянии.Тройные сплавы системы Au – Ag – Си упрочняются термической обработкой. Эффект упрочнения

40. Классификация и маркировка легированных сталей. Влияние легирующих элементов на превращения, микроструктуру и свойства стали; принципы разработки легированных сталей

40. Классификация и маркировка легированных сталей. Влияние легирующих элементов на превращения, микроструктуру и свойства стали; принципы разработки легированных сталей Легированная сталь – это сталь, которая содержит кроме углерода и обычных примесей, другие

44. Алюминий; влияние примесей на свойства алюминия; деформируемые и литейные алюминиевые сплавы

44. Алюминий; влияние примесей на свойства алюминия; деформируемые и литейные алюминиевые сплавы Алюминий отличают низкая плотность, высокие тепло– и электропроводность, хорошая коррозийная стойкость во многих средах за счет образования на поверхности металла плотной

45. Медь; влияние примесей на свойства меди. Латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы

45. Медь; влияние примесей на свойства меди. Латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы Медь – это металл красного, в изломе розового цвета, имеет температуру плавления 1083о С. Кристаллическая решетка ГЦК с периодом а 0,31607 ям. Плотность меди 8,94 г/см3. Медь обладает высокими

Источник

Белое золото в ювелирном мире

Бытует мнение, что белое золото – это редкий вид серебра. Иногда белым золотом называют платину. Также порой рассказывают, что белое золото – это очень редкий вид золота, добываемого на засекреченных рудниках. На самом деле белое золото – это сплав, который был создан прежде всего для того, чтобы нивелировать мягкость и износчивость обычного желтого золота.

Исследования показали, что любой металл, кроме меди, при использовании его в качестве лигатуры дает золоту белый оттенок. Белое золото, оставаясь золотом, более прочное, более устойчиво к атмосферным воздействиям, что позволяет изделиям из него дольше сохранять первоначальный вид и интенсивный блеск. Белое золото очень похоже на платину, но стоит дешевле. Применение сплавов белого золота для ювелирных изделий, как альтернатива более дорогой платине, началось еще в 20-х годах ХХ века.

Белое золото признано традиционным материалом для ювелирного дела, а значит и пробы для него применяются стандартные – в соответствии с международными нормами. В России используются такие основные виды проб:

• 375 – золота всего 37.5%. Остальное – серебро, никель или же цинк. Подобный сплав не очень популярен, так как быстро теряет лоск и тускнеет.
• 500 проба содержит ровно половину драгоценного металла. Остальное – медь и серебро. Подобное соединение плохо поддается литью, а потому эта проба не очень популярна у ювелиров.
• 585 – основная ювелирная проба. Благодаря добавкам, этот материал имеет достаточную прочность, чтобы из него можно было изготавливать изделия для повседневного ношения. В СССР существовала 583 проба, от которой отказались в угоду глобальной стандартизации.
• 750 проба – качественное золото, из которого делают свои изысканные украшения все именитые ювелиры мира. Позволяет создавать тонкие и ажурные изделия, предназначенные для торжеств и званых вечеров, но при использовании каждый день есть риск повредить поверхность.
• 958 проба – 95.8% чистого драгоценного металла. Очень мягкий и ковкий материал, применяемый в оформлении украшений, однако неприменимый как основа для изделия.

Некоторые люди предполагают, что белое золото получается из-за добавки серебра, но в действительности его добавляют очень редко и в небольших пропорциях. Оно придаёт матовость украшению и лишает его блеска, что считается негативной характеристикой.

Существует несколько видов белого золота

Сплав золота с палладием

Белым золотом может быть сплав золота с палладием, десятая часть которого придает изделию бело-стальной оттенок. Применение палладиевых лигатур дает хороший белый цвет и увеличивает прочность металла. У таких сплавов значительно выше пластичность. Они устойчивы к потере цвета при нагреве и имеют более интенсивный блеск после окончательной обработки. Однако такое золото для производства массовых изделий обходится слишком дорого. Палладий является металлом платиновой группы и сам стоит примерно как золото. Кроме того, высокая температура плавления палладия (1550°С) усложняет процессы плавки. Например, изделие из такого сплава 585 пробы содержит 5% палладия, примерно 32 % серебра, а также немного цинка и меди, и не содержит никеля.

Сплав золота с платиной

Еще более интенсивно окрашивает золотой сплав в белый цвет платина, которая также придает ему дополнительную прочность и бледный оттенок естественного благородства. Такой сплав белого цвета – это 11 частей чистого золота и 1 часть платины (сплав 88 пробы). Такое белое золото имеет самую высокую стоимость, обладает самыми безупречными характеристиками и роскошным внешним видом.

Сплав золота с никелем

Получить потребительские золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтоватым оттенком позволяет добавление никеля. Использование никелевых лигатур обходится производителям недорого. Однако такой сплав получается хрупким и тугоплавким. Кроме того, выявлено, что у одного человека из восьми наблюдается аллергия на никель. Поэтому содержание никеля в сплаве строго регламентировано. Так, например, в сплаве самой распространенной 585 пробы, процентное содержание никеля обычно соответствует 12%. В связи с аллергичностью никеля в Евросоюзе в 2000 году вышел запрет на добавку этого металла в ювелирные изделия из белого золота. Сегодня никель частично заменен палладием. Однако во многом он остается незаменимым. Так, например, никель значительно тверже палладия и отлично полируется. Соответственно, его использование позволяет создавать оригинальные украшения со сложным дизайном, с углами и гранями, которые держат форму.При наличии большого процентного соотношения серебра сплав также окрашивается в белый, но более матовый цвет.Добиваются золотой белизны также при помощи компромиссных лигатур между палладием и никелем, при помощи лигатуры из серебра и палладия, а также на основе более сложных сплавов из серебра, никеля, меди и цинка.

Слева платина, справа белое золото

Родирование золота

Зарубежные производители нередко покрывают готовые потребительские изделия из белого золота родием (родируют). Такая технология позволяет удалить желтизну, придать металлу особый блеск и стойкость. Иногда желтизну делают незаметной за счет тщательной полировки изделий.

Очень часто к родированию прибегают при использовании сплавов недостаточно интенсивно белого цвета, в которых в качестве дополнительной «отбеливающей» составляющей используются марганец или хром и железо.

Украшения покрывают тонким слоем редкого металла – родия. Он известен своей низкой пластичностью и актуален только в качестве внешнего покрытия украшений. Подобная обработка придает изделиям насыщенного цвета и сияющего блеска.
Без родиевого покрытия украшения подвержены царапинам и окислению.

Преимущества и недостатки

К основным плюсам белого золота относят следующие характеристики:

• презентабельный внешний вид;
• долгий срок эксплуатации;
• актуальность – изделия, выполненные из данного сплава, никогда не выйдут из моды;
• качественный сплав со временем не чернеет и не теряет блеска.

Кроме того, элитные изысканные украшения подчеркивают финансовый статус своего владельца. К тому же можно отметить универсальность украшения из благородного металла. Они подходят под любой тип внешности и прекрасно гармонируют с различными стилями в одежде.

Однако данные изделия не лишены недостатков. Например, украшения из белого золота имеют довольно высокую цену. А также в составе сплава могут присутствовать вкрапления никеля, которые способны вызвать аллергическую реакцию. Не стоит забывать, что со временем даже самые дорогие и качественные украшения из белого золота все-таки теряют презентабельный внешний вид. К тому же изящные ювелирные изделия легко царапаются, а исправить подобные недостатки довольно затратно. Еще один недостаток белого золота в том, что родиевое покрытие нужно время от времени обновлять. Оно служит от 1 до 5 лет, в зависимости от того, как носить украшение. Обновление покрытия — недорогая процедура, но все же требует постоянных затрат.

Следить за изделиями, созданными из белого золота, получится в домашних условиях. Следует принять во внимание следующие советы:

• очистить от пыли и загрязнений можно с помощью мыльного раствора; его наносят на украшение помощью мягкой щетки;
• от контакта с бытовой химией лучше отказаться;
• специалисты не рекомендуют чистить ювелирные изделия агрессивными моющими средствами;
• полировку проводят, как правило, в ювелирных салонах; самостоятельно данную процедуру проводить не рекомендуют, так как сохраняется высокий риск повреждения украшения.

Александрит|Производство|Мастерская|Магазин, г. Мурманск

Источник