首饰生产常见金属材料及其特性-铂族金属

首饰生产常见金属材料及其特性 贵金属材料 其他金属材料 首饰生产常见金属材料 课程重点 简述铂族金属的概念 其中哪些金属常用于首饰材料 白金 和铂金的区别是什么 铂族金属有哪些主要用途 铂金首饰主要包含哪几类 各有什么特性 铂金首饰的纯度一般是如何表示的 为什么铂金及其合金能被广泛应用于首饰业 并成为后来居上的 白雪公主 铂族金属 铂族金属的资源分布极不均匀 主要集中在南非 俄罗斯 美国 加拿大和中国 其余少量分布在哥伦比亚 澳大利亚 巴西 智利 日本和新西兰等地 南非的铂金产量约占全球80 以上 其余大部分铂金为俄罗斯所产 世界上仅南非和俄罗斯等少数地方产铂金 每年产量仅为黄金的5 数十吨的矿石 150多道工序 耗时数月 所托练出来的铂金仅能制造一枚数克的简单戒指 大约10吨的铂金矿石才能提炼出1盎司的纯铂金 铂族元素的矿产资源在基性岩中 铂族金属的形态可以是天然合金 也可以是单独的铂矿物 还可以是固体形式出现在硫化物 镁橄榄石和尖晶石之中 铂族金属在钛磁铁矿床 铜矿床 金矿床 锡矿床 铀矿床中也有发现 在自然界中的有色金属硫化物 如黄铜矿 镍黄铁矿 辉砷镍矿 斑铜矿等 都是铂族金属的载体矿物 特别是铜镍硫化物 据统计 世界上97 的铂族金属与这种矿物有关 铂族金属的概念铂族金属包括铂 铱 钯 钌 铑和锇这6种金属元素 常用于首饰的只有铂 铑 钯和少量的铱 由于铂金为银白色且中文 铂 又是 金 和 白 的组合 因此有人将铂金也称为白金 在冶金材料中 白金是指具有白色的贵金属 因此 白金 不是铂金一种贵金属 在首饰行业中所应用的 白金 有广泛的概念 应包含如下金属 1 铂族金属元素 含钯 铑 铱 铂等 其中 铂又可以分为纯铂合金 铱铂合金 钯铂合金等 2 为仿制铂金而制造的K白金 有金银系列K白金和金钯系列K白金等 3 新近开发的鍺金属 铂金首饰的种类铂金首饰包括纯铂金首饰 铱铂金首饰和钯铂金首饰等 1 纯铂金纯铂金首饰是成色最高的铂金 又称高成色铂金 理论值应该达到1000 但实际上的纯铂金成色约为99 左右 纯铂金质地比较柔软 颜色为灰白色 制作铂金首饰时 会因为材料强度受到某些限制 一般都不适用制成镶嵌宝石的款式 而是制成素铂金首饰 2 铱 铂合金通常为提高铂金的硬度和韧性而在纯铂金中掺加铂族金属元素铱 这样一起熔炼成的合金就是铱 铂合金 铱 铂合金颜色亦为银白色 金属光泽 硬度较高 相对密度亦大 化学性质稳定 是极好的贵金属材料 3 钯 铂合金钯 铂合金即钯金和铂金的合金 这种合金主要由意大利和日本生产 目前日本市场上所谓的白金首饰主要就是这种钯 铂合金 通常这种钯 铂合金的含铂量都在75 以上 铂金首饰的纯度标志在国外 铂金首饰一般都刻有Pt或者Platinum或者Plat字样和表示纯度的千分数 如标有Pt900 表示纯度为900 的铂金 而足铂金的成色为990 标记为Pt990 市场上比较常见的有Pt950 其含铂金成色为950 欧美发达国家 如英法美德国家都规定 铂金饰品的纯度应该达到950 以上 否则不能被打上Pt的标印 日本则用其国旗和铂金含量的千分数以及Pt来对铂金饰品做品质保证 有时还用JIS和JAS对此做进一步的证明 日本造币局规定 对于铂金有4种不同纯度规格 1000 950 900和850 中国结合国际通行规则并结合国情 规定铂金饰品必须刻有铂的千分数和Pt或铂的字样 如900Pt 900铂等 都表示铂金的成色为900 以上 铂族金属的用途铂族金属可被制作成首饰 手表 由于其抗氧化力强 熔点高 因此还可被用作宇航服 铂金作为催化剂 被广泛用于汽车尾气净化装置 为环保起到重要作用 二战时期 铂金具有很重要的军事用途 因为它是一种很好的催化剂 美国政府曾经一度禁止铂金的非军事用途 任何人的皮肤都不会对铂金产生过敏现象 铂金可以做成电子脉冲调节器 直接插入人体心脏 救治心律不齐患者 铑对可见光谱具有很强而又均匀的反射能力 在金属中仅次于银 由于银在空气中会硫化产生硫化物而变暗 铑却能持久的保持其较大的反射率 因此 铑常用于首饰的电镀材料 可保证首饰的光亮如新 铂族金属的物理性质铂族金属中钌和锇过于稀少和分散 在首饰中常用的金属通常只有钯 铑 铱 铂等4种贵金属 这四种金属颜色和条痕均为银白至钢灰色 金属光泽 无解理 锯齿状断口 具有良好的延展性 为电和热的良好导体 铂族元素共同点是高熔点 高沸点 低蒸汽压和抗氧化 耐腐蚀等优良性能 但不同的铂族金属的性能存在较大差异 首饰常用的铂族材料特性铂族金属在空气中加热时 表面会形成氧化膜 钯在350 790 时 铱和铑在600 1000 时 表面即形成氧化膜 当首饰表面形成氧化膜时 将影响首饰的表面质量 进一步升高温度时氧化膜分解还原成原来的金属 这时 首饰表面又将恢复金属光泽 铂族金属首饰表面常电镀铑 1 铂 Pt 由自然铂和粗铂矿等提炼而成 铂的摩氏硬度为4 4 5 金属铂极具延展性 是铂族元素中最好的 可拉成0 001mm的细丝 可轧成厚度仅为0 001mm的铂箔 纯铂的强度较低 为提高其强度 铂中常加入铑 铱等元素 铂的化学性质极为稳定 不溶于强酸强碱 也不溶于常温下的王水 在空气中也不氧化 铂金呈浅灰白色 与纯银相比 铂金的颜色灰的深一些 与镍比较 铂金的颜色就灰的浅一些 所以 铂金的颜色介于纯银和金属镍之间 但其鲜明程度远远超过纯银和镍 铂金的理论密度为21 4g cm3 为首饰贵金属之冠 铂金的密度随温度略有变化 铂金锭中由于含有一定的气体时 其密度略有下降 经碾压后密度略有上升 铂金的熔点比黄金高出700 为1763 是首饰材料中最难熔化的金属 由此可见 铂在密度 硬度 熔点等方面都比金高 可以这么说 凡是黄金所具有的特殊性 铂金都具备 而铂金在延展性 抗腐蚀性 耐高温 耐摩擦和导热 导电等性能方面 又都超过了金 这就是为什么庄重典雅的铂金及其合金能够被广泛的应用于首饰业 并成为后来居上的 白雪公主 的原因所在 铂金的熔炼 在铂族元素中 铂和氧的亲和力最小 在高温下碳能溶于铂 低温时 碳又从铂金中析出 使铂变脆 所以铂不能在熔融状态下和碳接触 也不能在还原性气氛下加热 铂分别与磷 硫 硅等元素形成低熔点共晶 造成加工困难 极易报废 在高温 高真空下 铂若与氧化铝 氧化硅等耐火材料接触 铂能使氧化物还原 并且被铝 硅等污染 钼 镍等合金元素对铂的力学性能影响较大 在饰品制造业的实际应用中 铂与铱 铑 钯 铜 镍等所组成的铂合金更受人们重视 通常情况下 铂金的熔炼是在大气中进行 添加进铂金中的一些元素容易在高温下挥发 引起成分配比不准确 让材料的性能发生改变 因此 最好采用高频或中频加热 在真空炉或保护性气氛下进行熔炼 坩埚的材料用的最多的是氧化镁坩埚或者氧化锆坩埚 首饰浇注常用石膏模具 2 钯 Pd 由自然钯矿物熔炼而成 银白色 摩氏硬度4 4 5 相对密度11 4g cm3 熔点1555 化学性质稳定 产量比铂金大 用途十分广泛 钯在汽车尾气净化中具有十分重要的用途 在首饰中 钯主要和铂或者黄金一起炼制Pt Pd合金或者白色K金材料 常用的合金元素有铱 铜 银 镍 钼等 除银外 所有合金的加入都能提高钯合金的耐腐蚀性 钯具有强力吸收氢气的特性 给熔炼加工带来一定的困难 钯及合金的熔炼常使用高频或中频炉加热 在熔炼时 往往采用真空炉或者惰性气体保护 常用坩埚为氧化铝 氧化锆等材料制品 3 铑 Rh 由自然铑矿物熔炼而成 银白色 摩氏硬度4 4 5 相对密度12 4g cm3 熔点1955 化学性质稳定 由于铑的耐腐蚀性和抗磨能力较强 铑对光的反射能力与银相当 因此 铑被广泛用于表面电镀材料 如用于白银首饰或铂钯合金首饰的表面电镀等 4 铱 Ir 由自然铱和锇铱矿物提炼而成 颜色银白 摩氏硬度高达7 相对密度22 4g cm3 性脆不易加工 只能在高温下轧成箔片或者拉成细丝 熔点高达2454 化学性能稳定 主要用于制造科学仪器 热电偶 热电阻等 高硬度的铁 铱和铱 铂合金常用来制造笔尖 也可用于制造首饰 实践 实训课程2 单套侧身链补充内容 制作S形扣环 见课本第93页 对于项链或者手链 S形环是一种简单而有效的搭扣 用经过退火且合适首饰大小的圆