Золото. Химические и физико-механические свойства. Легирование золота, его сплавы.

Химические свойства золота

В периодической системе Д. И. Менделеева золото находится в одной группе с серебром и медью, но его химические свойства гораздо ближе к химическим свойствам металлов пла­ тиновой группы. Электродный потенциал пары Au равен 1,5 В. Как благородный металл зо­ лото химически мало активно. На воздухе оно не претерпевает изменений. Природное золото в нормальных условиях инертно по отношению к большинству органических и неорганиче­ ских веществ. Золото не растворяется в щелочах и органических кислотах, в большинстве минераль­ ных (серной, соляной, азотной, плавиковой) кислот, за исключением горячей селеновой кис­ лоты H2SeO4. Золото растворяется в хлорной воде и в аэрируемых растворах цианидов щелочных ме­ таллов. Ртуть растворяет золото. Ювелирные изделия в процессе эксплуатации не подвержены воздействию агрессивных коррозионных сред, и практически сплавы 585-й пробы или более высокой пробы не вызыва­ ют проблем связанных с коррозией.

Физико-механические свойства золота

Золото – ярко-желтый блестящий металл. При нагревании слитка из чистого золота происходит процесс окисления и золото принимает красноватый оттенок – или, как раньше говорили, червонный. Золото имеет гцк решетку и не претерпевает аллотропических превращений вплоть до температуры плавления (1063С). Плотность золота равняется 19,32 г/см3. Теплопроводность золота () при 20С составляет 420 Вт/(м•град) и мало меняется с повышением температуры. Золото имеет высокую отражательную способность, хорошо полируется и обладает вы­ сокой пластичностью (относительное удлинение =30-50 %, сужение площади поперечного сечения =90 %) – прокатывается в листы толщиной до 0,0001 мм. Один грамм Au можно вытянуть в виде проволоки на длину в 3,5 км, расплющить до толщины 0,000127 мм.

В состав золотых сплавов в качестве легирующих компонентов могут входить: серебро, медь, никель, палладий, платина, цинк и кадмий. Каждый из компонентов по-своему влияет на свойство сплава. Серебро придает золотому сплаву мягкость и ковкость, понижает температуру плавле­ ния и изменяет цвет золота. С увеличением содержания серебра цвет сплавов изменяется от желтого к светлому. Сплавы золото-серебро хорошо поддаются механической обработке и представляют со­ бой непрерывный ряд твердых растворов этих металлов друг в друге. Легирование золота се­ ребром оказывает по сравнению с другими легирующими элементами наименьшее влияние на прочностные характеристики золотых сплавов.

Медь повышает твердость золотого сплава, сохраняя ковкость и тягучесть. При повыше­ нии содержания меди сплав постепенно приобретает красноватые оттенки и при содержании 14,6 % Cu становится ярко-красным. Недостатки легирования медью заключаются в том, что медь понижает антикоррозионные свойства сплава и при большом ее содержании поверх­ ность сплава темнеет.

Никель и золото обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в твердом состоянии. Сплавы системы золото – никель имеют гцк решетку. Легирование золота никелем приводит к повышению твердости. Никель хорошо растворяет­ ся в меди, в серебре практически нерастворим. Палладий и золото обладают неограниченной взаимной растворимостью в жидком и твердом состоянии. Палладий повышает температуру плавления золотого сплава и резко изменяет его цвет – при содержании в сплаве 10 % палладия слиток окрашивается в белый цвет. Золото с добавками палладия (белое золото) превосходит по своим свойствам сплавы золота с никелем и является более благородным. Платина окрашивает золото в белый цвет интенсивнее палладия, желтизна теряется.

Среди двухкомпонентных сплавов золота в ювелирной промышленности встречаются сплавы системы золото – медь и золото – серебро. В ювелирной промышленности для изготовления золотых изделий используют в большинстве случаев трехкомпонентные сплавы системы золото–серебро–медь, которые мо­ гут содержать добавки других металлов: никеля, палладия, цинка, платины. Сплавы 958-й пробы – трехкомпонентные сплавы. Сплав считается высокопробным, имеет приятный ярко-желтый цвет, близкий к цвету чистого золота. Сплавы золота этой про­ бы термически не упрочняются и являются очень мягкими, в результате чего полировка на изделиях из сплавов 958-й пробы держится недолго. Сплавы золота 958-й пробы имеют наи­ более высокую химическую стойкость. Сплавы 917-й пробы мягкие, пластичные, легко подвергаемые вальцеванию имеют не­ большое распространение. Сплавы 750-й пробы – трехкомпонентные и более, кроме золота в составе сплавов этой пробы может быть серебро, медь, палладий и цинк. Сплавы 750-й пробы химически устойчи­ вы против действия сильных кислот. Сплавы золота 585-й и родственной ей 583-й пробы обладают хорошими технологиче­ скими свойствами, хорошей паяемостью, имеют красивый внешний вид, высокие антикорро­ зионные и механические свойства. По химической стойкости они относятся к группе раство­ римых в минеральных кислотах сплавов. Сплавы золота низких проб. Сплавы 375-й и 333-й пробы принято считать низкопроб­ ными. Цвета сплавов красноватые, приглушенные. Сплавы золота 375-й пробы относятся к тускнеющим на воздухе сплавам, что ограничивает их применение в ювелирном произ­ водстве. При потере полировки изделие приобретает сероватую тональность.