Strona główna | Linki | Katalog | Ogłoszenia | PTGEM | Subskrybcja | Ustaw startową | Do ulubionych | Poleć znajomym | Zaloguj się   
Złotnictwo
Dziedzictwo
Bursztyn
Informacje
Innowacje
Nauka
Organizacje
Prezentacje
Relacje
Technika
Technologie
Trendy

Aktualny numer
Szukaj w serwisie

ZŁOTO i jego stopy
Jerzy Kubica
Złoto należy do grupy metali nieżelaznych, a ściślej mówiąc, do grupy metali szlachetnych. Trudno byłoby podać jednoznaczną deřnicję określającą grupę metali szlachetnych. Gdyby przyjąć określenie, że jest to grupa metali odporna na działanie atmosteryczne, to byłoby to określenie nieścisłe, gdyż istnieje wiele metali, których odporność jest znacznie większa niż na przykład srebra, a które nie są zaliczane do grupy metali szlachetnych.
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.

Barwy złota
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).
 
Stopy złota
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 złota dwuskładnikowe:
    •     złoto-srebro (Au-Ag)
    •     lub złoto-miedź (Au-Cu)
  • Stopy złoto-srebro (Au-Ag)
    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.
 
  • Stopy złoto–miedź (Au–Cu)
    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.
  • Stopy trójskładnikowe
    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
Autor  jest inżynierem odlewnictwa AGH w Krakowie. W następnym numerze omówimy stopyzłota wieloskładnikowe
[ drukuj ]


Źródło wiadomości:




Wydawca    Redakcja    Prenumerata    Reklama    Pomoc    Polityka prywatności    
Wszelkie prawa zastrzeżone.