Čeština 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Magyar 
Norsk bokmål 
Představení materiálu z ryzího zlata používaného při výrobě šperků
Čisté zlato a jeho slitiny pro šperky
Úvod:
Žluté zlato má krásnou barvu, dobrou chemickou stálost, vynikající estetickou a sběratelskou hodnotu a význam pro zachování a zvýšení hodnoty. Má také vynikající tažnost a již od starověku se používá jako dekorační materiál a platidlo pro šperky, řemeslné výrobky a pamětní mince.
Obsah
Oddíl Ⅰ Základní vlastnosti zlata
1. Fyzikální vlastnosti zlata
Ukazatele fyzikálních vlastností zlata mají více aspektů, jak ukazuje tabulka 3-1.
Tabulka 3-1 Hlavní fyzikální vlastnosti a indexové hodnoty zlata (částečně převzato z Ning Yuantao a dalších, 2013)
| Fyzikální vlastnosti | Hodnoty indexu | Fyzikální vlastnosti | Hodnoty indexu |
|---|---|---|---|
| Chroma | L* = 84,0, a* = 4,8, b* = 34,3 | Koeficient lineární roztažnosti (0 ~ 100 ℃) | 14.2 x 10-6/℃ |
| Hustota (18 ℃) | 19,31 g/cm3 | Odpor (25 ℃) | 2.125 x 10-6 Ω - cm |
| Bod tání | 1064℃ | Měrná tepelná kapacita (25 ℃) | 25,33 J/(mol - K) |
| Bod varu | 2860℃ | Teplo fúze | 12,5 kJ/mol |
| Tlak par(1064 ℃) | 0,012 Pa | Vypařovací teplo | 365,3 kJ/mol |
| Tepelná vodivost (25 ℃) | 315 W/(m - K) | Debyeho teplota ϴp | 178 K |
| Tepelná difuzivita (0 ℃) | 1.25 m2/s | Magnetická susceptibilita | -0.15x10-6 cm3/g |
Fyzikální vlastnosti zlata mají celkově následující charakteristiky:
(1) Zlato má zlatou barvu a je jedním ze dvou barevných kovů mezi všemi kovovými materiály (druhým je měď).
(2) Zlato má vysokou hustotu a je těžké. Hustota zlata klesá s rostoucí teplotou, a když dosáhne teploty tání (těsně před začátkem tavení), klesne hustota na 18,2 g/ cm.3; při úplném roztavení na kapalinu (teplota zůstává konstantní při teplotě tání) klesne hustota na 17,3 g/cm.3.
(3) Zlato má střední teplotu tání a jeho tavicí teplo je relativně nižší než u kovů platinové skupiny, což je výhodné pro tepelné zpracování, jako je tavení, odlévání a svařování.
(4) Zlato má dobrou elektrickou a tepelnou vodivost. Elektrická vodivost zlata je až na druhém místě za stříbrem a mědí, na třetím místě. Se zvyšující se teplotou se zvyšuje měrný odpor. Tepelná vodivost zlata je až druhá za stříbrem, je 74％ stříbra.
(5) Zlato má velmi nízkou volatilitu. V rozmezí 1000-1300 ℃ je množství vypařeného zlata zanedbatelné. Rychlost odpařování zlata souvisí s okolní atmosférou a teplotou ohřevu. Například při tavení zlata v atmosférických podmínkách při teplotách 1075 ℃, 1125 ℃ a 1250 ℃ je po 1 hodině ztráta zlata 0,009％, 0,10％ a 0,26％; v uhelném plynu je ztráta vypařeného zlata šestkrát větší než na vzduchu; v oxidu uhelnatém je ztráta dvakrát větší než na vzduchu.
(6) Magnetická susceptibilita zlata je záporná a vykazuje diamagnetismus.
2. Chemické vlastnosti zlata
2.1 Zlato má silnou chemickou stabilitu.
(1) Antioxidační vlastnosti.
Zlato má vynikající antioxidační vlastnosti a nepodléhá chemickým reakcím ani za přítomnosti vlhkosti v atmosféře. Zlato je jediný kov, který při vysokých teplotách nereaguje s kyslíkem; při teplotě 1000 ℃ nebyl po umístění zlata do kyslíkové atmosféry na 40 hodin pozorován žádný úbytek hmotnosti.
(2) Odolnost proti korozi.
Zlato má velmi vysoký ionizační potenciál a je chemicky velmi stabilní. Při pokojové teplotě s ním nemohou reagovat jednotlivé anorganické kyseliny, jako je kyselina dusičná, kyselina sírová, kyselina chlorovodíková, kyselina fluorovodíková a další silné kyseliny. Většina organických kyselin (např. kyselina vinná, citronová, octová atd.) a alkalické roztoky NaOH nebo KOH s ním rovněž nemohou reagovat. Některé jednotlivé kyseliny, směsné kyseliny, halogenové plyny a roztoky solí však mohou způsobit různý stupeň koroze zlata. Například aqua regia (směs kyseliny chlorovodíkové a kyseliny dusičné v poměru 3:1), chlorová voda, bromová voda, kyselina bromovodíková (HBr), roztok jódu v jodidu draselném (KI +I2), alkoholový roztok jódu (C2H5OH + I2), roztok chloridu železitého v kyselině chlorovodíkové(FeCl3 + HCl), roztok kyanidu (NaCN, KCN), chlor (při teplotách nad 420 K), thiomočovina (NH2⸳CS⸳NH2), acetylenu (C2H2, při teplotě 753 K) a směsné kyseliny selenové a telurové nebo sírové mohou interagovat se zlatem. Účinky různých korozních médií na zlato jsou uvedeny v tabulce 3-2.
Tabulka 3-2 Chování zlata v různých korozivních prostředích
| Žíravá média | Střední stav | Teplota | Stupeň koroze zlata | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Žíravá média | Střední stav | Teplota | Téměř žádná koroze | Mírná koroze | Mírná koroze | Silná koroze |
| Kyselina sírová | 98％ | Pokojová teplota - 100 ℃ | Ano | |||
| Kyselina dusičná | 70％ | Pokojová teplota - 100 ℃ | Ano | |||
| Kyselina dusičná | Smoky > 90％ | Pokojová teplota | Ano | |||
| Kyselina chlorovodíková | 36％ | Pokojová teplota - 100 ℃ | Ano | |||
| Kyselina fluorovodíková | 40％ | Pokojová teplota | Ano | |||
| Aqua regia | 75％HC1 + 25％HNO3 | Pokojová teplota | Ano | |||
| Kyselina chlorná | 70-72％ | Pokojová teplota -100 ℃ | Ano | |||
| Kyselina fosforečná | > 90％ | Pokojová teplota - 100 ℃ | Ano | |||
| Chlor | Suchý chlor | Pokojová teplota | Ano | |||
| Chlor | Mokrý chlór | Pokojová teplota | Ano | |||
| Kyselina citronová | Pokojová teplota ~ 100 ℃ | Ano | ||||
| Kyselina selenová | Pokojová teplota - 100 ℃ | Ano | ||||
| Rtuť | Pokojová teplota | Ano | ||||
| Roztok chloridu železa(III) | Pokojová teplota | Ano | ||||
| Roztok hydroxidu sodného | Pokojová teplota | Ano | ||||
| Roztok čpavku | Pokojová teplota | Ano | ||||
| Roztok kyanidu draselného | Pokojová teplota - 100 ℃ | Ano | ||||
| Roztavený hydroxid sodný | 350℃ | Ano | ||||
| Roztavený peroxid sodný | 350℃ | Ano | ||||
| Roztok jódu v alkoholu | Pokojová teplota | Ano | ||||
2.2 Zlato může tvořit různé sloučeniny, v nichž se vyskytuje v oxidačním stavu +1 nebo +3.
Mezi chloridy zlata patří trichlorid zlata (AuCl3) a monochloridu (AuCl). Bezvodý AuCl3 je červený a AuCl3⸳2H2O je oranžovožlutá. Zahříváním zlatého prášku v chloru při teplotě 140-150 ℃ může vzniknout AuCl3. Rozpouštěním zlata v aqua regia nebo vodných roztocích obsahujících chlor vzniká také AuCl.3. AuCl3, který snadno tvoří komplexy s jinými chloridy, jako je M[AuCl4], H[AuCl4], což umožňuje existenci zlata ve stabilním AuCl4 forma. To je základem metody extrakce zlata chlorací. Zlato lze srážet z roztoků chloridů obsahujících zlato pomocí železitých solí, oxidu siřičitého, kyseliny šťavelové atd.
Mezi kyanidy zlata patří kyanid zlata (AuCN), dikyanid zlata [Au(CN)2] atd. Zahřívání kyseliny chlorovodíkové nebo kyseliny sírové s kyanidem draselným [KAu(CN) 2] lze získat AuCN. Je to citronově žlutý krystalický prášek, který se může rozpouštět v amoniaku, polysulfidu amonném, kyanidech alkalických kovů a thiosíranech. Jednoduché kyanidy zlata snadno reagují s kyanidy alkalických kovů za vzniku kyanidových komplexů zlata, jako je Na[Au(CN)2], K[Au(CN)2], atd.; v přítomnosti kyslíku může zlato v roztoku kyanidu tvořit také výše uvedené komplexy, takže zlato stabilizuje Au(CN). 2, existuje v řešení. To je velmi důležité pro kyanidovou extrakci zlata, Au(CN) 2, zlato v roztoku se snadno vysráží redukčním činidlem.
Mezi sulfidy zlata patří disulfid zlata(II) (Au2S) , disulfid zlata(II) (Au2S2) a trisulfid zlata(II) (Au2S 3) . Au 2S se může rozpouštět v roztoku KCN a sulfidů alkalických kovů.
Mezi oxidy zlata patří oxid zlatý(II) (Au2O) a oxid zlatý(III) (Au2O 3). Protože zlato nereaguje přímo s kyslíkem,
oxidy zlata lze získat pouze z roztoků obsahujících zlato. Zpracováním zředěného zchlazeného chloridu zlata kaustickou sodou lze získat sytě fialový prášek, hydrát oxidu zlata, a jeho zahříváním vzniká Au 2O. Když Au 2O přijde do styku s vodou, rozkládá se na Au2O 3.
Hydroxidy zlata mají trojmocný [Au(OH) 3] a monovalentní (AuOH), přičemž první z nich je stabilnější.
2.3 Sloučeniny zlata se rychle redukují na elementární zlato.
Nejsilnějšími kovy, které mohou redukovat zlato, jsou hořčík, zinek a hliník. Této vlastnosti se využívá při kyanidovém procesu extrakce zlata, kde se k náhradě používá práškový zinek. Zlato mohou redukovat také organické látky, jako je kyselina mravenčí, kyselina šťavelová, hydrochinon, hydrazin, acetylen atd. Existuje mnoho redukčních činidel pro sloučeniny zlata, včetně vodíku pod vysokým tlakem, kovů s potenciální řadou před zlatem, dále peroxid vodíku, chlorid cínatý, síran železitý, chlorid železitý, oxid olovnatý, oxid manganičitý, silné zásady a peroxidy kovů alkalických zemin.
3. Mechanické vlastnosti zlata
3.1 Nízká tvrdost
Ve vyžíhaném stavu je tvrdost zlata pouze HV 25-27. V litém stavu je jeho tvrdost rovněž pouze kolem HV30. Při rychlosti deformace 60％ ve stavu deformovaném za studena je jeho tvrdost přibližně HV60.
3.2 Nízká odolnost proti opotřebení
Vzhledem k nízké tvrdosti může zanechat stopy po škrábancích od nehtů a kousancích od zubů. Na zlatých špercích mohou rychle vznikat promáčkliny, škrábance a problémy s opotřebením v důsledku nárazů a tření při každodenním nošení.
3.3 Vysoká míra prodloužení, dobrá tažnost
Rychlost prodloužení v litém stavu dosahuje 30％, zatímco rychlost prodloužení v žíhaném stavu může dosáhnout 45％.
3.4 Nízká pevnost, malý modul pružnosti, snadná deformace
Mez kluzu vysoce čistého zlata při pokojové teplotě je pouze 3,43 MPa a modul pružnosti je pouze 79 GPa.
4. Výkonnost procesu zpracování zlata
4.1 Dobrý odlévací výkon
Teplota tání zlata je mírná a teplota odlévání roztaveného kovu obvykle nepřekračuje 1200 ℃, takže je vhodné pro přesné odlévání pomocí sádrových forem, které nejsou náchylné k vadám odlévání, jako je smršťování a vakuum. Těkavost zlata je extrémně nízká; při tavení v rozmezí 1100 ℃ až 1300 ℃ je ztráta těkavosti zlata pouze 0,01％ 0,025％ a množství ztráty těkavosti souvisí s obsahem těkavých nečistot v náplni a v tavicí atmosféře. Ztráta vypařováním zlata v plynu je šestkrát větší než na vzduchu a ztráta v oxidu uhelnatém je dvakrát větší než na vzduchu.
4.2 Dobrý pracovní výkon za studena
Vzhledem k nízké pevnosti zlata je snadné jej tvarovat při pokojové teplotě pomocí procesů, jako je válcování, tažení a kování - starověké artefakty. Materiály obsahují nespočet zlatých ozdob a zlatých předmětů vyrobených technikami zpracování za studena, jako je filigrán, tkaní, tepání a rytí. Z 1 g ryzího zlata lze obvykle vytáhnout drát dlouhý 320 m. Díky moderním technologiím zpracování lze 1 g ryzího zlata vytáhnout dokonce do jemného drátu dlouhého 3420 m. Ryzí zlato lze zatlouct do zlaté fólie o tloušťce 0,1 x 10 mm.-3 mm, které se i pod mikroskopem jeví jako velmi husté. Pokud jsou však přítomny nečistoty, jako je olovo, vizmut, tellur, kadmium, antimon, arsen a cín, může se stát křehkou; například zlatou fólii obsahující 0,05％ vizmutu lze rozdrtit rukou. Vliv olova je ještě výraznější; když čisté zlato obsahuje 50 x 10-6 olova, ovlivňuje plasticitu zlata, a když obsah olova dosáhne 0,01％, jeho tvárnost se zcela ztratí.
4.3 Dobrý svařovací výkon
Díky dobré chemické stabilitě zlata při vysokých teplotách je jeho svařovací výkon vynikající a při svařování se nevytváří vrstva oxidu, která by ovlivňovala kovový spoj, ani není náchylné k tvorbě vměstků.
4.4 Zlato má velmi nízkou volatilitu
Pod teplotou 1000 ℃ bylo zlato umístěno do kyslíkové atmosféry na 40 hodin a nebyl pozorován žádný úbytek hmotnosti. Při teplotách 1075 ℃, 1125 ℃ a 1250 ℃ bylo zlato roztaveno na vzduchu a po 1 hodině činil úbytek zlata pouze 0,009％, 0,10％ a 0,26％; tento úbytek je způsoben spíše odpařováním než oxidací.
Oddíl II Čistota a měrné jednotky zlata
1. Čistota zlata
1.1 Metody stanovení čistoty
Ryzost zlata se vztahuje k obsahu zlata, tj. k minimálnímu obsahu kvality zlata. Tradičně se používají tři metody označování ryzosti zlata: procentuální metoda, metoda na tisíc kusů a metoda čísla K. Procentní metoda vyjadřuje obsah zlata v procentech (％); metoda na tisíc vyjadřuje obsah zlata v tisícinách (‰); metoda čísla K pochází z anglického slova "karat", což je mezinárodně uznávaný symbol jednotky pro výpočet ryzosti nebo kvality zlata, zkráceně označovaný jako K.
Metoda čísla K: rozděluje ryzost zlata na 24 částí, přičemž nejvyšší ryzost, čisté zlato, je 24 K a nejnižší ryzost je 1 K. Teoreticky je ryzost čistého zlata 100％, odvozeno od 24K = 100％, což lze vypočítat jako K = 4,16666666 ％. Vzhledem k tomu, že procentuální hodnota 1 K je nekonečně se opakující desetinné číslo, mají různé země a regiony mírně odlišné předpisy pro hodnotu 1 K.
1.2 Čistota zlata na výrobu šperků
Podle ryzosti zlata pro výrobu šperků jej lze zhruba rozdělit do dvou kategorií: ryzí zlato a zlato K.
(1) Kategorie čistého zlata
Obsah zlata v kategorii ryzího zlata je nejméně 99％. Na trhu běžně označované ryzí zlato, celkové zlato, zlato 999, zlato 9999, červené zlato a 24karátové zlato patří do kategorie ryzího zlata.
Ryzí zlato označuje zlato o ryzosti tisíc částic na tisíc. Ve skutečnosti je dosažení ryzího zlata o čistotě tisíc promile nemožné. Jak se říká: "Zlato nemůže být úplně čisté a žádný člověk není dokonalý." Zlato je tedy dokonalé. Absolutně čisté zlato neexistuje. Podle současné nejvyspělejší světové technologické úrovně,
Nejčistší zlato může dosáhnout pouze 99,999999％, používá se speciálně jako "reagenční zlato" pro standardní činidla. Výroba reagenčního zlata vysoké čistoty vyžaduje velké množství surovin a paliva, takže jeho cena je na mezinárodním trhu s drahými kovy mnohonásobně vyšší než cena ryzího zlata. Dokonce i v konkrétních průmyslových odvětvích se zlato reagenční kvality používá s rezervou, aby se nezvyšovaly náklady a nezpůsoboval odpad. Navíc z hlediska užitné hodnoty šperků nemá žádný praktický význam.
V současné době se na trhu používají k výrobě šperků z ryzího zlata především tři druhy zlata podle obsahu zlata:
"Four Nine Gold" s ryzostí 99,99％, což je 24karátové zlato;
"Třídevítkové zlato" o ryzosti 99,9％, běžně známé jako zlato 999;
"Zlato o ryzosti 99％" je obecně známé jako "zlato 99" nebo "ryzí zlato".
(2) Zlaté typy K
Pevnost a tvrdost ryzího zlata jsou příliš nízké, proto se přidáním určitého podílu legujících prvků do ryzího zlata vytváří slitina, která vytváří zlato K odpovídající ryzosti, jež může zvýšit pevnost a houževnatost zlata a stává se mezinárodně známým zlatem pro výrobu šperků.
Vzhledem k rozdílům mezi východní a západní kulturou se obsah zlata používaného k výrobě šperků a dekorativních předmětů v různých zemích a regionech liší. Nicméně jako šperkařské zlato zůstávají normy přijaté zeměmi po celém světě pod 8 K a musí zajistit minimální obsah zlata pro každou jakost, jak je uvedeno v tabulce 3-3.
Tabulka 3-3 Běžné třídy zlata pro šperky v různých zemích a regionech
| Země nebo region | Běžná třída zlata | Odpovídající obsah zlata |
|---|---|---|
| Čína | Ryzí zlato, 18karátové | 99.9％ , 75％ |
| Indie | 22K | 91.6％ |
| Arabské země | 21 K | 87.5％ |
| Spojené království | Převážně 9K, s malým množstvím 22K a 18K | 37.5％, 91.6％, 75.0％ |
| Německo | 8K , 14K | 33.3％ , 58.5％ |
| Spojené státy americké | 14K , 18K | 58.5％ , 75.0％ |
| Itálie, Francie | 18K | 75.0％ |
| Rusko | 18K - 9K | 75.0％ ~ 37.5％ |
| Spojené státy americké | 10K - 18K | 41.6％ ~ 75.0％ |
Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) stanovuje požadavky na ryzost zlata používaného ve šperkařství, které jsou v souladu s ryzostí doporučenou ISO.Jejich charakteristiky jsou zhruba následující:
22karátové zlato,
s tvrdostí o něco vyšší než ryzí zlato, lze použít k zasazení větších jednotlivých drahých kamenů. Vzhledem ke slabší pevnosti materiálu by však návrhy šperků měly být jednoduché a ve šperkařství se příliš nepoužívá.
18karátové zlato,
se střední tvrdostí a ideální tažností, je vhodný k zasazování různých drahých kamenů a hotový výrobek se nesnadno deformuje, což z něj činí nejpoužívanější materiál K gold ve šperkařském průmyslu.
14karátové zlato,
s tvrdší strukturou, vysokou houževnatostí a silnou pružností, lze do něj zasazovat různé drahé kameny, má dobré dekorativní vlastnosti a je cenově dostupný.
9K zlato,
s vysokou tvrdostí a nízkou tažností je vhodný pouze pro výrobu šperků jednoduchých tvarů, které osazují jednotlivé drahé kameny. Je levný a často se používá k výrobě módních šperků, medailí a plaket.
1.3 Značky čistoty šperků a štítky
U zlatých šperků se ryzost vyjadřuje v dílcích na tisíc (číslo K) a kombinací slov gold, Au nebo G. Například u zlata o ryzosti 18 K může být značka jedna z následujících: Zlato 750 18K, Au750 (obrázek 3-1), Au18K, G750, G18K.
Aby se zabránilo přehánění ryzosti výrobku a klamání spotřebitelů, musí být šperky z 24karátového zlata, ať už jsou označeny jako "24karátové zlato", "zlato 999" nebo "zlato 9999", označeny jako "24karátové zlato". Předpokládejme, že je třeba uvést nominální obsah zlata. V takovém případě může být na základě registrovaných podnikových norem jasně uveden na jiných místech etikety (nikoli před nebo za názvem výrobku).
Obrázek 3-1 Barevné razítko na kroužku
2. Měřicí jednotky pro zlato
2.1 Měřicí jednotky pro hmotnost zlata
Mezi mezinárodně uznávané měrné jednotky zlata patří gramy, kilogramy, unce, trojské libry, centové váhy atd. Běžně používané měrné jednotky pro zlato jsou uvedeny v tabulce 3-4.
Tabulka 3-4 Převodní tabulka běžných měrných jednotek zlata (s mezinárodně uznávanými symboly zkratek)
| Kvalita | Zlatá bilance (gr.) | hmotnost v haléřích (dwt.) | Trojská unce (t. oz.) | Avoirdupois unce (av. oz.) | Adupois libra (průměrná libra) | gram(g) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 zlatá unce | 1 | 0.041666 | 0.0020833 | 0.00228571 | 0.000142857 | 0.0648 |
| Hmotnost 1 centu | 24 | 1 | 0.05 | 0.0548571 | 0.00342857 | 1.5552 |
| 1 trojská unce | 480 | 20 | 1 | 1.0971428 | 0.0685714 | 31. 1035 |
| 1 trojská libra | 5760 | 240 | 12 | 13.165714 | 0.822857 | 373.248 |
| 1 avirdupová unce | 437.5 | 18.2292 | 0.911458 | 1 | 0.0625 | 28.35 |
| 1 avirdupois libra | 7000 | 291.666 | 14.58333 | 16 | 1 | 453.6 |
| 1 mg | 0.015432 | 0.000643 | 0.00003215 | 0.000035274 | 0.0000022046 | 0.001 |
| 1 g | 15.432 | 0.643 | 0.03215 | 0.035274 | 0.0022046 | 1 |
| 1 kg | 15432 | 643 | 32.15 | 35.274 | 2. 2046 | 1000 |
2.2 Mezinárodní jednotky pro měření ceny zlata
Před rokem 1933 se zlato oceňovalo v různých měnách, včetně amerického dolaru, britské libry, francouzského franku atd. Do roku 1944 dospěly země k brettonwoodskému systému, který přímo navázal dolar na zlato. Dolar se postupně stal světovou měnou s pevným směnným kurzem 1 trojské unce zlata rovnající se 35 dolarům, což umožnilo zemím vyměnit své dolary za zlato. Až do 70. let 20. století vedla uvolněná měnová politika USA nakonec k rozpadu brettonwoodského systému a cena zlata již nebyla pevně stanovena na 35 dolarů za trojskou unci, což umožnilo centrálním bankám tisknout peníze bez omezení. Když se však USA staly největší světovou hospodářskou a vojenskou mocností, stal se dolar měnou pro oceňování zlata. Dodnes je mezinárodní měrnou jednotkou ceny zlata dolar za unci.
Oddíl III Materiály a úpravy pro dekorativní ryzí zlato
1. Postavení na trhu a běžné problémy s masivními zlatými šperky
Podle názorů, které se v Číně předávaly po tisíce let, představují zlaté a stříbrné šperky bohatství a ztělesnění vznešenosti. Zároveň starověcí císaři uznávali žlutou barvu jako barvu reprezentující postavení a odměny v paláci byly často nahrazovány různými zlatými a stříbrnými šperky. Zlaté šperky proto nadále nesou hluboký význam urozenosti a bohatství, zejména proto, že ztělesňují krásnou konotaci harmonického manželství. V tradičních svatebních zvycích jsou zlaté ozdoby téměř nepostradatelné. V důsledku toho si masové zlaté šperky v různých zemích oblíbily již v dávných dobách a dodnes zaujímají hlavní podíl na trhu se šperky.
Tradiční šperky z ryzího zlata však mají také některé problémy při výrobě, zpracování a nošení, přičemž časté problémy jsou následující.
1.1 Záruka čistoty
Kategorie ryzího zlata ve šperkařském průmyslu je poměrně vágní; běžně se označuje jako 24karátové zlato, zlato 999 a ryzí zlato. Obsah zlata 24karátového zlata není nižší než 99,99％ a "ryzí zlato 9999", které se v posledních letech uvádí na trhu, patří k 24karátovému zlatu; obsah zlata ryzího zlata není nižší než 99％; obsah zlata tisíce ryzích zlat není nižší než 99,9％.
Klenotnické společnosti při výrobě šperků z ryzího zlata obvykle nakupují jako surovinu zlaté slitky. Legální komerční slitky ryzího zlata musí mít na povrchu značky označující výrobce, kvalitu, ryzost, sériové číslo atd. (obrázek 3-3).
Obrázek 3-3 Ingot ryzího zlata
Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) omezuje obsah nečistot v čistých zlatých nugetech, jak je uvedeno v tabulce 3-5.
Tabulka 3-5 Požadavky na obsah nečistot pro slitky ryzího zlata.
| Třída | Au obsah ％ | Obsah nečistot / X 10-6 | Celkový obsah nečistot X 10-6 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Třída | Au obsah ％ | Ag | Cu | Fe | Pb | Bi | Sb | Pd | Mg | Sn | Cr | Ni | Mn | Celkový obsah nečistot X 10-6 |
| IC - Au99. 995 | ≥99.995 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ≤3 | ≤3 | ≤3 | < 50 |
| IC - Au99. 99 | ≥99.99 | ≤50 | ≤20 | ≤20 | ≤10 | ≤20 | ≤10 | ≤30 | ≤30 | - | ≤3 | ≤3 | ≤3 | ≤100 |
| IC - Au99. 95 | ≥99.95 | ≤200 | ≤150 | ≤30 | ≤30 | ≤20 | ≤20 | ≤200 | - | - | - | - | - | 500 |
| IC - Au99. 50 | ≥99.50 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 5000 |
Během výrobního procesu může dojít k přimíchání nečistot při tavení, odlévání, svařování, zpracování za studena atd. Použití pájky s nižším bodem tání při svařování ovlivní kvalitu zlata. Vezmeme-li jako příklad šperky z Au999 (ryzího zlata), které mají na trhu největší podíl, pro zajištění jejich kvality se kromě posílení výrobního procesu a kontroly obecně doporučuje, aby nakupované zlaté suroviny byly IC - Au99.99.
1.2 Problémy s rezavými skvrnami
Au999 má vynikající odolnost proti korozi, ale zprávy o problémech s korozí na povrchu zlatých šperků nejsou neobvyklé. Obrázek 3-4 ukazuje "rezavé skvrny" na povrchu zlatých šperků Au999 (Obrázek 3-4). Na povrchu zlatých šperků se objevilo několik závažných oblastí "rezavých skvrn". Rozložení "rezavých skvrn" je nerovnoměrné, různě velké, přičemž většina skvrn je viditelná pouhým okem nebo pod mikroskopem s malým zvětšením. Barva "rezavých skvrn" se v různých oblastech liší, především včetně.
Červená, hnědá, tmavě hnědá a černá barva kontrastují s čistě zlatým pozadím Au999. Většina skvrn má červenohnědý barevný prstenec a silněji zbarvené skvrny jsou propojené a vytvářejí rezavé skvrny, které mají tendenci se rozšiřovat směrem ven.
Obrázek 3-4 "Rezavé skvrny" na povrchu zlatých šperků Au999
Při skenovací elektronové mikroskopii se mikrootvory v centrální oblasti "rezavé skvrny" liší počtem. Ve větších oblastech "rezavé skvrny" se nachází více nebo větší mikrootvory, jak je znázorněno na obrázku 3-5.
Obrázek 3-5 Mikrodíry ve středu oblasti "rezavé skvrny"
Chemická analýza zlatých šperků prokázala, že celkový obsah zlata odpovídá normě Au999. Pomocí fotoelektronové spektroskopie XPS pro detekci oblasti rezavých skvrn bylo zjištěno, že kromě Au se v šperku nachází také Ag.2S a NaCl a stopové množství SiO2 se na vnitřních stěnách mikrootvorů objevily kontaminanty. Problém povrchové rezavé skvrny zlatých šperků je tedy z velké části způsoben nedostatečným řízením v místě výroby. Například uspořádání pracoviště není dostatečně rozumné a nejsou dostatečně rozlišeny výrobní prostory a procesy pro zlaté a stříbrné výrobky; procesy tavení a úpravy kyselinou nejsou izolovány a k opravám forem v oblasti tlaku hotového oleje se používají dokonce vysokorychlostní rotační brusné nástroje; hygiena pracoviště není dostatečně čistá a výrobní pracovníci důsledně nedodržují požadavky na proces čištění zlatých prutů a povrchů forem během provozu. Vzhledem k tomu, že výrobní proces zlatých šperků zahrnuje více procesů, jako je tavení, válcování, řezání, tlak oleje a broušení, a někdy se ve stejném výrobním zařízení vyrábějí také výrobky z ryzího stříbra, je nevyhnutelné, že se na povrch výrobků z ryzího zlata mohou přitisknout zbytky nebo částice stříbra, což způsobí změnu barvy. Během dlouhého výrobního procesu se ve výrobním prostoru nevyhnutelně hromadí prach nebo nečistoty. Pokud se během válcování a lisování pracovní prostor řádně nečistí, zejména pokud se v blízkosti provádějí brusné operace, může se prach nebo nečistoty snadno rozvířit a přitisknout na povrch zlaté slitiny a vytvořit heterogenní skvrny. Když se zlatý šperk ošetří kyselinou, kyselina způsobí korozi heterogenních skvrn do mikrootvorů. Pokud se produkty mytí kyselinou nepodaří během čištění obrobku zcela odstranit nebo pokud v mikrootvorech zůstane zbytek kyseliny, bude pokračovat v erozi heterogenních skvrn. Kovové nečistoty, které nebyly odstraněny mytím kyselinou, mohou za určitých podmínek snadno vytvářet mikrotrhliny se zlatým substrátem, což vede k elektrochemické korozi, protože působí jako anody. Během skladování zlatých šperků se produkty koroze pomalu stěhují ven a nakonec způsobují "rezavé skvrny" a změnu barvy.
1.3 Deformační problémy
Pevnost ryzího zlata je velmi nízká. Šperky vyrobené z ryzího zlata běžnými technikami jsou náchylné k deformaci při výrobě a nošení a nejsou vhodné k zasazování drahých kamenů. Aby se zlepšila schopnost šperku proti deformaci, je často nutné zvýšit tloušťku jeho stěny, což zvyšuje hmotnost zlata a prodražuje každý kus.
1.4 Problémy s opotřebením
Tvrdost ryzího zlata je velmi nízká. Šperky vyrobené z ryzího zlata běžnými technikami se během nošení snadno otlučou a poškrábou, což vede ke vzniku důlků a škrábanců na povrchu, které postupně způsobují ztrátu lesku šperku.
1.5 Problémy se stylem
Vzhledem k nízké pevnosti a tvrdosti ryzího zlata není snadné vytvářet šperky složitých tvarů, složitých vzorů, vysoké přesnosti zpracování a osazení drahými kameny. To má za následek, že tradiční šperky z ryzího zlata jsou v nepříjemné pozici surovosti a nedostatku umělecké hodnoty, což klade určitá omezení na vývoj a rozšíření šperků a omezuje jejich uměleckou hodnotu jako špičkového spotřebitelského produktu.
2. Modifikované materiály a výrobní postupy z čistého zlata
2.1 Elektroformované šperky z tvrdého ryzího zlata
Na pozadí stále významnějších funkcí dekorativních šperků a neustálého růstu mezinárodních cen zlata mají duté tenkostěnné šperky z ryzího zlata značnou konkurenceschopnost na trhu díky svému velkému tvaru, nízké hmotnosti a nízké ceně za kus. K uspokojení této poptávky je třeba pomoci konvenčními postupy tvarování šperků, jako je lití a lisování. Proto se hlavním procesem tváření dutých zlatých šperků stalo elektroformování. Šperky z ryzího zlata vyrobené tradičními postupy galvanoplastiky jsou však velmi náchylné k deformaci a rozpadu, takže jsou vhodné pouze jako výstavní předměty, nikoliv jako nositelné šperky. Před více než deseti lety se v průmyslu začal používat proces elektroformování tvrdého ryzího zlata, který využívá principu elektrodepozice. Úpravou složení elektroformovacího roztoku a zlepšením podmínek elektroformovacího procesu dochází vlivem elektrického pole k migraci iontů zlata do vodivé katodové formy. Po odstranění jádra vznikají tenkostěnné duté, tvrdé a čisté kousky zlata, jak je znázorněno na obrázku 3-6.
Obrázek 3-6 Typické galvanicky tvarované šperky z tvrdého zlata
2.1.1 Charakteristika šperků z tvrdého ryzího zlata tvarovaných elektrolýzou
V porovnání s tradičními šperky z ryzího zlata mají galvanicky tvarované šperky z ryzího zlata tyto vlastnosti:
(1) Vysoká čistota.
Obsah zlata přesahuje 99,9％, což obvykle plně vyhovuje příslušným mezinárodním normám pro ryzost zlata a zároveň splňuje požadavky trhu na ryzost zlata dosahující Au999. Pro testování chemického složení byly náhodně vybrány tři vzorky galvanicky tvarovaných tvrdých zlatých šperků a výsledky jsou uvedeny v tabulce 3-6.
Tabulka 3-6 Chemické složení galvanicky tvarovaného tvrdého zlata (2012)
| Chemické prvky | Obsah /％ | Chemický prvek | Obsah /％ |
|---|---|---|---|
| Ag | 0.001 ~ 0.0036 | Pd | < 0.0003 |
| Cu | 0.0025 ~ 0.0046 | Mg | < 0.0003 |
| Fe | 0.0003 ~ 0.0012 | Jako | < 0.0003 |
| Pb | 0.0003 ~ 0.0004 | Sn | < 0.0003 |
| Bi | < 0.0005 | Cr | < 0.0003 |
| Sb | < 0.0003 | Ni | < 0.0003 |
| Si | < 0.0020 | Mn | < 0.0003 |
(2) Vysoká tvrdost.
V závislosti na složení roztoku pro galvanoplastiku, procesu galvanoplastiky a tloušťce povlaku může tvrdost v odlitém stavu obecně dosahovat hodnot nad HV80, některé dokonce HV140-160, což odpovídá tvrdosti 18karátového zlata, tedy více než čtyřnásobku tvrdosti tradičního ryzího zlata.
(3) Nositelné.
S výrazným zvýšením tvrdosti se zvyšuje odolnost šperku proti deformaci, což umožňuje jeho nošení jako doplňku a řeší problém, kdy tradiční duté zlaté šperky mohou sloužit pouze jako ozdoby.
(4) Odolnost proti opotřebení.
Překonává omezení měkkosti tradičních šperků z ryzího zlata a jeho odolnost proti opotřebení je mnohem vyšší než u tradičních výrobků z ryzího zlata.
(5) Nízká hmotnost.
Při použití procesu dutinového galvanického tvarování se tloušťka stěny obvykle pohybuje do 220 μm, což výrazně snižuje hmotnost ve srovnání s tradičními šperky z ryzího zlata stejného vzhledu a objemu.
Přestože má galvanicky tvarované tvrdé zlato poměrně vysokou tvrdost, je ve své podstatě poměrně křehké. Protože je duté, je třeba dbát na to, aby se při jeho nošení zabránilo střetu s ostrými předměty. Kromě toho u galvanicky tvarovaného tvrdého zlata stále existují určitá omezení týkající se stylu a struktury výrobku.
2.1.2 Mechanismus zpevnění materiálu z tvrzeného zlata po galvanickém zpracování
Při galvanoplastice tvrdého zlata se jako surovina používá ryzí zlato IC - Au9,99, které se připravuje do galvanoplastického roztoku obsahujícího složité ionty slitiny. Zlepšením přísad v galvanoplastickém roztoku a podmínek galvanoplastického procesu se zlepší způsob krystalizace vrstvy zlata, což vede k odlitku s jemnými zrny a hustou strukturou. Krystalová struktura galvanicky tvarovaného tvrdého zlata se rovněž liší od struktury běžného zlata (obrázek 3-7). Tato jemná a hustá struktura je základním důvodem vysoké tvrdosti galvanicky tvarovaného tvrdého zlata.
Obrázek 3-7 Srovnání rentgenové difrakce mezi galvanicky tvarovaným tvrdým 24karátovým zlatem a běžným 24karátovým zlatem
2.2 Vysokopevnostní mikrolegované 24karátové zlato
Vzhledem k nízké pevnosti a tvrdosti materiálů z 24karátového zlata není snadné vytvářet šperky se složitými tvary, komplikovanými vzory, vysokou přesností zpracování a vloženými drahými kameny. Šperky jsou navíc náchylné k deformaci během nošení a mohou se snadno opotřebovat a ztratit lesk. Se zlepšením materiální a kulturní životní úrovně mají spotřebitelé na šperky z 24karátového zlata vyšší nároky než dříve, vyžadují vysokou ryzost a vyšší očekávání na strukturu, styl a provedení šperku. Proto se výzkum a vývoj mikrolegovaných vysoce pevných materiálů a výrobních postupů z 24karátového zlata staly v tomto odvětví žhavým tématem.
2.2.1 Metody zpevňování mikrolegovaného 24karátového zlata
Jak již bylo zmíněno, mezi metody zpevňování materiálů z drahých kovů patří zpevňování pevným roztokem, zpevňování jemnozrnnými materiály, deformační zpevňování, srážecí zpevňování, disperzní zpevňování a zpevňování fázovou transformací. Při vývoji mikrolegovaného zlata je rovněž nutné zvolit vhodné metody z výše uvedených metod zpevňování a vzhledem k velmi malému množství přidaných legujících prvků je k dosažení dobrých výsledků zpevňování zapotřebí komplexní působení více cest zpevňování.
Z hlediska metalurgických principů jsou mikrolegované prvky poměrně široké. Kromě alkalických kovů, některých žáruvzdorných kovů a kovů s nízkou teplotou tání mohou jako mikrolegující prvky pro Au sloužit jednoduché kovy, přechodné kovy, lehké kovy a metaloidy, a dokonce i ty prvky, které jsou v běžných koncentracích považovány za škodlivé, mohou sloužit jako hlavní mikrolegující prvky. Při výběru legujících prvků se obecně berou v úvahu následující faktory.
(1) Vliv zpevnění pevného roztoku.
Účinek legujících prvků na zesílení pevného roztoku v čistém zlatě souvisí s faktory, jako je rozdíl ve velikosti atomů, rozdíl v elektronegativitě, rozdíly v krystalové struktuře a obsah legujících prvků. Účinek legujících prvků na posílení Au v pevném roztoku lze měřit pomocí parametrů posílení v pevném roztoku; čím větší je hodnota parametru, tím lepší je účinek posílení v pevném roztoku. Obecně platí, že prvky lehkých kovů s menší atomovou hmotností, jako jsou Li, Be, Na, K, Mg, Ca a Sr, a prvky vzácných zemin s větší atomovou velikostí mají vyšší hodnoty parametrů zpevnění pevného roztoku.
(2) Účinek zpevnění jemných zrn.
Zušlechťování zrn ryzího zlata zahrnuje jak primární zušlechťování zrn během procesu krystalizace roztaveného kovu při tuhnutí, tak potlačení rekrystalizace a růstu zrn během procesu tepelného zpracování. Některé legující prvky, jako jsou prvky vzácných zemin a některé legující prvky s vysokou teplotou tání, mohou během krystalizace při tuhnutí působit jako účinné zjemňovače nebo modifikátory zrn. Prvky vzácných zemin, které mají silnou afinitu ke kyslíku, mohou čistit roztavený kov a také sloužit jako účinné zušlechťovače zrn během krystalizace při tuhnutí; kobalt může zvýšit teplotu rekrystalizace zlatých slitin a potlačit výskyt rekrystalizace.
(3) Jsou to účinky posilující stárnutí.
Pokud rozpustnost legujících prvků v Au klesá s klesající teplotou, pak se mohou při stárnutí v pevném roztoku vysrážet metastabilní nebo stabilní druhé fáze, což vede k precipitačnímu zpevnění slitiny. Mnoho prvků může způsobit účinné srážení v Au, například malá množství Ti, REE, Co, Sb, Ca atd., které mohou vést k účinkům srážecího zpevnění zlata při stárnutí.
(4) Úloha deformačního zpevnění.
To je nezbytný způsob, jak u mikrolegovaného zlata dosáhnout výrazných zpevňujících účinků. Rychlost zpevňování při zpracování různých legujících prvků ve zlatě se liší, což je v zásadě způsobeno rozdíly v překážkách pro dislokační skluz, které závisí na interakcích mezi hranicemi zrn a dislokacemi, atomy rozpuštěných látek a dislokacemi, částicemi druhé fáze a dislokacemi a dislokacemi navzájem.
2.2.2 Kvalita mikrolegovaného vysokopevnostního zlata
l Kvalita zlata Au999 je udržována nad 99,9％, což odpovídá požadavkům trhu na kvalitu zlata. Přidáním stopových legujících prvků a jejich kombinací se zpracováním deformací za studena lze dosáhnout výrazně vyšší pevnosti a tvrdosti než u tradičního 24karátového zlata. Takzvané "tvrdé zlato 5G" na trhu patří mezi mikrolegované 24karátové zlato. Obrázek 3-8 ukazuje dutý náramek z tvrdého 24karátového zlata "5G" s tloušťkou stěny pouhých 0,2 mm, vytvořený tažením, ohýbáním a svařováním trubek, který se vyznačuje nízkou hmotností, vysokou tvrdostí a dobrou pružností.
Obrázek 3-8 Dutý náramek z tvrdého 24karátového zlata "5G"
Vzhledem k nedostatečnému přídavku legujících prvků 0,1％ se tvrdost při odlévání pohybuje v závislosti na přidaných legujících prvcích zpravidla od HV40 do HV60. Po zpracování deformací za studena, jako je válcování a tažení, se tvrdost obecně pohybuje od HV80 do HV120. V některých případech je tvrdost některých slitin ještě lepší. Zahraniční země rovněž vyvinuly a uvedly na trh mikrolegovanou slitinu Au999, která výrazně zlepšuje tvrdost a pevnost ve srovnání s běžnou slitinou Au999, jak je uvedeno v tabulce 3-7.
Tabulka 3-7 Vlastnosti mikrolegovaných vysokopevnostních Au999 (částečně převzato z Christopher W. Corti, 1999)
| Materiály | Výrobce | Purity | Tvrdost odlitku HV/(N/mm2) | Tvrdost po žíhání HV/(N/mm)2) | Tvrdost zpracování HV/(N/mm2) | Pevnost v tahu / MPa | Vhodná řemesla |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5G Hard Gold | Čína | 99.9％ | 40 ~ 60 | - | 80 ~ 110 | - | Odlévatelné |
| Vysoce intenzivní ryzí zlato | Japonsko Mitsubishi | 99.9％ | - | 55 | 123 | 500 | Odlévatelné |
| TH Gold | Japonsko Tokuriki Honten | 99.9％ | - | 35 ~ 40 | 90 ~ 100 | - | Odlévatelné |
| Obyčejné ryzí zlato | - | 99.9％ | - | 30 | 50 | 190 ~ 380 |
2.2.3 Mikrolegované vysokopevnostní Au995
Vzhledem k tomu, že obsah legujících prvků v Au995 je o něco vyšší než v Au999, je možné si vybrat z více legujících prvků. Použitím kombinace několika zpevňujících mechanismů lze dosáhnout výrazného zpevňujícího účinku. V tabulce 3-8 jsou uvedeny některé vlastnosti mikrolegovaného Au995 a tvrdost některých slitin po komplexní úpravě může dosáhnout 22karátového nebo dokonce 18karátového zlata.
Tabulka 3-8 Výkonnost mikrolegovaného Au995 (podle Christophera W. Cortiho, 1999)
| Materiály | Výrobce | Purity | Tvrdost odlitku HV/(N/mm2) | Tvrdost po žíhání HV/(N/mm)2) | Tvrdost zpracování HV/(N/mm2) | Stav stárnutí Tvrdost HV/(N/mm2) | Vhodná řemesla |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24karátové tvrdé zlato | Afrika Mintek | 99.5％ | - | 32 | 100 | 131 ~ 142 | Lze zestárnout |
| Ryzí zlato | Japonsko Three O Co. | 99.7％ | - | 63 | 106 | 145 ~ 176 | Can be aged & Castable |
| Uno-A- Erre 24K zlato | Uno-A- Erre Itálie | 99.6％ | - | 33 | 87 | - | Zpracování za studena |
| Uno-A- Erre 24karátové zlato | Uno-A- Erre Itálie | 99.8％ | - | 62 | 118 | - | Zpracování za studena |
| DiAurum 24 | Britský Titan | 99.7％ | 60 | - | 95 | - | Odlévatelné |
2.2.4 99％Au - 1％ Ti Hard Gold
V 80. letech 20. století Světová rada pro zlato financovala výzkum tvrdého zlata a úspěšně vyvinula tvrdé zlato Au990, které používá jako legující prvek 1％ Ti, přičemž využívá účinek Ti na zpevnění jemných zrn a účinek Ti na zpevnění při stárnutí srážením, kdy Ti difunduje z přesyceného pevného roztoku Au a vytváří druhou fázi, což výrazně zvyšuje pevnost a tvrdost slitiny, jak je uvedeno v tabulce 3-9.
Tabulka 3-9 99％Au - 1％Ti Výkonnost tvrdého zlata podle Christophera W. Cortiho, 1999
| Výkon | Stav pevného roztoku (800 ℃, 1 h, kalení) | Pracovní stav za studena (rychlost zpracování 23％) | Stav stárnutí (500 ℃, 1 h, kalení) |
|---|---|---|---|
| Tvrdost HV/N/mm2 | 70 | 120 | 170- ~ 40 |
| Mez kluzu /MPa | 90 | 300 | 360 ~ 660 |
| Pevnost v tahu /MPa | 280 | 340 | 500 ~ 700 |
| Rychlost prodloužení /％ | 40 | 2 ~ 8 | 2 ~ 20 |
99％Au - 1％ Ti je slibný mikrolegovaný materiál s vysokou pevností zlata. Kvůli přítomnosti Ti je však nutné tento systém slitin tavit ve vakuu, což proces ztěžuje, a barva se mírně liší od tradičního zlata, což omezuje jeho použití.
