Разные сплавы серебра. Как плавится серебро: температура и способы плавления

Повышение плотности тока на 1 а/дм 2 увеличивает процент содержания сурьмы в осадке на 0,5%. Применение плотности тока больше 1 а/дм 2 возможно при перемешивании и температуре электролита 50-60 o С, что при наличии в электролите сравнительно большой концентрации свободного цианистого калия крайне нежелательно.

Н. П. Федотьевым, П. М. Вячеславовым и Г. К. Буркат предложен нецианистый электролит для осаждения сплава серебро-сурьма с содержанием сурьмы 2-2,5%. За основу данного электролита взят синеродистороданистый электролит серебрения. Сплав представляет собой ряд твердых растворов, отмечается наличие в нем интерметаллических соединений состава АgSb и Аg 3 Sb. При содержании в осадке 8-10% сурьмы были получены зеркально-блёстящие осадки. В качестве депассиватора анодов применяется роданид калня. Анодная плотность тока не должна быть меньше катодной, так как в противном случае будет происходить химическое растворение анодов. Свойства сплава мало чем отличаются от свойств сплава, полученного из цианистого электролита, Данный электролит значительно менее токсичен, чем описаный выше.

Из растворов, содержащих 20 - 30 ммоль/л Н 2 SеО 3 , 2,5--10 ммоль/л АgNО 3 , подкисленных в зависимости от концентрации АgNО 3 15 - 60 мл/л азотной кислоты получены компактные осадки сплава серебро - селен. Состав и качество осадков зависят от соотношения Н 2 SеО 3 и АgNО 3 в католнте, их суммарной концентрации, температуры и плотности тока.

На серебряном катоде были получены компактные блестящие осадки, толщиной до 1 мкм состава от 0,13 до 4,5 ат.% селена; на платиновом катоде были получены только матовые осадки состава от 2,4 до 4,4 ат.% селена. Тонкие слои сплава селена с серебром обладают полупроводниковыми свойствами.

Опыты проводились в сосуде из оргстекла с диафрагмой из поливинилхлоридной ткани, с платиновыми анодами; катодами служила платиновая пластинка или медная (иногда платиновая), электролитически покрытая серебром.

Результаты работы очень интересны, так как это первый некомплектный электролит для получения сплавов серебра, но получение сплава серебра с селеном пока еще находится в стадии лабораторных разработок.

Для осаждения сплава серебро - висмут с 1,5 - 2,5 вес,% висмута предложен пирофосфатносинеродистый электролит. Сплав обладает высокой микротвердостью (190 кг/ мм 2), износостойкость его в 3 - 4 раза выше, чем чистого серебра.

При совместном осаждении серебра и висмута имеет место деполяризация разряда обоих компонентов сплава, увеличение предельных токов разряда серебра и висмута в сплав. Висмут осаждается в сплав с образованием твердого раствора висмута в серебре до 1,3 - 1,5 ат.% (по сравнению с 0,33 ат % висмута при температуре выше 200 o С по диаграмме состояния)

Электролит для получения сплава приготавливался на основе железистосииеродистого электролита путем добавления к нему пирофосфатного комплекса висмута (КВiP 2 О 7).

Электролит чувствителен к иону NO - 3 , поэтому железистосинеродистый электролит серебрения приготавливали из хлористого серебра, что, несомненно, является достаточно сложным. Осадки удовлетворительного качества получались в очень небольшом интервале рН электролита от 8,3 до 8,7.

В литературе имеются упоминания о возможности осаждения сплава серебро-висмут из комплексного аммиакатносульфосалицилатного электролита, но конкретных данных по составу электролита и составу осадков авторы не приводят.

Из всех вышеприведенных электролитов широкое промышленное применение нашел пока только пирофосфатно-роданистый электролит для получения сплава серебро-паладнй (табл. 2). В литературе недостаточно освещены еще вопросы получения зеркально-блестящих сплавов серебра, и особенно, из нецианистых электролитов, хотя именно такие покрытия вызывают повышенный интерес из-за их отличного декоративного вида и повышенной коррозионной стойкости. Сочетание обоих этих качеств является особенно ценным для ювелирной промышленности.

Задача состоит в разработке достаточно скоростных нетоксичных электолитов для осаждения блестящих сплавов серебра.

ЛИТЕРАТУРА

1. Скирстымояская Б. И. Успехи химии. 33,4 , 477(1964).

2. Федотьев Н. П., Бибиков Н. Н. Вячеславов П. М., Грилихеc С. Я. Электролитические сплавы. Машгиз, 1962.

3.Зытнер Л. А. Диссертация (к. т. н.). ЛТИ им. Ленсовета, 1967.

4. Ямпольский А. М. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. «Машиностроение», 1971.

6. Мельников П. С., Саифуллин Р. С., Воздвиженский Г. С. Защита металлов, т. 7, 1971.

7. Патент ФРГ, с 23 в.

8.Буркат Г. К., Федотьев Н. П., Вячеславов П. М. ЖПХ, ХLI, вып. 2, 427, 1968.

9. Кудрявцев Н. Т., Кушевич И. Ф., Жандарова И. А. Защита металлов, 7, 2, 206, 1971

10. Агарониянц А. Р., Крамер Б. Ш. др. Электролитические покрытия в приборостроении. Л., 1971.

11. Буркат Г. К., Федотьев Н. П. и др. ЖПХ, ХLI, 2, 291 - 296, 1968.

13. Вячеславов П. М., Грилихес С. Я. и др. Гальванотехника благородных и редких металлов. «Машиностроение», 1970.

14. Brenner A. Electrodeposition of Alloys, N.-J.-L., (1963)

15. Избекова О. В., Кудра О. К., Гаевская Л. В. Авт. свидетельство, СССР, кл. 236 5/32, № 293060, заявл. 10/Х 1969.

16. Струиина Т. П., Иваиов А. Ф. и др. Электролитические покрытия в приборостроении. 83, Л., 1971.

17. Кудрявцева И. Д., Попов С. Я., Скалозубов М. Ф. Исследования в области гальванотехники (по материалам межвузовского научного совещания по электрохимии), 73, Новочеркасск, 1965

18. Фрумкин А. Н., БагоцкиЙ В. С., Иофа 3. А., Кабанов В. Н. Кинетика электродных процессов. Изд. МГУ, 1952.

19. Ваграмян А. Т. Электроосаждснне металлов. Изд. АН СССР, 1950.

20. Кравцов В.И. Электродные процессы в растворах комплексов металлов, ЛГУ, 1959.

21. Le Blanc M., Jchick J. Z. phus. chem., 46, 213, 1903.

22. Левин. А. И. Тезисы докладов научно-технической конференции по теории и практике использования в гальванотехнике неядовитых электролитов. Изд. Казанского ун-та, 1963.

23. Андрющенко Ф. К., Орехова В. В., Павловская К. К. Пирофоефатные электролиты. Киев «Техника», 1965.

24. Ахумов Е. И.. Розен Б. Л. Доклады АН СССР, 109, № 6, 1149, 1956.

25. Буркат Г. К.. Диссертация(к. т. п.). ЛТП им. Ленсовета, 1966.

26. Пацаускас Э. И., Яиицкии И. В., Ласавичене И. А. Тр. АН Лит. ССР, Б., № 2(65), 61 - 7!, 1971.

27. Канкарис В. А., Пиворюнаите И. Ю. Химия и химическая технология. Научные труды вузов Лит. ССР, № 3, 1963.

29. Дубяго Е. И., Тертышная Р. Г., Осаковский А. И. Химическая технология. Республиканский межвед, тематмч. паучно-техн. сб., вып. 18, 8, 1971

30. Krohn and Bohn C, W. Plating, 58, № 3, 237-241, 1971.

32. Фантгоф Ж. Н., Федотьев Н. П., Вячеславов П. М. Покрытия драгоценными и редкими металлами. Материалы семинара, 105, М., 1968

33. Кудра О. К., Избекова О. В., Гаевская Л. В. Вестник Киевского политехнического ин-та, № 8, 1971.

34. Рожков Г. А., Гудпн Н. В. Труды Казанскою химпко-технологич. ин-та, в. 36, 178, 1967.

35. Грилнхес С. Я., Исакова Д. С. Всесоюзная научная конференция. Пути развития и последние достижения в области прикладной электрохимии (10-12 ноября 1971 г.), Л., 1971.

В ювелирной промышленности используются сплавы системы серебро-медь. Диаграмма состояния данной системы приведена на рис. 94

Эта система затвердевает с образованием твердых растворов с ограниченной растворимостью. При затвердевании ее образуются следующие фазы, легко различаемые под микроскопом: обогащенный серебром α-твердый раствор с наибольшим содержанием меди 8,8%; обогащенный медью β-твердый раствор с наибольшим содержанием серебра 9%. Только в сплаве состава 71,5%Ag и 28,5%Сu образуются одновременно α и β фазы. Температура затвердевания этого сплава от начала процесса до конца остается постоянной и равной 779 о С. Кривая охлаждения его подобна кривой охлаждения чистого металла. Структура сплава данного состава является мелкозернистой и равномерной. Такую структуру принято называть эвтектической. Если содержание серебра в сплаве меньше 71,5%, то такой сплав принято называть заэвтектическим. К этой области сплавов принадлежит, например, сплав, содержание серебра в котором составляет 50%. Он начинает затвердевать при такой же температуре, как и сплав 875 пробы, но в отличие от последнего при затвердевании из расплава выделяются кристаллы β-фазы. С их ростом содержание меди в расплаве уменьшается, а содержание серебра увеличивается. Когда содержание серебра достигнет

71,5%, а температура упадет до 779°С, остаточная жидкая фаза кристаллизуется вокруг кристаллов β-фазы в виде эвтектики, т.е. происходит одновременное образование α- и β-фаз.

Если содержание серебра в сплаве выше 71,5%, то такие сплавы называют доэвтектическими как, например, сплав серебра 875 пробы. При затвердевании его при температуре 840°С из расплава выделяются обогащенные серебром кристаллы α-фазы. Содержание серебра в расплаве уменьшается и при температуре 779°С остаток расплава достигает эвтектического состава, который затвердевает в виде эвтектики, располагаясь по границам зерен.

Если содержание меди в сплаве соответствует составу α-фазы или еще меньше, то образуется гомогенный твердый раствор. Такие сплавы называются твердыми растворами. К ним относятся все сплавы с содержанием серебра выше 91,2%. В качестве примера может служить сплав серебра 925 пробы. Он начинает затвердевать при температуре 900°С и имеющаяся в сплаве медь полностью растворяется в серебре. Так как в сплаве находится 7,5% меди, то предел насыщения серебра медью, равный 8,8%, не достигается и при 810°С сплав застывает с образованием гомогенного твердого раствора.

Подобные твердые растворы образуются и со стороны меди, но в производстве ювелирных изделий эти сплавы не применяются.

С понижением температуры растворимость металлов в твердом состоянии уменьшается и избыточный металл начинает выделяться из сплава по кривой, идущей вниз от точки, соответствующей пределу насыщения. Практически почти во всех случаях используются сплавы, в которых содержание серебра выше 71,5%, т. е. доэвтектические сплавы.

Белый цвет серебра с увеличением содержания меди становится все более и более желтоватым. Если медь составляет 50% сплава, то сплав становится красноватым и сплав с 70% Сu имеет уже красный цвет.

Процессы выделения в твердом состоянии способствуют повышению твердости, особенно в сплавах, лежащих в пограничных областях твердых растворов и доэвтектических сплавов, как, например, у сплава 925 пробы. Если этот сплав после литья или отжига необходимо получить мягким, то его следует подвергать закалке; с другой стороны, нагревом до определенной температуры можно достигнуть существенного повышения его твердости.

Как видно из таблиц и диаграмм, у сплавов серебро-медь с повышением содержания мели твердость и прочность повышаются, а пластичность понижается. Это означает, что высокопробные сплавы серебра хорошо поддаются обработке давлением.

Стойкость сплавов системы серебро-медь к кислотам почти одинакова, так как оба исходных металла одинаково устойчивы против важнейших кислот. Сплавы серебра легко растворяются в азотной и концентрированной серной кислотах, в то время как к разбавленной серной кислоте, наиболее распространенном травителе, они не растворяются. Однако даже чистое серебро неустойчиво на воздухе. Из-за образования черного сульфида серебра сплав становится тусклым. С увеличением содержании меди в сплаве, стойкость его на воздухе уменьшается, ввиду того, что серные и аммиачные соединения приводят к потемнению меди.

Данных диаграмм и таблиц вполне достаточно для того, чтобы иметь полное представление о свойствах сплавов. Однако следует указать на некоторые свойства основных сплавов серебра, применяемых в ювелирном деле

Серебро 950 пробы. Цвет этого сплава соответствует цвету чистого серебра. При отжиге на воздухе на поверхности сплава образуется тонкая внешняя окисная пленка, под которой находится гетерогенный внутренний окислый слой. Благодаря высокой температуре плавления и цвету этот сплав следует использовать для эмалирования и чернения, так как краски эмали и черни на этой основе имеют интенсивный блеск. Этот сплав в очень хорошо поддается обработке давлением. Его следует применять при глубокой вытяжке, чеканке, а также для изготовления очень тонкой проволоки. При температуре 600 о С начинается старение сплава. После разливки или отжига следует сразу же приступать к обработке сплава, так как в противном случае может произойти естественное старение и пластичность сплава сильно понизится. К недостаткам сплава серебра 950 пробы следует отнести невысокие механические свойства. Изделия, изготовленные из этого сплава, при эксплуатации деформируются. Старением можно увеличить прочность сплава от 50 кгс/мм 2 до 100 кгс/мм 2 , но это приводит к усложнению и удорожанию технологического процесса обработки сплава.

Серебро 925 пробы. Этот сплав иначе еще называется «стерлинговое серебро» или «стандартное серебро». Из-за высокого содержания «серебра в сплаве и высоких механических свойств оно нашло широкое распространение во многих странах. Цвет сплава такой же, как у серебра 950 пробы, однако механические свойства выше. Сплав пригоден для эмалирования и чернения, но краски эмали и черни не должны иметь высокую температуру плавления. Для получения высокой пластичности после отжига этот сплав следует подвергать закалке. Благодаря старению при температуре 300°С прочность сплава повышается с 60 до 160 кгс/мм 2 .

Серебро 900 пробы. Этот сплав применяется, главным образом, для филигранных работ. Цвет его несколько отличается от цвета чистого серебра. Зачастую после окончания обработки изделие из этого сплава подвергают многократному травлению для того, чтобы удалить медь с поверхности изделия. Этот сплав менее стойкий на воздухе, чем сплавы 950 — 925 проб. Однако он имеет хорошие литейные свойства, хорошо обрабатывается давлением, но для глубокой чеканки он является слишком прочным. В качестве основы для нанесении эмали и черни сплав 900 пробы непригоден, поскольку у него при температуре 779°С начинается оплавление границ зерен.

Серебро 875 пробы. Это сплав применяется дли изготовления декоративных украшений. Цвет сплава и стойкость к потускнению почти такая же, как и у сплава серебра 900 пробы. Механические свойства его более высокие, а, следовательно, обрабатываемость давлением хуже, чем у сплавов серебра 900 пробы.

Серебро 800 пробы. Этот сплав применяется, в основном, для изготовления корпусов и столовых приборов. Его преимущество состоит, главным образом, в том, что он дешевле описанных выше сплавов. Главным недостатком является желтоватый цвет и малая химическая стойкость на воздухе. Для устранения этих недостатков многократным нагреванием и последующим травлением увеличивают содержание серебра в поверхностном слое. В связи с высоким содержанием меди в сплаве, в кислых продуктах происходит образование ядовитого ацетата меди. Примером может служить появление зеленого налета ацетата меди на столовых приборах при соприкосновении их с уксусом. Механические свойства сплава 800 пробы незначительно отличаются от свойств сплава 875 пробы, однако при обработке давлением его следует чаще подвергать промежуточному отжигу, чем вышеописанные сплавы. Литейные свойства его лучше, чем у сплавов с более высоким содержанием серебра. Точка ликвидуса находится при температуре 800°С. Это позволяет производить разливку при температуре 900°С, что соответствует температуре солидуса сплава 925 пробы.

Серебро 720 пробы. Этот эвтектический сплав из-за своих механических свойств и желтой окраски почти не находит применения. Правда, сплав серебра 750 пробы нашел довольно широкое применение в качестве припоя в 19 столетии. Твердость и прочность эвтектических сплавов — наибольшая, а пластичность — наименьшая из всех сплавов системы Ag-Cu. Кроме того, этот сплав обладает хорошей упругостью и в некоторых случаях из него изготавливают пружины, иглы и подобные им изделия. Иногда сплав 720 пробы применяют в качестве припоя. Свойства сплавов серебра даны в табл. 30.

Таблица 30. Свойства сплавов серебра

Влияние примесей на свойства сплавов системы серебро — медь. Если сплав системы серебро-медь содержит какой-либо другой сопутствующий элемент, то он превращается в сплав трех или более компонентов и его свойства изменяются более или менее сильно. В этом случае необходимо делать различие между вредными примесями и легирующими элементами.

В сплавах серебра, применяемых в производстве ювелирных изделий, содержание никеля до 1% препятствует росту зерна и тем самым улучшает механические свойства сплавов. С увеличением содержания никеля до 2,5% ухудшается обрабатываемость сплава. При еще большем содержании никеля он не растворяется в сплаве и становится вредной примесью.

Железо всегда является вредной примесью в сплавах серебра. Оно не растворяется в серебро и присутствует в его сплавах в виде чужеродных частиц, ухудшающих обрабатываемость сплава.

Сплавы серебра, содержащие свинец, всегда становятся хрупкими при нагреве, т.е. красноломкими. Свинец и серебро образуют эвтектику, которая плавится при температуре 304°С. В связи с этим ни в коем случае нельзя допускать присутствие свинца в сплаве.

Незначительное количество олова, присутствующее в сплаве, снижает температуру плавления сплава. Чистое серебро может растворить в себе до 19% однако сплав получается более тусклый, мягкий и пластичный, чем сплав Ag—Сu. Если в сплаве Ag—Cu содержание олова превысит 9%, то образуется хрупкое соединение Cu 4 Sn. Так как олово при плавлении окисляется, то хрупкость сплава возрастает из-за образования SnO 2 .

До 5% алюминия растворяются в твердом сплаве и почти не влияют на структуру и свойства сплава. Однако при более высоком содержании алюминия в сплаве образуется хрупкое соединение Ag 3 Al. При отжиге и плавке образуется также соединение Al 2 O 3 , которое, располагаясь по границам зерен, делает сплав хрупким и ломким.

Несмотря на то, что кремний в серебре не растворяется, он образует с серебром твердые и хрупкие кремнисто-серебряные соединения, которые, располагаясь по границам зерен, сильно затрудняют обработку сплава. Кремний может попасть в сплав, будучи восстановлен из материала тигля.

Сера образует с серебром и медью твердые соединения Ag 2 S и Cu 2 S. Которые могут располагаться как по границам, так и внутри зерен. Источниками попадания серы в сплавы могут быть содержащий серу исходный материал, горючие материалы, горючий газ, травители.

Незначительных следов фосфора уже достаточно для того, чтобы образовались хрупкие интерметаллические соединения Ag 2 P или Cu 3 P, которые в виде эвтектики располагаются по границам зерен. Сплавы от этого становятся хрупкими, быстро тускнеют, на них плохо ложатся гальванические покрытия. Фосфор может попасть в сплав при раскислении расплава фосфористой медью.

Серебро при температуре, несколько большей точки плавления, может растворить в себе кислорода в 20 раз больше своего объема, т.е. 1 часть расплавленного серебра может поглотить 20 частей кислорода. При температуре несколько ниже точки затвердевания растворимость кислорода в серебре составляет половину объема серебра, и кислород выделяется из металла. Кислород, не успевший выделиться из металла при его затвердевании, образует в краевой зоне слитка раковины, которые уменьшают прочность сплава и ухудшают обработку металла давлением. При вальцовке и вытяжке металл дает трещины. При нагреве такого металла газ расширяется, и на поверхности металла образуются вспучивания, так называемое «дутое серебро». Если серебро находится в сплаве с медью, то образуется закись меди Сu 2 О. В зависимости от месторасположения частичек закиси меди, они могут оказывать различное действие на свойства сплавов серебра. Если они располагаются тонким слоем по границам зерен, то влияние их на обрабатываемость сплава давлением незначительное. Если частицы закиси меди прижаты к твердым инородным телам, то при полировке они не вырываются и выступают над поверхностью. При прокатке металла они выкрашиваются и оставляют на поверхности следы в виде штрихов, образуя так называемое «штриховое серебро».

Двуокись серы содержится в горючих газах и оказывает вредное действие на сплавы серебра тем, что подобно кислороду поглощается расплавленным металлом. И при затвердевании его улетучивается и, как кислород, образует в металле раковины. Кроме того, образуются химические соединения в виде Сu 2 S и Ag 2 S, которые, располагаясь по границам зерен, ослабляют сцепление их в слитке.

Процесс литья по выплавляемым моделям сплавов на основе серебра и производство слитков изучены в настоящее время слабо . Показано, что при многократных переплавах сплава СрМ875 в слитках появляется газовая пористость, увеличивается содержание неметаллических включений и ухудшается пластичность металла. Плавка сплава СрМ 875 в вакууме 0,3 — 0,8мм.рт.ст. позволила уменьшить содержание примесей в металле и повысить его плотность. Использование вакуумированного металла при литье по выплавляемым моделям ювелирных изделий позволило ликвидировать такой дефект, как газовую пористость, а также улучшить чистоту поверхности отливок.

Л.А. Гутов Литье по выплавляемым моделям сплавов золота и серебра

Общая информация.

Чистое серебро - самый белый из всех металлов, у него наиболее высокий блеск, а ковкостью и пластичностью оно уступает только золоту. Серебро считается чистым, если его содержание составляет 999частей на юоо. Серебро высшей чистоты 999,5высоко ценится коллекционерами. Из серебра в большинстве случаев изготавливаются ювелирные изделия ручной работы. Чистое серебро, как правило, слишком мягко для изготовления большинства украшений. По этой причине его сплавляют с другими металлами, увеличивая прочность и твердость. Чаще всего для этой цели применяют медь. В небольших количествах медь привносит с собой в сплав жесткость, не снижая при этом блеск и ковкость.

Стерлинговое серебро или серебро 925 пробы является наиболее часто используемым сплавом. Число 925 означает количество частей серебра в тысяче, медь при этом составляет оставшуюся долю в 75/1000. Стерлинговое серебро принято как стандарт в Англии в XX веке, оно стало также международнопризнанным стандартом в Западном мире.

Еще один стандартный сплав - монетное серебро или 900 проба. Девяностопроцентное серебро применялось в качестве стандартного для чеканки монет США вплоть до 1966 года, теперь серебро для этих целей больше не используется. Другие международные стандарты для серебряных монет варьируются вплоть до сплава 80/20. Общая тенденция заключается в замене серебра в денежном обращении большинства стран на никель и алюминий. Такое же серебро 8оо пробы использовалось во многих странах во многих старых ювелирных изделиях.

Среди других серебряных сплавов стоит упомянуть "электр" - античный сплав Греции и Рима, а также зубную амальгаму - материал для изготовления "серебряных" пломб. Бериллие-вое серебро тверже чистого, при этом оно не тускнеет. "Британское серебро" - это ювелирный стандарт, применявшийся в Англии с 1697 по 1719 годы для предотвращения переплавки монет стерлингового серебра на ювелирные нужды; до сих пор оно является стандартным сплавом в Британском Содружестве.

Сплавы серебро/медь подвержены окислению в тем большей мере, чем выше содержание в них меди. Это обстоятельство также дает возможность применения различных химических реагентов для окрашивания поверхности серебряных предметов. Сульфиды, присутствующие в упаковочных материалах, особенно в резиновых колечках, а также загрязнение атмосферы - распространенные факторы, вызывающие окисление.

Правовые стандарты.

"Национальный акт по торговле золотом и серебром" (The National Gold and Silver Marketing Act) устанавливает стандарты пробирования серебряных изделий. Стандарт для стерлингового серебра предусматривает минимальное содержание 921 части на юоо, или 915 частей для паяных изделий.

С 1961 года этот акт требует обязательного наличия (помимо удостоверения качества) зарегистрированного клейма производителя-частного лица или организации, несущего ответственность за качество. Однако ни один закон США не требует наличия главным образом пробы. Если проба стоит, должно стоять и клеймо изготовителя. При отсутствии такого клейма на пробированном изделии оптовый и/или розничный продавец привлекается к ответственности за мошенничество.

Стерлинговый стандарт общепринят в США и в странах бывшей Британской империи. Серебряные изделия из других стран Запада обычно клеймятся числом, означающим содержание частей серебра на тысячу частей сплава. Клейма вроде "Silver" (серебро), "Mexican silver" (мексиканское серебро), "German silver" (немецкое серебро), "Indian silver" (индейское серебро) или любые другие подобные им вовсе не гарантируют наличия серебра в изделии. Фактически, "German silver" - это другое название для "никелевого серебра", сплава, в котором серебра нет совершенно.

Упрочнение при нагреве.

Изделия из стерлингового серебра могут оказаться слишком мягкими для эксплуатации после их изготовления с применением пайки. При пайке часто происходит отжиг металла. Стерлинговое серебро можно сделать более твердым, нагревая изделия из него до 6oo°F (315

С) и выдерживая при этой температуре в течение 15 минут. Затем изделию следует дать остыть на воздухе до комнатной температуры.

Сплавы серебра.

Состав и температура плавления.

Приведено процентное содержание

Сплавы серебра

В ювелирном деле почти во всех случаях используют сплавы, в которых содержание серебра выше 72 %. Белый цвет серебра с увеличением содержания меди становится все более желтоватым. Если медь составляет 50 % сплава, то сплав становится красноватым, а при содержании 70 % меди имеет красный цвет. Если сплав после литья необходимо получить мягким, то его не следует подвергать закалке, с другой стороны, нагревом до определенной температуры можно достигнуть существенного увеличения твердости. Для эмалирования следует использовать сплавы с высоким содержанием серебра или даже чистое серебро для того, чтобы изделие, на которое наносится эмаль, не расплавилось.

Стойкость сплавов серебро-медь к кислотам почти одинакова. Сплавы серебра легко растворяются в азотной и концентрированной серной кислоте.

Согласно ГОСТ 6836-80 предусматривается 18 серебряных проб. В ювелирной промышленности используются сплавы: 960, 925, 916, 875, 800 и 750 проб.

Все они серебряно-медные, имеют высокую пластичность, ковкость.

Сплавы платины и палладия

В современных ювелирных изделиях платиновый сплав встречается редко, он уступил свои позиции белому золоту. Для некоторых ювелирных изделий используется двухкомпонентный сплав 950 пробы, в состав которого кроме платины входят медь и иридий. Добавка иридия значительно увеличивает твердость сплава.

Палладий пока еще не является общепризнанным как самостоятельный металл для производства, ювелирных изделий, но он имеет хорошие перспективы, так как он дешевле платины, имеет более интенсивный белый цвет, лучшую обрабатываемость, и такую же, как платина, устойчивость на потускнение на воздухе.

Близкие по составу сплавы в разных странах могут иметь различные названия, иногда встречаются “устаревшие” названия, а также используется много сплавов цветных металлов, в которых может употребляться слово “золото”, в то же время золотом не являющееся. Вот некоторые из них.

Сплавы золота и платины и их имитация

· Геразолото - немецкое название 8-10-каратного золота, изготовленного фабричным методом.

· Золото “пинк ” - английское название очень бледного оттенка золота.

· Американское накладное золото - очень тонко позолоченный томпак.

· Цукатное золото - золото 980 и 1000 пробы.

· Накладное золото - медь с тонким (8 микрон) золотым покрытием.

· Электрон - - природный сплав золота и серебра (39 %).

· Золото “Musiv” - пластинки сульфидного олова с золотым блеском.

· Гранатовое золото - сплав золота 250 и 1000 пробы, применялось в XIX веке в Чехии для изделий с гранатами.

· Палау - североамериканское название “белого золота”. Сплав золота и палладия (8:2).

· Орайде или французское золото - 80 % меди, 15 % цинка, 5 % олова, или 86,13 % меди, 13 % цинка, 0,4 % олова, 0,6 % железа.

· Пинчбек или английское золото - сплав меди (83- 93 %) и цинка.

· Полузолото (немецкое название) - сплав меди (83,7 %), цинка (9,3 %), олова (7 %). Как правило, с позолотой.

· Голдин - сплав меди и алюминия.

· Сусальное золото - очень тонкие латунные листы.

· Симилор - сплав меди (83,7 %), цинка (9,3 %), олова (7 %), желтого цвета

· Штеррометалл - сплав латуни.

· Томпак - сплав меди (90 %) и цинка (10 %), может быть и другое соотношение.

· Оротон - торговое название похожего на томпак сплава.

· Хризокалък или золотая бронза - сплав меди (95- 98 %), цинка (2-5 %). Может быть другого сплава.

· Башбронза - бронза с содержанием 6 % олова, годится для позолоты.

· Алюминиевая бронза - сплав меди и алюминия (9: 1). Английское название ауфин, аурал, ауфор ; - французское название позолоченного на огне серебра.

· Гамильтонметалл (хризорин) - сплав меди (66,7 %), цинка (33, 3 %). Хорошо подходит для золочения.

· Мангеймское золото - сплав меди (83,6 %), цинка (9,4 %), олова. Изделия золотят.

· Мозаичное золото - сплав меди (66 %), цинка (34 %). Имеет оттенок самородного золота.

· Поликсен - название природной платины с другими металлами.

· Платинин - название сплава платины (67 %) и серебра (33 %).

· Плакарт - сплав внешне похож на платину, состоит из палладия (78 %), золота (15 %) и серебра (7 %).

· Белъгика - сплав, имитирующий платину, состоит из железа (74,5 %), хрома (16,6%) и никеля (8,9 %).

· Дюраметалл - сплав меди, цинка и алюминия.

· Платинор - сплав, состоящий из меди (57 %), платины (18 %), серебра (10 %), никеля (9 %) и цинка (6 %). Отличается красивым золотистым цветом.

· Платиновая бронза - сплав никеля и олова с небольшим добавлением платины, иногда добавляют серебро.

· Штеллит - сплав хрома и кобальта, похож на платину.

При описании любого элемента принято указывать его первооткрывателя и обстоятельства открытия. Такими данными об элементе №47 человечество не располагает. Ни один из прославленных ученых к открытию серебра не причастен. Серебром люди стали пользоваться еще тогда, когда не было ученых.

Объясняется это просто; как и золото, серебро когда-то довольно часто встречалось в самородном виде. Его не приходилось выплавлять из руд.

О происхождении русского слова «серебро» ученые и доныне не пришли к единому мнению. Большинство из них считают, что это видоизмененное «сарпу», которое в языке древних ассирийцев означало как серп, так и полумесяц. В Ассирии серебро считалось «металлом Луны» и было таким же священным, как в Египте золото.

С развитием товарных отношений серебро, как и золото, стало выразителем стоимости. Пожалуй, можно сказать, что в этой своей роли оно способствовало развитию торговли даже больше, чем «царь металлов». Оно было дешевле золота, соотношение стоимости этих металлов в большинстве древних государств было 1:10. Крупную торговлю удобнее было вести через посредство золота, мелкая же, более массовая, требовала серебра.

Сначала для пайки

С инженерной точки зрения серебро, подобно золоту, долгое время считалось бесполезным металлом, практически не влиявшим на развитие техники, точнее, почти бесполезным. Еще в древности его применяли для пайки. Температура плавления серебра не столь уже высока – 960,5°C, ниже, чем золота (1063°C) и меди (1083,2°C). Сравнивать с другими металлами не имеет смысла: ассортимент металлов древности был очень невелик. (Даже намного позже, в средневековье, алхимики считали, что «семь металлов создал свет по числу семи планет».)

Однако если мы раскроем современный справочник по материаловедению, то и там найдем несколько серебряных припоев: ПСр-10, ПСр-12, ПСр-25; цифра указывает на процентное содержание серебра (остальное медь и 1% цинка). В технике эти припои занимают особое место, ибо паянный ими шов не только прочен и плотен, но и коррозионно устойчив. Никто, конечно, не подумает запаивать такими припоями кастрюли, ведра или консервные банки, но судовые трубопроводы, котлы высокого давления, трансформаторы, электрические шины в них очень нуждаются. В частности, сплав ПСр-12 используют для пайки патрубков, штуцеров, коллекторов и другой аппаратуры из меди, а также из медных сплавов с содержанием основного металла больше 58%.

Чем выше требования к прочности и коррозионной устойчивости паяного шва, тем с большим процентом серебра применяются припои. В отдельных случаях используют припои с 70% серебра. А для пайки титана годно лишь чистое серебро.

Мягкий свинцово-серебряный припой нередко применяют в качестве заменителя олова. На первый взгляд это кажется нелепостью: «металл консервной банки», как окрестил олово академик А.Е. Ферсман, заменяется валютным металлом – серебром! Однако удивляться здесь нечему, это вопрос стоимости. Самый ходовой оловянный припой ПОС-40 включает в себя 40% олова и около 60% свинца. Заменяющий же его серебряный припой содержит всего лишь 2,5% драгоценного металла, а всю остальную массу составляет свинец.

Значение серебряных припоев в технике неуклонно растет. Об этом можно судить по недавно опубликованным данным. В них указывалось, что только в США на эти цели расходуется до 840 т серебра в год.

Зеркальное отражение

Другое, почти столь же древнее техническое использование серебра – производство зеркал. До того как научились получать листовое стекло и стеклянные зеркала, люди пользовались отполированными до блеска металлическими пластинками. Золотые зеркала были слишком дороги, но не столько это обстоятельство препятствовало их распространению, сколько желтоватый оттенок, который они придавали отражению. Бронзовые зеркала были сравнительно дешевы, но страдали тем же недостатком и к тому же быстро тускнели. Отполированные же серебряные пластины отражали все черточки лица без наложения какого-либо оттенка и в то же время достаточно хорошо сохранялись.

Первые стеклянные зеркала, появившиеся еще в I в. н.э., были «бессеребренниками»: стеклянная пластинка соединялась со свинцовой или оловянной. Такие зеркала исчезли в средние века, их вновь потеснили металлические. В XVII в. была разработана новая технология изготовления зеркал; их отражающая поверхность была сделана из амальгамы олова. Однако позже серебро вернулось в эту отрасль производства, вытеснив из нее и ртуть, и олово. Французский химик Птижан и немецкий – Либих разработали рецепты серебрильных растворов, которые (с небольшими изменениями) сохранились до нашего времени. Химическая схема серебрения зеркал общеизвестна: восстановление металлического серебра из аммиачного раствора его солей с помощью глюкозы или формалина.

Придирчивый читатель может задать вопрос: а причем здесь техника?

В миллионах автомобильных и прочих фар свет электрической лампочки усиливается вогнутым зеркалом. Зеркала есть во множестве оптических приборов. Зеркалами снабжены маяки.

Зеркала прожекторов в годы войны помогали обнаружить врага в воздухе, на море и на суше; иногда с помощью прожекторов решались тактические и стратегические задачи. Так, при штурме Берлина войсками Первого Белорусского фронта 143 прожектора огромной светосилы ослепили гитлеровцев в их оборонительной полосе, и это способствовало быстрому исходу операции.

Серебряное зеркало проникает в космос и, к сожалению, не только в приборах. 7 мая 1968 г. в Совет Безопасности был направлен протест правительства Камбоджи против американского проекта запуска на орбиту спутника-зеркала. Это спутник – нечто вроде огромного надувного матраца со сверхлегким металлическим покрытием. На орбите – «матрац» наполняется газом и превращается в гигантское космическое зеркало, которое, по замыслу его создателей, должно было отражать на Землю солнечный свет и освещать площадь в 100 тыс. км 2 с силой, равной свету двух лун. Назначение проекта – осветить обширные территории Вьетнама в интересах войск США и их сателлитов.

Почему так энергично запротестовала Камбоджа? Дело в том, что при осуществлении проекта мог нарушиться световой режим растений, а это в свою очередь вызвать неурожай и голод в государствах Индокитайского полуострова. Протест возымел действие: «матрац» в космос не полетел.

И пластичность, и блеск

«Светлое тело, которое ковать можно», – так определял металлы М.В. Ломоносов. «Типичный» металл должен обладать высокой пластичностью, металлическим блеском, звонкостью, высокой теплопроводностью и электропроводностью. Применительно к этим требованиям серебро, можно сказать, из металлов металл.

Судите сами: из серебра можно получить листки толщиной всего лишь 0,25 мкм.

Металлический блеск – отражательная способность, о которой говорилось выше. Можно добавить, что в последнее время получили распространение родиевые зеркала, более стойкие к воздействию влаги и различных газов. Но по отражательной способности они уступают серебряным (75...80 и 95...97% соответственно). Поэтому сочли более рациональным покрытие зеркал делать все же серебряным, а поверх него наносить тончайшую пленку родия, предохраняющую серебро от потускнения.

В технике весьма распространено серебрение. Тончайшую серебряную пленку наносят не только (и не столько) ради высокой отражательной способности покрытия, а прежде всего ради химической стойкости и повышенной электропроводности. Кроме того, этому покрытию свойственны эластичность и прекрасное сцепление с основным металлом.

Здесь опять возможна реплика придирчивого читателя: о какой химической стойкости может идти речь, когда в предыдущем абзаце говорилось о защите серебряного покрытия родиевой пленкой? Противоречия, как это ни странно, нет. Химическая стойкость – понятие многогранное. Серебро лучше многих других металлов противостоит действию щелочей. Именно поэтому стенки трубопроводов, автоклавов, реакторов и других аппаратов химической промышленности нередко покрывают серебром как защитным металлом. В электрических аккумуляторах с щелочным электролитом многие детали подвергаются опасности воздействия на них едкого кали или натра высокой концентрации. В то же время детали эти должны обладать высокой электропроводностью. Лучшего материала для них, чем серебро, обладающее устойчивостью к щелочам и замечательной электропроводностью, не найти. Из всех металлов серебро самый электропроводный. Но высокая стоимость элемента №47 во многих случаях заставляет пользоваться не серебряными, а посеребренными деталями. Серебряные покрытия хороши еще и тем, что они прочны и плотны – беспористы.

По электропроводности при нормальной температуре серебру нет равных. Серебряные проводники незаменимы в приборах высокой точности, когда недопустим риск. Ведь не случайно в годы второй мировой войны казначейство США раскошелилось, выдав военному ведомству около 40 т драгоценного серебра. И не на что-нибудь, а на замену меди! Серебро потребовалось авторам «Манхэттенского проекта». (Позже стало известно, что это был шифр работ по созданию атомной бомбы.)

Следует отметить, что серебро – лучший электропроводник при нормальных условиях, но, в отличие от многих металлов и сплавов, оно не становится сверхпроводником в условиях предельно достижимого холода. Так же, кстати, ведет себя и медь. Как ни парадоксально, но именно эти, замечательные по электропроводности металлы при сверхнизких температурах используют в качестве электроизоляторов.

Машиностроители шутя утверждают, что земной шар крутится на подшипниках. Если бы так было на самом деле, то можно не сомневаться – в столь ответственном узле наверняка применялись бы многослойные подшипники, в которых один или несколько слоев серебряные. Танки и самолеты были первыми потребителями драгоценных подшипников.

В США, например, производство подшипников из серебра началось в 1942 г., тогда на их производство было выделено 311 т драгоценного металла. Через год эта цифра выросла до 778 т.

Выше мы упоминали о таком качестве металлов, как звонкость. И по звонкости серебро заметно выделяется среди других металлов. Недаром во многих сказках фигурируют серебряные колокольчики. Колокольных дел мастера издавна добавляли серебро в бронзу «для малинового звона». В наше время струны некоторых музыкальных инструментов делают из сплава, в котором 90% серебра.

Фото и кино

Фотография и кинематограф появились в XIX в. и дали серебру еще одну работу. Особое качество элемента №47 – светочувствительность его солей.

Более 100 лет известен фотопроцесс, но в чем его сущность, каков механизм реакции, лежащей в его основе? До последнего времени это представляли весьма приближенно.

На первый взгляд все просто: свет возбуждает химическую реакцию, и металлическое серебро выделяется из серебряной соли, в частности из бромистого серебра – лучшего из светочувствительных материалов. В желатине, нанесенной на стекло, пленку или бумагу, эта соль содержится в виде кристаллов с ионной решеткой. Можно предположить, что квант света, падая на такой кристалл, усиливает колебания электрона на орбите иона брома и дает ему возможность перейти к иону серебра. Таким образом, пойдут реакции:

Br – + hv → Br + e –
и
Ag + + e – → Ag

Однако весьма существенно то, что состояние AgBr более устойчиво, чем состояние Ag + Br. Вдобавок к этому выяснилось, что совершенно чистое бромистое серебро вообще лишено светочувствительности.

В чем же тогда дело? Как оказалось, чувствительны к действию света только дефектные кристаллы AgBr. В их кристаллической решетке есть своего рода пустоты, которые заполнены добавочными атомами серебра или брома. Эти атомы более подвижны и играют роль «электронных ловушек», затрудняя обратный переход электрона к брому. После того как электрон будет «выбит из седла» квантом света, один из «посторонних» атомов обязательно примет его. Вокруг такого «зародыша светочувствительности» адсорбируются и закрепляются выделившиеся из решетки атомы серебра. Освещенная пластинка ничем не отличается от неосвещенной. Изображение на ней появляется лишь после проявления. Этот процесс усиливает действие «зародышей светочувствительности», и изображение после закрепления становится видимым. Такова принципиальная схема, дающая самое общее представление о механизме фотопроцесса.

Фото- и кинопромышленность стали крупнейшими потребителями серебра. В 1931 г., например, США на эти цели расходовали 146 т драгоценного металла, а в 1958 – уже 933 т.

Старые фотоснимки и, в частности, фотодокументы со временем выцветают. До последнего времени был лишь один способ их восстановления – репродукция, пересъемка (с неизбежными потерями качества). Совсем недавно найден иной способ реставрации старых фотографий.

Снимок облучают нейтронами, и серебро, которым он «нарисован», превращается в свой короткоживущий радиоактивный изотоп. В течение нескольких минут это серебро испускает гамма-лучи, и если в это время на фотографию наложить пластинку или пленку с мелкозернистой эмульсией, то можно получить изображение, более четкое, чем на оригинале.

Светочувствительность серебряных солей используют не только в фотографии и кино. Недавно из ГДР и США почти одновременно поступили сообщения об универсальных защитных очках. Стекла их изготовлены из прозрачных эфиров целлюлозы, в которых растворено небольшое количество галогенидов серебра. При нормальном освещении такие очки пропускают около половины падающих на них световых лучей. Если же свет становится сильнее, то пропускная способность стекол падает до 5...10%, поскольку происходит восстановление части серебра и стекло, естественно, становится менее прозрачным. А когда свет снова слабеет, происходит обратная реакция и стекла приобретают большую прозрачность.

Атомная служба серебра

Кинематограф и фотография достигли расцвета в XX в. и стали потреблять серебро в значительно больших, чем прежде, количествах. Но во второй четверти этого века появился еще один претендент на первоочередное использование элемента №47.

В январе 1934 г. была открыта искусственная радиоактивность, возникающая под влиянием обстрела нерадиоактивных элементов альфа-частицами. Немного позже Энрико Ферми попробовал иные «снаряды» – нейтроны. При этом регистрировали интенсивность возникающего излучения и определяли периоды полураспада новых изотопов. Облучали поочередно все известные к тому времени элементы, и вот что оказалось. Особенно высокую радиоактивность под действием бомбардировки нейтронами приобретало серебро, а период полураспада образующегося при этом излучателя не превышал 2 минут. Именно поэтому серебро стало рабочим материалом в дальнейших исследованиях Ферми, при которых было открыто такое практически важное явление, как замедление нейтронов.

Позже этой особенностью серебра воспользовались для создания индикаторов нейтронного излучения, а в 1952 г. серебро «прикоснулось» и к проблемам термоядерного синтеза: первый залп нейтронов из плазменного «шнура» был зафиксирован с помощью погруженных в парафин серебряных пластин.

Но атомная служба серебра не ограничивается областью чистой науки. С этим элементом сталкиваются и при решении сугубо практических проблем ядерной энергетики.

В современных атомных реакторах некоторых типов тепло отводят расплавленными металлами, в частности натрием и висмутом. В металлургии хорошо известен процесс обезвисмучивания серебра (висмут делает серебро менее пластичным). Для атомной техники важен обратный процесс – обессеребрение висмута. Современные процессы очистки позволяют получать висмут, в котором примесь серебра минимальна – не больше трех атомов на миллион. Зачем это нужно? Серебро, попади оно в зону ядерной реакции, будет по существу гасить реакцию. Ядра стабильного изотопа серебро-109 (на его долю в природном серебре приходится 48,65%) захватывают нейтроны и превращаются в бета-активное серебро-110. А бета-распад, как известно, приводит к увеличению атомного номера излучателя на единицу. Таким образом, элемент №47 превращается в элемент №48, кадмий, а кадмий – один из сильнейших гасителей цепной ядерной реакции.

Трудно перечислить все современные службы элемента №47. Серебро нужно машиностроителям и стекловарам, химикам и электротехникам. Как и прежде, этот металл привлекает внимание ювелиров. Как и прежде, часть серебра идет на производство медикаментов. Но главным потребителем элемента №47 стала современная техника. Не случайно уже довольно давно была отчеканена последняя в мире чисто серебряная монета. Слишком ценен и нужен этот металл, чтобы ходить по рукам.

Серебро и медицина

О бактерицидных свойствах серебра, о целительности «серебряной» воды писали много. В особо крупных масштабах воду «серебрят» на океанских кораблях. В специальной установке, ионаторе, пропускают переменный ток через воду. Электродами служат серебряные пластинки. За час в раствор переходит до 10 г серебра. Этого количества достаточно, чтобы дезинфицировать 50 кубометров питьевой воды. Насыщение воды ионами серебра строго дозируют: избыток ионов представляет определенную опасность – в больших дозах серебро токсично.

Об этом, разумеется, знают фармакологи. В клинической медицине применяют многочисленные препараты, содержащие элемент №47. Это органические соединения, преимущественно белковые, в которые введено до 25% серебра. А известное лекарство колларгол содержит его даже 78%. Любопытно, что в препаратах сильного действия (протаргол, протаргентум) серебра меньше, чем в препаратах мягкого действия (аргин, соларгеитум, аргирол и другие), но в раствор они отдают его значительно легче.

Определен механизм действия серебра на микроорганизмы. Оказалось, что оно инактивирует определенные участки молекул ферментов, то есть действует как ферментный яд. Почему же тогда эти препараты не угнетают деятельность ферментов в человеческом организме, ведь и в нем обменом веществ руководят ферменты? Все дело в дозировке. В микроорганизмах процессы обмена идут намного интенсивнее, чем в более сложных. Поэтому можно подобрать такие концентрации соединений серебра, которых с лихвой хватило бы па уничтожение микробов, но безвредные для человека.

Заменители серебра

Дефицит серебра – явление не новое. Еще в первой половине XIX в. он стал причиной конкурса, победители которого не только получили большие премии, но и обогатили технику несколькими весьма ценными сплавами. Нужно было найти рецепты сплавов, способных заменить столовое серебро. Так появились нейзильбер, мельхиор, аргентан, «немецкое серебро», «китайское серебро»... Все это сплавы на основе меди и никеля с разными добавками (цинк, железо, марганец и другие элементы).

Серебро и стекло

Эти два вещества встречаются не только в производстве зеркал. Серебро нужно для изготовления сигнальных стекол и светофильтров, особенно когда важна чистота тонов. Например, в желтый цвет стекло можно окрасить несколькими способами; окислами железа, сульфидом кадмия, азотнокислым серебром. Последний способ самый лучший. С помощью окислов железа очень трудно добиться постоянства окраски, сульфид кадмия ужесточает технологию – при длительном воздействии высоких температур он превращается в окись, которая делает стекло непрозрачным и не окрашивает его. Небольшая добавка (0,15...0,20%) азотнокислого серебра придает стеклу интенсивную золотисто-желтую окраску. Правда, здесь есть одна тонкость. В процессе варки из AgNO 3 выделяется мелкодисперсное серебро и равномерно распределяется по стекломассе. Однако при этом серебро остается бесцветным. Окраска появляется при наводке – повторном обогреве уже готовых изделий. Особенно хорошо окрашиваются серебром высококачественные свинцовые стекла. С помощью серебряных солей можно наносить золотисто-желтую окраску на отдельные участки стеклянных изделий. А оранжевое стекло получают, вводя в стекломассу золото и серебро одновременно.

Самая известная соль

Фамилия одного из самых запоминающих персонажей Ильфа и Петрова, Никифора Ляписа, ассоциируется обычно со словом «ляпсус». А ляпис – азотнокислое серебро – это самая известная соль элемента №47. Первоначально, во времена алхимиков, эту соль называли lapis infernalis, что в переводе с латыни на русский значит «адский камень».

Ляпис обладает прижигающим и вяжущим действием. Взаимодействуя с белками тканей, оп способствует образованию белковых солей – альбуминатов. Свойственно ему и бактерицидное действие – как и всякой растворимой соли серебра. Поэтому ляпис широко применяют не только в химических лабораториях, но и в медицинской практике.