Химия для ювелиров

Химия для ювелиров

Ювелирные изделия (украшения из драгоценных металлов и камней), их производство, хранение и уход за ними, требуют особых знаний и умений, а также наличия оборудования и инвентаря, задействования специальных химических веществ для выполнения тех или иных задач. Именно о химии, которая может понадобиться, мы и поговорим детальнее в данной статье.

Химические соединения для ювелирных изделий: что и для чего нужно?

Основной пласт реактивов используют для растворения металлов и обработки изделий. Ювелиру в работе часто необходимы следующие группы веществ:

Кислоты

Без них не обойтись в художественной металлообработке, где они выступают вспомогательными компонентами для основных производственных этапов. Кислоты состоят из атомов водорода и кислотных остатков. Взаимодействуя с металлами, оказывают на них значительное влияние. При работе с кислотами важно соблюдать меры предосторожности. Разбавлять материал до рабочей концентрации нужно так: в специально отведенную емкость вливаете воду, после тонкой струей добавляете кислоту и помешиваете. В конце не забудьте охладить.

В ювелирном деле наибольшее распространение получили такие из них:

Соляная кислота. Жидкое вещество маслянистой консистенции, не имеющее цвета, но обладающее резким специфическим запахом. Растворение в воде – высокое, взаимодействие с различными металлами – легкое (с формированием солей и выделением водорода). С ее помощью производят травление металлов, создают отбелы (отбеливающие растворы) и пробирные реактивы.

Едва ли не главная ее задача – служить компонентом «царской водки» совместно с азотной кислотой. «Царская водка» – это сильный окислитель, с помощью которого можно растворять почти все металлы. Большинство из них, в том числе и золото – при комнатной температуре, некоторые, например, платину – при нагреве.

Серная кислота. Аналогично к предыдущему, бесцветный маслянистый жидкий реактив. Сочетаясь с H2O, высвобождает значительный объем тепла. В концентрированном виде при нагреве растворяюще действует на многие металлы (за исключением Pt и Au), образует сернокислые соли. Находит применение при травлении металлопримесей, получении Au из руд. Вместе с бурой является составляющей отбелов. Придает основному металлу соответствующий окрас.

Азотная кислота. Не имеющая цвета жидкость, смешивающаяся с водой в различных пропорциях. На воздухе немного дымится. Под световым воздействием поддается разложению на воду, кислород и NO2. Это одна из наиболее мощных кислот, под ее действие подпадает практически любой металл (кроме Pt и Au). При этом наблюдается трансформация в соли (нитраты). Используется в большинстве случаев в форме водных растворов той или иной концентрации.

С ее участием создают пробирные реактивы и отбеливающие растворы, травят примеси благородных металлов (кроме Ag). Как уже было упомянуто, это один из важнейших компонентов «царской водки», имеющей способность к растворению металлов (Au и Ag), не поддающихся воздействию азотной и соляной кислот, применяемых по отдельности.

Борная кислота. Твердое соединение белого окраса, сформированное кристаллами. Слабая кислота с легким растворением в нагретой воде. При нагреве избавляется от воды, трансформируясь в конечном итоге в оксид бора. Она – составляющая флюсов, которые задействуются при спаивании благородных металлов.

Щелочи

Это гидроксиды щелочных/щелочноземельных металлов. К ним принадлежат хорошо растворяющиеся в водной среде основания. Из данной группы могут быть задействованы основные ее представители:

- каустическая сода (едкий натр), применяющаяся в изготовлении электролитов для нанесения золотого слоя и удаления жиров из поверхности украшений при покрытии родием и серебром;

- гидроксид калия (едкое кали), предназначенный для изъятия жиров и формирования оксидной пленки;

- нашатырный спирт, основная задача которого – нейтрализация кислот на ювелирной продукции после травления.

Соли

Соединения, похожие на кислоты, но в отличие от них, в своей структуре вместо водорода имеют металл.

Бура 10-водная. Тетраборат натрия, соль в форме порошкообразной массы белого окраса. Хорошему растворению поддается в горячей воде и глицерине. Сама же растворяет металлические окислы. При плавлении металлов, а также паянии и задействуется. Может служить отдельным флюсом или флюсовой базой в любой ювелирной пайке. Кроме того, с ее помощью готовят чернь.

Сода кальцинированная. Карбонат натрия, соль H2CO3 с высокой растворимостью в водной среде. Применяется в гальванопроцессах для создания обезжиривателей и очистительных композиций.

Сульфид натрия. Натрий сернистый, бескислородная соль в форме белого сильно гигроскопичного порошка. Проявляет термоустойчивость, при плавке не разлагается. В H2O поддается хорошему растворению, с созданием сильнощелочной среды. Задействуется в плавке металлов.

Гипофосфит натрия. Фосфорноватистокислый натрий, соединение неорганической природы в виде не имеющих цвета кристаллических образований. Растворение в воде – отличное, с формированием у раствора нейтральной реакции. Компонент растворов хим. никелирования. Калий сернокислый кислый. Гидросульфат калия, твердое вещество, сформированное белыми кристаллами. В водных средах растворяется прекрасно. Используется для отбела (очистки ювелирных украшений) при t 100 °С. Выступает безупречным вариантом для очищения участков пайки и изъятия налета.

Гидроксиламин сернокислый. Гидроксиламин сульфат, важнейшая соль гидроксиламина в форме белых кристаллов, хорошо растворяющихся в H2O. Сильный восстановитель.

Тринатрийфосфат. Фосфат натрия, хим. материал в форме чешуек/кристаллов белого цвета, поддающихся слеживанию. Растворение в водной среде – оптимальное. Выступает частью растворов для хим. и электрохим. обезжиривания металлов (в частности, Au и Pt), электролитов для покрытия методом блестящего золочения, задействуется и при нанесении серебряной пленки.

Среди других солей, которые не редко применяются ювелирами:

- хлорид натрия (составляющая часть растворов для хим. травления и пассивации);

- силикат натрия (компонент электролитов для нанесения Au, Rh и Ag, а также связка тиглей для плавления платины);

- нитрат калия и натрия (исходники флюсов для сплавов-очистителей);

- цианид калия (принимает участие в гальванопроцессах, а именно в создпнии электролитов для покрытия Au и Ag, а также в хим. удалении жиров);

- желтая кровяная соль (компонент электролитов для нанесения Ag);

- хромовокислый калий (используется при создании растворов электрохим. оксидирования Ag);

- бихромат калия (компонент пробирных реактивов, электролитов хим. травления и пассивации продукции из Ag и Cu-сплавов);

- йодид калия (еще один представитель пробирных реактивов, предназначенных для определения качества сплавов из Ag и Pt);

- карбонат калия (составляющий элемент «серной печени», принимает участие в оксидировании Ag, выступает флюсом или его компонентом при плавке и входит в состав электролита для блестящего нанесения пленки золота);

- хлорид серебра (необходим для электролитов при создании пленок Ag);

- азотнокислое серебро (важно при работе с серебром, в частности входит в электролиты для серебрения и пробирные реагенты для данного металла);

- хлорное золото (элемент одноименного пробирного реактива и электролитов золочения).

Трихлорэтилен. Хлорорганическое соединение в виде бесцветной прозрачной жидкости с характерным запахом, близким к хлороформу, и сладко-жгучим вкусом. Используется в нанесении слоя родия на изделия из Ag для обезжиривания.

Пробирные реактивы

Выше мы не раз упоминали о пробирных реактивах. Что это такое и для чего нужно – далее.

Пробирными именуют реактивы (в большинстве случаев это кислотные вещества), предназначенные для опробования драгоценностей и сплавов благородных металлов (установления их содержания). Они обязательны на каждом предприятии, специализирующемся на ювелирном деле. Кроме них, необходимо использовать приборный камень, благодаря которому сохраняется целостность продукции, определять сплавы можно в любых изделиях, а опробование осуществляется просто и быстро.

Как действуют пробирные реактивы? Если сплав выше указанной пробы, после их применения на нем не остается никаких следов. Если предписанной – появляется едва заметный след. Если ниже – темное пятно, так называемый ожог, интенсивность которого указывает на разницу в пробе.

Для разных металлов задействуются свои соединения: для Au – растворы хлорида золота, для Ag – растворы ляписа и ферроцианида калия, для Pt – кислотный реактив, такой же, как и для Au 958 пробы, а также смесь KI + HCl + HNO3 (эта же совокупность веществ применяется и для опробования палладия).

Чтобы опробовать золотомедные сплавы 583 пробы, берут реактив, состоящий из дистиллированной воды, HNO3 и HCl. Вообще HNO3 является главным материалом для вычисления золота в сплаве.

Самые популярные реактивы на солевой основе:

- хлорное золото. Состоит из хлористого аурума и H2O (23 г/л). Для его создания берут измельченное золото наивысшей 999 пробы, растворяют его в кислотной совокупности (HCl + HNO3) с небольшим подогревом. Когда получается темная оранжеватая масса (золото растворяется полностью), производят выпаривание до появления кристаллического осадка. После осуществляют растворение в очищенной воде в необходимой пропорции. Такой материал подходит для установления проб продукции из Au 583 пробы, для предшествующего исследования изделий, в содержании которых есть сомнения, а также для приблизительного пробоопределения, если показатель меньше 583, по характеристикам пятна;

- ляпис. Нитрат серебра берется в разных количествах и компонируется со 100 мл очищенной путем дистилляции воды. С его помощью определяют 750 (0,45 г AgNО3), 800 (0,5 г), 875 (0,7 г), 916 (0,75 г) пробы Ag. Для усиления эффекта вносят немного HNO3. В целом, процесс приготовления выглядит так: берут 10 г развальцованного или измельченного 999 серебра, растворяют в 15 мл хим. чистой нитратной кислоты при небольшом нагреве в заслоненной емкости. В результате этого выкристаллизовывается нитрат серебра, которому необходимо дать остыть до обычной t, а после растворить его в очищенной воде, отфильтровать и выпарить при t 100 °С до появления густой массы, сформированной кристаллами. Последующее выпаривание стоит выполнять с перемешиванием до достижения осадком сыпучести. Чтобы использовать данный реактив, осадок необходимо применять в указанных выше соотношениях.

Как получить ценные металлы из деталей?

То, что исходником драгоценных металлов может быть вторсырье (радиодетали), слышал далеко не каждый. А ведь это правда. Извлечение возможно путем электролиза и с помощью хим. реактивов, наиболее популярный из которых – «царская водка». Драгоценные металлы можно изымать из разных элементов. Для этого подходят микросхемы, полупроводниковые триоды, разъемы, детали очков и часов с позолотой и т.д.

Один из самых простых методов – вытравливание. В его основе – хим. инертность Au (способность не взаимодействовать с иными хим. элементами).

Если сравнить Au с Cu и Ag, то оно проявляет крайнюю инертность к О и сере. Реакция с галогенами возможна только при нагреве. Из этого следует, что растворение золота и трансформация его в раствор требуют задействования мощного окислителя. Именно таким и является знаменитая «царская водка» – желто-оранжевое жидкое вещество с хлорным и диоксидоазотным запахом. Причем как цвет, так и запах появляются не сразу после приготовления, а несколько позже: изначально материал бесцветный и без запаха. Важно его создавать непосредственно перед использованием. Ведь в процессе хранения не только цвето-ароматические изменения происходят, но и окисление уменьшается. Для создания необходимо взять HNO3 и HCl в пропорции 1:3. Серебро в «царской водке» растворяется, золото – нет. Трудно окисляются Cr, Ti, Ta, Zr, Hf и Nb.

Итак, в процессе вытравливания радиодеталей растворению поддаются все металлы, кроме Au. Оно плавает в кислоте тонкой золотой пленкой. Остается только отфильтровать его и промыть. Для промывки отлично подходит метиловый спирт.

Чтобы травить и восстанавливать золото, применяется чистая и не разбавленная азотная кислота. Для ускорения процесса золотодобычи рабочую емкость можно подогреть до 60-70 °С. До травления необходимо тщательно отделить от позолоченных все иных элементы.

Фольгу/порошок, полученные в процессе травления, можно просушить, а после взвесить. Далее для получения слитка материал следует переплавить в тигле с задействованием буры.

Учтите, что протравливание – не всегда гарантия безупречного получения золота. Не исключены потери до 10 %. Да и полученный слиток, скорее всего, не будет максимально чистым (в нем все равно будет присутствовать какая-то часть примесей других металлов). Понадобятся дополнительные очистительные мероприятия.

Чистка драгоценных металлов

Как вы уже поняли, изначально драгоценные металлы не являются чистыми. Необходимы специальные технологии, чтобы достичь надлежащей чистоты. Одна из таковых – аффинаж.

Аффинаж – это ювелирное очищение металлов для создания благородных металлов с высокой степенью чистоты (удаление примесей). Это непростой процесс. Для него нужны квалифицированные сотрудники, технологичное оборудование и специальные материалы. Наряду со шлифовкой, он включает хим. обработку и воздействие концентрированными веществами. Только весь комплекс очистительных работ позволяет достигать определенной чистоты.

Методы аффинажа:

- электролитический. Больше всего подходит для золота и серебра, ввиду осаждения чистых металлов и одновременного отделения примесей и взвесей, присутствующих в виде шлама. Результат – отличный: к примеру, золото получается не ниже 999,9 пробы. А еще этот метод самый выгодный в финансовом плане;

- мокрый. Задействуется для платины, иридия и палладия, которым свойственна сложная схема растворения. Именно здесь предвидится использование «царской водки» с целью удаления всяческих примесей;

- сухой. Еще один метод для обработки золота и серебра. Заключается в расплавлении металла реагентом, обычно, хлором. Значительная чистота (для золота – 996,5 проба, для серебра – 999) достигается выпариванием неблагородных металлов, хлориды которых улетучиваются в процессе обработки.

Одно из популярных веществ для аффинажа – гидразин гидрат. Бесцветное жидкое очень гигроскопичное вещество со специфическим запахом. Используется для разных драгоценных металлов, в том числе для платины, золота и серебра.

Если речь идет об аффинаже палладия, хорошо использовать аммиак водный 25 %. Внешне это прозрачное жидкое вещество, не имеющее цвета. Запах – резкий, растворение в воде – хорошее.

Ну и, конечно, не забываем о соляной и азотной кислотах. Они при аффинаже также необходимы.

Химия для ювелиров – тема объемная и очень важная. Хорошо ориентируясь во всех нюансах, не сложно преуспеть. И наоборот, если не знать, что к чему, можно не только навредить используемым материалам, но и понести немалый финансовый ущерб. Желаем, чтобы последний сценарий обходил вас десятой дорогой, а результаты работы с драгоценными металлами только радовали!

Заказ звонка
Спасибо за Ваше обращение. Наши менеджеры свяжутся с Вами в ближайшее время