Методы диагностирования драгоценных сплавов

Свойства драгоценных металлов

       В качестве основных параметров, характеризующих драгоценные металлы, рассматривают температура плавления, плотность, твердость, отражающая способность (коэффициент отражения), температуропроводность, электропроводность.

       Плотность – величина, равная массе единицы объема вещества ρ=m/V, где m- масса и V – объем. Измеряется в г/см³.

       Твердость – способность сопротивляться внешнему механическому воздействию. Существуют разные подходы и способы ее определения. Один из простейших – по шкале, предложенной в 1822 г. Ф. Моосом (см. табл. 7.7). Более точные способы основаны на вдавливании в объект алмазного конуса, металлического шарика или алмазной пирамидки. Твердость при этом определяется по отношению величины давления к площади получаемого отпечатка.

Температуропроводность, коэффициент температуропроводности, физический параметр вещества, характеризующий скорость изменения его температуры в нестационарных тепловых процессах; мера теплоинерционных свойств вещества. Температуропроводность численно равна отношению коэффициента теплопроводности вещества к произведению его удельной теплоёмкости (при постоянном давлении) на плотность; выражается в м²/сек.

Теплопроводность, один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. Перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией.

Коэффициент отражения – характеризует отражающую способность объекта. Численно равен отношению энергии отраженного светового потока к энергии падающего светового потока (см. п. 6.3).

Электропроводность – сопротивление, оказываемое электрическому току.

       Рассмотрим более подробно свойства драгоценных металлов.

Диагностические признаки драгоценных металлов представлены в табл. 7.2.

Золото — металл красивого желтого цвета; тонколистовое (сусальное) золото имеет зеленоватый оттенок. С трудом образует химические соединения, химически устойчиво на воздухе, в воде и кислотах, за исключением царской водки (в последней золото растворяется с образованием золотохлористоводородной кислоты). Оно взаимодействует также и со свободными ионами хлора, цианидом калия и натрия, бромом и некоторыми другими химикатами, не находящими применения в ювелирной промышленности.

Плотность золота 19,32 г/см³, температура плавления 1063°С, твердость по шкале Мооса 2,5 (табл. 7.2). Имеет высокую отражательную способность и хорошо полируется; обладает высокой пластичностью и прокатывается в листы толщиной до 0,0001 мм. Тепло- и электропроводность золота ниже, чем у меди. Из-за невысокой твердости и прочности золото используется в ювелирном деле в виде сплавов с другими металлами и в очень редких случаях — в чистом виде.

Количественный состав металлов в сплавах с золотом отражается на его цвете (табл. 7.3).

Таблица 7.2

Основные физические свойства драгоценных металлов

Серебро — металл белого цвета, практически не взаимодействует с кислородом воздуха при комнатной температуре, однако из-за наличия в воздухе сероводорода со временем покрывается темным налетом сульфида серебра. Устойчиво в воде, не растворяется в азотной и горячей концентрированной серной кислотах. С царской водкой образует нерастворимый хлорид серебра. Как и золото, оно взаимодействует с щелочными растворами цианидов. Плотность серебра 10,5 г/см³, температура плавления 960,5°С, твердость по шкале Мооса 2,7. Хорошо полируется, имеет высокую отражательную способность, обладает хорошей ковкостью и самой высокой по сравнению со всеми металлами тепло- и электропроводностью. Чтобы повысить твердость и прочность серебра, его используют в сплавах с другими металлами.

Платина — металл, имеющий бело-серую окраску, аналогичную окраске стали. Платина практически нерастворима в воде, в кислотах, за исключением горячей царской водки, при взаимо­действии с которой образуется платинохлористоводородная кислота. Плотность 21,45 г/см³, температура плавления 1773,5°С, твердость по шкале Мооса 4,3. Пластична, хорошо полируется, обладает высокой отражательной способностью, имеет низкую тепло- и электропроводность, малую удельную теплоемкость.

Палладий — металл серебристо-белого цвета, пластичный и ковкий, легко прокатывается в фольгу и протягивается в тонкую проволоку. Плотность 12,02 г/см³, температура плавления 1555°С, твердость по шкале Мооса 4,8. На воздухе при нормальной температуре палладий не окисляется, устойчив во влажной среде. При нагревании до температуры 860°С окисляется, причем при увеличении температуры оксид разлагается и металл снова светлеет. По своим свойствам палладий уступает всем металлам платиновой группы. Он растворим в азотной и горячей серной кислотах, а также в царской водке.

Родий — голубовато-белый металл, напоминающий алюминий, твердый и хрупкий. Имеет высокую отражательную способность. При нагревании приобретает пластичность. Плотность родия 12,41 г/см³, температура плавления 1966°С, твердость по шкале Мооса 6. Родий — химически стойкий металл. В нормальных условиях на воздухе и в воде не окисляется. При нагревании покрывается черной оксидной пленкой, которая исчезает при температуре свыше 1200°С. Устойчив к действию кислот (кроме концентрированной серной кислоты), царской водки, серы, хлора, фтора. Применяется в ювелирном деле как декоративное защитное покрытие ювелирных изделий.

Методы диагностирования

Существует достаточно много различных методов оценки качества сплавов драгоценных металлов.

В XVII веке в России наиболее популярными были методы оценки по изменению цвета при накаливании или с помощью специального пробирного камня, который делался из плотного не поддающегося действию кислот черного сланца. Последний до сих пор используется при экспертизе в лабораторных условиях.

Поверхность пробирного камня слегка смазывают миндальным, ореховым или другим растительным маслом, а затем протирают насухо. После этого сплавом, проба которого должна быть определена, и пробирной иглой (эталоном с известным содержанием золота) на поверхности камня натирают полоски одинаковой (по силе нажатия) плотности. Эти полоски смачивают (поперек) соответствующим реактивом. Спустя 20¸30 с реактив осторожно просушивают, убирая излишки фильтровальной бумагой и сравнивают его действие на полосках, оставленных испытуемым сплавом и пробирной иглой. Хотя этот метод предполагает визуальную оценку результатов исследования, он позволяет определить содержание золота с довольно высокой точностью - до 3¸5 проб.

Обычно при использовании пробирного камня сначала проводят качественную оценку сплава, в ходе которой определяется наличие в сплаве тех или иных металлов. Затем определяется количественное содержание (проба) драгоценного металла.

Таблица 7.3