ВЕЖБА XI

ОЗНАЧАВАЊЕ ЛЕГУРА ОБОЈЕНИХ МЕТАЛА

Систем означавања легура обојених метала је другачиј у односу на челик или ливена гвожђа. Од обојених метала овде ће бити обрађено означавање легура бакра, алуминијума, сребра и злата.

I ЛЕГУРЕ БАКРА

Ознака легуре бакра, било да се ради о месинзима или бронзама, садржи словну и бројчану ознаку. Словна ознака се односи на хемијске симболе елемената који чине легуру бакра, а бројчана на количинско присуство легирајућег елемента. На првом месту је хемијски симбол бакра, а онда следе остали присутни легирајући елементи, нпр.

За месинге:Cu72ZnCu59ZnPb3

За бронзе:CuSn14CuAl5CuSn10P1; CuSn10P0,25CuAl6Mn4Fe3Ni1

Ознака још може да садржи и начин ливења, тј. да ли је изведено у кокили (К) или песку(P):

K. CuZn40, P. CuZn40

СИСТЕМ ОЗНАЧАВАЊА ЛЕГУРА ЗЛАТА

2

1. Увод

Злато је метал који од давнина привлачи пажњу људи. У природи се јавља слободно као "самородно злато" а налази се у стенама и шљунку златоносних река широм света. Историја злата је и историја цивилизације. Прва зрнца овог метала доспела су у људске руке пре више хиљада година.

За златом најбогатију земљу древног света сматран је Египат. У тамошњим ископинама нађени су мачеви од кремена са позлаћеним дршкама. Добијање злата се помиње и у најранијим списима цивилизованог света. Описи процеса дробљења кварца и пречишћавања злата нађени су у египатским гробницама, око 2500. године пре нове ере.

Сл. 1. Скица израде предмета од злата нађена у египатској пирамиди

Плиније, 77. године нове ере, описује процес амалгамисања (везивања злата за живу) за вађење злата, а процес купелације (топљење са оловом) за пречишћавање злата описан је у другом веку нове ере. На исти процес се, вероватно, позива и Јеремија, у Старом завету, око 600. године пре нове ере.

Једна од најпознатијих маски, односно статуа уопште, је Тутанкамонова, тешка преко 100 кг, сл. 2.

3

Сл. 2. Неки најпознатији предмети од злата у људској историји

Злато је основа новчаног система већине земаља, због чега су огромне количине ван промета, у трезорима банака, као подлога новцу од хартије и формирању златних резерви. На израду зубних протеза и јувелирске радове одлази мањи део произведеног злата.

2. Особине злата

Злато је метал јарко светло-жуте боје, отпоран на корозију у дугом временском периоду (хиљадама година). Због изузетне проводљивости и постојаности, злато се све више користи у електротехници, првенствено у рачунарским и телекомуникационим системима. Све чешће се примењује у ваздухопловству и космичкој технологији.

Механичке особине злата су релативно ниске. Тако , затезна чврстоћа је реда величине од свега 130 N /mm2, док релативно издужење износи 50 %, у оджареном стању. Граница течења, такође, има малу вредност и износи 20 N /mm2, табела 1.

Табела 1. Механичка својства злата

HB Rm Rpo2 A Z E G

N /mm2 % GPa

200-250 130 10-25 50 90 81 28

Напомена: HB – тврдоћа по Бринелу

4

Rm – затезна чврстоћа Rp0,2 – напон течења A - истезање Z - контракције E – модул еластичности G – модул клизања

Отврдњавање у току хладне деформације је релативно слабо изражено због склоности злата да се рекристалише у току деформације.

3. ЛЕГУРЕ ЗЛАТА

Због своје мекоће, злато се за употребу увек легира са другим металима (сребро, платина, паладијум, бакар, никл ...). Садржај злата у легурама је, наравно, променљив. Чистоћа овог метала се изражава у каратима. Чисто злато има 24 карата.

Злато гради бројне легуре са елементима из Периодног система. Легуре злата се најчешће разматрају као дво, тро и вишекомпонентне легуре.

Двокомпонентн е легуре

За изучавање било ког система легура обавезно се мора поћи од двокомпонентних легура, јер су оне основ за свако даље разумевање и тумачење. На сл. 3. су приказани неки најчешћи двојни дијаграми стања за легуре злата.

а) Дијаграм стања система Au-Ag б) Дијаграм стања система Au-Cd

5

в) Дијаграм стања система Au-Cu г) Дијаграм стања система Au-Pd

д) Дијаграм стања система Au-Pt ђ) Дијаграм стања система Au-Zn

сл. 3. Неки најчешћи двојни дијаграми стања легура злата

Трокомпонентне легуре злата

Примена тројних легура злата неоспорно је већа у односу на бинарне али су те легуре, из разумљивих разлога, мање изучаване у односу на бинарне легуре. Извесно је да најважније легуре злата, када је у питању израда накита, потичу из система Au-Ag-Cu. Миленијумима су легуре из овог система биле модификоване додавањем других легирајућеих елемената, ради постизања одређене боје или пак чврстоће, односно тврдоће. Док су се у историји

6

човечанства ове легуре користиле углавном за израду накита или неких сличних предмета на бази злата, данас се ове легуре још користе у електротехници (за спајање молибдена, потом графита са металом и сличне специфичне потребе), затим у вакуум техници и сл.

Тројне легуре из овог система одликује потпуна растворљивост у течном стању и прилично велика растворљивост у чврстом стању, што је слично (наравно не исто) одговарајућим бинарним легурама. Најниже температуре топљења легура из система Au-Ag-Cu су око 8000С, видљиво на дијаграму са сл. ТЛ-??1, на којем су приказане температуре ликвидуса.

сл. 4. Температуре ликвидуса у систему Au-Ag-Cu

Снижење температуре топљења легура из наведеног система је свакако пожељно за рад. Снижење температуре топљења легура злата је довело до њихове практичне примене, добрим делом за израду лемова.

За рад и конкретна објашњења некада су прикладнији квазибинарни дијаграми, што је за различите количине злата приказано сл. 5.

7

а) б) в)сл. 5. Квазибинарни дијаграми стања из система Au-Ag-Cu начињени при:

а) 75% Au; б) 58,3% Au и в) 41,6% Au; остатак - сребро (Малишев,стр.130)

Из дијаграма са сл. 5а) и б) је видљиво да се при наведеним концентрацијама злата после очвршћавања јавља хомогени чврсти раствор. При концентрацији злата од 58,3% у овим тројним легурама настаје спинодално разлагање већ испод 6500С, када настају нове фазе у чврстом стању α1 и α2. Са даљим смањењем садржаја злата, сл. 5, сужава се једнофазно подручје у чврстом стању и скоро да се појављује еутектичка реакција. За даља изучавања овде је од интереса легура са садржајем злата који одговара сл. 5б). Облик кривих растворљивости у чврстом стању упућује на одвијање спинодалног механизма разлагања.

Међутим, не мења се само тврдоћа већ и чврстоћа легура из система Au-Ag-Cu. За серију легура из овог система на дијаграму са сл. 6. приказне су вредности затезних чврстоћа.

сл. 6. Вредности затезних чврстоћа легура злата у систему Au-Ag-Cu

8

Промена чврстоће у изнетим легурама је последица сложених појава, које настају под утицајем приозводних параметара. Легирањем злата је остварљиво повећање чврстоће злата од почетне вредности од свега 14daN/mm2 до троструко веће вредности уз додатак легирајућих елемената, како је приказано на сл. 6.

Четворо- и вишекомпонентне легуре злата

За практичну примену јувелирских легура злата обично нису довољне ни двојне нити тројне легуре злата. Обзиром на немогућност графичке представе четворо- или вишекомпонентних легура у облику једног дијаграма стања, то је уобичајено тумачење коришћењем табела или дијаграма промене неких особина за одређени састав и томе слично.

За јувелирске радове од посебне важности су додатни материјали од сложених легура злата. Ради постизања многих захтева додају се различити метали, сходно израженим потребама: некада је то боја, онда течљивост, радна температура, чврстоћа или све то одједном. У свему томе, искуство још увек има огроман значај.

Четворо- и више компонентне легуре злата се, наравно, могу разматрати према хемијском саставу али за јувелирске намене већи практичан значај има разматрање врсте легуре према боји и намени.

4. ОЗНАЧАВАЊЕ ЛЕГУРЕ ЗЛАТА У КАРАТИМА

Легирање злата је у највећем броју случајева постало обавезно. Додатком других легирајућим елементима се, наравно, смањује количина злата. Мера за количину злата у накиту временом се мењала све до почетка деветнаестог века, када је извршено усаглашавање и стандаризовање легура злата, према финоћи, за израду накита. Данас се у свету користе два начина означавања количине злата у накиту:

Финоћа злата изражена у каратима Финоћа злата изражена у хиљадитим деловима масе

Количина злата од једног карата представља тежину злата од 41,66 g у једном килограму метала, или 1000 g чистог злата износи 24 K. Тако 10 K представља 416,6 g/kg ,14 K je 585 g/kg и 18 K износи 750 g/kg. Систем означавања легура злата применом карата приказан је у табели 2.

Табела 2. Систем означавања важнијих легура злата применом карата

9

Други начин обележавања представља количину злата изражену у хиљадитим деловима масе, као на пример 333, 585, 750/1000.

5. БОЈЕ ЛЕГУРА ЗЛАТА

Боја легуре злата је једна од најчешће захтеваних особина, како за бинарне тако и за вишекомпонентне легуре. Неодговарајућа боја легуре злата може да буде разлог одбијања употребе за одређене јувелирске намене, што најбоље сведочи колико је боја легуре злата битна. Боја је тако постала један од одлучујућих критеријума за примену неке легуре злата. Боје легура које се појављују у систему Au-Ag-Cu варирају од црвенкасте до светло или тамно жуте, односно зеленкасте, како је представљено сликом 7. Али, треба нагласити да боја као критеријум није једини прихватљив: иако нека боја легуре злата (као нпр. црна) може да буде визуелно атрактивна, ипак, мора се водити рачуна и о неким другим особинама легуре, најупечатљивији пример је кртост (споменуте црне) легуре.

Боја златних легура за накит може да се креће у широким границама, чак до црне, што се постиже легирањем са око 20-25% Fe. Међутим, овакво црно злато је прилично крто, због чега се ова легура практично не користи.

сл. 7. Боје легура у систему Au-Ag-Cu (напомена: на осама дијаграма стања су нанете количине елемената у промилима ‰)

Избором врсте и количине неког другог легирајућег елемента остварују се различите боје и њихове нијансе, тако да је могуће постићи чак зелену, љубичасту па и црну боју, а да

10

количина злата увек буде у загарантованој количини, тј. да остане 14, 16, 18- каратно злато или слично. Преглед важнијих боја и нијанси легура злата у зависности од њиховог састава дат је у табели 3.

Основна подела легура за накит по боји је на жуте и беле легуре. Боје жутих легура, које могу бити од зелене преко жуте до црвене, стандардизоване су и према међународном стандарду ISO 8654/1984 – усвојени еталони за стандардизоване боје легура и одговарајући састави, табела 4.

Табела 4. Преглед ознака боја и састава еталона за дефинисање боја златних легура за накит према ISO 8654

Ознака еталона Боја еталона Састав еталона, %Au Ag Cu

0N Зеленожута 585 340 751N Бледожута 585 240 1752N Светложута 750 150 1003N Жута 750 130 1204N Ружичаста 750 80 1705N Црвена 750 60 190

Стандардизоване боје могу се добити код свих финоћа подешавањем односа сребра и бакра. Зато би било препоручљиво да све фирме имају урађене еталоне боја, те да своје легуре прилагоде бојама еталона.Као што је речено, легуре злата имају доста широки спектар боја у зависности од односа сребра и бакра и финоће легуре.

Неки примери златног накита израђених у различитим бојама приказани су на сл. 8.

11

Сл. 8. Изглед накита од белог, жутог, зеленог, црвеног и црног злата

6. ПРИМЕНА ЗЛАТНИХ ЛЕГУРА

Злато је задржало своју традиционалну област примене код израде накита, где се према постојећим подацима троши 73% укупне потрошње злата. Поред тога, злато се још примењује у електроници, електротехнiци и за израду кованог новца, а у мањој количини у зубарству и хемији.

Производња накита спада у најстарије занате од постанка цивилизације. У почетку накит се израђивао од бакра, а касније, када је откривено злато, почела је израда накита од новог метала. Сво злато које се користило у то време за производњу накита било је, у ствари, легура злата са сребром или чак вишекомпонентна легура са сребром, бакром, платином и другим металима, што је зависило од врсте налазишта. Количине осталих метала, као примесе злата мењале су се од случаја до случаја, а утицале су на боју накита и проценат злата у њему. Овакав начин израде накита протезао се све дотле док се злато није почело користити као платежно средство. Почетком коришћења злата као платежног средства оно је морало да има дефинисан проценат злата у одређеној запремини и облику.

6.1. Легуре злата за накит

12

Легуре злата за накит се деле према финоћи злата, боји и намени. Израђују се у два степена финоће:

III степен финоће – 750, 18K (750/1000) IV степен финоће – 585, 14K (585/1000)

Сл. 9. Жигови за означавање степена финоће злата

6.2. Израда кованог новца

У историји човечанства су познати многи примери израде кованог новца. На сл. 10. Су приказани неки од најпознатијих примера златног кованог новца из новије историје.

13

а) Франц Јозеф I , чистоћа 986, тежина 3,44 g

б) Јаворов лист, чистоћа 999, тежина 31,1 g

в) Амерички Бафало, чистоћа 999, тежина 31,1 g

г) Амерички орао, чистоћа 916,6, тежина 31,1 g

14

д) Кенгур, чистоћа 999, тежина 31,1 g

е) Панда, чистоћа 999, тежина 31,1 g

сл. 10. Неки примери најпознатијих златника

4.3 Израда лемова од легура злата

Лемови од легура злата се користе при производњи накита у скоро свим областима индустрије и у стоматологији. Често се и код ових легура, нарочито оних које су намењене изради накита, мора водити рачуна о изгледу, односно боји, сл. 11.

Сл. 11. Жути и бели лемови легуре злата у облику жице и траке

Детаљнији састави ових легура дати су у табелама 5, 6 и 7.

15

Табела 5. Састави легура за израду лемова финоће 750 (18K)

Компонента Састав жутих легура, % Састав белих легура, %Au 75 75 75 75 75 75 75 75 75Ag 7,5 2,8 9 - 2,8 2,8 9 15 7Cu 7,5 11,2 6 15 11,2 12,2 6 3 3Cd 7 2 - 8,2 9 8,2 8,2 5 -Zn 3 9 10 1,8 2 1,8 1,8 2 6Ni - - - - - - - - 9

Температура топљења ˚С 800 780 783 822 760 762 840 934 864

Табела 6. Састави легура за израду лемова финоће 585 (14K)

Састав легуре, % Температура топљења, ˚С БојаAu Ag Cu Zn Cd Ni Солидус Ликвидус58,5 4,9 25,6 2 9 - 738 760 црвеножута58,5 11,9 25,6 4 - - 816 854 жута58,5 10,3 24,2 7 - - 804 836 жута58,5 24,2 10,8 7 - - 765 808 зеленожута58,5 - 29,5 2,2 9,8 - 748 793 црвена58,5 4,9 25,6 9 2 - 790 837 црвена58,5 11,5 18,5 2,1 9,4 - 750 776 жута58,5 12 18,3 2 9,2 - 752 светложута58,5 24,2 10,3 7 4 - 808 зеленожута58,5 - 10,5 23 - 8 984 бела58,5 12,5 5 10 - 14 812 бела58,5 - 20 11,5 - 10 959 бела

Табела 7. Састави легура за израду лемова финоће 333 (8K)

Састав легуре, % Температура топљења, ˚С БојаAu Ag Cu Zn Cd Sn Солидус Ликвидус33,3 10,5 40,7 6,7 5,8 3 840 црвеножута33,3 14,4 37,8 6,3 5,8 3 819 жута33,3 18,3 33,8 5,8 5,8 3 800 светложута33,3 22,2 30,4 5,4 5,7 3 781 бледожута33,3 26 26,9 4,9 5,9 3 760 светлозеленожута33,3 35 21,7 10 - - 725 741 бледожута33,3 30 16,7 20 - - 695 709 светложута33,3 7,2 44 2,3 10,2 3 776 наранџастоцрвена

16