ЧЕРНЕНИЕ СПЛАВА ЗОЛОТА ЗлСрМ 583-80
Зайцев В. Н., Сарбаева Н. В.
Черненое золото — самобытная своеобразная область русского золотого дела. В нем с большим мастерством сочетается декоративная выразительность общего решения предмета с за-нимательной сюжетностью черневой части изделия.
Чернение золота — один из древнейших видов ювелирного дела. Трудно установить время начала искусства нанесения черневого орнамента на изделия из золота. Еще на ранних стадиях развития ювелирного искусства появилась потребность усилить, оживить вырезанный на драгоценном металле рисунок, сделать его возможно более четким.
Чернь — это сплав серы и сульфидов серебра, свинца и меди, иногда висмута в различных сочетаниях. Такой сплав прокладывают на изделия, как правило, по углубленной поверхности (гравировка, оброн, литье, рисунчатая штамповка, чеканка). На первый взгляд, технология получения черневого рисунка очень проста. Черневой сплав размельчают, просеивают, увлажняют и прокладывают на изделия. Затем изделия с проложенной чернью высушивают, обжигают, вплавляя чернь, расчищают до основного металла, шлифуют и полируют.
Существует множество рецептов для изготовления составов черни [1,2]. Более или менее значительные изменения в пропорции входящих в состав компонентов обеспечивают прочность и цвет черни — от светло-серого до бархатисто-черного, особенно красивого на золоте.
До нас дошло несколько указаний о том, как составлялась чернь [3]. В Риме чернь делали, сплавляя три части серебра, три части серы и одну часть меди. В Германии чернь изготовляли из четырех частей серебра, двух меди, одной части свинца и избыточного количества серы. Теоретически не должно быть разницы между составом черни для серебра и золота, однако документы XVI в. свидетельствуют о том, что в состав черни добавляли в небольшом количестве золото.
В настоящее время известен черневой сплав на основе сульфидов серебра, меди и свинца, в который введена добавка селена или теллура, обеспечивающая сцепление сплава с поверхностью изделий из золота [4]. Однако в практике массового производства применить этот сплав очень сложно из-за его повышенной токсичности.
Авторы разработали черневой сплав на основе существующего состава для чернения серебра с добавлением смеси солей минеральных кислот: азотнокислого и хлористого аммония, способных образовывать прочные, устойчивые соединения с поверхностью изделий из золота ЗлСрМ 583-80.
Было исследовано 15 составов черни, физические свойства некоторых из них приведены в табл. 1.
Физические свойства черневых составов при температуре обжига 700 — 720 o С
| Сцепление после двухкратного проката | Растекаемость, мм | Пористость, количество пор/см 2 | Цвет |
|---|---|---|---|
| Скалывание | 11,0 | 3 | Черно-серый |
| Адгезия | 12,5 | 2 | Черный |
| Скалывание | 18,0 | 20 | Серый |
| « | 11,0 | 10 | Черный |
| « | 12,0 | 10 | « |
| Адгезия | 12,3 | 2 | « |
| Скалывание | 15,0 | 23 | Серый |
| « | 13 | 11 | Черный |
| Адгезия | 12,0 | 11 | « |
| « | 12,5 | 4 | « |
| « | 12,0 | 2 | « |
| « | 12,2 | 4 | « |
| Скалывание | 10,7 | 5 | Серый |
Как видно из данных табл. 1, можно добиться достаточно высокой адгезии черненого сплава к золоту 583 p , однако при этом чернь либо отличается высокой пористостью, либо цвет ее не соответствует цвету исходного состава.
Проведенные исследования позволили выбрать для дальнейших работ наиболее качественные составы, отвечающие требованиям, которые предъявляются к черненому покрытию (табл. 2).
Составы черневых сплавов
| Компоненты | Количество, вес. % | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Номера составов | |||||
| 2 | 6 | 9 | 10 | 11 | |
| Сульфиды серебра | 14,0 | 12,0 | 10,0 | 15,0 | 13,0 |
| меди | 41,5 | 42,0 | 45,0 | 40,0 | 42,0 |
| свинца | 43,0 | 44,0 | 44,0 | 43,0 | 43,5 |
| Аммоний хлористый | 0,5 | 1,0 | 0,5 | 1,0 | 1,0 |
| азотнокислый | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Указанные составы были подвергнуты испытаниям на:
1) растекаемость черни на поверхности золота ЗлСрМ 583-80;
2) прочность сцепления черневого сплава;
3) пористость черневого покрытия;
4) цвет и блеск черневого покрытия;
5) химическую устойчивость черневого сплава.
Приведенные в табл. 2 черневые составы устойчивы к обработке в разбавленных щелочах (например 5-10%-ных вод-ных растворах NaОН и КОН) и кислотах (например 10%-ных водных растворах HCl, H2SO4, HNO3, СH3СООН) в течение 15 мин и выдерживают испытания на удар (при нагрузке 0,02 Гм/см2) и разрыв (удлинение в два раза).
Растекаемость черни по поверхности сплава ЗлСрМ 583-80 определяли путем расплавления штабиков из черни при оптимальном температурном режиме. Для измерения растекаемости из черневого сплава приготовляют порошки определенной фракции (остаток между ситами № 02 и 0063).
Растекаемость черни по поверхности сплава ЗлСрМ 583-80 определяли путем расплавления штабиков из черни при оптимальном температурном режиме. Для измерения растекаемости из черневого сплава приготовляют порошки определенной фракции (остаток между ситами № 02 и 0063). Навеску порошка в 1 г увлажняют раствором смеси хлористого и азотнокислого аммония и спрессовывают на ручном прессе штабики диаметром 10 мм, затем устанавливают на подготовлен¬ную пластину сплава золота ЗлСрМ 583-80 и высушивают в сушильном шкафу при температуре 100-150 o С в течение 2 час, после чего помещают в муфельную печь, нагретую дo температуры испытания. Через 1,0-1,5 мин, когда чернь расплавится, пластину вынимают из муфеля и после остывания измеряют диаметр (мм) растекшейся капли.
Прочность сцепления определяют, изгибая пластину золота с черневым рисунком на угол 90° и возвращая ее в прежнее положение. Сцепление считается хорошим, если при двукратном изгибе черневое покрытие остается без изменений. Допу¬скается наличие небольших трещин и сколов на границе сплавов ЗлСрМ 583-80 и черни, видимых в микроскоп.
При испытании на разрыв пластину из золота с черневым рисунком прокатывают на вальцах, в результате чего происходит удлинение сплава ЗлСрМ 583-80 с чернью. Если при двухкратном удлинении на границе чернь — сплав ЗлСрМ 583-80 сколов и трещин не обнаруживается при визуальном просмотре, сцепление считают хорошим.
Пористость черневого рисунка определяют по количеству пор, приходящихся на 1 см 2 . Плотным черневым рисунком считают тот, где на 1 см 2 приходится не более четырех пор диаметром 0,1 — 0,2 мм.
Цвет и блеск черни устанавливают визуально, сравнивая с образцом, при этом учитывают, что хорошо проплавленный черневой сплав после припуска должен иметь металлический блеск. Цвет черни должен быть бархатисто-черным.
Химическую устойчивость черневого сплава проверяют в агрессивных средах. Для количественного определения химической устойчивости черневого сплава применяют зерновой метод: изменение веса черневого сплава после обработки в минеральных кислотах [5]. Кроме зернового метода, качество черневого рисунка определяют, предварительно выдерживая его в растворах азотной, серной и уксусной кислот и растворах щелочей в течение 14 мин. Черневое покрытие, не потерявшее блеска, цвета, не имеющее пор, считают химически устойчивым.
Один из важнейших технологических параметров — температура обжига черневого сплава. Для установления температурного режима обжига черни были приготовлены пластины золота ЗлСрМ 583-80, на которые прокладывалась чернь. Пластинки высушивались и обжигались в муфельной печи при фиксированной температуре. Плавление черни оценивалось визуально. Оптимальную температуру обжига определяли по растекаемости черни, прочности сцепления ее с золотой основой, степени пористости покрытия. Результаты даны в табл. 3.
Плавкость и растекаемость черни при обжиге
| Температура обжига, o С | Время, мин | Результаты визуального наблюдения |
|---|---|---|
| 350 | 3 5 10 | Чернь не спекается |
| 400 | 3 5 10 | Tо же |
| 450 | 3 5 10 | « |
| 500 | 3 5 10 | Чернь спекается частично, оплавления нет |
| 550 | 3 | Полное спекание и оплавление |
| 600 | 3 | Полное оплавление и начало растекания |
| 620 | 2 | Поверхность шероховатая |
| 640 | 2 | « |
| 660 | 2 | Поверхность блестящая, пор нет |
| 680 | 2 | То же |
| 700 | 2 | « |
| 720 | 2 | Поверхность пережженная |
По данным табл. 3 видно, что при температуре более 660 о С наблюдается полное растекание черни на образце.
Испытания показали (рисунок), что растекаемость капли черневого расплава с увеличением температуры повышается. Однако диаметр капли увеличивается сравнительно немного при повышении температуры с 660 до 720 o С. Это обусловливается поверхностным натяжением расплава и смачиваемостью сплава золота.
Хорошая адгезия черневого сплава ЗлСрМ 583-80 достигнута за счет введения в состав первого хлоридно-нитратной смеси аммонийных солей.
При нагревании черневого сплава, содержащего азотнокислый и хлористый аммоний, на поверхности золота ЗлСрМ 583-80 происходят следующие процессы:
— взаимная диффузия: расплав — твердое тело.
Химические реакции
Смесь азотнокислого и хлористого аммония при нагревании обладает реакционной способностью, как смесь азотной и соляной кислот, поэтому до полного разложения аммонийных солей (
700оС) протекает реакция растворения золота на границе расплав черни — сплав золота ЗлСрМ 583-80 по типу Au + 3HNO3 + HCl → HAuCl4 + 3NO2 + 3H2O с последующим восстановлением золота из золотохлорводородной кислоты или ее аммонийных солей. Восстановлен¬ное золото обеспечивает надежное сцепление черневого сплава с основой.
Диффузия
Особенности процесса диффузии в твердом теле существенным образом зависят от дефектности структуры твердого тела [6].
В сплаве ЗлСрМ 583-80 диффузия осуществляется по междуузлиям и вакансиям: элементы черневого сплава проникают с поверхности на глубину до 80 мк. Для определения диффузионного слоя с поверхности сплава ЗлСрМ 583-80 авторы изготовили шлифы и осмотрели их с помощью металлографического микроскопа.
Установлено, что в реакциях данного вида особенно активен свинец. Если снять черневой сплав с поверхности сплава ЗлСрМ 583-80 и растворить его, нагревая в НNО3, то на поверхности останется темный шероховатый след. При специаль¬ной термической обработке происходит вспучивание на месте темного пятна, характерное в случае наличия примесей свинца.
Для того, чтобы подтвердить наличие примесей свинца в поверхностном слое сплава ЗлСрМ 583-80 после снятия черни, проводился спектральный анализ, показавший присутствие сле-дов свинца, вместе с тем, в стандартном образце сплава ЗлСрМ 583-80 таких следов не обнаружено. При стравливании черневого пятна концентрированной азотной кислотой на поверхности сплава золота наблюдается четкая кристаллическая структура с явными следами нерастворимых примесей.
На основании изученных экспериментальных данных авторы разработали технологический процесс декоративной обработки изделий из золота новым черненым сплавом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андрющенко А. М. Руководство золотых и серебряных дел мастерства. Ниж. Новгород, 1904.
2. Монцер М. В. Гравирование и художественная отделка металлов. С. П. Издательство А. Ф. Сухова, 1911.
3. Постникова-Лосева И. М., Платонова П. Г., Ульянова Б. Л. Русское черневое искусство. М, «Искусство», 1972.
4. Зайцев В. Н., Сарбаева Н. В., 3асухина Л. 3. Черневой сплав для нанесения на ювелирные изделия из золота и его сплавов. Авторская заявка № 2149901/23-26 от 21.04.75 г
5. Варгин В.В. и др. Технология эмали и эмалирование металлов. Л., «Машгиз», 1959.
6. Xеннеи Н. Химия твердого тела. М.. «Мир», 1971.
Источник
Чёрное золото — новый сплав для ювелирных украшений
Украшения из новейшего сплава
Здравствуй уважаемый читатель! В данной публикации речь пойдёт о чёрном золоте, о новом сплаве для ювелирных украшений. Украшения из чёрного золота являются новшеством в ювелирной промышленности. В настоящее время стоимость обычного золота в ювелирных украшениях довольно высока. Совсем недавно учёными был разработан новейший биоматериал, представляющий собой сплав, в котором содержится 75% золота, 15% кобальта и 10% хрома. Данный сплав окисляется при наличии высокой температуры и становится чёрным.
Сплав хрома и кобальта CoCr впервые был создан для использования в медицине, и неспроста, ведь данное сочетание химических элементов обладает особой прочностью и отличными гипоаллергенными свойствами. Из этого материала изготавливают медицинские инструменты.
Сегодня часто можно встретить ювелирные украшения из чёрного золота, которое нашло применение в ювелирной индустрии. Золото , хром и кобальт стали альтернативой для изготовления обручальных колец. Из-за своей относительно не высокой цены, эти металлы более выгодны для производителей и цена на изделия из данного материала долгое время может оставаться стабильной. Сплав хрома и кобальта очень прочный и долговечный. Он устойчив к появлению вмятин и царапин на украшениях, которые могут появиться в процессе носки. Кобальт по твёрдости можно сравнить с титаном.
Современное ювелирное производство всё больше уделяет внимание созданию сплавов более твёрдых и устойчивых к появлению царапин на изделиях, поэтому такие металлы как кобальт, вольфрам всё чаще входят в состав ювелирных изделий. Это вполне понятно, ведь чистые драгоценные металлы, из-за своей мягкости не могут, прослужить долгое время. Постоянные деформации и царапины на украшениях в конечном итоге портят их и делают не пригодными к использованию. Кобальт, в отличии от титана и вольфрама, придаёт украшениям более глубокий цвет.
Выбор обручальных колец ограничен драгоценными металлами, такими как серебро , платина и конечно золото. Каждый из этих металлов имеет свои недостатки. Платина слишком дорого стоит, поэтому не каждый позволит себе потратить значительную сумму денег в момент бракосочетания, ведь со свадьбой связано большое количество других расходов. Серебро, хоть и недорогое, но со временем имеет свойство темнеть и терять свой внешний вид, к тому же очень мягкое оно. Золото, тоже дорогое и также мягкое, легко царапается и деформируется.
Но приход чёрного золота меняет ситуацию на ювелирном рынке. Изготовленные из этого материала обручальные кольца долгие годы сохранят свой первоначальный вид. К тому же, если у вас чувствительная кожа к металлам, то чёрное золото является более гипоаллергенным. Конечно, сразу поверить во всё это трудно, поэтому, не попробовав, убедиться будет сложно. Закажите себе одно небольшое кольцо, и если материал оправдает ваши ожидания, то смело можно выбрать что-нибудь по массивней.
По, своему опыту могу сказать, что украшения из данного материала вам точно понравятся. Ведь они поражают своей необычностью, новизной и красотой. Многие эксперты ювелирной промышленности предполагают, что со временем украшения из чёрного золота приобретут большую популярность, нежели изделия из дорогого белого, жёлтого золота или платины. Чёрное золото создаёт новый тренд в моде, а в сочетании с драгоценными камнями изделия из него становятся совершенными.
Способы получения чёрного золота
Также хотелось бы отметить ещё один способ получения чёрного золота. Эта технология в корне отличается от предыдущей, которая предусматривает сплав золота, кобальта и хрома. Существует не хитрая техника покрытия гальваническим способом украшения из обычного золота. Этот метод называют родирование . Он широко применяется в ювелирной промышленности.
В данном случае используется электролит, содержащий рутений или родий чёрного цвета. В отличии от сплава, родиевое покрытие совсем не долговечно, оно имеет свойство стираться и приходится его заново покрывать слоем родия. Поэтому, приобретая изделие, убедитесь, что оно сделано из сплава, а не покрыто родием. Это сделать довольно просто, внимательно исследуйте украшение, загляните в уголки и труднодоступные места, если это гальваническое покрытие, то будут видны просветы.
Также, существует ещё один способ получения чёрного золота, который предусматривает напыление на обычное золото аморфного углерода. Метод этот довольно сложный, поэтому используется редко. В основном применяется он в создании корпусов к наручным часам.
Коллекции известных брендов
Хочу привести примеры брендов и их коллекций украшений, выполненных из чёрного золота.
1. Коллекция под названием Istanbul от знаменитого бренда Antonini, в которую входят роскошные кольца , исполненные в стиле старинного турецкого ремесла.
2. Коллекция Fire & Ice от известного бренда из Австралии Autore, также создана с использованием чёрного золота в сочетании с чёрным жемчугом и драгоценными камнями.
3. Известный бренд Damiani, представил публике коллекцию Cincilla, сочетающая в себе, изделия из белого и чёрного золота. Данные украшения восхищают своей необычностью, красотой и роскошью.
4. Stephen Webster – профессиональный мастер ювелирного искусства, также предпочитает работать с чёрным золотом. Его коллекция на тему морских обитателей не оставит равнодушным ни кого. Она состоит из подвесок в виде крабов, медуз и рыб, а также роскошные серьги и кольца.
5. Известный ювелирный дом Gurhan, представил коллекции украшений созданные в винтажном стиле также из чёрного золота. Их названия Paradiso, Delight и Dalian.
6. Ювелирная компания Gianfranco Ferre также не оставила без внимания чёрное золото. Она создала эксклюзивные украшения с удивительным прозрачным дизайном. Они так искусно выполнены, что обычный человек, даже не сможет понять, из какого материала они произведены.
7. Знаменитый бренд Sevan Bıçakçı, представил роскошную коллекцию. Вошедшие в неё украшения сочетают в себе большие драгоценные камни и чёрное золото. Эксклюзивность украшениям данной коллекции придают оригинальные рисунки, вырезанные вручную на драгоценных камнях.
Источник