Художественная обработка металла
Драгоценные металлы. Сплавы и добыча
Драгоценными металлами называют металлы, которые относятся к так называемой благородной группе. Это золото, серебро, платина и металлы платиновой группы. Такие, как рутений, палладий, иридий, осмий, родий.
Название "драгоценные" они получили за высокую стоимость по сравнению с другими металлами, а "благородные" благодаря своей высокой химической стойкости во многих средах и красивому внешнему виду в готовых изделиях. Для изготовления многих художественных изделий и в ювелирном деле используются золото, серебро, платина, палладий, а также сплавы на основе этих металлов.
Золото – химический элемент 1 группы периодической системы элементов Менделеева. Атомный номер 79. Атомная масса 196,9665. Основная валентность 3. Плотность 19320 кг/м3. Температура плавления 1336, а кипения 3243К. Твердость по Бринеллю в отожженном состоянии 180-200 Мн/м2.
Золото представляет собой металл красивого желтого цвета, тяжелый, мягкий, очень пластичный и тягучий. При этом золото еще обладает хорошей отражательной способностью.
Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км или проковать в пластину толщиной 0,0001 мм, которая пропускает свет.
Предполагают, что первым металлом, на котором человек остановил свой взгляд было золото, а первыми открывателями месторождений золота считают скотоводов, которые перегоняя по руслам высохших в летнюю жару рек и ручьев стада, обратили внимание на красивые по цвету самородки и крупинки золота коренных месторождений. После того, как были найдены другие металлы и способы их обработки, золото стало предметом роскоши, приобрело власть, а затем выступило в роли денег.
На землях Сибири и Казахстана месторождения золота разрабатывались с конца 3 тысячелетия до нашей эры. Древнейшим и довольно распространенным металлом оно было во многих странах, в том числе и в Древнем Египте, где сохранились золотые рудники со времен Рамсеса-2 (1317 – 1251 годы до нашей эры).
В России о существовании золота в Нерчинском крае знали со второй половины XVI века, открыли его там в 1746 году, спустя шесть лет из нерчинского серебра стали отделять золото.
Затем красивый, тяжелый, драгоценный металл нашли на Алтае, Урале и в Карелии.
В природе золото встречается в виде самородков, песка и мельчайшей пыли.
Крупнейшие самородки весом 60 – 90 кг были найдены в Аргентине и Австралии. Самый большой самородок, найденный в России, весил 48 кг.
Самородное золото представляет собой природные сплавы с серебром, а также со следами меди, железа и некоторых других металлов. Большинство древних художественных изделий выполнены их природных сплавов – электронов.
Из россыпей золото извлекали промывкой песка. Для промывки использовали желоба, ковши, лотки. Из руд золото и другие драгоценные металлы добывали путем нагревания породы до растрескивания, затем глыбы дробили в каменных ступах, растирали между жерновами и промывали через сита.
В наши времена добыча золота механизирована. Добывают его при помощи драг и гидравлическим способом.
При гидравлическом способе добычи вода под большим давлением размывает породу и отделяет от нее золото. На драгах, которые представляют собой плавучие сооружения, имеются оснащенные цепью подвесные ковши, с помощью которых со дна водоемов вынимают породу. Породу затем промывают и в результате промывки осаждается золото.
Добывают золото и из рудных залежей. Основными способами здесь являются цианирование и амальгамация.
Способ цианирования основан на растворении золота в водных растворах цианистых щелочей в присутствии кислорода и окислителей.
Амальгамация – способ более древний. Он основан на способности золота вступать при естественных условиях в соединения с ртутью. Процесс происходит в специальных амальгационных аппаратах. При этом руду, содержащую золото, пропускают с водой по амальгамированной поверхности ртути. Частицы золота, смачиваясь ртутью, образуют полужидкую амальгаму, из которой путем отжима получают твердую часть амальгамы. Затем ртуть испаряют, а оставшееся золото сплавляют в слитки. Ни один из способов не дает возможность получить этот драгоценный металл высокой чистоты. Полученные золотые слитки отправляют на очистительные заводы.
Чистое золото в слитках отличается красивым, желтым цветом. Золотой порошок, который получают путем осаждения золота из растворов, имеет цвет от красного до темно-фиолетового.
Золотые сплавы могут приобретать различные оттенки – это, так называемое, цветное золото. Например, примеси меди сообщают золоту красноватый оттенок, а серебряная лигатура – зеленоватый.
Примеси платины высветляют золото, делают его бледным, а при больших ее дозах сплавы совершенно обесцвечиваются. Такие сплавы называют "белым золотом".
Добавки железа придают золотому сплаву сероватые и синеватые оттенки, а добавки палладия – бурые и коричневатые.
В очень тонких листах применяемых при сусальном золочении, золото просвечивает синевато-зеленым цветом.
Эти сплавы хорошо режутся, шлифуются и полируются. Температура плавления чистого золота 1063°С, температура плавления сплавов – немного ниже. При отливке чистое золото имеет большую литейную усадку, для золотых сплавов усадка меньше.
Золото хорошо проводит электрический ток и тепло, немного уступая в этом серебру. На воздухе оно не окисляется даже при нагревании. Серная, азотная и соляная кислота на золото не действуют.
Золото растворяется только в горячей "царской водке" – смеси одной части азотной кислоты с двумя частями соляной, а также в селеновой кислоте. Растворяется золото в ртути, образуя амальгаму.
Непосредственно оно соединяется только с хлором, бромом, йодом, мышьяком, и фосфором. С большинством металлов золото легко образует сплавы.
Используют золото в ювелирном деле при изготовлении дорогих, уникальных изделий, чеканке наградных медалей, а также при золочении металлических и неметаллических изделий. Кроме того, золото расходуется для приготовления припоя, для пайки золотых и платиновых художественных изделий. Основная масса золота служит для обеспечения денежной системы. В промышленности используется в точном приборостроении, электротехнике, медицине, химической промышленности.
Серебро – химический элемент 1 группы периодической системы элементов Менделеева. Атомный номер 47. Атомная масса 107,868. Валентность 1;2. Плотность10500 кг/м3.
Серебро представляет собой белый, пластичный, тягучий и ковкий металл.
Температура плавления 960,5°С, температура кипения 1955°С.
Серебро имеет наивысшую отражательную способность из всех металлов – оно отражает почти 94 процента световых лучей и является самым теплопроводным и электропроводным металлом. Оно легко прокатывается в тончайшие листы до 0,00025 мм и вытягивается в очень тонкую проволоку.
Серебро хорошо режется и полируется. Оно тверже золота, но мягче меди.
Из-за мягкости чистое серебро употребляют в виде сплавов с медью, а в древности употребляли также и в виде природного сплава с золотом – электрума или электрона.
На воздухе серебро не окисляется, а наблюдаемое порой потемнение серебряных изделий объясняется образованием черного сернистого серебра под влиянием действия серы или сероводорода, которые всегда присутствуют в атмосфере города.
Кипящие едкие щелочи на серебро не действуют. Серебро растворяется в азотной и горячей серной кислоте.
С глубокой древности широко используют этот драгоценный металл в художественных изделиях и ювелирном деле.
Алхимики называли серебро Дианой или Луной. Оно довольно распространено в природе и встречается в самородном виде, а также в виде руды.
В России серебро добывается в основном из комплексных полиметаллических и золотосеребряных руд. Такие руды содержат до 80 процентов драгоценного металла. При добыче используются те же методы, что и при получении золота – цианирование и амальгамацию, однако в этом случает цианистые растворы должны быть более концентрированными.
В художественной промышленности серебро используется для производства ювелирных изделий, художественной посуды, столовых приборов, сувениров, подарочных изделий, выполняемых чеканкой, гравировкой, украшением чернью.
Кроме того, чистое серебро в виде тончайшей проволоки служит материалом для филигранных работ и насечки по стали. Чистое серебро является также материалом для художественных эмалевых изделий, а также оно идет на аноды при серебрении и гальванопластическом покрытии.
Серебро служит главным компонентом в серебряных твердых ювелирных припоях, которыми спаивают не только серебряные, но и медные и латунные изделия.
Используют серебро при составлении платиновых и палладиевых сплавов, что делает их более светлыми, а золотым сплавам серебро придает зеленоватый оттенок.
