Серебро: свойства, пробы, покрытия и особенности драгоценного металла

В предыдущей статье ТД Серебро рассказал о том, почему некоторые металлы считаются драгоценными. Оказалось, этому есть простое объяснение: они обладают уникальными химическими, физическими и эстетическими свойствами.

Каждый металл уникален по-своему, но в нашей компании с особым уважением относятся к благородному серебру. Оно стало основой ассортимента торгового дома, является одним из главных металлов ювелирного дела и очень широко востребовано в лёгкой и тяжёлой промышленности. С серебром связаны удивительные факты и несколько мифов — некоторые мы подтвердим, другие развеем, и всё это будет интересно.

Дисклеймер: мы не стремимся рассказать всё, а хотим дать вам общее понимание тех вещей, которые будут полезны при выборе украшений. Мы же ювелирная компания. Если вы хотите глубоко разобраться в этих вопросах, стоит подумать о специальном образовании.

Физика

Серебро — драгоценный металл белого цвета. Его плотность 10,5 г/см³, температура правления 960,5°С, температура кипения 2210°С, твёрдость по методу Бринелля в отожжённом состоянии (после отжига) 25 кгс/мм². Неспециалисту эти цифры говорят мало, но они очень важны для тех, кто занимается обработкой материала. В зависимости от этих показателей к металлу прикладываются разные силы и методы, чтобы придать готовым изделиям желаемые свойства.

Отжиг — это высокотемпературная обработка для придания металлу более устойчивого состояния, устранения неоднородностей, снятия напряжений из-за деформации. Сплавы серебра отжигаются при температуре 600–650°С с выдержкой до десяти минут в зависимости от массы и с резким охлаждением. Отжигу подвергаются практически все ювелирные украшения из серебра.

Серебро хорошо полируется, имеет высокую отражательную способность, обладает хорошей ковкостью и самыми высокими из всех металлов тепло- и электропроводностью.

Удельная проводимость

Мера способности вещества проводить электроток называется удельной электропроводностью. Самым высоким подобным показателем обладает самый электропроводный металл. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. Удельная электропроводность цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения связана с удельным сопротивлением данного проводника.

Системной единицей удельной проводимости является сименс на метр – См/м. Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, достаточно сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора – микроомметра. Эти характеристики являются обратнозависимыми.

Химия

Серебро устойчиво в воде, практически не реагирует с кислородом воздуха при комнатной температуре, но из-за наличия в воздухе сероводорода со временем покрывается тончайшим тёмным налётом сульфида серебра. Также серебро реагирует с озоном, образуя налёт оксида серебра. Вот то самое потемнение, которое считают главным недостатком этого металла.

Медь, которая является наиболее распространённой лигатурой сплавов серебра, тоже образует налёт — из сульфида меди. Чем больше содержание меди в сплаве, тем быстрее потемнеет изделие, а чем меньше, тем менее сплав подвержен потускнению, поэтому наиболее устойчивыми считаются сплавы от 875 до 960 пробы.

Лигатура — сплав из двух и более компонентов, который добавляется к драгоценному металлу для доведения ювелирного сплава до определённой пробы, изменения цвета сплава, а также придания различных полезных свойств. Процесс добавления лигатуры называют легированием.

Серебро растворяется в азотной и горячей концентрированной серной кислоте. Как и золото, оно взаимодействует со щёлочными растворами цианидов. Вероятно, с этими вещами вы никогда не столкнётесь. А если столкнётесь, будьте очень осторожны.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки. Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и другими дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.

Повышенное сопротивление, присущее сплавам, находит применение в нагревательных элементах. Неслучайно для изготовления рабочих элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы.

Самый электропроводный металл — это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д. Но и в технике и приборостроении его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления. Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе часто делают его применение оправданным, несмотря на высокую стоимость.

Сплавы серебра

Чистое серебро — тяжёлый (легче свинца, но тяжелее меди и твёрже золота), необычайно пластичный серебристо-белый металл с коэффициентом отражения света около 100%, поэтому в чистом виде серебро обычно используют только для покрытия украшений из сплавов серебра, из недрагоценных металлов, как компонент золотых и серебряных лигатур и припоев.

В изготовлении ювелирных украшений, чтобы повысить твёрдость и прочность материала, серебро обрабатывают в сплавах с другими металлами. Чаще всего это двухкомпонентные сплавы серебра с медью в различном процентном соотношении и с незначительным количеством примесей.

Серебряные сплавы слегка различаются по оттенкам и обладают приблизительно одинаковыми механическими свойствами. Из сплавов с низким содержанием серебра изготавливают предме­ты сервировки стола, декоративные настольные украшения. Для произво­дства ювелирных изделий используют сплавы высокой пробы. Они достаточ­но пластичны, хорошо сочетаются с цветными камнями, жемчугом и эмалью.

Пробы серебра

В Российской Федерации принята метрическая система проб. Метрическая проба — это количество миллиграммов основного благородного металла, не менее которого содержит один грамм сплава.

Например, в серебряном сплаве 925 пробы на грамм приходится 925 миллиграммов серебра. Для простоты можно считать, что при 925 пробе в сплаве 92,5% серебра.

• 800. Сплав с высоким содержанием меди, из-за чего имеет желтоватый оттенок. Подходит для столовых приборов.
• 830. Свойства идентичны 800-й пробе. Применяется для декоративных украшений.
• 875. Используется при промышленном изготовлении ювелирных и бытовых изделий — например, ручек.
• 916. Применяется для производства предметов столовой сервировки с покрытием эмалью.
• 925. По цвету и антикоррозийным свойствам не отличается от чистого серебра. Этот сплав широко применяется для изготовления ювелирных украшений.
• 960. Применяется для изготовления филигранных изделий.
• 999. Подходит для хранения металла в слитках и серебрения, то есть покрытия украшений тонким слоем серебра для защиты и улучшения декоративных свойств.

В производстве ювелирных украшений наиболее распространены 875 и 925 пробы. Современный российский ГОСТ 30649-99 описывает пять марок сплавов на основе серебра. Во всех лигатурой является медь.

Физический смысл проводимости

Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в областях науки и техники, использующих электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, печатных плат и т. д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.

Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количественное выражение проводимости связано с единицей сопротивления, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица электрической проводимости в системе СИ – сименс. Русское обозначение этой единицы – См, интернациональное – S. Электрической проводимостью в 1 См обладает участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.

Покрытия изделий из серебра

В настоящее время наиболее технологичными видами и способами покрытий изделий из серебра являются:

1. «Белое» кипячение — кипячение в серной или соляной кислоте для снижения содержания реагирующей с сероводородом меди в тонком поверхностном слое изделия. Поверхность приобретает матовый оттенок.
2. Гальваническое покрытие — нанесение тонкого слоя драгоценного металла электрогальваническим методом. В настоящее время гальваника является самым популярным способом защиты и декорирования ювелирных изделий из серебра. В зависимости от металла, выполняющего функцию защитного слоя, используют следующие виды покрытий:
   Серебрение — покрытие тонким слоем чистого серебра, которое слабее сплавов реагирует с сероводородом воздуха.
3. Родирование — покрытие слоем белого, и, реже, чёрного или жёлтого родия. Родий является драгоценным металлом платиновой группы. Он износостоек, не темнеет, обладает красивым зеркальным светло-стальным блеском, поэтому в последние 10–15 лет стал одним из самых популярных покрытий на ювелирном рынке. Родиевое покрытие в случае ремонта при пайке чернеет и трескается. В этом случае старое покрытие приходится снимать и наносить новое.
4. Золочение — покрытие золотом. Активно применяется для полного или частичного декорирования изделий из серебра.
5. Пассивирование (пассивация) — перевод верхнего слоя сплава в пассивное состояние, резко замедляющее коррозийные процессы. Выполняет исключительно защитную функцию.
   Оксидирование — разновидность пассивирования, создание на поверхности металла плотной плёнки оксидов, предохраняющих его от коррозии. Является одновременно методом декоративного и защитного покрытия.
6. Электорофорезное осаждение — покрытие органическим пенополиуретаном или акрилом путём погружения в водный раствор эпоксидной или акриловой смолы под воздействием напряжения. Выполняет только защитную функцию.

Применение

Из серебра изготавливают украшения, часы, предметы сервировки стола, украшения для интерьера, письменные принадлежности, декоративные элементы оружия. Серебро можно сочетать с золотом, эмалью, чернью, драгоценными и полудрагоценными камнями, жемчугом, кораллами, слоновой костью. Металл широко востребован в химической промышленности, при производстве зеркал, а также как защитное и декоративное покрытие. Высокие тепло- и электропроводность делают серебро полезным при производстве электроники и электротехники.

Мифы о серебре

1. Чернеет поддельное серебро, а настоящее (старое, качественное) не чернеет

Подделка тоже может чернеть по самым разным причинам, но если вы внимательно прочитали нашу статью, то поняли, что образование тонкого слоя оксида или сульфида серебра нормально для этого металла, это его химическая особенность. А в старых украшениях в качестве лигатур использовали не медь, а палладий и платину. Такой сплав действительно не темнел, зато был намного дороже. Это химия, ничего личного.

1. Серебро обеззараживает

Это чистая правда, серебро обладает бактериостатическими свойствами, замедляя развитие бактерий, и бактерицидным эффектом, убивая бактерии с помощью ионов серебра. Но это проявляется только в концентрации, которая может оказаться вредной и для нас с вами, ведь серебро — тяжёлый металл, оно откладывается в организме и может вызвать отравление. Носить его безопасно, а вот есть мы не рекомендуем.

А ещё вы можете вытащить ложки, кольца и подвески из воды: в таком случае выделяется так мало ионов серебра, что они не в состоянии ничего обеззаразить. Это также значит, что можно не бояться серебряной посуды и столовых приборов. Если пользоваться специальным ионизатором, эффект будет, но с ним легко превысить допустимую концентрацию и опять же получить отравление.

Если вы читаете на английском, вот отчёт ВОЗ о применении серебра для обеззараживания, который в целом повторяет вышеприведённые выводы и говорит о недостатке информации для далекоидущих выводов в большинстве исследований на эту тему.

1. Серебро прогоняет нечисть

Этот миф мы предлагаем вам проверить самостоятельно. Найдите вампира и пронзите серебряным мечом, но соблюдайте меры предосторожности: если меч родированный, эффект может разочаровать.

Топ лучших проводников — металлов

4 металла, имеющие практическое значение для их применения в качестве электропроводников распределяются в следующем порядке относительно величины удельной проводимости, измеряемой в См/м:

1. Серебро — 62 500 000.
2. Медь – 59 500 000.
3. Золото – 45 500 000.
4. Алюминий — 38 000 000.

Видно, что самый электропроводный металл – серебро. Но подобно золоту, оно используется для организации электрической сети лишь в особых специфических случаях. Причина – высокая стоимость.

Зато медь и алюминий – самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в качестве проводников редко.