Równie często grupę metali szlachetnych określa się jako grupę metali drogocennych. I to określenie nie jest do końca ścisłe, gdyż w dobie techniki atomowej są również metale znacznie droższe niż na przykład wymieniane już srebro.

Najbardziej trafną definicją z punktu widzenie fizyka byłoby określenie oparte na szeregu napięciowym metali, które miałoby następującą treść: „Metale szlachetne jest to grupa metali posiadająca przy 25 stopniach Celsjusza dodatni potencjał elektrodowy od +0,80 V wzwyż”. W szeregu napięciowym metali największy potencjał (+1, SDV) ma złoto, a następnie platyna, pallad i srebro (+0,, 80). Ta kolejność w pełni uzasadnia nazwę złota jako metalu królewskiego, gdyż jest na szczycie tego szeregu. Trzeba jednak pamiętać, że złoto jest jednym z najstarszych metali znanych ludzkości. Społeczeństwa starożytne nie znały jeszcze pojęcia szeregu napięciowego metali, a zaliczały już złoto do metali szlachetnych. Wynikało to również z faktu, że przeciętny obywatel nie mógł posiadać złota, a każda znaleziona przez niego drobina tego metalu musiała być oddawana do królewskiego skarbca.

 

Złoto, posiadające nazwę metalu królewskiego, jest odporne na działanie wielu odczynników chemicznych, a rozpuszcza się głównie w mieszaninie kwasu solnego i azotowego, nazywanego wodą królewską. Nie będą tutaj omawiał własności fizyko-chemicznych złota, o których można poczytać w różnych poradnikach oraz książkach z zakresu metaloznawstwa.

Należałoby natomiast wspomnieć o jednej z podstawowych własności fizycznch wyróżniających złoto spośród innych metali, to jest o jego barwie.

   

Przyjęto określać barwę złota jako żółtą i to ona wyróżnia złoto spośród innych metali. Określając barwę złota jako pierwiastka metalicznego o kolorze żółtym, trzeba przyjąć, że jest to kolor najbardziej zbliżony do koloru złotego.

   

W technice przyjęto na określanie barw metali również inne mało ścisłe określenia, np. dla miedzi, że jest to metal koloru czerwonego. Dla pozostałych metali barwa określana jest jako biała o różnych odcieniach, np. stalowych lub stalowo-szarych.

   

Kolor złota jest jego jedną z cech podstawowych, którą przyjmujący lub oglądający widzi w pierwszej kolejności. Wszelkie barwy metali zbliżone do koloru złota są stopami złotopodobnymi i są to przede wszystkim stopy miedzi, takie jak mosiądze lub brązy, albo brązale, czyli stopy oparte na miedzi.

   

Cechą wyróżniającą złoto pośród innych metali jest jego gęstość, wynosząca 19,6 g/cm3. Dla porównania – miedź posiada gęstość dwukrotnie niższą (8,9 g/cm3), a pozostałe składniki wchodzące w skład stopów złotopodobnych mają gęstość jeszcze niższą niż miedź. Stopy miedzi o barwach złota lub jego stopów były często wykorzystywane do fałszerstw złotych monet. Stopy złota stosowane do bicia monet były stopami wysokiej próby o zawartości złota powyżej 0,875 (piastry egipskie) i gęstości powyżej 18 g/cm3 (dwukrotnie wyższej niż stopy złotopodobne oparte na stopach miedzi). Czyste złoto metaliczne ujęte jest w normie branżowej BN-81/8520-03 – która w zależności od procentowej zawartości czystego podstawowego składnika – wyróżnia trzy gatunki czystego złota (tablica nr 1).

 

W stopach złota przeznaczonych dla celów jubilersko-złotniczych, zgodnie z polskim prawem probierczym, jako pozostałe składniki stopowe mogą być stosowane wszystkie metale szlachetne, a z nieszlachetnych miedź i nikiel. W przypadku spoiw mogą być jeszcze stosowane cynk i kadm, które dodaje się do stopów złota w celu obniżenia temperatury topnienia oraz poprawienia jego płynności. Dodawanie wszystkich innych pozostałych metali do stopów złota musi być uzgodnione z Urzędem Probierczym.

W stopach złota można wyróżnić stopy dwuskładnikowe, trójskładnikowe i wieloskładnikowe. Pod względem zawartości złota w stopie obowiązują w Polsce niżej przedstawione próby przeznaczone do produkcji wyrobów jubilerskich oraz do celów dentystycznych. Stopy złota na cele jubilerskie i dentystyczne zostały uregulowane wspomnianą już normą branżową BN-81/8520-03. Dopuszczalne próby stosowane w Polsce na cele dentystyczne i jubilerskie podano wraz dawniej stosowanymi miarami w karatach (w nawiasach), przy czym skrót „ct” należy rozumieć jako karat techniczny i nie należy utożsamiać go z miarą zawartości złota  i z miarami masy kamieni szlachetnych, która odpowiada wartości  0,200 g, czyli 200 mg. Wspomniana norma branżowa pt. „Złoto i jego stopy” oprócz podawania czystości złota rafinowanego podaje również składy chemiczne stopów złota dla poszczególnych prób obowiązujących w Polsce. Norma ujmuje stopy trójskładnikowe typu Au-Ag-Cu. Nie podaje natomiast składów chemicznych stopów białego złota, zarówno białego złota niklowego, jak i białego złota palladowego. Spoiwa złote (luty złote) zostały uregulowane w normie branżowej BN-67/0898-01 pt. „Spoiwa złote do lutowania”.

 

    Stopy te tworzą roztwory stałe ciągłe, to znaczy, że składniki stopowe rozpuszczają się w sobie w każdej ilości bez ograniczeń w stanie stałym, jak też w stanie ciekłym.

   

Różnica między temperaturami krzepnięcia i topnienia posiada bardzo mały zakres, gdyż waha się w granicach od 10 do 20 stopni. W zależności od zawartości srebra w stopie złota kolor stopu będzie się zmieniał z barwy żółtej dla próby Au 0,960, poprzez jasnożółtą, żółto–zieloną, do zielonkawo–żółtej Au 0375, aż nastąpi zupełnie zanik barwy żółtej dla stopu Au 0,333.

   

W stopach podwójnych Au-Ag dodatek srebra wpływa minimalnie na wzrost własności wytrzymałościewych i twardości, jak również niewiele wpływa na zmianę własności plastycznych. Stopy Au-Ag nie podlegają obróbce cieplnej, gdyż nie wpływa ona na zmianę własności mechanicznych. Natomiast przy przeróbce plastycznej, gdzie ulega zgniotowi, stosuje się wyżarzanie rekrystalizujące w temperaturze 700–800°C ze studzeniem wyżarzanych przedmiotów na powietrzu.

 

    Układ równowagi stopów Au–Cu, z którego wynika, że jest to nieograniczona rozpuszczalność wzajemna obu metali, przy wystąpieniu minimum rozpuszczalności przy składzie 81,5 procent Au oraz 18,5 procent Cu.

   

W czasie wolnego studzenia w stanie stałym powstają nadstruktury, które pod względem proporcji ilościowych odpowiadają związkom AuCu, oraz druga nadstruktura, odpowiadająca związkowi AuCu3.

   

Krzywe występujące w stanie stałym odpowiadają nadstrukturom AuCu i AuCu3 i posiadają swoje maksimum. Maksimum dla górnych krzywych ujmuje występowanie nadstruktur przy ogrzewaniu; natomiast dolne krzywe podają występowanie nadstruktur przy studzeniu.

   

Powstałe nadstruktury są twarde i kruche, czyli pogarszają własności plastyczne stopów Au–Cu. W celu poprawienia własności plastycznych stosuje się dla tych stopów obróbkę cieplną polegającą na wygrzaniu stopu powyżej temperatury 650 stopni Celsjusza, a następnie szybkie studzenie w wodzie lub denaturacie.

w Stopy typu Au–Cu bez obróbki cieplnej o zwiększonej twardości, a zarazem i zwiększonej odporności na ścieranie, mają zastosowanie jako stopy monetarne do bicia monet złotych.

   

Monety złote były wybijane w następujących próbach:

    Au 0,986 – dukaty,

    Au 0,916 – funty, stare ruble

    Au 0,900 – między innymi dolary, franki, korony, marki oraz polskie złote

    Au 0,875 – piastry egipskie.

    Są to głównie stopy typu Au-Ag-Cu (złote–srebro–miedź), czyli podstawowe stopy stosowane w jubilerstwie. Stopy trójskładnikowe typu Au–Ag–Cu są ujęte wspomnianą normą branżową BN-81//8520-03. Barwa tych stopów zależy głównie od proporcji srebra i miedzi. Można przyjąć, że w stopach złotych trójskładnikowych, jeżeli stosunek srebra do miedzi wynosi:

a) Ag : Cu = 1 to stop będzie posiadał

    kolor żółty,

b)            Ag : Cu > 1 (znacznie) – to stopy posiadają kolor jasnożółty do żółto zielonkawego,

c) Ag : Cu < 1 (znacznie) to stopy posiadają kolor czerwonawy do czerwonego.

   

Przy sporządzaniu większej ilości stopów trójskładnikowych najczęściej sporządzana jest t. zw. ligatura, czyli stop pośredni; w tym przypadku będzie to stop srebra z miedzi (Ag-Cu), np. jeżeli mamy sporządzić stop złota o składzie: Au 0,750; Ag 0,125 i Cu 0,125, to sporządzamy ligaturę o składzie Ag 0,500 i Cu 0,500.

   

 Wprowadzenie do stopionego złota pozostałych składników w postaci ligatury zapewnia jednorodność stopu oraz ułatwia jeg topienie. Stopy typu Au-Ag-Cu ze względu na możliwość występowania nadstruktur typu AuCu lub AuCu3, co może powodować kruchość stopu, wymagają po stopieniu szybkiego ostudzenia. Również przy przeróbce plastycznej po wyżarzaniu ekrystalizującem należy stosować szybkie studzenie w wodzie lub spirytusie denaturowanym. t

[ drukuj ]