Изделие из серебра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Курсовая работа

по художественной обработке материалов

на тему:

ИЗДЕЛИЕ ИЗ СЕРЕБРА



1. СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ДЛЯ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Чистые металлы часто не обладают свойствами, необходимыми для изготовления художественных изделий, поэтому для конкретного применения используют сплавы с заданными свойствами.

Легирование существенно изменяет физико-химические и технологические свойства металлов и позволяет значительно разнообразить цветовую гамму изделий, а, следовательно, повысить их эстетическую ценность. В художественном материаловедении часто металлы, входящие в состав сплавов (кроме основного металла), называют лигатурными, и соответственно состав сплава - лигатурой.

Сплавы, применяемые для изготовления художественных изделий, должны удовлетворять конкретным эстетическим, эксплуатационным и технологическим требованиям.

Металлы и сплавы характеризуются определенными физическими, химическими, механическими и технологическими свойствами.

К физическим свойствам металлов и сплавов относятся цвет, блеск, плотность, температура плавления, электропроводность и теплопроводность.

Блеск - свойство поверхности отражать свет.

Цвет - свойство света вызывать зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. Эти два свойства обусловливают в основном внешний вид металла и являются существенными для художников. Блеском и цветом характеризуются художественно-эстетические достоинства металлов и сплавов как материалов, из которых изготавливаются произведения искусства.

Сплавы, предназначенные для изготовления ювелирных изделий, обладают определенным ярким устойчивым цветом и делятся на цветные и белые (ахроматические). Для каждого ювелирного сплава разработаны припои, удовлетворительно совпадающие по цвету с основным металлом.

Плотность - отношение массы вещества к его объему. За единицу принята плотность дистиллированной воды. По плотности металлы разделяют на легкие и тяжелые.

К легким металлам относят металлы, имеющие значение плотности менее 5 г/см. куб. К тяжелым - чаще всего те металлы, плотность которых выше плотности железа (7,8 г/см. куб.). По этой классификации все благородные металлы относятся к тяжелым металлам.

Температура плавления - температура перехода твердого кристаллического тела в жидкое состояние. По температуре плавления металлы подразделяют на легкоплавкие и тугоплавкие. К легкоплавким металлам относят алюминий (температура плавления - 660°С) и металлы, имеющие значение температуры плавления меньше, чем у алюминия. К тугоплавким- металлы с температурой плавления выше температуры плавления железа (1539°С). По этой классификации к тугоплавким металлам относятся титан, платина и металлы платиновой группы.

Электропроводность - способность металла проводить электрический ток. В зависимости от удельной электрической проводимости у все вещества условно делят на три группы:

- проводники (у > 106 См/м);

- полупроводники (10-8 См/м < у < 106 См/м);

- диэлектрики (у < 10-8См/м).

Теплопроводность (л) - величина, характеризующая теплопроводящие свойства материала и зависящая от химической природы среды и ее состояния.

Тепловое расширение - это изменение размеров тела в процессе его нагревания. Тепловое расширение характеризуется температурным коэффициентом линейного (б) расширения. Среди металлов наивысшей электрической проводимостью, теплопроводностью и отражательной способностью обладает серебро. Способность материалов намагничиваться или реагировать на действие магнита характеризует магнитная восприимчивость - ч (у диамагнетиков ч < 0, у парамагнетиков ч > 0). К химическим свойствам ювелирных металлов и сплавов относятся коррозионная стойкость и растворимость.

Коррозионная стойкость - свойство металлов противостоять (не разрушаться) действию агрессивных сред.

Коррозионная стойкость ювелирных сплавов должна обеспечивать устойчивость поверхности ювелирных изделий к воздействию внешней среды в нормальных (бытовых) условиях эксплуатации. Наиболее устойчивы ювелирные сплавы золота и платина высоких проб.

Для защиты художественных изделий от коррозии применяют рациональное проектирование, устранение возможности коррозии при производстве, транспортировании и хранении, а также используют технологические методы защиты.

В результате применения технологических методов защиты изделия приобретают новые художественные качества - цвет, блеск и т. п.

Основными технологическими методами защиты художественных изделий от коррозии являются:

- легирование - введение в сплавы элементов, повышающих коррозионную стойкость;

- оксидирование - искусственное образование химическим путем на поверхности изделий стойких пленок, защищающих их от коррозии;

- металлические и неметаллические покрытия - способ покрытия изделий более стойкими и обычно более декоративными материалами (золочение, никелирование, лакирование).

Растворимость - способность металлов растворяться в кислотах, электролитах и других средах. При изготовлении художественных изделий из металлов часто производится не полное растворение, ограничивающееся только поверхностным слоем металла. Примерами такого растворения являются травление изделий в кислотах для получения чистой поверхности или узора, травление медных досок при изготовлении офорта и т. п.

Основным механическим свойствам металлов и сплавов: пластичность, прочность, твердость и износостойкость.

Твердость - способность металла сопротивляться вдавливанию более твердого материала. Существует несколько методов определения твердости металлов:

- метод Бринелля основан на вдавливании стального шарика в поверхность испытуемого металла;

- метод Роквелла - на вдавливании алмазного конуса или стального шарика;

- метод Виккерса - на вдавливании алмазной четырехгранной пирамиды.

Твердость минералов определяется способностью сопротивляться царапанью по шкале Мооса.

При изготовлении ювелирных украшений приходится сравнивать твердости камней и металлов, совмещенных в одном изделии, поэтому очень часто значения твердости металлов приводятся по Бринеллю (НВ) в кгс/мм. кв., а в скобках указывается твердость по Моосу.

Износостойкость ювелирных сплавов должна быть достаточной для сохранения качества поверхности изделий при механических воздействиях в условиях эксплуатации, т. е., обеспечивать устойчивость против образования рисок и царапин на поверхности. Износостойкость ювелирных изделий обеспечивается определенным уровнем твердости сплава. Из-за низкой твердости не получили практического применения чистые благородные металлы. Для повышения износостойкости применяют легирование неблагородными металлами.

Прочностные свойства (предел прочности - уB и предел текучести - у0,2) сплавов должны обеспечивать цельность и неизменность формы изделия, отсутствие деформации отдельных частей в процессе эксплуатации. Наиболее высокие требования по прочности предъявляются к элементам ювелирных изделий, обеспечивающим крепление ювелирных камней.

Помимо значения временного сопротивления большое значение имеет величина предела пропорциональности сплава. При высоких значениях предела пропорциональности требуются большие усилия при закреплении, что приводит к повышенному браку вставок по сколам.

Пластичность - способность подвергаться необратимой деформации, т. е., обработке давлением. Пластичность характеризуется относительным удлинением (l) и относительным сужением (ш). Пластичность имеет большое значение в кузнечном и штамповочном производстве, а также при чеканке, прокатке и волочении. Драгоценные металлы имеют высокую пластичность, не менее пластичны медь и свинец.

Технологические свойства материалов определяют возможность изготовления продукции при использовании данного материала. При этом материал должен удовлетворять требованиям минимальной трудоемкости при изготовлении.

К основным технологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства (жидко текучесть, усадка), а также обрабатываемость резанием и давлением, прочность, свариваемость и др.

Литейные свойства определяются температурой плавления, кипения, заливки и кристаллизации, а также плотностью и жидко текучестью расплава, литейной усадкой. О комплексе свойств литейных сплавов можно в достаточной степени судить по диаграммам состояния систем, составляющих основу этих сплавов. Жидко текучесть - способность металла течь и заполнять литейную форму. Она зависит от химического состава сплавов, температуры заливки расплавленного металла, конфигурации литейной формы и т. д.

Металлы и сплавы, обладающие высокой жидко текучестью, позволяют получать высокохудожественные отливки. Высокой жидко текучестью обладают бронзы, литейные латуни, силумины, цинк и его сплавы, олово. Чистое серебро, красная медь и сталь имеют пониженную жидко текучесть, при заливке форм наблюдается плохое их заполнение.

В процессе первичной кристаллизации происходит уменьшение объема и линейных размеров - это явление называют усадкой (объемной или линейной). Для изготовления отливок предпочтительнее металлы и сплавы с малой усадкой при литье. Зная величину усадки, можно определить, насколько больше следует изготовить форму для получения отливки нужного размера. Обрабатываемость резанием металлов и сплавов оценивается скоростью изнашиваемости резца при точении на заданных режимах резания с обеспечением необходимых параметров шероховатости поверхности и выражается в процентах от обрабатываемости стандартного материала. На основании данных об обрабатываемости различных материалов составляются нормативы режимов резания или рекомендации по выбору режимов резания для конкретных условий обработки.

Обрабатываемость резанием, способность шлифоваться и полироваться играют существенную роль в производстве художественных изделий и особенно в отделке (полировании). Хорошую обрабатываемость резанием имеют бронзы, латуни, некоторые марки сталей, алюминиевых сплавов и чугунов. Плохо обрабатываются на станках детали из красной меди, из свинца и его сплавов.

Обрабатываемость давлением в горячем и холодном состояниях оценивают различными технологическими пробами (на осадку, изгиб, вытяжку сферической лунки и др.), характеристиками пластичности, твердости и упрочнения материала при температуре обработки. Среди характеристик обрабатываемости давлением используют, например, ковкость.

Ковкость - это способность металлов изменять свою форму под действием ударов или давления без разрушения. Сплавы для изготовления художественных изделий должны воспринимать пластическую деформацию со значительными степенями обжатия. Степень ковкости зависит от пластичности, степени нагрева, величины деформирующего усилия, химического состава сплавов и других факторов. Металлы могут коваться как в горячем, так и в холодном состоянии. Хорошей ковкостью в холодном состоянии обладают красная медь и золото, в горячем - сталь. Малоуглеродистая сталь, раскаленная докрасна, становится на столько пластичной и мягкой, что из нее можно изготовлять художественные изделия самой разнообразной и сложной формы.

Прочность - способность металла приобретать более высокую прочность после термической, химико-термической или механической обработки. К механической обработке относят операции обработки на металлорежущих станках (токарных, шлифовальных, полировальных и т. д.).

Свариваемость - это способность металлов и сплавов прочно соединяться путем местного нагрева и расплавления свариваемых кромок изделия. Свариваемость оценивают сравнением свойств основного материала со свойствами сварных соединений, количеством способов сварки, диапазоном допускаемых режимов сварки и др.

Свариваемость считается тем выше, чем больше способов сварки может быть применено, шире пределы допускаемых режимов сварки. Для технологической оценки свариваемости определяют структуру, механические свойства и склонность к образованию трещин материала шва и около шовной зоны.

Чистые металлы и низколегированные сплавы свариваются лучше по сравнению с высоколегированными сплавами. Например, легко свариваются стали, содержащие до 0,23% С, на много хуже свариваются высокоуглеродистые легированные стали и чугуны. Наиболее распространенными способами сварки, применяемыми в производстве художественных изделий, являются газовая и электрическая сварка, автогенная сварка, а также кузнечная (горновая) сварка, сохраняющая свое значение при художественных ковочных работах. Надежность сварного соединения - это свойство сварных участков выдерживать в течение длительного времени комплексная нагрузка которая обычно воздействует на соответствующую деталь или сварную конструкцию. Испытания проводят на специальных образцах, а наиболее жесткие условия испытаний создаются путем выбора соответствующей формы образца и типа нагрузки.

Паяемость - свойство металлов образовывать неразъемные соединения посредством расплавленного присадочного материала - припоя. При пайке должно отсутствовать явление красноломкости. Различают два основных вида пайки: пайку мягкими припоями с температурой плавления до 400°С, и пайку твердыми припоями, температура плавления которых свыше 550°С.

Рис. 1. - Кувшин с изображением скифов:

Пайка металлов известна с глубокой древности. Различными приемами пайки хорошо владели ювелиры античной Греции и Древнего Рима. Тонко и искусно спаянные художественные произведения встречаются в культуре скифов и Древней Руси IV в. до н. э.

Произведение греческого мастера. Электрум, выколотка, чеканка. Санкт-Петербург, Эрмитаж.

В настоящее время из-за трудоемкости пайка главным образом применяется в художественных предметах интерьера, выполняемых в небольших сериях, - декоративных, бытовых и ювелирных изделиях.

Припои для ювелирных и других бытовых изделий из золота и платины должны иметь ту же пробу, что и основной сплав. Припой для ювелирных и других бытовых изделий из серебра должен иметь пробу не ниже 650-й. Допускается использование специального припоя, не содержащего драгоценных металлов, для пайки цепочек, изготовляемых на автоматах, при условии обеспечения пробы цепочек в установленных пределах.

2. БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

Материалами ювелирного производства считают как материалы, из которых изготовляются ювелирные изделия, так и материалы, посредством которых ювелирные изделия производят.

Ювелирными изделиями называют предметы украшения человека и окружающей его обстановки, изготовленные с использованием благородных (или драгоценных) металлов и драгоценных камней, а также других долговечных материалов при условии их высокохудожественной обработки.

Благородные металлы получили свое название главным образом благодаря высокой химической стойкости и красивому внешнему виду в изделиях. К благородным металлам относятся золото (Au), серебро (Ag), платина (Pt), палладий (Pd), родий (Rh), иридий (Ir), рутений (Ru) и осмий (Os). Основу для использования в ювелирном деле составляют три металла - золото, серебро и платина. Эти металлы, обладая уникальными свойствами - красивым цветом, мягкостью, пластичностью, способностью сочетаться с драгоценными камнями и эмалями, выглядеть благородно и в полированном виде, и матовыми, в качестве сплавов используются для изготовления ювелирных изделий.

Платиновые металлы (палладий, родий, иридий, рутений, осмий) выделены в особую группу - платиноиды.

В природе эти металлы, как правило, сопутствуют друг другу. Все платиноиды белого цвета, с разницей в оттенках, обладают высокой коррозионной стойкостью и тугоплавкостью.

Определение пробы.

Пробы, клейма на изделиях драгоценных металлов.

Достоинство сплава, из которого изготовлены золотые, серебряные, платиновые и палладиевые изделия, определяется пробой, показывающей содержание драгоценного металла в 1000 частях (по массе) сплава. Пробирный надзор осуществляется инспекциями пробирного надзора управления драгоценных металлов Министерства финансов России.

Рис. 2. - Пробирные клейма основные (а-е) и дополнительные (ж, з) для клеймения:

Где:

а - изделий в сочетании с одним из дополнительных клейм;

б - золотых и платиновых изделий;

в - серебряных изделий;

г - палладиевых изделий;

д - изделий с подвешенными к ним пломбами;

г - книжек с сусальным золотом и серебром;

ж - разъемных и легко отделяемых второстепенных и дополнительных частей изделий;

з - изделий, не соответствующих заявленной пробе, и таких, чья проба после реставрации оказалась ниже установленной.

Клеймение изделий из драгоценных металлов осуществляется основными и дополнительными клеймами.

Клеймение изделий из драгоценных металлов производится исходя из результатов опробования их на пробирном камне и контрольного анализа при следующих отклонениях от установленных проб:

- для сплавов на основе золота не более +/- 3 пробы;

- для сплавов на основе серебра не более +/- 5 проб;

- для сплавов на основе платины не более +/- 5 проб;

- для сплавов на основе палладия не более +/- 5 проб.

На практике пользуются наиболее простым методом определения пробы драгоценных металлов и их сплавов - нанесением раствора хлорного золота непосредственно на испытуемое изделие. На чистую поверхность проверяемого металла или сплава помещают каплю раствора хлорного золота и следят за результатом.

Как правило, на смоченной поверхности появляется пятно от осадка, по цвету которого и определяют металлы.

Все ювелирные изделия из драгоценных металлов, предъявляемые в инспекцию пробирного надзора для клеймения, должны иметь оттиск знака именника предприятия.

Именник представляет собой заключенное в рамку сочетание цифр и букв сокращенного названия предприятия-изготовителя и года выпуска изделия.

Пробирное клеймо ставится справа от именника.



Рис. 3. - Государственные пробирные клейма России:



ГОСТ 6835-2002 предусматривает 40 золотых сплавов восемнадцати проб, имея в виду их различное назначение. Для ювелирных изделий наиболее часто используются сплавы пяти проб: 375, 500, 585, 750, 958-й.

За рубежом предусмотрена 333-я проба для изготовления недорогих ювелирных изделий.

ГОСТ 6836-2002 предусматривает 18 серебряных проб. В ювелирной промышленности широко используются сплавы 750, 800, 875, 916, 925 и 960-й проб. В Российской Федерации для ювелирных и других бытовых изделий из драгоценных металлов установлены пробы:

- платиновая 950 (девятьсот пятидесятая);

- платиновая 900 (девятисотая);

- платиновая 850 (восемьсот пятидесятая);

- золотая 999 (девятьсот девяносто девятая);

- золотая 958 (девятьсот пятьдесят восьмая);

- золотая 750 (семьсот пятидесятая);

- золотая 585 (пятьсот восемьдесят пятая);

- золотая 500 (пятисотая);

- серебряная 999 (девятьсот девяносто девятая);

- серебряная 960 (девятьсот шестидесятая);

- серебряная 925 (девятьсот двадцать пятая);

- серебряная 875 (восемьсот семьдесят пятая);

- серебряная 830 (восемьсот тридцатая);

- серебряная 800 (восьмисотая);

- палладиевая 850 (восемьсот пятидесятая);

- палладиевая 500 (пятисотая).

Опробование изделий.

Все ювелирные изделия, выпускаемые государственными предприятиями, проходят пробирное клеймение. Инспекции пробирного надзора перед клеймением пробируют на содержание драгоценных металлов согласно правилам определенный процент ювелирных изделий, применяя как неразрушающие, так и разрушающие методы анализа. После положительного результата ювелирное изделие снабжают соответствующим клеймом.

Опробование ювелирных изделий проводят также при проверках и инвентаризациях на предприятиях, в ювелирных магазинах, ювелирных мастерских, в скупках драгоценных металлов от населения и т. д.

Наиболее распространенным является метод неразрушающего контроля - на пробирном камне. Опробование на пробирном камне - это способ приближенного определения пробы.

Для более точного определения пробы изделия подвергают пробирному химическому анализу, основанному на выделении из навески сплава чистого драгоценного металла, по массе которого определяют количество драгоценного металла в сплаве.

При определении пробы драгоценных изделий этим способом целостность изделия нарушается.

Преимущества опробования на пробирном камне - сохранение целостности изделий, определение изделий из любых драгоценных сплавов, простота и скорость опробования.

Точность определения у квалифицированного пробирера до 2 единиц. Для проведения опробования необходимы пробирный камень, иглы и реактивы.

Пробирный камень - кремнистый сланец черного цвета (без трещин и инородных включений), мелкозернистого строения, с ровно отшлифованной поверхностью. Камень должен обладать хорошей стойкостью против действия азотной, серной, соляной кислот и их смесей.

Пробирные иглы - полоски драгоценных сплавов, припаянные к латунным пластинкам, на которых обозначена проба данной иглы. Для каждой пробы существует комплект игл, различных по цвету вследствие разницы в содержании легирующих металлов. В комплект пробирных игл каждого вида драгоценного металла (золото, серебро, платина) должны входить иглы каждого стандартного сплава и иглы контрольных промежуточных проб. Таким образом, чем больше сплавов включает стандарт на каждую пробу, тем полнее комплект пробирных игл.

Пробирные реактивы - это водные растворы кислот, смесей или растворы солей, с помощью которых опробуют поверхность испытуемого металла.

Техника опробования изделий.

Проверка драгоценных металлов на пробирном камне дает достаточно близкий показатель. Перед опробованием пробирный камень слегка смазывают маслом (миндальным, ореховым или костяным) и насухо протирают. Затем на камне производят натир испытуемым металлом. Натир делают плотный, шириной 2-3 мм, длиной 15-20 мм. Рядом делают натиры сходных по цвету пробирных игл. Затем стеклянной палочкой, смоченной в реактиве, наносят мокрую черту, пересекающую сделанные натиры. Через 15-20 с. (для золота и серебра) реактив высушивают фильтровальной бумагой, сравнивают оттенки испытуемого металла и пробирных игл и определяют соответствие пробы. Каждый участок натира смачивают реактивом отдельно, не соединяя участки между собой.

При опробовании кислотным реактивом камень снимают, как только натир испытуемого металла начнет реагировать, и остатки реактива высушивают фильтровальной бумагой. Реактиву позволяют высохнуть, а затем по цвету и интенсивности осадка на испытуемом металле путем сравнения с пробирными иглами делают заключение по пробе. По окончании опробования натиры с пробирного камня счищают пемзой, камень промывают водой и высушивают.

Капельный способ опробования драгоценных металлов заключается в том, что поверхность изделия зачищают шабером или надфилем и на подготовленное место наносят каплю реактива. Через 15-20 с каплю снимают фильтровальной бумагой и по реакции сплава на реактив определяют пробу. Капельный метод опробования имеет только одно преимущество - скорость, во всем остальном он уступает методу проверки на пробирном камне. Этот метод менее точен, так как реакцию испытуемого сплава приходится сравнивать не с пробирными иглами, а со своим ощущением (цветовая память реакций). Квалификация приемщиков и опыт работы позволяют с точностью до 20-30 проб определять золотые и серебряные изделия. Капельным методом чрезвычайно трудно исследовать платину.

3. СЕРЕБРО. СПЛАВЫ СЕРЕБРА

Серебро - один из дефицитных элементов. Но как один из благородных металлов серебро наиболее широко распространено в природе. Среднее содержание серебра в земной коре составляет 7*10-6% (по массе), что в 20 раз превышает содержание золота и приблизительно равно содержанию металлов платиновой группы.

В биосфере серебро в основном рассеивается, в морской воде его содержание 3*10-8%.

Основные свойства серебра.

Физико-механические свойства серебра.

Серебро - металл белого блестящего цвета, мягкий и пластичный, хорошо поддается обработке давлением. Имеет гцк решетку, плотность при 20°С составляет 10,49 г/см. куб., температура плавления 961°С (960,8°С). Различия в температуре плавления объясняются высокой растворимостью в серебре кислорода.

Серебро очень хорошо полируется, имеет наивысшую отражательную способность, оно отражает 94% световых лучей, является самым электро- и теплопроводным металлом.

Серебро прекрасно деформируется как в холодном, так и в горячем состоянии. Оно легко прокатывается в тончайшие листы до 0,00025 мм. и вытягивается в очень тонкую проволоку. Из Ag можно изготовить фольгу толщиной 2,5 мкм. Свет, проходящий через фольгу, приобретает голубовато-зеленый оттенок.

При холодной деформации чистое серебро и его сплавы подвержены деформационному упрочнению. Область наибольшей пластичности и наименьшей прочности литого и горячедеформированного серебра находится в интервале температур 680-800°С. Минимальное значение пластичности у литого серебра - в интервале 600-650°С, пластичность серебра после горячего прессования значительно выше, чем литого.

Серебро тверже золота, но мягче меди. Вследствие мягкости чистое серебро (употребляется в виде сплава с медью).

Благодаря своим уникальным свойствам - высокой электропроводности и теплопроводности, отражательной способности, светочувствительности - серебро имеет очень широкий диапазон применения. Растворяясь в золотом сплаве, серебро придает ему пластичность, блеск и облегчает пайку, однако изменяет цвет сплава и значительно повышает его цену.

Химические свойства серебра.

Нормальный электродный потенциал серебра равен 0,798 В. Чистое полированное серебро практически не изменяет свой цвет на воздухе.

При обычной температуре Ag не взаимодействует с O2, N2 и H2. При действии свободных галогенов и серы на поверхности серебра образуется защитная пленка малорастворимых галогенидов и сульфида Ag2S (кристаллы серо-черного цвета). Озон образует на поверхности Ag черный налет. Хлор, бром, йод реагируют с ним даже при комнатной температуре.

Из окислов серебра устойчивыми являются закись Ag2O и окись AgO. Закись образуется на поверхности серебра в виде тонкой пленки в результате адсорбции кислорода, которая увеличивается с повышением температуры и давления. Расплавленное серебро может в очень больших количествах поглощать кислород, в процессе охлаждения растворимость кислорода уменьшается, при этом образуется пористость, ухудшающая качество поверхности. Серебро стойко к коррозии в большинстве минеральных и органических кислот, в водных растворах галогенов. Серебро также устойчиво в дистиллированной, природной и питье вой воде, в этиловом и метиловом спирте любой концентрации.

По сравнению с золотом и платиной серебро менее устойчиво в кислотах и щелочах. При комнатной температуре серебро растворяется в азотной кислоте с образованием AgNO 3.

Горячая концентрированная серная кислота растворяет серебро с образованием сульфата Ag2SO4 (растворимость сульфата в воде 0,79% по массе при 20°С). Серебро, легко соединяясь с ртутью, образует серебряную амальгаму. В царской водке серебро не растворяется из-за образования защитной пленки AgCl. В отсутствие окислителей при обычной температуре HCl, HBr, HI не взаимодействуют с серебром благодаря образованию на поверхности металла защитной пленки малорастворимых галогенидов.

Кипящие едкие щелочи на серебро не действуют. Серебро также не поддается воздействию холодной серной кислоты при ее концентрации не более 80%.

Коррозионная способность серебра определяется высокой термодинамической устойчивостью, формированием на поверхности защищенных пленок и способностью образовывать комплексные соединения. Для оценки коррозионной стойкости серебра применяют четыре группы стойкости.

Присутствующие в промышленной атмосфере пары серы вызывают потемнение серебра. Пленка на поверхности серебра, образующаяся в результате атмосферной коррозии, плотная и вязкая, состоит в основном из сульфида серебра и на 20-25% из сульфата серебра, хлорида серебра или их сочетаний.

Для повышения коррозионной стойкости серебра сплавы легируют алюминием, бериллием и кремнием. Для очистки поверхности сплавов Ag-Cu от продуктов коррозии используют растворы цианидов или разбавленные растворы щелочных металлов.

Легирующие элементы и примеси в серебряных сплавах.

Сплавы серебра для ювелирных изделий содержат два компонента - серебро и медь.

Медь. С повышением содержания меди до 28% твердость и прочность сплавов Ag-Cu повышается, а пластичность падает.

Цвет серебра с увеличением содержания меди становится все более желтоватым. Сплав серебра с 50% меди становится красноватым, а с 70% меди имеет красный цвет. При добавке в сплав Ag-Cu других металлов он становится трех- или многокомпонентным, что может существенно изменить его свойства: сделать более разносторонним в применении или, наоборот, совершенно непригодным для использования.

Золото. Сплавы Ag-Au обладают высокими литейными свойствами и стойкостью к окислению. Относительное удлинение сплавов Ag-Au составляет 40-45%, что позволяет расковывать или прокатывать сплавы в фольгу толщиной 1-1,25*10-4 мм.

Никель. В сплавах серебра, применяемых в производстве ювелирных изделий, при содержании никеля до 1% замедляется рост зерна, и тем самым улучшаются их механические свойства. С увеличением содержание никеля до 2,5% ухудшается обрабатываемость сплава. При еще большем содержании никеля он не растворяется в сплаве и становится вредной при месью.

Железо всегда является нежелательной примесью в сплавах серебра. Железо присутствует в сплавах в виде чужеродных частиц, ухудшающих обрабатываемость. Кроме того, железо взаимодействует с материалом тигля, частицами угля, наждаком, солями, используемыми при плавке, и образует твердые и хрупкие соединения. Попадая на поверхность слитка или изделия, эти соединения при шлифовке вырываются из металла и оставляют на поверхности изделия характерные вытянутые следы. В связи с этим при переплавке отходов в виде опилок или стружки необходимо сначала удалить из них магнитом частицы железа.

Свинец. Сплавы серебра, содержащие свинец, становятся при нагреве хрупкими, так как свинец и серебро при температуре 304°С образуют эвтектику, которая располагается по границам зерен, что делает сплав красноломким. Свинец может попасть в обрабатываемую заготовку из мягкого припоя или из подкладок, используемых для глубокой чеканки. Перед операциями нагрева или переплавки свинец необходимо удалить. Содержание Pb в сплавах серебра не должно превышать 0,005%.

Олово. Даже небольшая добавка олова снижает температуру сплава, однако при этом сплав получается более тусклым, мягким и пластичным, чем сплав Ag-Cu. При повышенном содержании олова в сплаве образуются интерметаллические соединения с медью Cu4Sn, а также оксид олова SnO2, которые делают сплав хрупким.

Алюминий. При содержании до 4-5% алюминий не влияет на структуру сплава, при более высоком содержании делает сплав хрупким, т. к., при этом образуется хрупкое соединение Ag3Al. При отжиге и плавке образуется также соединение Al2O3, которое, располагаясь по границам зерен, делает сплав хрупким и ломким.

Цинк. Несмотря на то, что в твердом состоянии серебро растворяет в себе до 20% цинка, содержание его в серебре не должно превышать 14%. В этом случае сплавы не тускнеют на воздухе, хорошо полируются и имеют высокую пластичность.

Кадмий. Сплавы с кадмием пластичны и устойчивы против коррозии на воздухе, не тускнеют и хорошо обрабатываются. Предел растворимости кадмия в серебре составляет около 30%.

Цинк и кадмий являются важнейшими легирующими компонентами при получении припоев, хотя прочность таких припоев не отвечает в полной мере требованиям практики. Сплавы имеют низкую температуру плавления, но широкую область кристаллизации, паяный обладает низкими механическими свойствами, что обусловливает ограниченное применение припоев на основе этой системы.

Серебряные сплавы различных проб.

Для изготовления ювелирных изделий используется как чистое серебро, так и его сплавы с медью и платиной. Наиболее широкое применение в ювелирной промышленности находят сплавы серебра с медью, реже более дорогие серебряно-платиновые сплавы.

Со временем сформировался ряд серебряных сплавов, которые применяются в основном для изготовления ювелирных украшений, декоративных изделий и столовых приборов и обладают хорошими технологическими и эксплуатационными свойствами.

Согласно «Положению о пробах и клеймении изделий из драгоценных металлов в Российской Федерации» на территории России установлены следующие сплавы серебра - 800, 830, 875, 925, 950-й проб (для ювелирных и бытовых изделий). Согласно стандарту, распространяющемуся на сплавы, предназначенные для электротехнических проводников и контактов, ювелирных изделий, струн музыкальных инструментов, серебряные сплавы обозначают буквами Ср, вслед за которыми указываются легирующие элементы (лигатуры) (Пт - платина, Пд - палладий, М - медь).

Цифры после буквенного обозначения сплава указывают массовую долю серебра, выраженную в промилле (десятых долях процента) для чистого серебра и серебряно-медных сплавов (например, Ср 999, СрМ 950, СрМ925, СрМ 916 и т. д.), или массовую долю основных легирующих компонентов, выраженную в процентах:

В соответствии с ГОСТ 6836-2002. «Серебро и сплавы на его основе» наименование марок сплавов состоит из букв, обозначающих компоненты сплава, и следующих за ними цифр, указывающих номинальное содержание компонента (компонентов) благородных металлов в сплаве (в процентах).

Механические свойства серебряно-медных сплавов существенно зависят от содержания в них меди.

Так, увеличение концентрации меди с 5% (СрМ 950) до 20% (СрМ 800) приводит к повышению прочности на 30%, а твердости - на 60% при одновременном снижении пластичности.

В сплаве Ag 970, содержащем 97% серебра, содержание меди очень низкое, поэтому по некоторым свойствам, например, по цвету, устойчивости к потускнению, способности оставаться светлым при отжиге (в худшем случае при этом образуется внутренняя окисленная зона), он очень схож с чистым серебром.

Благодаря высокой температуре плавления этот сплав часто используется для изготовления изделий с эмалью (прозрачные краски подсвечиваются более интенсивно). Особенно подходит для ковки, глубокой вытяжки и исполнения тонких, филигранных работ. Учитывая склонность сплава к старению, после отжига сплав, содержащий 97% серебра, подвергают закалке.

Сплав СрМ 950 используют для эмалирования и чернения. Сплав СрМ 950 используется также для изготовления струн музыкальных инструментов.

Цвет этого сплава соответствует цвету чистого серебра.

Сплав очень хорошо поддается обработке давлением. Его применяют также при глубокой вытяжке, чеканке, для изготовления очень тонкой проволоки. К недостаткам сплава серебра 950-й пробы относятся невысокие механические свойства.

Изделия, изготовленные из этого сплава, при эксплуатации деформируются. Увеличить прочность сплава от 500 до 1000 МПа можно старением, но это приводит к усложнению и удорожанию технологического процесса обработки сплава.

Сплав СрМ 925 иначе еще называется «стерлинговое» или «стандартное» серебро. Из-за высокого содержания серебра в сплаве и высоких механических свойств этот сплав нашел широкое распространение во многих странах. Цвет сплава такой же, как и у сплава серебра 950-й пробы, однако механические свойства выше. Сплав пригоден для эмалирования и чернения. Наиболее широко сплав используется для изготовления ювелирных изделий и столовых принадлежностей.

Сплав СрМ 925 является старейшим ювелирным сплавом, широко используемым также в монетном и медальном производстве. Обработка давлением и отжиг изменяют литую структуру сплава.

Сплав СрМ 916 широко применяется в отечественной ювелирной промышленности для изготовления столовых принадлежностей и ювелирных Сплав СрМ 916 очень близок по свойствам к сплаву марки СрМ 925.

Сплав серебра СрМ 900 чаще применяется для изготовления ювелирных украшений. Подходит для литья, гибки, пайки, ковки и чеканки, но для исполнения тонких филигранных операций и глубокой чеканки он слишком твердый. Цвет его несколько отличается от цвета чистого серебра. Этот сплав менее стоек на воздухе, чем сплавы 950 и 925-й проб, однако имеет хорошие литейные свойства, хорошо обрабатывается давлением. Содержание меди в сплаве СрМ 900 превышает предел растворимости меди в серебре, и поэтому сплав во всех случаях содержит некоторое количество эвтектики. В качестве основы для нанесения эмали сплав 900-й пробы, как и все эвтектические сплавы, непригоден.

Сплав серебра СрМ 875 применяется для изготовления ювелирных изделий и декоративных украшений. Цвет сплава и стойкость к потускнению почти такие же, как и у сплава СрМ900. Механические свойства его более высокие, а обрабатываемость давлением хуже, чем у сплава СрМ 900.

Сплав Ag 835, содержащий 83,5% серебра, чаще других используется при промышленном изготовлении ювелирных изделий, из-за высокой твердости труднее, чем другие сплавы, поддается механической обработке.

Сплав серебра СрМ 800 применяется для изготовления посуды вместо сплава 925-й пробы, а также для изготовления украшений. Недостатком сплава является желтоватый цвет и малая химическая стойкость на воздухе.

Пластичность у этого сплава значительно ниже, чем у сплава СрМ 925, поэтому в процессе обработки давлением его следует чаще подвергать промежуточному отжигу. Литейные свойства сплава СрМ 800 выше, чем у более высокопробных сплавов. Микроструктура сплава будет отличаться лишь незначительным увеличением доли эвтектики.

В ювелирном деле используются сплавы с содержанием серебра свыше 72%. С увеличением добавки меди блестящее белое серебро приобретает желтоватый оттенок:

- сплав 800-й пробы уже значительно отличается от чистого серебра;

- эвтектический сплав, содержащий 71,9% Ag (720-я проба), имеет желтовато-белый оттенок;

- сплав с 50%-м содержанием меди выглядит красноватым;

- сплав с 70%-м содержанием меди - ярко-красным.

Сплав Ag 720 из-за желтоватой окраски почти не применяется в ювелирном деле. Сплав трудно поддается формоизменению, но сохраняет твердость и упругость в процессе эксплуатации. Поэтому в отдельных случаях из сплава Ag 720 изготавливают пружины, иглы для булавок или другие сильно нагружаемые детали.

Сплав Ag 720 применяют также в качестве припоя для сплавов, имеющих структуру твердых растворов, когда на них наносят эмали.

Потускнение сплавов Ag-Cu наблюдается при взаимодействии с содержащимися в воздухе сернистыми соединениями. При этом серебро образует сульфид серебра Ag2S, а медь сульфид меди Cu2S и, кроме того, закись меди Сu2О красного цвета и окись меди СuО черного цвета. Это приводит к потемнению изделий, причем темный налет формируется постепенно: вначале изделие кажется желтоватым, почти золотистым, затем поверхность становится коричневатой, потом грязно-синей, темно-синей и, наконец, черной. При этом чем больше в сплаве меди, тем интенсивнее и быстрее он тускнеет и покрывается темным налетом.

Для защиты серебряных сплавов от потускнения широко применяются следующие способы.

Родирование. Износостойкое родиевое покрытие надежно защищает поверхность серебра, но изделие при этом теряет блеск и выглядит синевато-белым. В процессе ремонта (при пайке) родиевое покрытие становится синевато-черным, что можно устранить только нанесением нового покрытия.

Лакирование. Покрытие из цапонлака или лака горячей сушки долгое время защищает поверхность серебра, но при условии, что украшения не носят, а столовым серебром не пользуются.

В процессе использования изделий покрытие на отдельных участках стирается, и поверхность в этом месте тускнеет. Предмет, покрытый такого рода пятнами, трудно чистить.

Пассивирование. Суть пассивирования заключается в нанесении на изделие тонкого, невидимого слоя воска, который хорошо укрывает поверхность. Этот метод применяется при хранении изделий на складах (при пользовании предметами покрытие быстро стирается).

Сплавы серебра для припоев.

Для соединения различных элементов ювелирных изделий между собой при работе тех никой «скань» и «зернь» применяют серебряные припои. Основное требование к припойному сплаву - низкая температура плавления, в сплав добавляют различные легирующие элементы. В отличие от золотых серебряные припои могут не соответствовать пробе изделий.

В марках серебряных припоев серебро имеет обозначение ПСр, а шифр в процентном отношении ставится после каждого компонента, кроме последнего. Например, при пой ПСр70М. КВ.бЦ означает, что сплав состоит из 70% Ag, 26% Cu, остальное (4%) - Zn.

К отличительным свойствам серебряных припоев относятся хорошие пластичность и прочность, высокая коррозионная стойкость. Они обеспечивают требуемую смягчение соединяемых поверхностей паяемых деталей, хорошо заполняют зазоры швов.

Температура плавления серебряных припоев составляет 650-810°С.

Термическая обработка сплавов на основе серебра.

В процессе изготовления серебряных изделий (при литье, сварке, шлифовании) возникают остаточные сжимающие или растягивающие напряжения. Особенно опасны растягивающие напряжения: складываясь с приложенной внешней нагрузкой, они могут вызвать разрушение даже при относительно небольшом нагружении.

Температура отжига для снятия внутренних напряжений обычно невелика и для сплавов на основе серебра, золота и меди составляет 400-500°С, на основе платины - 600-700°С.

Режим упрочняющей термообработки сплавов системы серебро-медь состоит в закалке сплава с температурой 700°С в воде с последующим старением. При очень быстром охлаждении при закалке эвтектическое превращение в сплавах Ag-Cu может быть подавлено.

Применение серебра и серебряных сплавов.

В художественной промышленности серебро используется для производства ювелирных изделий, дорогой художественной посуды, столовых приборов, сувениров, подарочных и других предметов.

Рис. 4. - Украшения, изначально призванные магически охранять человеческую руку: кольца, перстни - появляются в могилах древних славян с IX века и широко встречаются начиная с X века:

Средствами обработки серебра и украшения изделий из него служат чеканка, литье, филигрань, тиснение, применение эмалей, черни, гравировки, золочения.

Чистое серебро в виде тончайшей проволоки служит материалом для филигранного производства и насечки по стали.

Оно также является материалом для дорогих художественных эмалевых изделий, идет на аноды при серебрении. Серебро служит главным компонентом в серебряных твердых ювелирных припоях, которыми спаиваются не только серебряные, но и медные и латунные изделия. Эти припои отличаются наиболее высокими качествами.

Чистое серебро имеет низкую прочность и слишком высокую пластичность, поэтому при изготовлении монет и различных художественных произведений в него добавляют цветные металлы, чаще всего медь. При изготовлении художественных изделий также используются сплавы серебро - медь - кадмий, серебро - медь - титан и серебро - индий.

В искусстве серебро благодаря красивому белому цвету и податливости в обработке используется с глубокой древности. Высокая культура художественной обработки серебра характерна для искусства эпохи эллинизма, Древнего Рима, Древнего Ирана и средне вековой Европы.

В течение длительного времени в Древнем мире из серебра изготовлялись различные предметы украшения, ювелирные изделия - бусы, кольца, перстни, в том числе перстни-печати, вазы, сосуды, фурнитура для одежды и даже для дверей. Из серебра, как и из золота, изготовлялись тонкие листы и фольга, которыми покрывались некоторые деревянные предметы. Остатки тонкого листового серебра. Природная пластичность серебра позволяет создавать из этого металла разнообразные по форме изделия, от символистской настольной скульптуры до функционально точных предметов обихода. Блеск серебра и возможность его полировки позволяют, не покрывая поверхности орнаментом, демонстрировать фактурную красоту материала, его природную эстетичность.

Ювелирные изделия из серебра часто выполняются техникой скани - узора из тонкой проволоки. Из серебра изготавливают нити для серебряного шитья. В настоящее время более 70% Ag расходуется на промышленные цели, т. е., из металла, служившего главным образом для производства монет, украшений и бытовой утвари, серебро превратилось в «промышленный» металл. Главным потребителем серебра являются фото- и кинематография, рентгенография и другие отрасли использования фотоматериалов.



Рис. 5. - Скифская серебряная амфора из Чертомлыкского кургана:

Широко используется серебро в электротехнике, электронике, радиотехнике и связанных с ними отраслях машиностроения. Важным потребителем серебра являются ракетная, космическая и авиационная техника, военно-морской флот, производство серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторов, а так же первичных источников тока. Большое количество серебра используется для изготовления припоев, в химической промышленности и в химическом машиностроении.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХУДОЖЕСТВЕННОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ СЕРЕБРА

Одна из особенностей производства ювелирных изделий состоит в том, что при их изготовлении мастер-ювелир стремится максимально выявить и показать своеобразную красоту и декоративные свойства используемых материалов. Так, серебро значительно проигрывает в толстых массивных деталях и, наоборот, красиво выглядит в тонких ажурных работах. Большое значение имеет сочетание оправы с камнем. По способу производства ювелирные изделия бывают индивидуального и массового (серийного) производства. При индивидуальном изготовлении мастер-ювелир выполняет все работы от начала до конца вручную, используя оборудование только для получения первоначальной заготовки или необходимого профиля металла. Этот способ применяется при создании отдельных образцов или дорогостоящих ювелирных изделий со сложной и тонкой художественной отделкой, а также при использовании нестандартных по размерам и формам драгоценных и полудрагоценных камней.

При массовом изготовлении изделия создаются механической обработкой и точным литьем по выплавляемым моделям. Лучшие ювелирные изделия изготавливают малыми сериями.

Кольца. Носимое на пальце руки украшение в виде декоративно оформленного ободка с верхушкой или без нее называется кольцом.

Все кольца принято делить на простые и сложные. К простым кольцам относятся обручальные, кольца-печатки, кольца-вензеля. Сложные - это кольца усложненной конструкции: с накладками, кастами, вставками, с элементами филиграни и украшенные эмалью, чернью, гравировкой, чеканкой, финифтью, золочением, серебрением, оксидированием.

Рис. 6. - Кольцо серебряное с фианитом «Янина»:

художественный драгоценный ювелирный

Рассмотрим производство ювелирного изделия - кольца серебряного с фианитом «Янина». Для изготовления кольца будем использовать сплав серебра 925 пробы, украсим его фианитом.

Основными процессами производства ювелирного изделий являются следующие: заготовка материалов, создание форм изделий, филигранные и отделочные работы, декорирование и закрепление камней.

Заготовка материалов.

Заготовку материалов осуществляют путем составления лигатуры и ее волочения и резания.

Волочение производят путем протягивания слитка круглого сечения до определенного размера через проволочные вальцы. Затем полученную проволоку протягивают через отверстия волочильных досок до желаемого диаметра.

Создание форм изделий.

Формы изделий создают путем литья по выплавляемым моделям.

Литье по выплавляемым моделям является наиболее прогрессивным способом изготовления тонкостенных и сложных по конфигурации изделий. Характерной особенностью является использование специальных пресс-форм, вспомогательных материалов и принудительное заполнение литейной полости форм жидким металлом под действием центробежных сил или вакуумного всасывания.

Этот метод дает возможность значительно расширить ассортимент, увеличить выпуск изделий и повысить их качество.

После сборки и пайки изделия подвергают дальнейшей обработке - опиловки, очистке, шлифовке, полировке и др.

Отделочные операции.

К отделочным операциям относят операции, связанные с обработкой поверхности изделий: шлифовку, полировку и декорирование драгоценными камнями. Шлифовку изделий применяют для создания ровной поверхности с помощью вращающихся шлифовальных войлочных, фетровых или бязевых кругов и порошков - пемзы, наждака.

Полировка придает изделиям глянец и зеркальный блеск. Изделия, имеющие форму тел вращения, полируют на полировальных станках с помощью кругов из хлопчатобумажной ткани с применением порошков - крокуса, трепела. Окончательной отделкой кольца является декорирование драгоценными камнями.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мутылина И.Н. «Художественное материаловедение. Ювелирные сплавы», учебное пособие, 2005.

2. Орлова Н. Справочник-энциклопедия «Ювелирные изделия», издательский дом Ювелир.

3. Мельниченко Т.А., Товароведение ювелирных товаров и товаров народного художественного промысла, Издательство Феникс 2002 г.

Размещено на Allbest.ru

...