Română 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Prezentarea materialului din aur pur utilizat în fabricarea bijuteriilor
Aur pur Caracteristică și aliajele sale pentru bijuterii
Introducere:
Aurul galben are o culoare frumoasă, o stabilitate chimică bună, o valoare estetică și de colecție excelentă și un rol în conservarea și creșterea valorii. De asemenea, are o ductilitate remarcabilă și a fost folosit ca material decorativ și monedă pentru bijuterii, artizanat și monede comemorative încă din cele mai vechi timpuri.
Tabla de conținut
Secțiunea Ⅰ Proprietățile de bază ale aurului
1. Proprietățile fizice ale aurului
Indicatorii proprietăților fizice ale aurului au multiple aspecte, după cum se arată în tabelul 3-1.
Tabelul 3-1 Principalele proprietăți fizice și valori ale indicilor aurului (parțial extrase din Ning Yuantao ș.a., 2013)
| Proprietăți fizice | Valori ale indicelui | Proprietăți fizice | Valori ale indicelui |
|---|---|---|---|
| Chroma | L* = 84.0, a* = 4.8, b*= 34.3 | Coeficient de expansiune liniară (0 ~ 100 ℃) | 14.2 x 10-6/℃ |
| Densitate (18 ℃) | 19,31 g/cm3 | Rezistivitate (25 ℃) | 2.125 x 10-6 Ω - cm |
| Punct de topire | 1064℃ | Capacitatea termică specifică (25 ℃) | 25,33 J/(mol - K) |
| Punct de fierbere | 2860℃ | Căldura de fuziune | 12,5 kJ/mol |
| Presiunea vaporilor (1064 ℃) | 0,012 Pa | Căldura de vaporizare | 365,3 kJ/mol |
| Conductivitate termică (25 ℃) | 315 W/(m - K) | Temperatura Debye ϴp | 178 K |
| Difuzivitate termică (0 ℃) | 1.25 m2/s | Susceptibilitate magnetică | -0.15x10-6 cm3/g |
În general, proprietățile fizice ale aurului au următoarele caracteristici:
(1) Aurul are o culoare aurie și este unul dintre singurele două metale colorate dintre toate materialele metalice (celălalt fiind cuprul).
(2) Aurul are o densitate mare și se simte greu. Densitatea aurului scade odată cu creșterea temperaturii, iar atunci când temperatura atinge punctul de topire (pe punctul de a începe topirea), densitatea scade la 18,2 g/cm3; atunci când este complet topit în lichid (temperatura rămâne constantă la punctul de topire), densitatea scade la 17,3 g/ cm3.
(3) Aurul are un punct de topire moderat, iar căldura sa de topire este relativ mai mică decât a metalelor din grupul platinei, ceea ce este benefic pentru prelucrarea termică, cum ar fi topirea, turnarea și sudarea.
(4) Aurul are o bună conductivitate electrică și termică. Conductivitatea electrică a aurului este doar a doua după cea a argintului și a cuprului, ocupând locul al treilea. Pe măsură ce temperatura crește, rezistivitatea crește. Conductivitatea termică a aurului este doar a doua după cea a argintului, fiind de 74％ din argint.
(5) Aurul are o volatilitate foarte scăzută. Între 1000-1300 ℃, cantitatea de aur vaporizat este neglijabilă. Rata de vaporizare a aurului este legată de atmosfera înconjurătoare și de temperatura de încălzire. De exemplu, la topirea aurului în condiții atmosferice la 1075 ℃, 1125 ℃ și 1250 ℃, după 1 oră, pierderea de aur este de 0,009 ％, 0,10 ％ și 0,26 ％; în gaz de cărbune, pierderea de aur evaporat este de șase ori mai mare decât în aer; în monoxid de carbon, pierderea este de două ori mai mare decât în aer.
(6) Susceptibilitatea magnetică a aurului este negativă, prezentând diamagnetism.
2. Proprietățile chimice ale aurului
2.1 Aurul are o stabilitate chimică puternică.
(1) Proprietăți antioxidante.
Aurul are proprietăți antioxidante excelente și nu suferă reacții chimice nici în prezența umidității din atmosferă. Aurul este singurul metal care nu reacționează cu oxigenul la temperaturi ridicate; la 1000 ℃, nu s-a observat nicio pierdere în greutate după plasarea aurului într-o atmosferă de oxigen timp de 40 de ore.
(2) Rezistența la coroziune.
Aurul are un potențial de ionizare foarte ridicat și este foarte stabil din punct de vedere chimic. La temperatura camerei, acizii anorganici simpli, precum acidul azotic, acidul sulfuric, acidul clorhidric, acidul fluorhidric și alți acizi puternici nu pot reacționa cu el. De asemenea, majoritatea acizilor organici (cum ar fi acidul tartric, acidul citric, acidul acetic etc.) și soluțiile alcaline NaOH sau KOH nu pot reacționa cu acesta. Cu toate acestea, anumiți acizi singulari, acizi amestecați, gaze halogenate și soluții saline pot provoca diferite grade de coroziune la aur. De exemplu, aqua regia (un amestec 3:1 de acid clorhidric și acid azotic), apa cu clor, apa cu brom, acidul bromhidric (HBr), soluția de iod în iodură de potasiu (KI +I2), soluție alcoolică de iod (C2H5OH + I2), soluție de clorură de fier în acid clorhidric (FeCl3 + HCl), soluție de cianură (NaCN, KCN), clor (la temperaturi de peste 420 K), tiouree (NH2⸳CS⸳NH2), acetilenă (C2H2, la o temperatură de 753 K), și acizii amestecați de acid selenic și acid teluric sau acid sulfuric pot interacționa cu aurul. Efectele diferitelor medii corozive asupra aurului sunt prezentate în tabelul 3-2.
Tabelul 3-2 Comportamentul aurului în diferite medii corozive
| Mediu coroziv | Stare medie | Temperatura | Gradul de corodare a aurului | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mediu coroziv | Stare medie | Temperatura | Aproape fără coroziune | Coroziune ușoară | Coroziune moderată | Coroziune severă |
| Acid sulfuric | 98％ | Temperatura camerei - 100 ℃ | Da | |||
| Acid nitric | 70％ | Temperatura camerei - 100 ℃ | Da | |||
| Acid nitric | Smoky > 90％ | Temperatura camerei | Da | |||
| Acid clorhidric | 36％ | Temperatura camerei - 100 ℃ | Da | |||
| Acid fluorhidric | 40％ | Temperatura camerei | Da | |||
| Aqua regia | 75％HC1 + 25％HNO3 | Temperatura camerei | Da | |||
| Acid percloric | 70-72％ | Temperatura camerei -100 ℃ | Da | |||
| Acid fosforic | > 90％ | Temperatura camerei - 100 ℃ | Da | |||
| Clor | Clor uscat | Temperatura camerei | Da | |||
| Clor | Clor umed | Temperatura camerei | Da | |||
| Acid citric | Temperatura camerei ~ 100 ℃ | Da | ||||
| Acid selenic | Temperatura camerei - 100 ℃ | Da | ||||
| Mercur | Temperatura camerei | Da | ||||
| Soluție de clorură de fier (III) | Temperatura camerei | Da | ||||
| Soluție de hidroxid de sodiu | Temperatura camerei | Da | ||||
| Soluție de amoniac | Temperatura camerei | Da | ||||
| Soluție de cianură de potasiu | Temperatura camerei - 100 ℃ | Da | ||||
| Hidroxid de sodiu topit | 350℃ | Da | ||||
| Peroxid de sodiu topit | 350℃ | Da | ||||
| Soluție de iod în alcool | Temperatura camerei | Da | ||||
2.2 Aurul poate forma diverși compuși și poate exista în compuși în stare de oxidare +1 sau +3.
Clorurile de aur includ triclorura de aur (AuCl3) și monoclorură (AuCl). AuCl3 anhidru este roșu, iar AuCl3⸳2H2O este galben-portocaliu. Încălzirea pulberii de aur în clor la 140-150 ℃ poate produce AuCl3. Dizolvarea aurului în apă regală sau în soluții apoase care conțin clor generează, de asemenea, AuCl3. AuCl3, care formează cu ușurință complexe cu alte cloruri, cum ar fi M[AuCl4], H[AuCl4], permițând aurului să existe într-o stare stabilă AuCl4 formă. Aceasta este baza metodei de extracție a aurului prin clorinare. Aurul poate fi precipitat din soluțiile clorurate care conțin aur cu ajutorul sărurilor feroase, dioxidului de sulf, acidului oxalic etc.
Cianurile de aur includ cianura de aur (AuCN), dicianura de aur [Au(CN)2], etc. Încălzirea acidului clorhidric sau a acidului sulfuric cu cianura de aur și potasiu [KAu(CN) 2] se poate obține AuCN. Este o pudră cristalină galben-lămâie care se poate dizolva în amoniac, polisulfură de amoniu, cianuri de metale alcaline și tiosulfați. Cianurile simple de aur reacționează ușor cu cianurile metalelor alcaline pentru a forma complecși de cianură de aur, cum ar fi Na[Au(CN)2], K[Au(CN)2], etc.; în prezența oxigenului, aurul din soluția de cianură poate forma și complexele de mai sus, astfel încât aurul să stabilizeze Au(CN) 2, există în soluție. Acest lucru este foarte important pentru extracția aurului cu cianuri, Au(CN) 2, aurul din soluție este ușor de precipitat de agentul de reducere
Sulfurile de aur includ disulfura de aur(II) (Au2S) , disulfură de aur(II) (Au2S2) , și trisulfură de aur(II) (Au2S 3) . Au 2S se poate dizolva în soluție de KCN și sulfuri de metale alcaline.
Oxizii de aur includ oxidul de aur(II) (Au2O) și oxid de aur(III) (Au2O 3). Deoarece aurul nu reacționează direct cu oxigenul,
oxizii de aur pot fi obținuți numai din soluții care conțin aur. Tratarea clorurii de aur diluată răcită cu sodă caustică poate produce o pulbere de un violet intens, un hidrat de oxid de aur, iar încălzirea acestuia generează Au 2O. Când Au 2O vine în contact cu apa, se descompune în Au2O 3.
Hidroxizii de aur sunt trivalenți [Au(OH) 3] și monovalent (AuOH), primul fiind mai stabil.
2.3 Compușii de aur sunt rapid reduși la aur elementar.
Cele mai puternice metale care pot reduce aurul sunt magneziul, zincul și aluminiul. Această proprietate este utilizată în procesul de cianurare pentru extragerea aurului, unde pulberea de zinc este utilizată pentru înlocuire. Substanțele organice precum acidul formic, acidul oxalic, hidrochinona, hidrazina, acetilena etc. pot, de asemenea, reduce aurul. Există mulți agenți reducători pentru compușii de aur, inclusiv hidrogenul sub presiune ridicată, metalele cu o serie potențială înaintea aurului, precum și peroxidul de hidrogen, clorura stanoasă, sulfatul feros, clorura ferică, oxidul de plumb, dioxidul de mangan, bazele puternice și peroxizii metalelor alcalino-pământoase.
3. Proprietăți mecanice ale aurului
3.1 Duritate scăzută
În stare recoaptă, duritatea aurului este de numai HV 25-27. În stare turnată, duritatea sa este, de asemenea, doar de aproximativ HV30. Când rata de deformare este de 60％ în stare deformată la rece, duritatea sa este de aproximativ HV60.
3.2 Rezistență scăzută la uzură
Datorită durității sale scăzute, zgârieturile de la unghii și mușcăturile de la dinți pot lăsa urme. Bijuteriile din aur pot dezvolta rapid lovituri, zgârieturi și probleme de uzură din cauza impactului și a frecării în timpul purtării zilnice.
3.3 Rata ridicată de alungire, ductilitate bună
Rata de alungire în stare turnată ajunge la 30％, în timp ce rata de alungire în stare recoaptă poate ajunge la 45％.
3.4 Rezistență scăzută, modul de elasticitate mic, ușor de deformat
Rezistența la curgere a aurului de înaltă puritate la temperatura camerei este de numai 3,43 MPa, iar modulul elastic este de numai 79 GPa.
4. Performanța procesului de extracție a aurului
4.1 Performanță bună de turnare
Punctul de topire al aurului este moderat, iar temperatura de turnare a metalului topit nu depășește în general 1200 ℃, ceea ce îl face potrivit pentru procesele de turnare de precizie care utilizează matrițe de gips, care nu sunt predispuse la defecte de turnare, cum ar fi contracția și vidul. Volatilitatea aurului este extrem de scăzută; la topirea între 1100 ℃-1300 ℃, pierderea prin volatilizare a aurului este de numai 0,01 ％ 0,025 ％, iar cantitatea de pierdere prin volatilizare este legată de conținutul de impurități volatile din încărcătură și de atmosfera de topire. Pierderea prin evaporare a aurului în gaz este de șase ori mai mare decât în aer, iar pierderea în monoxid de carbon este de 2 ori mai mare decât în aer.
4.2 Performanță bună de lucru la rece
Datorită rezistenței scăzute a aurului, este ușor de modelat la temperatura camerei prin procese precum laminarea, desenarea și forjarea - artefacte antice. Materialele conțin nenumărate ornamente din aur și obiecte din aur realizate prin tehnici de prelucrare la rece, cum ar fi filigranul, țesutul, ciocănitul și gravura. 1 g de aur pur poate fi de obicei tras într-o sârmă de 320 m lungime. Cu ajutorul tehnologiei moderne de prelucrare, 1 gram de aur pur poate fi chiar tras într-o sârmă fină de 3420 m lungime. Aurul pur poate fi martelat în foiță de aur cu o grosime de 0,1 x 10-3 mm, ceea ce pare foarte dens chiar și la microscop. Cu toate acestea, atunci când sunt prezente impurități precum plumb, bismut, telur, cadmiu, antimoniu, arsenic și staniu, acesta poate deveni fragil; de exemplu, folia de aur care conține bismut la 0,05％ poate fi zdrobită cu mâna. Efectul plumbului este și mai pronunțat; atunci când aurul pur include 50 x 10-6 de plumb, afectează plasticitatea aurului, iar atunci când conținutul de plumb ajunge la 0,01％, ductilitatea sa este pierdută în întregime.
4.3 Performanțe bune de sudare
Datorită bunei stabilități chimice la temperaturi ridicate a aurului, performanțele sale de sudare sunt excelente și nu formează un strat de oxid în timpul sudării care să afecteze conexiunea metalică și nici nu este predispus la formarea de incluziuni.
4.4 Aurul are o volatilitate foarte scăzută
Sub 1000 ℃, aurul a fost plasat într-o atmosferă de oxigen timp de 40 de ore și nu s-a observat nicio pierdere în greutate. Sub 1075 ℃, 1125 ℃, și 1250 ℃, aurul a fost topit în aer, iar după 1 oră, pierderea de aur a fost de numai 0,009 ％, 0,10 ％, și 0,26 ％; această pierdere se datorează volatilizării mai degrabă decât oxidării.
Secțiunea II Puritatea și unitățile de măsură ale aurului
1. Puritatea aurului
1.1 Metode de indicare a purității
Puritatea aurului se referă la conținutul de aur, adică la conținutul minim de calitate al aurului. În mod tradițional, există trei metode de indicare a purității aurului: metoda procentuală, metoda per mie și metoda numărului K. Metoda procentuală exprimă conținutul de aur în procente (％); metoda la mie exprimă conținutul de aur la mie (‰); metoda numărului K provine din cuvântul englezesc "karat", care este simbolul unitar recunoscut la nivel internațional pentru calcularea purității sau calității aurului, abreviat ca K.
Metoda numărului K: împarte puritatea aurului în 24 de părți, cea mai mare puritate, aurul pur, fiind 24K, iar cea mai mică puritate fiind 1 K. Teoretic, puritatea aurului pur este 100％, derivată din 24K = 100％, care poate fi calculată ca K = 4,16666666 ％. Deoarece valoarea procentuală a 1 K este o zecimală care se repetă la infinit, diferite țări și regiuni au reglementări ușor diferite cu privire la valoarea 1 K.
1.2 Puritatea aurului pentru bijuterii
În funcție de puritatea aurului pentru bijuterii, acesta poate fi împărțit aproximativ în două categorii: aur pur și aur K.
(1) Categoria aur pur
Conținutul de aur din categoria aurului pur este de cel puțin 99％. Aurul pur, aurul total, aurul 999, aurul 9999, aurul roșu și aurul de 24K menționate în mod obișnuit pe piață fac parte din categoria aurului pur.
Aurul pur se referă la aurul cu o puritate de o mie de părți la mie. În realitate, obținerea unui aur pur de o mie de părți la mie este imposibilă. După cum se spune, "aurul nu poate fi complet pur și nicio persoană nu este perfectă". Aurul absolut pur nu există. Conform celui mai avansat nivel tehnologic actual din lume,
Aurul cel mai pur poate atinge doar 99,999999％, utilizat în special ca "aur reactiv" pentru reactivi standard. Producția de aur de înaltă puritate de grad reactiv necesită o cantitate mare de materii prime și combustibil, astfel încât prețul său este de multe ori mai mare decât cel al aurului pur pe piața internațională a metalelor prețioase. Chiar și în anumite industrii, aurul de calitate reactivă este utilizat cu precauție pentru a evita creșterea costurilor și producerea de deșeuri. În plus, din punctul de vedere al valorii de utilizare a bijuteriilor, acesta nu are nicio semnificație practică.
În prezent, pe piață, există în principal trei tipuri de aur utilizate pentru fabricarea bijuteriilor din aur pur, în funcție de conținutul de aur:
"Four Nine Gold", cu o finețe de 99,99％, adică aur de 24K;
"Three Nine Gold", cu o finețe de 99,9％, cunoscut sub denumirea de aur 999;
"Two Nine Gold", cu o finețe de 99％, este cunoscut sub denumirea de "99 Gold" sau "Pure Gold".
(2) Tipuri de aur K
Rezistența și duritatea aurului pur sunt prea scăzute, astfel încât se creează un aliaj prin adăugarea unei anumite proporții de elemente de aliere la aurul pur, formând aurul K cu finețea corespunzătoare, care poate crește rezistența și duritatea aurului, devenind aurul pentru bijuterii cunoscut la nivel internațional.
Datorită diferențelor dintre culturile orientale și occidentale, conținutul de aur utilizat pentru fabricarea bijuteriilor și a articolelor decorative variază în funcție de țară și regiune. Cu toate acestea, ca aur pentru bijuterii, standardele adoptate de țările din întreaga lume rămân sub 8K și trebuie să asigure conținutul minim de aur pentru fiecare grad, după cum se arată în tabelul 3-3.
Tabelul 3-3 Calități comune de aur pentru bijuterii în diferite țări și regiuni
| Țară sau regiune | Grad de aur comun | Conținutul de aur corespunzător |
|---|---|---|
| China | Aur pur, 18K | 99.9％ , 75％ |
| India | 22K | 91.6％ |
| Țările arabe | 21 K | 87.5％ |
| Regatul Unit | În principal 9K, cu o cantitate mică de 22K și 18K | 37.5％, 91.6％, 75.0％ |
| Germania | 8K , 14K | 33.3％ , 58.5％ |
| Statele Unite ale Americii | 14K , 18K | 58.5％ , 75.0％ |
| Italia, Franța | 18K | 75.0％ |
| Rusia | 18K - 9K | 75.0％ ~ 37.5％ |
| Statele Unite ale Americii | 10K - 18K | 41.6％ ~ 75.0％ |
Organizația Internațională de Standardizare (ISO) stabilește cerințe privind puritatea aurului utilizat în bijuterii, care este în concordanță cu puritatea recomandată de Organizația Internațională de Standardizare (ISO) Caracteristicile lor sunt aproximativ următoarele:
Aur de 22K,
cu o duritate puțin mai mare decât aurul pur, poate fi utilizat pentru montarea pietrelor prețioase mai mari. Cu toate acestea, din cauza rezistenței mai slabe a materialului, modelele de bijuterii trebuie să fie simple și nu este utilizat pe scară largă în industria bijuteriilor.
Aur de 18K,
cu duritate moderată și ductilitate ideală, este potrivit pentru montarea diferitelor pietre prețioase, iar produsul finit nu se deformează ușor, devenind cel mai utilizat material din aur K în industria bijuteriilor.
Aur de 14K,
cu o textură mai dură, tenacitate ridicată și elasticitate puternică, poate fixa diferite pietre prețioase, are proprietăți decorative bune și are un preț moderat.
Aur de 9K,
cu duritate ridicată și ductilitate redusă, este potrivit doar pentru fabricarea bijuteriilor de formă simplă care conțin pietre prețioase unice. Este ieftin și adesea utilizat pentru a crea bijuterii, medalii și plăci la modă.
1.3 Mărci și etichete de puritate pentru bijuterii
Pentru bijuteriile din aur, puritatea este exprimată în părți la mie ( numărul K) și o combinație de aur, Au sau G. De exemplu, pentru aurul cu o puritate de 18K, marca poate fi una dintre următoarele: Aur 750 Aur 18K, Au750 (figura 3-1), Au18K, G750, G18K.
Pentru etichetarea bijuteriilor din aur de 24K, pentru a evita exagerarea purității produsului și inducerea în eroare a consumatorilor, indiferent dacă este etichetat ca "aur de 24K", "aur de 999" sau "aur de 9999", acesta trebuie să fie etichetat ca "aur de 24K". Să presupunem că trebuie indicat conținutul nominal de aur. În acest caz, acesta poate fi indicat în mod clar în alte poziții pe etichetă (nu înainte sau după denumirea produsului), pe baza standardelor întreprinderilor înregistrate.
Figura 3-1 Ștampilă color pe inel
2. Unități de măsură pentru aur
2.1 Unități de măsură pentru greutatea aurului
Unitățile de măsură pentru aur recunoscute la nivel internațional includ gramul, kg, uncii, lirele troy, pennyweights etc. Unitățile de măsură frecvent utilizate pentru aur sunt enumerate în tabelul 3-4.
Tabelul 3-4 Tabelul de conversie a unităților comune de măsurare a aurului (cu simboluri de abreviere recunoscute la nivel internațional)
| Calitate | Balanța de aur (gr.) | greutate în penny (dwt.) | Uncie Troy (t. oz.) | Uncie avudupois (av. oz.) | Liră Avoirdupois (lb. medie) | gram(g) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 uncie de aur | 1 | 0.041666 | 0.0020833 | 0.00228571 | 0.000142857 | 0.0648 |
| 1 penny greutate | 24 | 1 | 0.05 | 0.0548571 | 0.00342857 | 1.5552 |
| 1 uncie troy | 480 | 20 | 1 | 1.0971428 | 0.0685714 | 31. 1035 |
| 1 liră troy | 5760 | 240 | 12 | 13.165714 | 0.822857 | 373.248 |
| 1 uncie avoirdupois | 437.5 | 18.2292 | 0.911458 | 1 | 0.0625 | 28.35 |
| 1 liră averedupois | 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 Unități internaționale de măsurare a prețului aurului
Înainte de 1933, prețul aurului era stabilit în diferite monede, inclusiv dolarul american, lira sterlină, francul francez etc. Până în 1944, țările au ajuns la sistemul Bretton Woods, care leagă direct dolarul de aur. Dolarul a devenit treptat moneda mondială, cu o rată de schimb fixă de 1 uncie troy de aur egală cu 35 de dolari, permițând țărilor să își schimbe dolarii pe aur. Până în anii 1970, politica monetară relaxată a SUA a dus în cele din urmă la prăbușirea sistemului Bretton Woods, iar prețul aurului nu a mai fost fixat la 35 de dolari pe uncie troy, permițând băncilor centrale să tipărească bani fără restricții. Cu toate acestea, pe măsură ce SUA au devenit cea mai mare putere economică și militară a lumii, dolarul a devenit moneda de referință pentru stabilirea prețului aurului. Până în prezent, unitatea internațională de măsură a prețului aurului este dolarul pe uncie.
Secțiunea III Materiale și modificări pentru aurul pur decorativ
1. Poziția pe piață și problemele comune ale bijuteriilor din aur masiv
Conform opiniilor transmise de-a lungul a mii de ani în China, bijuteriile din aur și argint reprezintă bogăția și întruchiparea nobilimii. În același timp, împărații antici au recunoscut galbenul ca fiind culoarea care reprezintă statutul, iar recompensele din palat erau adesea înlocuite cu diverse bijuterii din aur și argint. Prin urmare, bijuteriile din aur continuă să poarte semnificația profundă a nobilimii și bogăției, mai ales că întruchipează conotația frumoasă a unei căsătorii armonioase. În obiceiurile tradiționale de nuntă, podoabele de aur sunt aproape indispensabile. Ca urmare, bijuteriile din aur masiv au fost iubite de masele din diferite țări încă din cele mai vechi timpuri și ocupă și astăzi o parte importantă a pieței bijuteriilor.
Cu toate acestea, bijuteriile tradiționale din aur pur au, de asemenea, unele probleme în producție, prelucrare și purtare, cu probleme comune după cum urmează.
1.1 Garanția de puritate
Categoria de aur pur în industria bijuteriilor este relativ vagă; denumite în mod obișnuit aur 24K, aur 999 și aur pur, toate sunt clasificate ca aur pur. Conținutul de aur al aurului 24K nu este mai mic de 99,99％, iar "aurul pur 9999" revendicat pe piață în ultimii ani aparține aurului 24K; conținutul de aur al aurului pur nu este mai mic de 99％; conținutul de aur al miilor de aur pur nu este mai mic de 99,9％.
Întreprinderile de bijuterii achiziționează, în general, lingouri de aur pur ca materie primă pentru producerea bijuteriilor din aur pur. Lingourile comerciale legitime de aur pur trebuie să aibă pe suprafață marcaje care indică producătorul, calitatea, puritatea, numărul de serie etc. (figura 3-3).
Figura 3-3 Lingouri de aur pur
Organizația Internațională de Standardizare (ISO) restricționează elementele impure din pepitele de aur pur, după cum se arată în tabelul 3-5.
Tabelul 3-5 Cerințe privind conținutul de impurități pentru lingourile de aur pur.
| Grad | Conținutul de aur ％ | Conținutul de impurități / X 10-6 | Conținutul total de impurități X 10-6 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grad | Conținutul de aur ％ | Ag | Cu | Fe | Pb | Bi | Sb | Pd | Mg | Sn | Cr | Ni | Mn | Conținutul total de impurități 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 |
În timpul procesului de producție, impuritățile pot fi amestecate în timpul topiturii, turnării, sudării, prelucrării la rece etc. Utilizarea unei lipituri cu un punct de topire mai scăzut în timpul sudării va afecta calitatea aurului. Luând ca exemplu bijuteriile Au999 (aur pur), care au cea mai mare cotă de piață pe piață, pentru a-și asigura calitatea, pe lângă consolidarea procesului de producție și control, materiile prime de aur achiziționate sunt în general recomandate să fie IC - Au99.99.
1.2 Probleme legate de pata de rugină
Au999 are o rezistență excelentă la coroziune, dar nu sunt rare rapoartele privind probleme de rugină pe suprafețele bijuteriilor din aur. Figura 3-4 prezintă "petele de rugină" de pe suprafața bijuteriilor din aur Au999 (Figura 3-4). Pe suprafața bijuteriilor din aur au apărut mai multe zone cu "pete de rugină" grave. Distribuția "petelor de rugină" este neuniformă, de dimensiuni diferite, majoritatea petelor fiind vizibile cu ochiul liber sau prin microscopie cu mărire redusă. Culoarea "petelor de rugină" variază în diferite zone, incluzând în principal.
Roșu, maro, maro închis și negru contrastează cu fondul auriu pur Au999. Majoritatea petelor au un inel de culoare brun-roșcat, iar petele mai puternic decolorate sunt conectate, formând pete de rugină care tind să se extindă spre exterior.
Figura 3-4 "Pete de rugină" pe suprafața bijuteriilor din aur Au999
La microscopia electronică cu baleiaj, microgăurile din zona centrală a "petei de rugină" variază ca număr. În zonele mai mari ale "petei de rugină", microgăurile sunt mai multe sau mai mari, așa cum se arată în figura 3-5.
Figura 3-5 Micro-găuri în centrul zonei cu "pete de rugină"
O analiză chimică a bijuteriilor din aur arată că conținutul total de aur al acestora respectă standardul Au999. Folosind spectroscopia fotoelectronică XPS pentru a detecta zona cu pete de rugină, s-a constatat că, pe lângă aur, mai existau și Ag2S și NaCl, precum și urme de impurități SiO2 contaminanții au apărut pe pereții interiori ai microgăurilor. Prin urmare, problema petelor de rugină de pe suprafața bijuteriilor din aur se datorează în mare măsură gestionării necorespunzătoare la locul de producție. De exemplu, dispunerea amplasamentului nu este suficient de rezonabilă și nu există o distincție suficientă între zonele și procesele de producție pentru produsele din aur și argint; procesele de topire și de tratare cu acid nu sunt izolate și chiar și unelte de șlefuire rotative de mare viteză sunt utilizate pentru repararea matrițelor în zona de presiune a uleiului finit; igiena amplasamentului nu este suficient de curată, iar lucrătorii din producție nu respectă cu strictețe cerințele de proces pentru curățarea lingourilor de aur și a suprafețelor matrițelor în timpul funcționării. Deoarece procesul de producție a bijuteriilor din aur implică mai multe procese, cum ar fi topirea, laminarea, tăierea, presiunea uleiului și măcinarea, iar uneori produsele din argint pur sunt, de asemenea, produse în aceeași unitate de producție, este inevitabil ca resturile sau particulele de argint să fie presate pe suprafața produselor din aur pur, provocând decolorarea. Pe parcursul unei perioade lungi de prelucrare a producției, praful sau murdăria se acumulează în mod inevitabil în zona de producție. În timpul proceselor de laminare și ștanțare, dacă zona de lucru nu este curățată în mod corespunzător, în special atunci când în apropiere se desfășoară operațiuni de șlefuire, praful sau murdăria pot fi cu ușurință agitate și presate pe suprafața lingoului de aur, formând pete eterogene. Atunci când bijuteriile din aur sunt tratate cu acid, acidul va coroda petele eterogene în microgăuri. Dacă produsele de spălare cu acid nu pot fi îndepărtate complet în timpul curățării piesei sau dacă există acid rezidual în microgăuri, acesta va continua să erodeze petele eterogene. În anumite condiții, impuritățile metalice care nu au fost îndepărtate prin spălare cu acid pot forma cu ușurință micro-baterii cu substratul de aur, ducând la coroziune electrochimică, deoarece acționează ca anozi. În timpul depozitării bijuteriilor din aur, produsele de coroziune vor migra încet spre exterior, provocând în cele din urmă "pete de rugină" și decolorare.
1.3 Probleme legate de deformare
Rezistența aurului pur este foarte scăzută. Bijuteriile realizate din aur pur folosind tehnici convenționale sunt predispuse la deformare în timpul producției și uzurii și nu sunt potrivite pentru montarea pietrelor prețioase. Pentru a îmbunătăți capacitatea anti-deformare a bijuteriilor, este adesea necesară creșterea grosimii pereților, ceea ce crește greutatea aurului și face ca fiecare piesă să fie mai scumpă.
1.4 Probleme de uzură și rupere
Duritatea aurului pur este foarte scăzută. Bijuteriile realizate din aur pur folosind tehnici convenționale sunt ușor lovite și zgâriate în timpul purtării, ceea ce duce la lovituri și zgârieturi pe suprafață, făcând ca bijuteriile să își piardă treptat strălucirea.
1.5 Probleme de stil
Din cauza rezistenței și durității reduse a aurului pur, nu este ușor să se creeze bijuterii cu forme complexe, modele complicate, precizie ridicată de prelucrare și pietre prețioase montate. Prin urmare, bijuteriile tradiționale din aur pur se află într-o poziție incomodă, fiind brute și lipsite de valoare artistică, ceea ce impune anumite limitări în ceea ce privește dezvoltarea și extinderea bijuteriilor, restrângându-le valoarea artistică ca produs de consum high-end.
2. Materiale și procese de producție din aur pur modificat
2.1 Bijuterii din aur pur dur electroformate
În contextul funcțiilor din ce în ce mai importante ale bijuteriilor decorative și al creșterii continue a prețurilor internaționale ale aurului, bijuteriile din aur pur cu pereți goi și subțiri au o competitivitate considerabilă pe piață datorită formei lor mari, ușurinței și prețului scăzut pe bucată. Procesele convenționale de formare a bijuteriilor, cum ar fi turnarea și ștanțarea, au nevoie de ajutor pentru a satisface această cerere. Prin urmare, electroformarea a devenit principalul proces de formare pentru bijuteriile din aur gol. Cu toate acestea, bijuteriile din aur pur realizate prin procese tradiționale de electroformare sunt foarte predispuse la deformare și prăbușire, ceea ce le face potrivite doar ca obiecte de prezentare, mai degrabă decât ca bijuterii de purtat. Cu peste un deceniu în urmă, industria a început să adopte procesul de electroformare a aurului pur dur, care utilizează principiul electrodepunerii. Prin ajustarea formulării soluției de electroformare și îmbunătățirea condițiilor procesului de electroformare, ionii de aur migrează către matrița catodică conductoare sub influența unui câmp electric. După îndepărtarea miezului, se produc piese de aur pur, dure, goale, cu pereți subțiri, după cum se arată în figura 3-6.
Figura 3-6 Bijuterii tipice din aur dur electroformate
2.1.1 Caracteristici ale bijuteriilor din aur pur dur electroformate
Comparativ cu bijuteriile tradiționale din aur pur, bijuteriile din aur pur dur electroformat au următoarele caracteristici:
(1) Puritate ridicată.
Conținutul de aur depășește 99,9％, respectând pe deplin, de obicei, standardele internaționale relevante privind puritatea aurului și satisfăcând, în același timp, cererea pieței pentru puritatea aurului care atinge Au999. Trei probe de bijuterii din aur dur electroformate au fost selectate aleatoriu pentru testarea compoziției chimice, iar rezultatele sunt prezentate în tabelul 3-6.
Tabelul 3-6 Compoziția chimică a aurului dur electroformat (2012)
| Elemente chimice | Conținut /％ | Element chimic | Conținut /％ |
|---|---|---|---|
| Ag | 0.001 ~ 0.0036 | Pd | < 0.0003 |
| Cu | 0.0025 ~ 0.0046 | Mg | < 0.0003 |
| Fe | 0.0003 ~ 0.0012 | Ca | < 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) Duritate ridicată.
În funcție de compoziția soluției de electroformare, de procesul de electroformare și de grosimea stratului de acoperire, duritatea în stare turnată poate atinge, în general, peste HV80, unele ajungând chiar la HV140-160, ceea ce este echivalent cu duritatea aurului de 18K, de peste patru ori mai mare decât cea a aurului pur tradițional.
(3) Purtabil.
Pe măsură ce duritatea crește semnificativ, rezistența la deformare a bijuteriilor se îmbunătățește, permițându-le să fie purtate ca accesorii, rezolvând problema că bijuteriile tradiționale din aur gol pot servi doar ca ornamente.
(4) Rezistent la uzură.
Depășește limita de moliciune a bijuteriilor tradiționale din aur pur, cu o rezistență la uzură mult superioară celei a articolelor tradiționale din aur pur.
(5) Greutate redusă.
Utilizând un proces de electroformare goală, grosimea peretelui este în general de 220μm, reducând semnificativ greutatea în comparație cu bijuteriile tradiționale din aur pur de același aspect și volum.
Cu toate acestea, deși aurul dur electroformat are o duritate relativ ridicată, este relativ fragil în natură. Deoarece este gol, trebuie avută grijă să se evite ciocnirile cu obiecte ascuțite în timpul purtării. În plus, există încă anumite limitări în ceea ce privește stilul și structura produsului pentru aurul dur electroformat.
2.1.2 Mecanismul de consolidare a materialului din aur dur electroformat
Procesul de electroformare a aurului dur utilizează ca materie primă aurul pur IC - Au9,99, preparându-l într-o soluție de electroformare care conține ioni de aliaj complex. Prin îmbunătățirea aditivilor din soluția de electroformare și a condițiilor procesului de electroformare, metoda de cristalizare a stratului de aur este îmbunătățită, rezultând o structură turnată cu granule fine și structură densă. Structura cristalină a aurului dur electroformat diferă, de asemenea, de cea a aurului obișnuit (figura 3-7). Această structură fină și densă este motivul fundamental pentru duritatea ridicată a aurului dur electroformat.
Figura 3-7 Comparație între difracția cu raze X între aurul dur 24K electroformat și aurul obișnuit 24K
2.2 Aur 24K microaliat de înaltă rezistență
Datorită rezistenței și durității scăzute a materialelor din aur de 24K, nu este ușor să se creeze bijuterii cu forme complexe, modele complicate, precizie ridicată de prelucrare și pietre prețioase încorporate. În plus, bijuteriile sunt predispuse la deformare în timpul purtării și pot deveni ușor uzate și își pot pierde strălucirea. Odată cu îmbunătățirea standardelor de viață materiale și culturale, consumatorii au așteptări mai mari pentru bijuteriile din aur de 24K decât înainte, necesitând o puritate ridicată și așteptări mai mari pentru structura, stilul și performanța bijuteriilor. Prin urmare, cercetarea și dezvoltarea de materiale și procese de producție din aur 24K microaliat de înaltă rezistență au devenit un subiect fierbinte în industrie.
2.2.1 Metode de întărire pentru aurul 24K microaliat
După cum s-a menționat anterior, metodele de consolidare pentru materialele din metale prețioase includ consolidarea prin soluție solidă, consolidarea prin granulație fină, consolidarea prin deformare, consolidarea prin precipitare, consolidarea prin dispersie și consolidarea prin transformare de fază. În dezvoltarea aurului microaliat, este, de asemenea, necesar să se selecteze metode adecvate din metodele de consolidare de mai sus și, datorită cantității foarte mici de elemente de aliere adăugate, este necesar un efect cuprinzător al căilor de consolidare multiple pentru a obține rezultate bune de consolidare.
Din punctul de vedere al principiilor metalurgice, elementele de microaliaj sunt destul de largi. Cu excepția metalelor alcaline, a anumitor metale refractare și a metalelor cu punct de topire scăzut, metalele simple, metalele de tranziție, metalele ușoare și metaloizii pot servi ca elemente de microaliaj pentru Au, și chiar și acele elemente considerate dăunătoare la concentrații convenționale pot servi, de asemenea, ca elemente de microaliaj importante. La selectarea elementelor de aliere, se iau în considerare, în general, următorii factori.
(1) Efectul consolidării soluției solide.
Efectul de consolidare în soluție solidă al elementelor de aliere în aurul pur este legat de factori precum diferența de dimensiune atomică, diferența de electronegativitate, diferențele de structură cristalină dintre acestea și conținutul elementelor de aliere. Efectul de consolidare în soluție solidă al elementelor de aliere asupra aurului poate fi măsurat cu ajutorul parametrilor de consolidare în soluție solidă; cu cât valoarea parametrului este mai mare, cu atât efectul de consolidare în soluție solidă este mai bun. În general, elementele metalice ușoare cu greutăți atomice mai mici, cum ar fi Li, Be, Na, K, Mg, Ca și Sr, precum și elementele de pământuri rare cu dimensiuni atomice mai mari, au valori mai mari ale parametrilor de consolidare a soluției solide.
(2) Efect de întărire a granulelor fine.
Rafinarea granulelor de aur pur include atât rafinarea primară a granulelor în timpul procesului de cristalizare prin solidificare a metalului topit, cât și suprimarea recristalizării și a creșterii granulelor în timpul procesului de tratament termic. Unele elemente de aliere, cum ar fi elementele de pământuri rare și unele elemente de aliere cu punct de topire ridicat, pot acționa ca rafinatori sau modificatori eficienți ai granulelor în timpul cristalizării prin solidificare. Elementele de pământuri rare, care au o afinitate puternică pentru oxigen, pot purifica metalul topit și pot servi, de asemenea, ca rafinatori eficienți ai grăunților în timpul cristalizării prin solidificare; cobaltul poate crește temperatura de recristalizare a aliajelor de aur și poate suprima apariția recristalizării.
(3) Acestea sunt efecte de întărire a îmbătrânirii.
În cazul în care solubilitatea elementelor de aliere în aur scade odată cu scăderea temperaturii, prin tratamentul de îmbătrânire în soluție solidă, se pot precipita faze secundare metastabile sau stabile, rezultând o întărire a aliajului prin precipitare. Multe elemente pot produce o precipitare eficientă în Au, cum ar fi cantități mici de Ti, REE, Co, Sb, Ca etc., care pot duce la efecte de îmbătrânire prin precipitare și întărire a aurului.
(4) Rolul întăririi prin deformare.
Aceasta este o modalitate necesară pentru ca aurul microaliat să obțină efecte de întărire semnificative. Ratele de întărire la prelucrare ale diferitelor elemente de aliere din aur variază, în principal datorită diferențelor în ceea ce privește împiedicarea alunecării dislocațiilor, care depinde de interacțiunile dintre limitele grăunților și dislocații, atomii de solut și dislocații, particulele de fază secundară și dislocații și dislocațiile între ele.
2.2.2 Calitatea aurului microaliat de înaltă rezistență
l Calitatea aurului Au999 este menținută peste 99,9％, respectând acceptarea de către piață a calității aurului. Prin adăugarea de urme de elemente de aliere și combinarea acestora cu procesarea prin deformare la rece, se pot obține o rezistență și o duritate semnificativ mai mari decât cele ale aurului tradițional de 24K. Așa-numitul "aur tare 5G" al pieței aparține aurului 24K microaliat. Figura 3-8 prezintă o brățară goală din aur de 24K dur "5G", cu o grosime a peretelui de numai 0,2 mm, formată prin tragerea, îndoirea și sudarea tuburilor, cu greutate redusă, duritate ridicată și elasticitate bună.
Figura 3-8 Brățară goală din aur de 24K "5G" tare
Din cauza introducerii insuficiente a elementelor de aliere 0,1％, în funcție de elementele de aliere adăugate, duritatea la turnare variază în general de la HV40 la HV60. După prelucrarea prin deformare la rece, cum ar fi laminarea și tragerea, duritatea variază în general de la HV80 la HV120. În unele cazuri, duritatea anumitor aliaje este chiar mai bună. Țările străine au dezvoltat și comercializat, de asemenea, Au999 microaliat, care îmbunătățește semnificativ duritatea și rezistența în comparație cu Au999 obișnuit, după cum se arată în tabelul 3-7.
Tabelul 3-7 Proprietățile Au999 microaliate de înaltă rezistență (parțial extrase din Christopher W. Corti, 1999)
| Materiale | Producător | Puritate | Duritate de turnare HV/(N/mm2) | Recoaptă Duritate HV/(N/mm2) | Prelucrare Duritate HV/(N/mm2) | Rezistența la tracțiune / MPa | Artizanat adecvat |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aur tare 5G | China | 99.9％ | 40 ~ 60 | - | 80 ~ 110 | - | Castable |
| Aur pur de înaltă intensitate | Japonia Mitsubishi | 99.9％ | - | 55 | 123 | 500 | Castable |
| TH Aur | Japonia Tokuriki Honten | 99.9％ | - | 35 ~ 40 | 90 ~ 100 | - | Castable |
| Aur pur obișnuit | - | 99.9％ | - | 30 | 50 | 190 ~ 380 |
2.2.3 Au995 microaliat de înaltă rezistență
Deoarece conținutul de elemente de aliaj al Au995 este ușor mai mare decât cel al Au999, există mai multe elemente de aliaj din care se poate alege. Prin utilizarea unei combinații de mai multe mecanisme de consolidare, se poate obține un efect de consolidare semnificativ. Tabelul 3-8 enumeră unele proprietăți ale Au995 microaliat, iar duritatea unor aliaje după un tratament cuprinzător poate ajunge la 22K aur sau chiar 18K aur.
Tabelul 3-8 Performanța Au995 microaliat (conform Christopher W. Corti, 1999)
| Materiale | Producător | Puritate | Duritate de turnare HV/(N/mm2) | Recoaptă Duritate HV/(N/mm2) | Prelucrare Duritate HV/(N/mm2) | Stare de îmbătrânire Duritate HV/(N/mm2) | Artizanat adecvat |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aur dur de 24K | Africa Mintek | 99.5％ | - | 32 | 100 | 131 ~ 142 | Poate fi îmbătrânit |
| Aur pur | Japonia Three O Co. | 99.7％ | - | 63 | 106 | 145 ~ 176 | Can be aged & Castable |
| Uno-A- Erre Aur 24K | Uno-A- Erre Italia | 99.6％ | - | 33 | 87 | - | Procesare la rece |
| Uno-A- Erre Aur 24K | Uno-A- Erre Italia | 99.8％ | - | 62 | 118 | - | Procesare la rece |
| DiAurum 24 | Titan britanic | 99.7％ | 60 | - | 95 | - | Castable |
2.2.4 Aur dur 99％Au - 1％ Ti
În anii 1980, Consiliul Mondial al Aurului a finanțat cercetări privind aurul dur, dezvoltând cu succes aurul dur Au990, care utilizează 1％ Ti ca element de aliere, valorificând efectul de întărire a granulației fine a Ti, precum și efectul de întărire a precipitării prin îmbătrânire a Ti care difuzează din soluția solidă suprasaturată un Au pentru a forma a doua fază, îmbunătățind semnificativ rezistența și duritatea aliajului, după cum se arată în tabelul 3-9.
Tabelul 3-9 Performanța 99％Au - 1％Ti a aurului dur conform Christopher W. Corti, 1999
| Performanță | Stare de soluție solidă (800 ℃, 1 h , stingere) | Stare de lucru la rece (rata de prelucrare 23％) | Stare de îmbătrânire (500 ℃, 1h , stingere) |
|---|---|---|---|
| Duritate HV/N/mm2 | 70 | 120 | 170- ~ 40 |
| Rezistența la rupere /MPa | 90 | 300 | 360 ~ 660 |
| Rezistența la tracțiune /MPa | 280 | 340 | 500 ~ 700 |
| Rata de alungire /％ | 40 | 2 ~ 8 | 2 ~ 20 |
99％Au - 1％ Ti este un material promițător din aur microaliat de înaltă rezistență. Cu toate acestea, datorită prezenței Ti, acest sistem de aliaj trebuie topit în vid, ceea ce face procesul mai dificil, iar culoarea diferă ușor de aurul tradițional, limitându-i aplicațiile.
