Я вспомнил
1metal.ru Металлургическая торговая площадка 1metal.ru Краткая информация о Благородные металлы и сплавы компаний России на металлоторгующей площадке 1metal.ru 4.6 stars на основе 95
Благородные металлы и сплавы

К благородным металлам относят восемь элементов Периодической системы: рутений (Ru), родий (Rh), палладий (Pd), осмий (Os), иридий (Ir), платину (Pt) (платиновая группа), а также золото (Au) и серебро (Ag).

В табл. 29.1–29.3 представлены основные физические, механические и коррозионные свойства указанных металлов.

Небольшое содержание в земной коре (10–5–10–8 %), сравнительно малые годовые объемы мирового производства (от десятков и сотен килограмм по осмию и рутению до десятков тонн по платине и до сотен тысяч тонн по золоту и серебру) и уникальные физико-химические свойства благородных металлов ставят их в отдельный ряд и определяют возможность использования в конструкциях в тех случаях, когда условия эксплуатации или технологические требования не позволяют применять другие конструкционные материалы.

К особенностям применения благородных металлов в различных конструкциях следует отнести: относительную инертность при воздействии различных газовых и жидких химических сред, в том числе биологических; способность в большой степени сохранять геометрические размеры и свойства поверхности (при нагреве, в ряде случаев вплоть до предплавильных температур); высокое сопротивление деформации и разрушению при температурах до » 0,9 Тпл (при твердорастворном, дисперсионном и субструктурном упрочнениях); широкие технологические возможности к формоизменению при изготовлении конструкций путем пластической деформации (платина, палладий, золото, серебро и сплавы на их основе) или литья (золото, серебро и их сплавы).

Поэтому, наряду с широким использованием в химическом производстве, в кино- и фотоматериалах, в катализаторах на носителях, в электротехнике и электронике, благородные металлы незаменимы в стоматологии, ювелирной промышленности и машиностроении.

Таблица 29.1

Основные физические характеристики благородных металлов

Свойство

Ag

Au

Ru

Os

Rh

Ir

Pd

Pt

Температура плавления Тпл, ° С

1233

1336

2523

3300

2233

2716

1825

2042

Температура кипения Ткип, ° С

2400

31,50

4350

5300

3900

4850

3150

4100

Плотность g , 103 кг/м3

10,49

19,32

12,45

22,61

12,41

22,65

12,02

21,45

Теплоемкость Ср, Дж/моль × град

1,7

3,2

0,2

0,3

0,4

0,9

1,5

Теплопроводность l , Вт/(м × град)

1050

420

Температуропроводность a × 104, м2

309

48,30

1010

23,5

1080

406

52,6

29,8

Удельное электросопротивление
r × 108, Ом × м

1,6

2,4

2,3

2,5

10,6

Таблица 29.2

Механические характеристики благородных металлов
технической чистоты в отожженном состоянии

Металл

НВ

s в, МПа

s 0,2, МПа

d , %

y , %

Ru

200–300

500–600

350–400

3–10

2–3

Rh

100–130

400–560

70–100

8–15

20–25

Pd

38–46

180–200

50–70

25–35

80–85

Ag

24,5–25,0

140–160

20–25

40–50

80–95

Os

300–400

0

Ir

170–220

400–500

90–120

6–10

10–15

Pt

39–42

120–160

60–80

40–50

95–100

Au

22–25

120–130

10–25

45–50

90–95

Таблица 29.3

Качественная оценка коррозионной стойкости благородных металлов

Среда

Т, ° С

Ag

Au

Ru

Rh

Pd

Os

Ir

Pt

Серная кислота концентрированная

18

B

А

А

А

А

А

А

А

100

Г

А

А

А

Б

А

А

А

250

Г

А

А

А

В

Б

А

Б

Надсерная кислота

18

А

А

А

А

Селеновая кислота (g = 1400 кг/м3)

18

А

В

А

100

А

Г

В

0,1 н. азотная кислота

18

Б

А

А

А

А

А

А

1 н. азотная кислота

18

Б

А

А

А

Б

А

А

2 н. азотная кислота

18

Г

А

А

А

В

Б

А

А

70%-я азотная кислота

18

Г

А

А

А

Г

В

А

А

100

Г

А

А

А

Г

Г

А

А

Азотная кислота дымящая.

18

Г

Б

А

А

Г

Г

А

А

36%-я соляная кислота

18

В

А

А

А

АБ

А

А

А

100

Г

АА

А

А

Б

В

А

Б

Царская водка

18

В

Г

А

А

Г

Г

А

Г

Кип

Г

Г

АБ

АБ

Г

Г

А

Г

Фосфорная кислота

100

А

А

А

Б

Г

А

А

40%-я плавиковая кислота

18

В

А

А

А

А

А

А

А

Хлорная кислота

18

100

А

В

А

В

Бромистоводородная кислота

(g = 1700 кг/м3)

18

А

А

Б

Г

А

А

Б

100

А

В

Г

ГВ

А

Г

Йодистоводородная кислота

(g = 1750 кг/м3)

18

А

А

А

Г

Б

А

А

100

А

А

А

Г

В

А

Г

Органические кислоты

18

А

А

А

А

А

А

А

А

100

Раствор HCN в присутствии
кислорода

В

Фтор

18

А

В

100

Хлор сухой

18

Б

А

А

В

А

А

Б

Хлор влажный, хлорная вода

18

Г

А

А

Г

В

А

Б

Йод

18

Б

А

Б

В

Б

А

А

Йод (раствор в иодистом калии)

18

Г

АБ

БВ

В

А

Йод (раствор в спирте)

18

В

Б

Б

Б

А

А

Бром жидкий сухой

18

Г

А

А

Г

Г

А

В

Бром жидкий влажный

18

Г

А

А

Г

Б

А

В

Бромная вода

18

Г

Б

Б

Б

А

Раствор NaClO

18

Г

Б

В

Г

А

А

100

Г

Б

Г

Г

Б

А

Раствор FeCl3

18

Б

А

А

В

В

А

100

А

А

Г

Г

А

Раствор HgCl2

100

В

А

А

А

А

А

Раствор CuSO4

100

А

А

А

А

А

А

А

Раствор Al2(SO4)3

100

А

А

А

А

А

А

Раствор CuCl2

100

А

А

А

Б

А

А

Раствор KCN

18

Г

В

А

100

Г

Г

В

Сера

100

А

А

А

А

А

А

А

Сероводород влажный

18

А

А

А

А

А

А

А

Сернистый натрий в присутствии кислорода

18

Г

Ртуть

18

Г

Аммиак в растворе

18

А

А

А

А

А

А

А

А

Едкий натр в растворе

18

А

А

А

А

А

А

А

А

Едкий натр расплавленный

А

А

В

Б

Б

В

Б

Б

Пероксид натрия расплавленный

А

Г

В

Б

Г

В

В

Г

Углекислый натрий расплавленный

А

А

Б

Б

Б

Г

А

А

Азотнокислый натрий расплавленный

Г

А

А

А

В

Г

А

А

Сернокислый натрий расплавленный

Б

А

Б

В

В

Б

А

Б

Уксусная кислота ледяная

100

А

А

А

А

А

А

Примечание. А — коррозия не наблюдается; Б — слабо подвержен коррозии; В — подвержен коррозии; Г — быстро коррозирует.


ЗОЛОТО, СЕРЕБРО И СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Золото и серебро в качестве конструкционных материалов наиболее широко применяются в стоматологических и ювелирных конструкциях и в значительно меньшей степени (по номенклатуре) в оборудовании химических и других специальных производств (главным образом — серебро в трубопроводах, змеевиках, котлах и т. д.).

Использование золота и серебра в стоматологии, ювелирных, культовых и других изделиях бытового назначения требует установления их пробности, характеризующей в метрической системе содержание основного благородного металла в одной тысяче граммов рассматриваемого материала. Например, 925-я проба для серебряного сплава означает, что в одном килограмме этого материала содержится 925 граммов серебра. Нелегированные благородные металлы характеризуются пробой в пределах от 999 до 999,99.

На практике наиболее распространены три системы проб: метрическая, каратная (США, Великобритания), золотниковая (историческая). Значения проб в разных системах приведены ниже.

Метрическая

Каратная

Золотниковая

1000

24

96

958

23

92

875

21

84

750

18

72

583

14

56

375

9

36

Каратная система пробы основана на установлении в сплаве содержания благородного металла в каратах. Карат — мера содержания благородного металла в сплаве, равная 1/24 массы сплава. Чистое золото соответствует 24 каратам.

Золотниковая система пробы основана на использовании русской дометрической меры массы (веса) — золотника, который содержит 96 долей. Чистое золото соответствует 96-й золотниковой пробе.

В Российской Федерации с 1992 года для ювелирных изделий из драгоценных металлов установлены следующие метрические пробы:

  • платиновая — 950-я, 900-я, 850-я;
  • золотая — 999-я, 958-я, 750-я, 585-я, 500-я, 375-я;
  • серебряная — 999-я, 960-я, 925-я, 875-я, 830-я, 800-я;
  • палладиевая — 850-я, 500-я.

На основе определения пробности рассматриваемых изделий или полуфабрикатов из благородных металлов осуществляется их клеймение уполномоченными Инспекциями пробного надзора.

Сплавы на основе золота и серебра для медицины и ювелирных производств должны удовлетворять медико-биологическим, эстетическим, технологическим и эксплуатационным требованиям. К последним относят коррозионную стойкость (инертность к внешней среде), твердость и износостойкость, а также прочностные свойства, определяющие стабильность формы и размеров изделий из благородных металлов.

Хорошее сопротивление коррозии и высокие механические свойства позволяют сохранить требуемые эстетические параметры (цвет, блеск и т. д.) сплавов благородных металлов.

Определяющее влияние на потребительские свойства изделий из сплавов благородных металлов оказывает их технологичность. Для достижения высоких потребительских свойств в таких изделиях необходимо получение плотных (без пор) и химически однородных (в макро- и микрообъемах) мелкозернистых литых заготовок или слитков, способных деформироваться в высококачественные листовые или профильные полуфабрикаты с заданной структурой и высоким сопротивлением трещинообразованию при последующих операциях обработки давлением и пайки.


ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Данные материалы обладают способностью длительной эксплуатации при высоких температурах в условиях воздействия теплосмен, нагрузок, агрессивных жидких и газовых сред. Поэтому платиновые металлы часто бывают незаменимы в оборудовании для производства высококачественных стекол, оптических монокристаллов, ситаллов и различных силикатных и искусственных волокон.

Они применяются для изготовления тиглей, мешалок, экранов, фильер, химической посуды, термоэлектродов, катализаторных сеток и др. В зависимости от конкретных технических задач и с учетом экономической целесообразности могут использоваться нелегированные металлы (платина, палладий, родий, иридий), сплавы на их основе или материалы, состоящие из нескольких слоев указанных металлов и их сплавов.

В табл. 29.15 приведены допустимые температуры эксплуатации конструкций из обычно используемых платиновых металлов, сплавов и материалов.

Производство продукции из представленных в табл. 29.15 материалов относится к так называемой «малой металлургии», где особенно проявляется влияние технологических факторов (режимов плавки, кристаллизации, термообработки и др.) на структуру и свойства металла. Поэтому строгое соблюдение технологических режимов является непременным для максимальной реализации преимуществ того или иного материала на основе платиновых металлов.

Свойства платиновых металлов и сплавов на их основе очень чувствительны к присутствию в объеме или на поверхности примесных элементов и инородных включений, которые при нагреве могут взаимодействовать с матрицей с образованием легкоплавких составляющих и приводить к хрупкому разрушению.

Таблица 29.15

Допустимые температуры эксплуатации (101–104 ч) платиновых металлов, сплавов и материалов
при напряжениях 0,1–10 МПа

Материал

Т, ° С

Нелегированные металлы

Pd (99,90 – 99,98)

1300–1450

Pt (99,90 – 99,98)

1300–1600

Rh (99,90 – 99,97)

1700–1900

Ir (99,90 – 99,97)

2000–2200

Сплавы и материалы на основе платины для работы при умеренных и повышенных температурах

ПлЗл4; ПлРдЗл5-4; ПлПд25

ПлРдПд15-5; ПлПдРдРу25-10-1,5; ПлРдПдИЗл20-10-0,1-0,1

ПлРд7; ПлРд10; ПлРд15; ПлРд20

1100–1350

1250–1450

1300–1600

Дисперсноупрочненные
(1,0–1,5 об. %) диоксидом циркония:

Пл; ПлРд5; ПлРд7; ПлРд10; ПлПд25; ПлЗл4; ПлЗл7,5; ПлРдЗл5-4

1300–1600

Слоеные:

Пл-ПлРд(7-10); Пд-(ПлРд7-10);
Пл-(ПлПдРдИ35-13-1,0)-Пл;

(ПлРдРу13-0,1)-(ПлПдРдИ35-13-1,0)-(ПлПдРу13-0,1);

ПлРдРуЗл13-0,1-0,1; ПлРд10-ПлЦр-ПлРд10; Пл-ПлЦр-Пл;

Пл-ПлРд10Цр-Пл; Пл-ПлПдЦр-Пл и др. варианты сочетаний сплавов с дисперсионным упрочнением диоксидом циркония

1300–1600

Сплавы и материалы на основе платины для работы при повышенных и высоких температурах

ПлРд30; ПлРд40; ПлРд50;
ПлРдИ30-3; ПлРдРу35-0,1

1600–1750

Слоеные:

(ПлРдИ30-3)-(ПлРдРу35-0,1);
ПлРдИ90-10; ПлРдРу95-5

 

1700–1800
1800–1850

Металлы, сплавы и материалы на основе платины и родия

С покрытием из диоксида циркония толщиной 0,3–2,0 мм

1400–1850