Благородные металлы

Содержание

1. Свойства благородных металлов
2. Сплавы на основе благородных металлов
3. Благородные металлы в стоматологии
4. Благородные металлы для ювелирного производства
5. Литература

 

1. Свойства благородных металлов

Благородные металлы –  это серебро (Ag № 47) по таблице Д. И. Менделеева, золото (Au) № 79, металлы платиновой группы: рутений (Ru № 44), родий (Rh № 45), палладий (Pd № 46), осмий (Os № 76), Иридий (Yr № 77), платина (Pt № 78).

Серебро, золото и платина  известны очень давно. Платину, однако как самостоятельный металл открыли в 18 в.Рутений открыт в 1843г. К. Клаусом. Родий и палладий открыл в 1803г. В. Волластон. Осмий и иридий открыты в 1803г. С. Теннантом.

Благородные металлы имеют  следующие цвета: серебро- блестящий белый; золото- ярко-желтый; рутений - блестящий серебристо-белый.; родий - блестящий с бледно- голубым оттенком; палладий - блестящий серебристо-белый; осмий - оловянно-белый с серо-голубым оттенком; платина - блестящий- серебристо-белый; иридий - светло белый.

Основное практическое важное свойство благородных металлов - высокая химическая стойкость. Практически они совершенно не склонны к коррозии в обычной атмосфере, воде и многих других средах.( табл. 1.1).

Таблица 1.1.

Свойства благородных  металлов

Металл	Распрост. в земной коре (% по массе)	t пл. º С	Плотность г/ см ³	σв, МПа	δ, %	HB	E·104 МПа	G 104 МПа	Удельная теплоемкость При 20 ºС Дж/(кг К)
Ag	1·10	960,5	10,35	137	60	26	8,2	2,7	252
Au	5·10	1063	19,30	131	40	18,5	7,9	2,8	131
Ru	5·10	2450	12,3	378	5	220	42	-	239
Rh	1·10	1960	12,40	410	9	127	28	-	254
Pd	1·10	1554	12,03	184	25	47	11,5	4,6	246
Os	5·10	2550	22,48	-	-	350	56,7	-	1320
Ir	1·10	2454	22,41	491	6	179	52,5	-	130
Pt	5·10	1774	21,45	132	41	56	15	6,2	133

 

Несмотря на малое распространение в природе и сравнительно высокую стоимость, благородные металлы и их сплавы наряду с другими металлами и сплавами имеют широкое применение в современной технике и быту. Это связано с разнообразием их физико-химических и механических свойств, а также с некоторыми их особыми свойствами (химическая устойчивость, сопротивление коррозии, теплопроводность, электропроводность, катализ, отражательная способность, магнитный гистерезис, термоэлектродвижущая сила и др.).

Высокая коррозионная стойкость  в концентрированных кислотах и неокисляемость при нагревании на воздухе позволяют применять благородные металлы в самых жестких условиях работы. Наиболее коррозионностойкими в кислотах являются иридий, рутений, платина и золото. Палладий и серебро довольно легко реагируют с кислотами.

При нагревании на воздухе  платина, золото и серебро практически  не окисляются. Сравнительно легко окисляются осмий, рутений и иридий.

 

2. Сплавы на основе благородных металлов

Чистые металлы обладают низкой твёрдостью, высокой пластичностью, малым электросопротивлением, большим температурным коэффициентом электросопротивления и другими свойствами, резко отличающими их от сплавов.

К сплавам благородных  металлов предъявляют особенно высокие требования. При легировании благородных металлов, кроме изменения свойств в нужную сторону необходимо сохранить коррозионную стойкость и неизменность свойств при высоких температурах. Небольшие добавки неблагородных металлов значительно снижают коррозионную стойкость. Поэтому легирующими элементами в большинстве случаев являются также благородные металлы, которые часто повышают коррозионную стойкость основного металла. Однако некоторые неблагородные металлы иногда служат в качестве легирующих элементов для удешевления изделия или для получения особых свойств сплавов.

На основе благородных  металлов получают, в частности , ювелирные сплавы . Их маркируют по ГОСТ 30649-99 в стандарте приняты следующие условия обозначения для марок сплавов и сокращения: ю-ювелирный, Зл-золото, Ср-серебро, Пл-платина, Рд-родий, И-ридий, Пд- палладий, М- медь, Н- никель, Ц-цинк, Кд- кадмий, Ост- остальное. Наименование марок сплавов состоит из букв, обозначающих компоненты сплава и следующих за ними цифр. Цифры следующих после букв, указывают номинальное содержание компонента сплава в тысячных долях (пробах), если компонент благородный металл и в процентах , если компонент неблагородный металл . Последний компонент в наименовании марки цифрой не обозначают , если он неблагородный.

Проба - минимальное содержание определенного благородного металла, измеренного в долях на тысячу единиц массы сплава .

Например сплав Зл Ср 585-415 содержит 58,5 % Au, 41,5% Ag. Сплав Зл Ср НЦМ- 585-80-8,2-2,5 содержит 58,5% Au, 8% Ag, 8,2 % Ni, 2,5% Zn, Cu- остальное. Сплав Ср М 925 содержит 92,5 % серебра , медь- остальное.

В литературе встречаются  следующие понятия: 1 карат золота равен 41,5г; 1 карат драгоценных камней равен 0,2г; 1 фунт равен 96 золотников, что равно 409,5г; 1 золотник равен 4,26г.

Сплавы  на основе золота

Золото легируют серебром, медью, палладием, цинком, кадмием, никелем, платиной.

Составы ювелирных золотых  сплавов классифицируют по пробам. Различают пробы 375, 500, 585, 750, 958, 999,9 (марка 3л 999,9).

Твердость определяли на образцах со степенью деформации 75- 95%

Таблица 2.1.

Свойства сплавов на основе золота

Марка	Расчетная плотность, г/см³	Температура Плавления, °С	Твердость HV кгс/мм²		Цвет
			Твердый	Мягкий
Зл Ср М 375-20	11,24	965-985	235	130	Ярко-желтый
Зл Ср М 375-100	11,41	850-940	265	155	Красный
Зл Ср ПдМ 375-100- 38	11,56	880-905	230	155	Желтовато-оранжевый
Зл Ср М 585-80	13,24	870-950	270	170	Красный
Зл Ср Пд 585-255-160	14,76	1175-1220	185	75	Белый
Зл СНЦМ 585-12,5-4	12,85	870-950	300	170	Белый
Зл Ср 750- 250	15,96	1040-1045	115	40	Зеленый
Зл НЦМ 750-7,5-2.5	14,81	910-950	200	150	Белый
Зл 999,9	19,3	1063	50	30	Ярко-желтый

 

Сплавы  на основе серебра

Серебро легируют медью. Используют следующие марки: Ср М 800, Ср М 875, Ср

М 925, Ср М 960.Соответственно, различают пробы 800,830,875,925,960.

Твердость определяли на образцах со степенью деформации 75- 95%.

Оба компонента неограниченно  растворимы в жидком и ограниченно в твердом состояниях. Сплавы обладают малым удельным электросопротивлением при комнатной температуре и довольно большим температурным коэффициентом электросопротивления.

Таблица 2.2.

Свойства ювелирных сплавов на основе серебра

Марка	Расчетная плотность, г/см³	Температура плавления, °С	Твердость HV кгс/мм²
			Твердый	Мягкий
Ср М 800	10,13	779-810	190	100
Ср М 830	10,19	779-830	180	90
Ср М 875	10,28	779-855	172	80
Ср М 925	10,36	779-896	170	77
Ср М 960	10,43	880-930	120	50

 

Сплавы  на основе платины

Платину для изготовления ювелирных изделий легируют иридием, медью, палладием, родием. Для промышленного применения к платине добавляют железо, кобальт, никель.

Таблица 2.3.

Свойства сплавов на основе платины

Марка	Расчетная плотность, г/см³	Температура плавления, °С	Твердость HV кгс/мм²
			Твердый	Мягкий
Пл И 900-100	21,54	1790-1800	145	80
Пл М 900	18,82	1650-1700	335	155
Пл И 950-50	21,50	1790-1800	145	75
Пл Пд 950-50	20,66	1700-1750	150	65
Пл Пд 950-50	20,70	1800-1825	195	80
Пл М 950	20,05	1700-1730	2275	122

 

Платина и родий неограниченно  растворимы друг в друге. Сплавы, содержащие до 30 % Rh, хорошо деформируются в холодном состоянии. Сплавы с более высоким содержанием родия обрабатываются с большими трудностями.

Коррозионная стойкость  в кислотах постепенно возрастает с увеличением содержания родия. Сплавы с концентрацией Rh 20 % и выше не растворяются в царской водке.

Из всех сплавов благородных  металлов сплавы платины с иридием обладают наибольшей коррозионной стойкостью даже по отношению к хлору и царской водке (смесь соляной и азотной кислот) и отличаются большой прочностью и упругостью. Платина и медь образуют непрерывный ряд твёрдых растворов. При охлаждении наблюдается упорядочение твёрдых растворов с образованием химических соединений Pt Cu и Pt Cu5. Механические свойства сплавов рассматриваемой системы сильно зависят от содержания второго компонента. С повышением содержания меди прочность возрастает, а пластичность падает. Так, отожженные сплавы с 4,88 % Сu обладают σв = 440 МПа и δ = 20 %, а при повышении содержания Сu до 9,08 % эти характеристики составляют соответственно 560 МПа и 17 %.

При нагревании на воздухе  сплавы, содержащие менее 10 % Сu, не окисляются. При большем содержании меди происходит избирательное окисление и поверхность покрывается окислами меди. Азотная кислота не действует на сплавы, если содержание Сu не превышает 50 %.

Платина с γ-железом образует непрерывный ряд твёрдых растворов. В сплавах с 40-50 % Fe наблюдается отрицательный температурный коэффициент теплового расширения. Сплавы, закалённые с 1100 0С, имеют высокую коэрцитивную силу с максимумом при 22,2 % (массовых) Fe (50 % атомных Fe), достигающим 1,2·105 А/м. В отожженном состоянии коэрцитивная сила 2,5·105 А/м.

Ювелирные сплавы на основе палладия

Палладий легируют серебром, никелем, медью.

Таблица 2.4.

Свойства ювелирных сплавов  на основе палладия

Марка	Расчетная плотность, г/см³	Температура плавления, °С	Твердость HV кгс/мм²
			Твердый	Мягкий
ПдСр Н 500-450	11,16	1200-1210	330	160
ПдСр Н 830-130	11,83	1420-1500	235	125
Пд М 850	11,54	1360-1415	220	155