Особенности сплава золота с серебром и другие виды сплавов

Любознательные читатели, здравствуйте. Начну с загадки: «Что тверже золота и тяжелее стали?». Правильно, речь о благородном серебре. Почему так важно знать плотность серебра, я расскажу в этой статье. В обзоре есть основные характеристики этого редкого элемента периодической системы, полезные сведения по апробированию и доступные советы по определению плотности.

Металл в природе

Более 6 тысяч лет назад на территории Ближнего Востока начали изготавливать первые изделия из серебра. А в сплаве с золотом оно служило материалом для первых в мире монет. И вот уже многие века ценится ювелирами за свое высокое качество, легкость в обработке и внешний вид.

В природе содержится в самородках. Самый большой самородок на сегодняшний день был найден в Канаде. Его длина составляла 30 метров, а при переплавке получили 20 тонн металла. К сожалению, химическая активность этого металла позволяет находить его только в виде соединений, часто ими являются соли серебра, в составе которых содержится селен, сера, или другие химические элементы. Запасы металла в мире сегодня составляют около полумиллиона тонн, а добывают его наибольшее количество в Перу, Китае, Мексике, Австралии и Чили.

Электрум

Состоящий из серебра и золота сплав называют электрумом, что в переводе с древнегреческого языка означает «янтарь». Электрум — это минерал, представляющий собой один из видов золотых самородков. Научно-технический прогресс позволил человечеству изготавливать электрум в промышленных условиях.

Сплав серебра и золота состоит из аргентума не менее чем на 50 %. Электрум был популярным еще несколько столетий назад. Такой сплав — подходящее сырьем для изготовления металлических денег — монет. Деньги из электрума отличались износостойкостью, поскольку серебро придает золоту прочность.

Кольца из сплава золота и серебра

А еще сплав золота с серебром применялся в изготовлении украшений, предметов декора и столовых приборов. Такие изделия характеризовались высоким качеством и износостойкостью, а все благодаря тому, что сплав сочетает в себе характеристики и серебра, и золота. Это прочность, противокоррозийные свойства и отсутствие реакций при взаимодействии с другими химическими веществами.

В ювелирной промышленности используются различные сплавы золота, начиная с пробы 375, где 37,5 % приходятся на золото, а остальное — на лигатуру, и заканчивая сплавом пробы 750, где на золото приходится 75 %. Можно ли считать такие сплавы электрумом? Ответ на этот вопрос будет отрицательным, поскольку электрумом можно назвать лишь тот сплав, который более чем наполовину состоит из серебра.

Свойства благородного металла и его сплавов

В чистом виде серебро — тугоплавкий, очень пластичный металл. Из одного килограмма можно получить проволоку длиной в 2 км. Оно не окисляется под действием кислорода, именно поэтому и относится к благородным металлам. Однако вступает во взаимодействие с сульфуром и йодом, которые образуют на поверхности темную пленку, из-за чего ювелирным изделиям из серебра требуется уход.

Плотность серебра в зависимости от марки

Металл хорошо поддается обработке. Его легко можно полировать, резать, скручивать, вытягивать и раскатывать. Эти свойства делают его подходящим для ювелиров, но ограничивают срок годности изделий. Поэтому в чистом виде оно не применяется — для придания прочности изделиям добавляют медь.

Серебро 925 пробы называет стерлинговым. Традиционное, с добавление небольшого количества меди, практически чистое, считается идеальным для изготовления посуды и украшений. Эксперименты с добавлением различных металлов, в том числе кремния, цинка, германия и даже платины, не смогли превзойти его качеств.

Чистое серебро — это тяжелый металл. Имеет самую высокую электропроводность и теплопроводность среди всех известных металлов.

Основные свойства:

• самая низкая температура плавления среди всех драгоценных металлов;
• инертность — не вступает во взаимодействие с практически любыми другими веществами;
• не растворяется в кислоте, кроме азотной, серной кислоты и ртути;
• среди драгоценных металлов имеет наибольшую способность к химическим реакциям.

Не растворяется в царской водке, в отличие от платины и золота.

Сплав — это соединение чистого серебра с другими металлами для улучшения его тех или иных характеристик. В серебро добавляются разные сплавы. В каждом государстве есть свои документы, регламентирующие количество примесей, их тип и содержание чистого металла в каждой пробе. По содержанию его в изделиях выделяют такие пробы:

Особенности разных сплавов, используемых в ювелирном деле:

• Серебро 960 пробы — похоже по свойствам на чистое. Используется для ковки и филигранных работ. Имеет невысокие механические свойства, легко деформируется.
• Сплав 925 пробы — стандартное серебро. Отличается высокой податливостью и стабильностью в эксплуатации. Чаще других применяется в ювелирном деле.
• Сплав 875 пробы — подходит для литья, пайки, гибки, ковки. Самая низшая проба, которую можно использовать в ювелирном деле. Однако популярностью она не пользуется, так как обладает желтоватым оттенком.
• 830 проба — твердый сплав, используется в литье, плохо подвергается механической обработке. Применяется в промышленности или при изготовлении сервизов.
• 800 проба — используется для изготовления столовых приборов, имеет желтоватый оттенок и быстро окисляется. Обладает самыми лучшими литейными свойствами.

Серебро относится к валютным металлам, из него льют слитки, которые приобретаются и продаются в банке, по установленному на сегодня курсу. Для нужд производства, а металл находит применение в широком спектре областей, отливаются слитки с весом 20 кг. Серебряный слиток гораздо меньше по объему, чем золотой. Существуют и круглые слитки, имеющие номинал 5 долларов США и наибольшую чистоту среди всех — 99,9%.

Серебряные слитки

Сплав золота и серебра

Сплав золота и серебра начали применять в 3-ем тысячелетии до нашей эры. Это времена Древнего Египта. Его народ использовал драгоценную смесь, к примеру, для наверший пирамид фараонов. Их усыпальницы считались святынями, были неприкосновенны.

К 20-му столетию золотосеребряные верхушки со строений исчезли. Пара досталась археологам, а остальные – черным кладоискателям. Сплав 2-х металлов зовется электрон (с ударением на первый слог). Ознакомимся с его формулой, происхождением, особенностями.

История электрона

Сплав стал первым из драгоценных в истории человечества. Формулу не пришлось изобретать. Золото с серебром в природе соединяются естественным способом. Близ Нила, в Древней Лидии, самородки драгоценной руды не были дефицитом.

В греческих изделиях серебра было 40-54%. Этого хватало, чтобы сплав приобрел молочно-желтый цвет. За это ювелиры прошлого звали его белым золотом. Технологии его очистки еще не существовало, отделять серебро не умели.

Сплав золота с серебром называется электрон. Но, в ходу и имя электрум. Так проще отличать на слух состав от магниевого. Соединение магния, цинка и алюминия создали в начале 20-го века. Плотность сплава невысока, зато, высока прочность. Название совпало с древним обозначением сплавом серебра и золота.

Кстати, о названии. «Электрон» переводится с древнегреческого, как «янтарь». В честь ли его цвета именовали сплав, или окаменевшую смолу назвали в честь металла, неясно. Известно только, что элементарную частицу электрон сравнили с янтарем. Дело в том, что минерал при контакте с шерстью, или шелком, всегда заряжается отрицательно.

Нюансы формулы и свойств электрума

Сплав золота и серебра название электрум имеет лишь в том случае, если белого металла в нем не меньше 15-ти и не больше 50-ти процентов. Такова формула природной разновидности самородного золота, которую геологи причисляют к минералам. Камень электрум официально занесен в справочник геммологов. Встречается в виде дендритов, то есть кристаллических образований.

Сплав золота и серебра плотностью около 14-ти граммов на кубический сантиметр и твердостью примерно в 3 балла. Это на балл, а то и полтора больше, чем показатель чистого золота. Именно поэтому древние водрузили на те же пирамиды детали смешанного состава.

Белый металл сделал сплав устойчивее к износу и прочнее. Электрум так же пускали на производство посуды и украшений. Они были тверже обычного золота, дольше служили. Первые в истории человечества лидийские монеты тоже были из металлического минерала.

Формула современного электрона расширена. Сплав научились получать искусственным путем. Поэтому, доля серебра в составе может доходить до 70%. В этом случае цвет смеси полностью теряет желтизну. При этом, у металла остается лучистый блеск и способность противостоять окислению, чем грешит обычное серебро.

С целью изменений свойств смеси технологи добавляют в нее и неблагородные компоненты. Так, встречается сплав серебра, меди и золота. Именно такая формула, кстати, у состава 585-ой пробы. Правда, она не относится к электрону, — белого металла использовано лишь 8% .

Медь в современные модификации древнего сплава добавляют, чтобы сделать его прочнее, доведя твердость до 4-5-ти баллов по шкале Мооса. Серебро играет традиционную роль – делает электрум не только тверже, но и более ковким. К тому же, белый металл понижает температуру плавления, облегчая работу металлургам и ювелирам.

Запасы природного электрума

В трактатах древности указано, что в Египет сплав поступал из Пунта. Так называли территорию в Восточной Африке. Завозили драгоценные слитки так же с Плоскогорья и с рудника восточнее Родезии. Об этом пишет, к примеру, Плиний.

Он же дал определение, что состав, в котором меньше 15% серебра считается золотом, а сплав, в котором белого металла больше 70% — серебром. Между этими «точками» и находится электрум.

Электрум упоминается и в «Одиссее». В Сказании понятие применяется в разговоре о золотых вещах, покрытых серебром. Однако, в современности такие почти не встречаются. Это в прежние века белый металл, порой, ценили выше злата.

Земли, богатые самородной разновидностью золота в 3000 до нашей эры сегодня таковыми не являются. Драгоценности, лежавшие на поверхности собраны во времена «лихорадок». Это одна из причин искусственного получения электрона. В природе его почти не осталось, тем более, в промышленных масштабах.

Небольшие самородки встречаются в Западной Анатолии. Так именуют одну из областей Турции. К тому же, натуральные образцы временами содержат ненужные примеси, к примеру, железо и ту же медь. Создавая электрон вручную, удается составить идеальную формулу, не тратить время на отделение мизерных долей «загрязняющих» веществ.

Примеси в сплавах серебра

Практически каждый металл в природе имеет некоторые примеси в своем составе. Их наличие влияет на многие физические характеристики, например, плотность, а соответственно и на стоимость металла. В серебре следующие примеси оказывают такое влияние:

• Никель — содержание в сплаве никеля менее 1% повышает плотность сплава, более 2,5 % делают металл слишком ломким.
• Свинец — считается вредным сплавом, наличия которого стараются избегать. При концентрации свинца более 0,05% он оказывает влияние на серебро, делая его более ломким при нагреве.
• Олово — в небольшом количестве олово снижает температуру плавления сплава, более 9% делает серебро очень хрупким.
• Алюминий — до 5% алюминия может содержать сплав чистого металла. Большее количество увеличивает хрупкость и ломкость сплава.
• Цинк и кадмий — добавляются в серебро с целью получить припой. Используются для спайки и ремонта серебряных изделий — понижают температуру плавления сплава, помогая тем самым припою проникать в поры сплавляемых частей изделия. Цинка должно содержаться не более 20%, иначе изделие станет ломким.
• Кремний — не более 1,5% растворяется в металле, большее количество также делает сплав некрепким.
• Углерод — считается вредной примесью, делает металл хрупким и не растворяется в нем. Его стараются полностью удалять.
• Фосфор и сера — делают его тусклым и хрупким. На сплавы, в составе которых содержатся эти элементы, плохо ложится покрытие методом гальваники.

Процесс, с помощью которого очищают серебро в промышленных условиях, называется электрорафинирование. Метод заключается в подвешивании металла в электролитической ванне, содержащей нитрат серебра. В качестве катода берут серебро с примесями, а анодом служит чистый металл или листы титана. Катодное и анодное пространство разделяют стеклотканью, которая и задерживает шлам. Электролиз ведется при напряжении 2-5 вольт. Очищенный металл остается на катоде в виде.

Показатель плотности

Плотность вещества, рассчитанная экспериментальным путем при нормальных условиях, представляет собой соотношение массы вещества к его объему. Измеряется показатель в г/см³.

Практическое использование этого параметра позволяет произвести арифметические расчеты веса и состава материала. Для определения количества компонентов сплава в объеме часто применяют показатель удельного веса.

Платина, плотность которой при нормальных условиях составляет 21,09–21,45 г/см³, является тугоплавким металлом. Температура плавления составляет 1773,5°C, кипения – 3825°C. Твердость металла по шкале Мооса соответствует 4–4,5.

Для увеличения плотности металла формируют сплавы на его основе с другими металлическими компонентами:

• родием;
• иридием;
• рутением.

Материалы с новыми свойствами обладают высшей устойчивостью к воздействию температуры среды и химических реагентов.

Плавка сплавов

При плавке легко вступает в реакцию с кислородом, поэтому плавят его в прикрытом тигле из графита. Тигль предварительно разогревается, чтобы удалить оттуда грязь и влагу. Если тигль используется керамический, то при плавке в него добавляют уголь. Для предотвращения окисления сплава может добавляться фосфор или фосфористая медь.

Если используется графитовый тигель, то этого делать необязательно, так как окисление носит незначительный характер, последующая очистка его убирает. Вид поверхности серебра при отливании может дать важнейшую информацию — при правильной температуре оно имеет розоватый оттенок, поверхность чистая и блестящая. После расплавления верхний слой, который содержит окиси меди, снимается. Важно не перегреть сплав, так как это может повлиять на его стабильность и однородность.

Как по плотности определить пробу?

Способ определения доли серебра в сплаве был изобретен еще Архимедом. Смысл такого метода неразрушающего контроля базируется на взвешивании металла в воде. Для того чтобы определить плотность, необходимо узнать две величины — объем и массу.

Масса изделия определяется взвешиванием на весах. Но как определить объем? Для этого замеряем объем вытесненной изделием воды. Делим массу на объем и получаем плотность. По таблице определяем, к какой пробе металла относится изделие.

По такому же методу можно отличить и другие металлы между собой. Например, последние технологии в области бижутерии — изготовление изделий из нержавеющей стали. Для неопытного глаза, бывает трудно определить, из какого именно белого металла сделано то или иное украшение, но это легко можно определить по плотности. Сталь намного легче серебра при одинаковых объемах.

Другие сплавы с золотом

В ювелирной промышленности для изготовления золотых украшений применяются сплавы, основная часть которых представлена золотом. Чем же отличаются золотые сплавы?

1. Сплав 375 пробы: это золото является низкопробным, так как оно лишь на 37,5 % состоит из золота, а это всего 375 граммов драгоценного металла на килограмм веса. Этот сплав можно смело назвать двухкомпонентным, так как он состоит из золота и меди. Последняя придает ему красноватый оттенок.
2. 500 проба: на 50 % такой сплав состоит из золота. Остальная половина приходится на примеси. Однако такой состав сплава делает его низколитейным, а значит неприменимым в ювелирном деле.
3. 585 проба: изделия считаются наиболее востребованными среди покупателей ювелирных украшений. Структура такого сплава позволяет «играть» с оттенками. К примеру, если в 41,5 % лигатуры преобладает серебро и палладий, то таким образом можно получить изысканное белое золото, во многом напоминающее платину. Добавление в лигатуру меди и небольшого количества серебра, взятых в равных частях, позволяет добиться эффекта розового золота. Другой разновидностью сплава с пробой 585 является желтое золото. Свое название оно получило за счет насыщенного желтого цвета в результате комбинации металлов лигатуры в равных частях.
4. 750 проба: такой металл считается наиболее популярным в восточных странах, но в России изделия из него также пользуются популярностью. Изделия с пробой 750 имеют в своем составе не менее 75 % драгоценного металла, в то время как на лигатуру приходится всего 25 %.
5. 916 проба: на российском ювелирном рынке практически невозможно встретить украшения из такого металла. В то же время такой сплав широко применяется в ювелирном деле на Востоке.
6. 999 проба: это чистое золото, его можно встретить лишь в виде банковских слитков.

Существуют также и другие сплавы золота. Что касается сферы медицины, то здесь никогда не применяется сплав золота с пробой ниже 750. Так, металл с пробой 900, который состоит из 900 граммов золота, 60 граммов меди и 40 граммов серебра, применяется в медицине в качестве сырья для производства мостовидных протезов и коронок. Золото с пробой 585 является идеальным материалом для производства кляммеров.