Цветные металлы

Медь и ее сплавы

Медь широко применяется в ювелирном производстве для легирования сплавов благородных металлов, а также для производства сплавов - латуни, бронзы, мельхиора, нейзильбера.

Медь Cu - металл красновато-розового цвета, плотностью 8,94, температура плавления 1083°С, обладает высокой тепло- и электопроводностью, пластичностью и тягучестью. Твердость по Моосу - 2,5-3. Медь хорошо полируется, но плохо подвергается обработке режущим инструментом из-за свое мягкости. Во влажной среде покрывается зеленоватым налетом закиси меди, в сухой атмосфере - тончайшей пленкой оксида меди. Образуя защитный слой, медь предохраняется от дальнейшего разрушения. Она легко растворяется в азотной кислоте и в концентрированной серной кислоте при нагревании. В соляной кислоте растворяется только в присутствии кислорода.

Латуни - медно-цинковые сплавы, содержащие до 45% цинка. Латуни значительно дешевле меди: чем больше в них цинка, тем они дешевле. Механические свойства латуней: легко поддаются пластической деформации, хорошо обрабатываются режущим инструментом и полируются, при воздействии воздуха быстро теряют блеск, темнеют, легко растворяются в кислотах. Плотность сплавов составляет 8,2-8,6. Температура плавления 900-1045°С; твердость по Моосу 3-4.

Сплавы латуни - основной материал на котором происходит обучение ювелиров, так как механические свойства латуней (марки Л62, Л68), содержащих от 30 до 40% цинка, по свойствам сходны со свойствами золотого сплава 583-й пробы. Высокомедистые латуни, содержащие до 20% цинка, томпаки, также близки по цвету золотым сплавам, потому их используют в художественной промышленности для изготовления сувениров, значков, бижутерии.

Бронзы - медно-оловянистые сплавы, содержащие от 3 до 12% олова. В сплав могут входить цинк, свинец, фосфор, никель. Кроме оловянистых бывают и другие виды бронзы - алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, кадмиевые.

Технические характеристики бронзы: плотность 7,5-8,8; температура плавления 1010-1140°С; твердость по Моосу 4-4,5.

Оловянистые бронзы отличаются хорошими литейными свойствами, потому широко используются в художественном творчестве для литья значков и сувениров. Обычно применяют бериллиевую бронзу, устойчивую к коррозиям. Она отличается высокой твердостью и упругостью.

Мельхиор - медно-никелевый сплав с содержанием никеля от 18 до 20%, серебристого цвета, отличается устойчивостью к коррозиям. Технические характеристики мельхиора: плотность 8,9; температура плавления 1170°С; твердость по Моосу 3. Пластичен, легко обрабатывается, штампуется, режется, чеканится, паяется, полируется. Изделия из мельхиора достаточно прочны, имитируют серебро, потому этот сплав широко применяют для изготовления посуды и недорогих ювелирных изделий без камней и с полудрагоценными камнями.

Нейзильбер - сплав из трех компонентов на основе меди. Кроме нее в его состав входят 13,5-16,5% никеля и 18-22% цинка. Нейзильбер как и мельхиор имитирует серебро, но этот сплав намного дешевле, потому его широко применяют для изготовления филигранных изделий, столовых приборов и ювелирных украшений.

Другие цветные металлы

Цинк Zn - белый металл с синеватым оттенком, очень хрупкий, но при нагревании до 100-150°С становится пластичным, вытягивается в проволоку, прокатывается в листы. Технические характеристики: плотность 7,13-7,14; температура плавления 419,4°С; твердость по Моосу 4. На воздухе окисляется, но тонкий слой появившейся окиси предохраняет от дальнейшего окисления. Стойкий к воздействию воды, но легко расворяется в соляной, азотной, серной кислотах.
Цинк входит в состав многих сплавов, он незаменим при изготовлении сплавов с невысокой температурой плавления на основе цветных металлов, используемых при пайке, так называемых припоев. Цинк входит в состав "белого золота", применяемого при производстве ювелирных изделий.

Олово Sn - металл серебристо-белого цвета, пластичный, мягкий, устойчив к коррозиям. Технические характеристики: плотность 7,29; температура плавления 231,9°С; твердость по Моосу 2-3. Растворяется под воздействием концентрированных соляной и азотных кислот. Этот металл подвержен сильному воздействию щелочи, серы, хлора, брома, фтора и йода. Олово меняет цвет под воздействием понижения температуры, например, ниже 18°С белое олово становится серым. Это явление получило название "оловянной чумы".
Так как в драгоценных металлах олово считается вредной примесью, то его использование в ювелирном деле ограничено. Олово используют как основной компонент при приготовлении мягких низкотемпературных припоев и бронзы.

Свинец Pb - синевато-серый металл с сильным блеском на свежем срезе. Технические характеристики: плотность 11,37; температура плавления 327°С; твердость по Моосу 1,5. Ковкий, мягкий и вязкий, легко режется ножом, прокатывается, протягивается и отливается. Во влажной среде тускнеет, на сухом воздухе сохраняет цвет. Вода образует на поверхности свинца плотную корку, которая защищает его от разрушения. Свинец очень стоек к действию серной и соляной кислот, но легко растворяется в азотной, Свинец растворяется в уксусной, лимонной, и винной кислотах. Реагирует с щелочами. Ядовит в растворимых соединениях.
В ювелирном деле свинец используется в небольших количествах как добавка в некоторых цветных сплавах, как составная часть легкоплавких припоев, а также применяется как вспомогательный материал в качестве свинцовых, свинцово-оловянных матриц - подушек. При этом недопустимо попадание свинца в опилки драгоценных металлов, так как он способен испортить слиток, сплавленный из этих опилок, при изготовлении украшений. Свиней используют для изготовления черни, эмалей, в лабораториях крупных ювелирных заводов - для установления проб драгоценных металлов.

Алюминий Al - легкий металл серебристо-голубовато-белого цвета, ковкий, пластичный, тягучий. Плотность 2,7; температура плавления 658°С, твердость по Моосу 2,5. На воздухе он покрывается тонкой пленкой оксида, которая защищает его от разрушения. В воде алюминий разрушается. Не подвержен воздействию расплавленных щелочей, но воднын растворы щелочей его растворяют.
Алюминий быстро растворяется в соляной кислоте, а также несколько хуже в серной. На него не действует азотная кислота. Ртуть при взаимодействии растворяет оксидную пленку алюминия и разрушает его. Алюминий легко штампуется, вытягивается, полируется. Он восприимчив к декоративным покрытиям, потому этот металл используют для изготовления значков, эмблем, других предметов ювелирной галантереи.

Никель Ni - металл желтовато-белого цвета, твердый, прочный, пластичный, коррозиестойкий, хорошо обрабатывается. Плотность 8,9; температура плавления 1455°С, твердость по Моосу 5-5,5. Никель относится к числу химически стойких металлов, на воздухе он не окисляется, растворы щелочей на него практически не воздействуют. В соляной и серной кислотах он растворяется только в горячем состоянии. На никель сильно воздействует азотная кислота.
Никель содержится в большинстве сплавов черных и цветных металлов, употребляется как защитное, антикоррозионное и декоративное покрытие. При изготовлении ювелирных изделий никель вводят в состав белого золота для повышения его твердости и текучести.

Кадмий Cd - металл белого цвета, ковкий, вязкий, мягче цинка. Плотность 8,64; температура плавления 321°С; твердость по Моосу 3-3,5. В сухом воздухе он не окисляется, при увлажнении покрывается пленкой коричневого цвета, предохраняющий его от разрушения. Кадмий легко растворяется в азотной кислоте, а также несколько хуже в соляной и серной. При накаливании кадмий сгорает, выделяя бурый оксид. Пары и соли кадмия ядовиты. Кадмий применяется в зубопротезной, химической промышленности. В ювелирном деле кадмий входит в состав многих ювелирных припоев, требующих относительно невысокой температуры плавления.

Ртуть Hg - при обычной температуре жидкий металл зеркально-белого цвета, при температуре ниже точки плавления мягкий, с высокой отражательной способностью. Плотность 13,56; температура плавления минус 38,87°С. На воздухе ртуть довольно стойка. Легко растворяется в азотной кислоте. Щелочи, разбавленные соляная и серные кислоты на ртуть не действуют. Легко взаимодействует со многими металлами: золотом, оловом, цинком, алюминием и др. - и образует сплавы, называемые амальгамами. Особенно легко соединяется, амальгамирует, ртуть с золотом, поэтому ртуть используют при отделении самородного золота от примесей, а также при золочении ртутным способом.