Благородные (драгоценные) металлы и их сплавы
Благородные металлы отличаются особой химической стойкостью, тягучестью и красивым внешним видом. Их называют благородными за природные свойства и драгоценными за высокую стойкость. Они имеют плотную кристаллическую решетку, обладают хорошим блеском, высокой плотностью, устойчивостью к атмосферным влиянием, а также пластичностью и сплавляемостью с другими металлами.
Для изготовления ювелирных изделий в чистом виде эти металлы не применяют, так как они сравнительно мягки и обладают малой механической прочностью. Поэтому используют сплавы благородных металлов с другими металлами. По сравнению с чистым металлом сплавы обладают лучшими механическими свойствами, более низкой температурой плавления и определенным оттенком. Металлы, входящие в состав таких сплавов, называют лигатурными. Состав сплавов строго регламентируется государственными стандартами и называется лигатурой.
К благородным металлам относят золото, серебро, платину, а также металлы платиновой группы (палладий, родий, рутений, иридий и осмий).
Золото.В земной коре золото находится в самородном состоянии: в кварцевых породах в виде отдельных мельчайших вкраплений или блесток и прожилок, в различных изверженных породах, в кристаллических сланцах и очень редко в сульфидных месторождениях, т. е. в минералах, представляющих собой соединение серы с различными металлами. Самородки золота по 10—20 г и более встречаются сравнительно редко.
Самородное золото не является химически чистым, так как содержит различные примеси — серебро, медь, железо и другие элементы.
В чистом виде золото обладает приятным ярко-желтым цветом. Это тяжелый, блестящий, мягкий и пластичный металл, его плотность 19,3 г/см3, температура плавления химически чистого золота — 10630 С, а природного — из-за наличия в нем различных примесей — несколько ниже; температура кипения золота — 2950 °С.
На воздухе и в воде золото не теряет металлического блеска. В серной, азотной, соляной, плавиковой и органических кислотах, а также в расплавленных щелочах золото не растворяется. Растворимо оно лишь в смеси одной части азотной и трех частей соляной концентрированных кислот, в хлорной или бромной воде и в растворе цианистого калия. Эти растворители применяют при извлечении золота из некоторых руд (процессы хлорирования, цианирования). Для получения высокопробного золота его очищают от примесей (процесс называется аффинажем) на специальных предприятиях.
При изготовлении ювелирных изделий применяют сплавы с определенным количеством золота и лигатуры, что значительно повышает твердость и прочность сплава по сравнению с чистым золотом. Так, медь и платина повышают твердость сплава (лигатуры) золота, а серебро понижает температуру его плавления.
В зависимости от состава сплава меняются цвет и оттенки золота. Так, серебро и платина придают сплаву золота более бледный цвет, медь — более желтый с переходом в красный, примеси железа — синие оттенки, а кадмия — зеленые, при наличии цинка, никеля и палладия сплав приобретает белый цвет.
В последнее время при изготовлении ювелирных украшений применяют сплав белого золота, состоящий из различных компонентов. Так, сплав белого золота 750-й пробы может включать 75% золота, 9% серебра, 6% меди и 10% цинка или 75% золота, 7% серебра, 6% меди, 8% цинка и 4% никеля. Имеются и другие по составу сплавы белого золота, применяемые для изготовления ювелирных изделий.
В России ювелирные изделия изготовляют преимущественно из тройного сплава, состоящего из золота, серебра и меди. Наиболее распространенным сплавом золота, используемым с этой целью, является сплав 583-й пробы. Если на золотом изделии стоит клеймо инспекции пробирного надзора 583, то это значит, что в каждой 1000 весовых частей сплава, из которого изготовлено данное изделие, содержатся 583 весовые части химически чистого золота и 417 весовых частей других металлов (серебра и меди).
Серебро.В самородном (металлическом) виде серебро встречается редко. В основном его добывают из свинцово-цинковых и медных руд путем их обогащения и специальной обработки.
Серебро — это красивый, блестящий, белый, мягкий, тягучий металл, стойкий к окислению, хорошо полируемый и обладающий исключительной отражательной способностью. Серебро весьма устойчиво к щелочам, но растворяется в крепкой азотной кислоте, а также в слабых растворах цианистого калия; в серной кислоте оно легко растворяется при подогревании.
В производстве ювелирных изделий применяют главным образом серебряно-медный сплав, содержащий чаще всего 87,5% серебра и 12,5% меди. Такой сплав обладает достаточной механической прочностью, химической стойкостью, имеет блестящий белый цвет и хорошо полируется.
В России выпускают серебряные изделия преимущественно 875-й пробы. Изготовляют также изделия из серебра 916-й пробы, покрываемого эмалью. Кроме того, встречаются изделия из серебра 800-й и 750-й проб. Изделия из низкопробных сплавов относительно быстро покрываются темным налетом в результате воздействия содержащегося в воздухе сероводорода.
Платина.Платина — серебристо-белый, тяжелый, тугоплавкий металл плотностью 21,4 г/см3. Это очень стойкий металл, не окисляющийся при самых высоких температурах, не растворяющийся в растворах соляной, азотной, серной и органических кислот. В производстве ювелирных изделий используют сплав платины 950-й пробы, содержащей 95% платины и 5% иридия. Сплавы платины применяют в основном для изготовления оправ для колец, серег, брошей и других изделий при креплении бриллиантов, жемчуга и светлоокрашенных камней. Такая оправа способствует усилению блеска и игры закрепленных в ней камней.
К металлам платиновой группыотносят палладий, родий, рутиний, иридий и осмий.
Палладий— металл серебристо-белого цвета, по внешнему виду напоминающий платину. В ювелирном деле палладий используют в сплаве с другими металлами. Для изготовления ювелирных изделий обычно применяют сплав палладия 850-й пробы, содержащий 85% палладия, 13% серебра и 2% никеля. Имеются сплавы палладия и с другими металлами. Однако широкого применения в производстве ювелирных изделий у нас в стране он не имеет. Сплавы палладия раньше использовали для изготовления колец, брошей, браслетов для часов, а сплав палладия 500-й пробы — для крышки корпуса к наручным часам «Заря».
Родий — металл бледно-голубого цвета, по внешнему виду сходный с алюминием. Родий — химически стойкий металл: растворяется лишь в концентрированной серной кислоте, окисляется на воздухе только при нагревании до красного каления. Применяется для покрытия тончайшим слоем (электролитическим способом) серебряных изделий для защиты их от потускнения, а также изделий и отдельных деталей из сплава белого золота для сохранения блеска.
Ювелирные камни
Существует множество классификаций камней. Одна из самых распространенных – классификация проф. Е.Я. Киевленко, которая основывается на рыночной стоимости камней и их применяемости в ювелирном деле и предметах художественно-камнерезного промысла.
Первая группа — ювелирные (драгоценные) камни
I порядок: рубин, изумруд, алмаз, синий сапфир
II порядок: александрит, оранжевый, фиолетовый и зеленый сапфир, благородный черный опал, благородный жадеит
III порядок: демантоид, шпинель, благородный белый и огненный опал, аквамарин, топаз, родолит, турмалин
IV порядок: хризолит, циркон, желтый, зеленый, розовый берилл, кунцит, бирюза, аметист, пироп, альмандин, лунный и солнечный камень, хризопраз, цитрин
Вторая группа — ювелирно-поделочные камни
I порядок: лазурит, жадеит, нефрит, малахит, чароит, янтарь, горный хрусталь (дымчатый и бесцветный)
II порядок: гематит-кровавик, родонит, непрозрачные иризирующие полевые шпаты и др.
Третья группа — поделочные камни (яшма, мраморный оникс, обсидиан, гагат, окаменелое дерево, лиственит, кремень рисунчатый, графический пегматит, флюорит, авантюриновый кварцит, селенит, агальматолит, цветной мрамор и т. п.)
Камни бывают природные и синтетические. Природные камни могут быть минерального или органического происхождения.
Для драгоценных камней весовой единицей является карат, равный 0,2 г, а для всех остальных камней – грамм.
Алмаз – самый твердый камень; ограненный алмаз называется «бриллиант». В зависимости от количества дефектов алмазы делят на 8 групп, наиболее ценные алмазы «чистой воды».
Изумруд — драгоценный камень 1-го класса. Крупные бездефектные изумруды густого тона весом от 5 карат ценятся дороже алмазов.
Изумруд является прозрачной разновидностью берилла, окрашенной в травянисто-зелёный цвет. Твёрдость изумруда составляет 7,5-8 единиц по шкале Мооса (твёрдость алмаза — 10).
Идеальный изумруд — прозрачный камень равномерно распределённого насыщенного цвета. Главный критерий качества изумруда — его цвет, на втором месте — прозрачность. Натуральные изумруды почти всегда имеют трещины и расколы
Рубин. Цвет преимущественно красный. Окраска варьирует от глубокого розового цвета до огненно-малинового и густо-красного с фиолетовым оттенком. Наиболее высоко котируются рубины "цвета голубиной крови" (с фиолетовым оттенком),
Твердость: 9. Драгоценный камень I класса, занимает второе место после алмаза по твердости. Кристаллы рубина обладают той степенью блеска, которой не имеют другие прозрачные драгоценные камни, кроме алмазов.
Сапфир – (от греч. «Сапфиерос» - синий) прозрачная разновидность корунда различной окраски – от темно-синей до бледно-голубой. Сапфир натуральный считается редким камнем, хотя ценится дешевле рубина.
Жемчуг – драгоценный камень органического происхождения, образуется в раковинах морских и речных моллюсков. Цвет жемчуга – от белого до черного. Жемчужина образуется внутри раковины моллюска в результате попадания туда постороннего предмета (песчинки и др.). Вокруг предмета-«затравки» происходит отложение перламутра, образующего тонкими плёнками концентрические слои
Полудрагоценные камни – это прозрачные, бесцветные или цветные камни. Единицей массы полудрагоценных камней является грамм. К полудрагоценным камням относят:
александрит – при различном освещении меняет окраску от густо – зеленого до малиново-красного;
хризолит – прозрачный минерал от желтовато-зеленого до густо-зеленого, камень довольно редкий;
бирюза – непрозрачный минерал небесно-голубого цвета, хорошо сочетается с серебром;
гранат – твердый, может быть прозрачным, полупрозрачным, и непрозрачным, красноватых оттенков (более 30). Гранат применяют и как основу, и как вставки для украшений (браслеты, бусы, ожерелья и др.)
топаз – камень тяжелый, твердый, прозрачный, в основном желтоватых, но встречается и других оттенков.
К полудрагоценным камням относят также шпинель, аметист, аквамарин, берилл, турмалин, циркон, гиацинт, опал, лунный камень, горный хрусталь, кварц дымчатый и камни органического происхождения – янтарь, коралл.
Янтарь – это ископаемая смола хвойных деревьев третичного периода. Ценится прозрачный янтарь с включениями насекомых и частиц растений. Янтарь применяется для изготовления бус, брошей, серег, браслетов и др.
Коралл – это известковая масса скелетов беспозвоночных морских животных. Коралл бывает розово-белый, белый, красноватых оттенков. Коралл является ценным материалом для изготовления серег, ожерелий, бус, вставок в ювелирные изделия.
Поделочные камни - это непрозрачные минералы или слабо просвечивающие, уступающие по твердости полудрагоценным камням. Поделочные камни имеют красивые рисунки и окраски, поэтому широко применяются в ювелирной промышленности.
Халцедон – твердый поделочный камень, цвет серовато-голубой. Существует много разновидностей халцедона.
Сердолик – разновидность халцедона красноватых оттенков (группа кварца).
Агат – имеет вулканическое происхождение, представляет собой многоцветно-рисунчатую разновидность халцедона.
Оникс – разновидность многоцветного агата, у древних греков и римлян использовался для вырезания камей и амулетов.
Кошачий глаз – разновидность агата разных оттенков; отшлифованный кабошоном при движении камень дает отлив и игру, напоминающей глаз кошки.
Яшма бывает весьма разнообразной окраски различных оттенков, чаще окрашивается в кирпично-красный или бурый цвет. Яшма применяется как облицовочный, декоративный материал для колонн, светильников и др.
Малахит – непрозрачный минерал, содержащий до 57 % меди, имеет зеленый цвет разных оттенков. Малахит – камень средней твердости, на разрезе имеет сложный красивый узор.
В производстве ювелирных изделий применяют искусственные камни – кристаллы. Некоторые из них называют синтетическими.
Синтетический изумруд обладает характерными признаками природного самоцвета.
Фианит – получил свое название от первых четырех начальных букв названия института, где был создан (Физический институт Академии наук). Исходным материалом для фианита служит в основном окись циркония и гафния.
Шкала Мооса.
Минералогическая шкала твёрдости — набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости.
Предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом.
Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют 10 достаточно распространённым минералам от талька до алмаза. Твёрдость минерала измеряется путём поиска самого твёрдого эталонного минерала, который он может поцарапать; и/или самого мягкого эталонного минерала, который царапает данный минерал. Например, если минерал царапается апатитом, но не флюоритом, то его твёрдость находится в диапазоне от 4 до 5.
Предназначена для грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. Испытываемый материал либо царапает эталон и его твёрдость по шкале Мооса выше, либо царапается эталоном и его твёрдость ниже эталона. Таким образом, шкала Мооса информирует только об относительной твёрдости минералов. Например, корунд (9) в 2 раза твёрже топаза (8), но при этом почти в 4 раза менее твёрдый, чем алмаз (10).
| Твёрдость по Моосу | Эталонный минерал | Изображение | Обрабатываемость | Другие минералы с аналогичной твердостью |
| Тальк (Mg3Si4O10(OH)2) | 
| Царапается ногтем | Графит | |
| Гипс (CaSO4·2H2O) | 
| Царапается ногтем | Галит, хлорит, слюда | |
| Кальцит (CaCO3) | 
| Царапается медной монетой | Биотит, золото, серебро | |
| Флюорит (CaF2) | 
| Легко царапается ножом, оконным стеклом | Доломит, сфалерит | |
| Апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)) | 
| С усилием царапается ножом, оконным стеклом | Гематит, лазурит | |
| Ортоклаз (KAlSi3O8) | 
| Царапается напильником | Опал, рутил | |
| Кварц (SiO2) | 
| Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло | Гранат, турмалин | |
| Топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2) | 
| Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло | Берилл, шпинель, аквамарин | |
| Корунд (Al2O3) | 
| Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло | Сапфир, рубин, карбид вольфрама | |
| Алмаз (C) | 
| Режет стекло | Эльбор |
В ювелирном деле камни используются и сами по себе, но чаще - в качестве вставок в различные изделия.
В ювелирных изделиях наиболее распространены следующие виды закрепок камней: крапановая, гризантная, корненая и глухая. При крапановой закрепке камень зажимается в лапках (крапанах), при гризантной – обжимается ободком с насечкой (гризантом). Корненая закрепка применяется чаще для мелких камней, которые устанавливают в высверленные в изделии отверстия и закрепляют корнерами (частицами металла). При глухой закрепке камень закрепляется ленточным ободком по всей окружности.