Художественная обработка серебра

Новгородский  Государственный Университет 

имени Ярослава Мудрого

Контрольная работа

по художественной обработке материалов

на тему: «СЕРЕБРО» 

                                                                                                 Выполнила:

                                                                                                 студентка

.

                                                                                                 Проверил:

2012 г.

Содержание:

1. Свойства металлов и сплавов для художественных изделий

1.1 Благородные металлы  и их сплавы

1.2 Определение пробы. Пробы, клейма на изделиях драгоценных металлов.

     2.  Серебро.  Сплавы серебра.

     3. Технология  изготовления художественного изделия  из серебра

     4. Список используемой литературы

1  СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

   ДЛЯ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

    Чистые  металлы часто не обладают  свойствами, необходимыми для изготовления  художественных изделий, поэтому для конкретного применения используют сплавы с заданными свойствами. Легирование существенно изменяет физико-химические и технологические свойства металлов и позволяет значительно разнообразить цветовую гамму изделий, а, следовательно, повысить их эстетическую ценность. В художественном материаловедении часто металлы, входящие в состав сплавов (кроме основного металла), называют лигатурными, и соответственно состав сплава – лигатурой.

    Сплавы, применяемые для изготовления  художественных изделий, должны  удовлетворять конкретным эстетическим, эксплуатационным и технологическим  требованиям.

    Металлы  и сплавы характеризуются определенными  физическими, химическими, механическими  и технологическими свойствами.

    К физическим  свойствам металлов и сплавов  относятся цвет, блеск, плотность,  температура плавления, электропроводность  и теплопроводность.

    Блеск  – свойство поверхности отражать  свет.

    Цвет  – свойство света вызывать  зрительное ощущение в соответствии  со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. Эти два свойства обусловливают в основном внешний вид металла и являются существенными для художников. Блеском и цветом характеризуются художественно-эстетические достоинства металлов и сплавов как материалов, из которых изготавливаются произведения искусства.

    Сплавы, предназначенные для изготовления  ювелирных изделий, обладают определенным  ярким устойчивым цветом и  делятся на цветные и белые  (ахроматические). Для каждого ювелирного  сплава разработаны припои, удовлетворительно  совпадающие по цвету с основным металлом.

      Плотность  – отношение массы вещества  к его объему. За единицу принята  плотность дистиллированной воды. По плотности металлы разделяют на легкие и тяжелые.

     К  легким металлам относят металлы,  имеющие значение плотности менее  5 г/см3. К тяжелым – чаще всего  те металлы, плотность которых  выше плотности железа (7,8 г/см3).

     По  этой классификации все благородные  металлы относятся к тяжелым  металлам .

     Температура  плавления – температура перехода  твердого кристаллического тела  в жидкое состояние. По температуре  плавления металлы подразделяют  на легкоплавкие и тугоплавкие. К легкоплавким металлам относят алюминий (температура плавления – 660°С) и металлы, имеющие значение температуры плавления меньше, чем у алюминия. К тугоплавким– металлы с температурой плавления выше температуры плавления железа (1539°С). По этой классификации к тугоплавким металлам относятся титан, платина и металлы платиновой

группы.

         Электропроводность – способность  металла проводить электрический  ток. В зависимости от удельной  электрической проводимости σ  все вещества условно делят  на три группы:

• проводники (σ>106 См/м),
• полупроводники (10-8 См/м <σ<106 См/м)
• диэлектрики (σ<10-8См/м).

    Теплопроводность (λ) – величина, характеризующая теплопроводящие свойства материала и зависящая от химической природы среды и ее состояния.

Тепловое расширение – это изменение размеров тела в процессе его нагревания. Тепловое расширение характеризуется температурным коэффициентом линейного (α) расширения. Среди металлов наивысшей

электрической проводимостью, теплопроводностью и отражательной  способностью обладает серебро.

    Способность  материалов намагничиваться или  реагировать на действие магнита  характеризует магнитная восприимчивость  – χ (у диамагнетиков χ<0, у  парамагнетиков χ>0).

    К химическим  свойствам ювелирных металлов  и сплавов относятся коррозионная стойкость и растворимость.

    Коррозионная  стойкость – свойство металлов  противостоять (не разрушаться)  действию агрессивных сред.

    Коррозионная  стойкость ювелирных сплавов  должна обеспечивать устойчивость  поверхности ювелирных изделий  к воздействию внешней среды  в нормальных (бытовых) условиях  эксплуатации. Наиболее устойчивы  ювелирные сплавы золота и  платина высоких проб.

     Для  защиты художественных изделий  от коррозии применяют рациональное  проектирование, устранение возможности  коррозии при производстве, транспортировании  и хранении, а также используют технологические методы защиты.

      В результате применения технологических методов защиты изделия приобретают новые художественные качества – цвет, блеск и т.п. Основными технологическими методами защиты художественных изделий от коррозии являются:

• легирование – введение в сплавы элементов, повышающих коррозионную стойкость;
• оксидирование – искусственное образование химическим путем на поверхности изделий стойких пленок, защищающих их от коррозии;
• металлические и неметаллические покрытия – способ покрытия изделий более стойкими и обычно более декоративными материалами (золочение, никелирование, лакирование).

     Растворимость  – способность металлов растворяться  в кислотах, электролитах и других  средах. При изготовлении художественных  изделий из металлов часто  производится не

полное растворение, ограничивающееся только поверхностным  слоем металла. Примерами такого растворения являются травление изделий в кислотах для получения чистой поверхности или узора; травление медных досок при изготовлении офорта и т.п.

    Основным механическим свойствам металлов и сплавов : пластичность, прочность, твердость и износостойкость.

            Механические свойства благородных  металлов технической чистоты

                                  в отожженном состоянии

    Металл            НВ           σВ, МПа       σ0,2, МПа         δ, %       ψ, %

     Ru             180-300        380-500        350-400              3-10          2-3

     Rh             100-130        400-560         70-100              8-15         20-25

     Pd              38-46          180-200           50-70               25-35       80-85

     Ag              24-26          140-160          20-25              50-60         80-95

     Os             300-400            -                      -                       -              -

      Ir            170-220        400-500          90-120             6-10         10-15

      Pt             30-56           120-160          60-80               40-50        95-100

     Au              20-25          120-130          10-25              45-50        90-95

     Твердость  – способность металла сопротивляться  вдавливанию более твердого материала.  Существует несколько методов  определения твердости металлов.

Метод Бринелля основан  на вдавливании стального шарика в поверхность испытуемого металла; метод Роквелла – на вдавливании алмазного конуса или стального шарика; метод Виккерса – на вдавливании

алмазной четырехгранной пирамиды.

     Твердость  минералов определяется способностью  сопротивляться царапанью по  шкале Мооса. При изготовлении ювелирных украшений приходится сравнивать твердости камней и металлов, совмещенных в одном изделии, поэтому очень часто значения твердости металлов приводятся по Бринеллю (НВ) в кгс/мм2, а в скобках указывается твердость по Моосу.

     Износостойкость  ювелирных сплавов должна быть  достаточной для сохранения качества поверхности изделий при механических воздействиях в условиях эксплуатации, т.е. обеспечивать устойчивость против образования рисок и царапин на поверхности. Износостойкость ювелирных изделий обеспечивается определенным уровнем твердости сплава. Из-за низкой твердости не получили практического применения чистые благородные металлы.

     Для повышения износостойкости применяют легирование неблагородными металлами.

    Прочностные  свойства (предел прочности –  σB и предел текучести – σ0,2) сплавов должны обеспечивать цельность и неизменность формы изделия, отсутствие деформации отдельных частей в процессе эксплуатации. Наиболее высокие требования по прочности предъявляются к элементам ювелирных изделий, обеспечивающим крепление ювелирных камней.

Помимо значения временного сопротивления большое  значение имеет величина предела пропорциональности сплава. При высоких значениях предела пропорциональности требуются большие усилия при закреплении, что приводит к повышенному браку вставок по сколам.

    Пластичность  – способность подвергаться необратимой  деформации, т.е. обработке давлением. Пластичность характеризуется относительным удлинением (l) и относительным сужением (ψ). Пластичность имеет большое значение в кузнечном и штамповочном производстве, а также при чеканке, прокатке и волочении. Драгоценные металлы имеют высокую

пластичность, не менее  пластичны медь и свинец.

Технологические свойства материалов

определяют возможность  изготовления продукции при использовании  данного материала. При этом материал должен удовлетворять требованиям  минимальной трудоемкости при изготовлении.

    К основным  технологическим свойствам металлов  и сплавов относятся литейные  свойства (жидкотекучесть, усадка), а также обрабатываемость резанием и давлением, упрочняемость, свариваемость, паяемость и др.

    Литейные  свойства определяются температурой  плавления, кипения, заливки и  кристаллизации, а также плотностью  и жидкотекучестью расплава, литейной усадкой. О

комплексе свойств литейных сплавов можно в достаточной степени судить по диаграммам состояния систем, составляющих основу этих сплавов.

    Жидкотекучесть – способность металла течь и заполнять литейную форму. Она зависит от химического состава сплавов, температуры заливки расплавленного металла, конфигурации литейной формы и т.д. Металлы и сплавы, обладающие высокой жидкотекучестью, позволяют получать высокохудожественные отливки. Высокой жидкотекучестью обладают

бронзы, литейные латуни, силумины, цинк и его сплавы, олово. Чистое серебро, красная медь и сталь имеют пониженную жидкотекучесть, при заливке форм наблюдается плохое их заполнение.

    В процессе  первичной кристаллизации происходит  уменьшение объема и линейных  размеров – это явление называют усадкой (объемной или линейной). Для изготовления отливок предпочтительнее металлы и сплавы с малой усадкой при литье . Зная величину усадки, можно определить, насколько больше следует изготовить форму для получения отливки нужного размера.

     Обрабатываемость  резанием металлов и сплавов  оценивается скоростью затупления резца при точении на заданных режимах резания с обеспечением необходимых параметров шероховатости поверхности и выражается в процентах от обрабатываемости стандартного материала. На основании данных об обрабатываемости различных материалов составляются

нормативы режимов  резания или рекомендации по выбору режимов резания для конкретных условий обработки.

     Обрабатываемость  резанием, способность шлифоваться  и полироваться играют существенную роль в производстве художественных изделий и особенно в отделке (полировании). Хорошую обрабатываемость резанием имеют бронзы, латуни, некоторые марки сталей, алюминиевых сплавов и чугунов. Плохо обрабатываются на станках детали из красной меди, из свинца и его сплавов.

     Обрабатываемость давлением в горячем и холодном состояниях оценивают различными технологическими пробами (на осадку, изгиб, вытяжку сферической лунки и др.), характеристиками пластичности, твердости и упрочнения материала при температуре обработки.

Среди характеристик  обрабатываемости давлением используют, например, ковкость.

     Ковкость  – это способность металлов  изменять свою форму под действием  ударов или давления без разрушения. Сплавы для изготовления художественных изделий должны воспринимать пластическую деформацию со значительными степенями обжатия. Степень ковкости зависит от пластичности, степени нагрева, величины деформирующего усилия, химического состава сплавов и других факторов. Металлы могут коваться как в горячем, так и в холодном состоянии. Хорошей ковкостью в холодном состоянии обладают красная медь и золото, в горячем – сталь. Малоуглеродистая сталь, раскаленная докрасна, становится на столько пластичной и мягкой, что из нее можно изготовлять художественные изделия самой разнообразной и сложной формы.

     Упрочняемость – способность металла приобретать более высокую прочность после термической, химико-термической или механической обработки. К механической обработке относят операции обработки на металлорежущих станках (токарных, шлифовальных, полировальных и т.д.).

     Свариваемость  – это способность металлов  и сплавов прочно соединяться  путем местного нагрева и расплавления свариваемых кромок изделия. Свариваемость оценивают сравнением свойств основного материала со свойствами сварных соединений, количеством способов сварки, диапазоном допускаемых режимов сварки и др. Свариваемость считается

тем выше, чем больше способов сварки может быть применено, шире пределы допускаемых режимов сварки. Для технологической оценки свариваемости определяют структуру, механические свойства и склонность к образованию трещин материала шва и околошовной зоны.

Чистые металлы  и низколегированные сплавы свариваются  лучше по сравнению с высоколегированными сплавами. Например, легко свариваются стали, содержащие до 0,23 % С, на много хуже свариваются высокоуглеродистые легированные стали и чугуны. Наиболее рас

пространенными  способами сварки, применяемыми в  производстве художественных изделий, являются газовая и электрическая сварка, автогенная сварка, а также кузнечная (горновая) сварка, сохраняющая свое значение при художественных ковочных работах.

     Надежность  сварного соединения – это  свойство сварных участков выдерживать  в течение длительного времени  комплексное нагружение, которое обычно воздействует на соответствующую деталь или сварную конструкцию. Испытания проводят на специальных образцах, а наиболее жесткие условия испытаний создаются путем выбора соответствующей фор

мы образца и  типа нагружения.

     Паяемость – свойство металлов образовывать неразъемные соединения посредством расплавленного присадочного материала – припоя. При пайке должно отсутствовать явление красноломкости. Различают два основных вида пайки: пайку мягкими припоями с температурой плавления до 400°С, и пайку твердыми припоями, температура плавления которых свыше 550°С.

    Пайка  металлов известна с глубокой  древности. Различными приемами  пайки хорошо владели ювелиры античной Греции и Древнего Рима. Тонко и искусно спаянные художественные произведения встречаются в культуре скифов и Древней Руси.

Рис.1  Кувшин с изображением скифов.

IV в. до н.э. Произведение греческого мастера. Электрум, выколотка, чеканка. Санкт-Петербург, Эрмитаж.

В настоящее время  из-за трудоемкости пайка главным  образом применяется в художественных предметах интерьера, выполняемых в небольших сериях, – декоративных, бытовых и ювелирных изделиях.

     Припои  для ювелирных и других бытовых  изделий из золота и платины  должны иметь ту же пробу, что и основной сплав. Припой для ювелирных и других бытовых изделий из серебра должен иметь пробу не ниже 650-й. Допускается использование специального припоя, не содержащего драгоценных металлов, для пайки цепочек, изготовляемых на автоматах,

при условии обеспечения  пробы цепочек в установленных  пределах.

                       БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

    Материалами  ювелирного производства считают  как материалы, из которых изготовляются ювелирные изделия, так и материалы, посредством которых ювелирные изделия производят.

    Ювелирными  изделиями называют предметы  украшения человека и окружающей  его обстановки, изготовленные с использованием благородных (или драгоценных) металлов и драгоценных камней, а также других долговечных материалов при условии их высокохудожественной обработки.

    Благородные  металлы получили свое название  главным образом благодаря высокой  химической стойкости и красивому  внешнему виду в изделиях. К  благородным металлам относятся  золото (Au), серебро (Ag), платина (Pt), палладий (Pd), родий (Rh), иридий (Ir), рутений (Ru) и осмий (Os).

    Основу  для использования в ювелирном  деле составляют три металла  – золото, серебро и платина. Эти металлы, обладая уникальными свойствами – красивым цветом, мягкостью, пластичностью, способностью сочетаться с драгоценными камнями и эмалями, выглядеть благородно и в полированном виде, и матовыми, в качестве сплавов используются для изготовления ювелирных изделий.

    Платиновые металлы (палладий, родий, иридий, рутений, осмий) выделены в особую группу – платиноиды. В природе эти металлы, как правило, сопутствуют друг другу. Все платиноиды белого цвета, с разницей в оттенках, обладают высокой коррозионной стойкостью и тугоплавкостью.

     Все  ювелирные изделия из драгоценных  металлов, предъявляемые в инспекцию  пробирного надзора для клеймения,  должны иметь оттиск знака  именника предприятия. Именник  представляет собой заключенное в рамку сочетание цифр и букв сокращенного названия предприятия-изготовителя и года выпуска изделия. Пробирное клеймо ставится справа от именника.                                                           

                            Пробы сплавов в разных системах

                 Метрическая          Золотниковая          Каратная

                    1000                                96                      24

                     958                                92                       23

                     916                                 88                      22

                     875                                 84                      21

                     750                                 72                      18

                  585 (583)                          56                     14

                     500                                 48                      12

                     375                                 36                        9

                     333                                  -                         8

      ГОСТ 6835-2002 предусматривает 40 золотых сплавов восемнадцати проб, имея в виду их различное назначение. Для ювелирных изделий наиболее часто используются сплавы пяти проб: 375, 500, 585, 750, 958-й.

     За  рубежом предусмотрена 333-я проба  для изготовления недорогих ювелирных  изделий.

     ГОСТ 6836-2002 предусматривает 18 серебряных  проб. В ювелирной промышленности широко используются сплавы 750, 800, 875, 916, 925 и 960-й проб.

     В  Российской Федерации для ювелирных  и других бытовых изделий из  драгоценных металлов установлены пробы:

     платиновая      950    (девятьсот пятидесятая),

     платиновая      900    (девятисотая),

     платиновая      850    (восемьсот пятидесятая);

     золотая            999    (девятьсот девяносто девятая),

     золотая           958    (девятьсот пятьдесят восьмая),

     золотая           750    (семьсот пятидесятая),

     золотая           585    (пятьсот восемьдесят пятая),

     золотая           500    (пятисотая);

     серебряная      999    (девятьсот девяносто  девятая),

     серебряная      960    (девятьсот шестидесятая),

     серебряная      925    (девятьсот двадцать  пятая),

     серебряная      875    (восемьсот семьдесят  пятая),

     серебряная      830    (восемьсот тридцатая),

     серебряная      800    (восьмисотая);

     палладиевая     850    (восемьсот пятидесятая),

     палладиевая     500    (пятисотая).

                                 Опробование изделий

    Все ювелирные  изделия, выпускаемые государственными  предприятиями, проходят пробирное клеймение. Инспекции пробирного надзора перед клеймением пробируют на содержание драгоценных металлов согласно правилам определенный процент ювелирных изделий, применяя как неразрушающие, так и разрушающие методы анализа. После положительного результата ювелирное изделие снабжают соответствующим клеймом.

    Опробование  ювелирных изделий проводят также  при проверках и инвентаризациях  на предприятиях, в ювелирных магазинах, ювелирных мастерских, в скупках драгоценных металлов от населения и т.д.

    Наиболее  распространенным является метод  неразрушающего контроля – на  пробирном камне. Опробование на пробирном камне – это способ приближенного определения пробы.

Для более точного  определения пробы изделия подвергают пробирно-химическому анализу, основанному на выделении из навески сплава чистого драгоценного металла, по массе которого определяют количество драгоценного металла в сплаве. При определении пробы драгоценных изделий этим способом целостность изделия нарушается.

    Преимущества  опробования на пробирном камне  – сохранение целостности изделий, определение изделий из любых драгоценных сплавов, простота и скорость опробования.

Точность определения  у квалифицированного пробирера  до 2 единиц. Для проведения опробования необходимы пробирный камень, иглы и реактивы.

    Пробирный  камень – кремнистый сланец  черного цвета (без трещин и  инородных включений), мелкозернистого строения, с ровно отшлифованной поверхностью. Камень должен обладать хорошей стойкостью против действия азотной, серной, соляной кислот и их смесей.

    Пробирные  иглы – полоски драгоценных  сплавов, припаянные к латунным  пластинкам, на которых обозначена проба данной иглы. Для каждой пробы существует комплект игл, различных по цвету вследствие разницы в содержании легирующих металлов. В комплект пробирных игл каждого вида драгоценного металла (золото, серебро, платина) должны входить

иглы каждого  стандартного сплава и иглы контрольных  промежуточных проб. Таким образом, чем больше сплавов включает стандарт на каждую пробу, тем полнее комплект пробирных игл.

    Пробирные  реактивы – это водные растворы  кислот, смесей или растворы солей, с помощью которых опробуют поверхность испытуемого металла.

                            Техника опробования изделий

     Проверка  драгоценных металлов на пробирном  камне дает достаточно близкий  показатель. Перед опробованием пробирный камень слегка смазывают маслом (миндальным, ореховым или костяным) и насухо протирают. Затем на камне производят натир испытуемым металлом. Натир делают плотный, шириной 2-3 мм, длиной 15-20 мм. Рядом делают натиры

сходных по цвету  пробирных игл. Затем стеклянной палочкой, смоченной в реактиве, наносят мокрую черту, пересекающую сделанные натиры. Через 15-20 с (для золота и серебра) реактив высушивают фильтровальной бумагой, сравнивают оттенки испытуемого металла и пробирных игл и определяют соответствие пробы. Каждый участок натира смачивают реактивом отдельно, не соединяя участки между собой. При опробовании кислотным реактивом камень снимают, как только натир испытуемого металла начнет реагировать, и остатки реактива высушивают фильтровальной бумагой. Реактиву позволяют высохнуть, а затем по цвету и интенсивности осадка на испытуемом металле путем сравнения с пробирными иглами делают

заключение по пробе. По окончании опробования натиры с пробирного камня счищают пемзой, камень промывают водой и высушивают.

     Капельный  способ опробования драгоценных  металлов заключается в том,  что поверхность изделия зачищают шабером или надфилем и на подготовленное место наносят каплю реактива. Через 15-20 с каплю снимают фильтровальной бумагой и по реакции сплава на реактив определяют пробу. Капельный метод опробования имеет только одно преимущество –

скорость, во всем остальном  он уступает методу проверки на пробирном  камне. Этот метод менее точен, так как реакцию испытуемого сплава приходится сравнивать не с пробирными иглами, а со своим ощущением (цветовая память реакций). Квалификация приемщиков и опыт работы позволяют с точностью до 20-30 проб определять золотые и серебряные изделия. Капельным методом чрезвычайно трудно исследовать платину.

2 СЕРЕБРО. СПЛАВЫ СЕРЕБРА

       Серебро – один из дефицитных элементов. Но как один из благородных металлов серебро наиболее широко распространено в природе. Среднее содержание серебра в земной коре составляет 7·10-6 % (по массе), что в 20 раз превышает содержание золота и приблизительно равно содержанию металлов платиновой группы. В биосфере серебро в основном рассеивается, в морской воде его содержание 3·10-8 %.

      Основные свойства серебра:

• Физико-механические свойства серебра