Художественная обработка металла

Цветные металлы и их сплавы

Медь и ее сплавы. Медь имеет характерный красный цвет, который на матовых поверхностях приобретает розовый, приглушенный, мягкий оттенок. Полированная медь отличается более ярким цветом и блеском.

При добавлении меди в сплавы в больших количествах они также окрашиваются в теплые красноватые тона, например, бронза и томпак.

Сплавы, содержащие меньший процент меди, имеют желтые и зеленовато-желтые цвета. Сплав, содержащий 50 процентов меди и 50 процентов олова, имеет белый цвет.

На основе меди изготовляют сплавы, имеющие красновато-желтый цвет, близко напоминающий золото.

Медь является мягким и тягучим металлом. Она легко обрабатывается давлением и волочением. Из меди легко штамповать, дифовать и чеканить, так как она может принимать самую разнообразную форму и допускает выколотку высокого рельефа.

Медь хорошо прокатывается. Из нее изготовляют тончайшие листы и ленты (фольга), толщина которых составляет не более 0,05 мм, а также различные трубки, прутки и проволоку, диаметр которой может быть доведен до 0,02 мм. Но из-за своей вязкости медь плохо пилится напильником, задирается и быстро забивает напильник. Обработка чистой меди на режущих станках также довольно затруднительна – она плохо точится, фрезеруется и сверлится.

Шлифовке и полировке медь подвергается хорошо, но из-за малой твердости детали из полированной меди быстро теряют блеск. Удельный вес меди 8,94, удлинение 45 – 50 процентов.

Медь обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью. Температура ее плавления 1083°С, температура кипения 2305 – 2310°С.

Отливается медь плохо и даже при высокой температуре остается густой и плохо заполняет форму. Кроме того, расплавленная медь поглощает газы, и отливки получаются пористыми.

В сухом воздухе медь не окисляется. Окисляется она при нагреве более 180°С и под действием щелочей, воды и кислот.

В крепкой азотной кислоте медь окисляется особенно энергично. На открытом воздухе изделия из красной меди быстро покрываются пленкой из окислов меди зеленого цвета и сернистых соединений меди черного цвета. Эта пленка защищает ее от дальнейшей коррозии в глубину.

Из примесей в меди присутствуют кислород, висмут, цинк, олово, сера, никель, железо, мышьяк, свинец, сурьма. Наиболее вредным из этих примесей является висмут, который вызывает красноломкость меди в интевале 400 – 600°С. При этой температуре она становится хрупкой и непригодной для штамповки, прокатки и других методов обработки. При дальнейшем нагреве хрупкость исчезает.

Чистая, или красная медь для изготовления художественных изделий применяется довольно часто, однако не так широко, как ее сплавы – латунь и бронза.

Применяют чистую медь из-за ее высокой пластичности и вязкости, позволяющей из листов небольшой толщины (0,9 – 1,3 мм) получать методом выколотки сложные объемные формы. Медь отличается высокой стойкостью против коррозии.

Изделия из чистой меди хорошо сохраняются на открытом воздухе без антикоррозийных покрытий. Эти свойства сделали ее основным материалом для дифовочных работ при изготовлении крупных скульптурных и орнаментальных композиций.

Кроме дифовочных работ, чистая медь применяется для штамповки очень высоких и сложных рельефов и орнаментов, для которых латунь оказывается недостаточно пластичной.

Красная медь является незаменимым материалом в области филигранных работ. Проволока из красной меди, которую применяют для филигранных работ, в отожженном состоянии становится мягкой и пластичной. Из нее легко можно вить шнуры и выгибать сложные элементы орнамента. Она может быть изготовлена любой толщины и хорошо спаивается сканным серебряным припоем, хорошо поддается позолоте и серебрению.

Благодаря тугоплавкости и теплопроводности, а также определенным коэффициентам расширения при нагреве красную медь применяют для филигранных или чеканных работ с последующим их эмалированием. При остывании изделия эмаль хорошо держится на медном изделии, не отскакивает и не трескается.

Аноды из красной меди высших марок являются основным материалом для производства художественных гальванопластических работ, а также для нанесения гальваническим путем подслоев меди при никелировании и хромировании стальных изделий, так как никель и хром, осажденные непосредственно на стальную поверхность, держатся непрочно.

Высокая электропроводность меди, которая уступает только серебру, послужила причиной широкого применения ее для изготовления электропроводов, кабелей и т.д. Незаменима медь и для изготовления сердечников для паяльников.

При изготовлении твердых припоев (медных, серебряных, золотых), которые применяют для пайки разнообразных художественных изделий из металла, начиная от ювелирных изделий и кончая крупными декоративными предметами, медь является основным компонентом.

Наряду с золотом и селеном медь применяют для изготовления красного стекла, смальты и эмали.

Медь хорошо растворяется в азотной кислоте, серной, разбавленной соляной кислотах. Она является основой таких сплавов, как латунь, бронза, нейзильбер, мельхиор.

Латунь – сплав меди с цинком (до 45 процентов), часто с добавлением алюминия, железа, марганца, свинца, никеля и других сплавов (в сумме до 10 процентов).

Большинство латуней имеет красивый золотисто-желтый цвет. Художественные латунные изделия, если их покрыть специальными бесцветными или слабо окрашенными спиртовыми лаками или нитролаками, приобретают и надолго сохраняют вид и блеск золота.

Латуни применяются для изготовления уникальных декоративных предметов, а также для некоторых ювелирных изделий с последующим золочением или серебрением.

Сплав хорошо обрабатывается на режущих станках, полируется, надолго сохраняет полированную поверхность, хорошо сваривается, паяется как мягкими, так и твердыми припоями. Латунь хорошо чеканится, штампуется, прокатывается, легко и прочно покрывается гальваническими покрытиями – никелем, золотом, серебром. Она хорошо принимает химические оксидировки и может быть тонирована в любой цвет. Температура плавления латуни 980 – 1000°С.

Большинство латуней плохо отливаются. Однако имеются специальные марки литейных латуней, которые благодаря примеси алюминия имеют хорошие литейные свойства и отличаются от других латуней высокой коррозионной стойкостью.

В отличие от чистой меди латуни более прочны и тверды, а некоторые из них, содержащие примесь цинка, не уступают чистой меди в пластичности. Кроме того, латуни значительно дешевле меди и красивее по цвету, чем красная медь.

Латуни, содержащие от 10 до 30 процентов цинка называют томпаки. Они отличаются красновато-желтым цветом и близки по цвету к золотым сплавам.

Применяются для изготовления художественной посуды, нагрудных спортивных и юбилейных значков, дешевых ювелирных изделий.

Томпак хорошо обрабатывается в холодном состоянии – штампуется, тянется в проволоку, приближаясь в этом отношении к чистой меди. На открытом воздухе изделия из томпака постепенно темнеют, покрываясь оксидной пленкой.

Художественные изделия из латуни хорошо смотрятся в интерьерах теплых и сухих помещений. На открытом воздухе латунь быстро теряет свой блеск и золотистый цвет, покрывается окисными пленками, чернеет и утрачивает свои художественные качества.

Латунь выпускается в виде листов различной толщины, ленты, прутков проволоки и трубок.

Литейные латуни выпускаются в виде слитков (чушковая латунь). Латунь нельзя длительно хранить в холодных, не отапливаемых складах, так как от смены температуры, наличия влажности и других условий латунь разрушается.

С 18 века из латуни начали производить порошок для бронзирования художественных изделий из гипса, дерева и иных целей. Получали его путем механического измельчения тончайших латунных пластинок, предварительно прокатанных и расплющенных под паровым молотом. Порошок для бронзирования получают и способом восстановления раствора медного купороса металлическим железом. Полученную губчатую медную массу измельчают, промывают и сушат, затем придают бронзовый оттенок путем нагревания его с парафином в железных ящиках благодаря появлению цветов побежалости.

Латунь является одним из основных материалов для практического обучения чеканщиков и ювелиров. Маркируется она буквой Л и буквами, которые обозначают специально вводимые в сплав элементы. Эти элементы обозначают буквами: Ж – железо, К – кремний, Мц – марганец, Н – никель, С – свинец и т.д. После букв ставят цифры, указывающие процент меди и специальных элементов. Например, состав латуни ЛАЖМц 66-6-3-2 содержит меди – 66, алюминия – 6, железа – 3, марганца – 2 процента, остальное цинк.

Бронза – сплав на основе меди, в котором главными добавками являются олово 3 – 12 процентов, цинк, никель, свинец, марганец, фосфор и другие элементы.

Известна бронза очень давно, за несколько тысячелетий до нашей эры. В истории развития человеческого общества одна из эпох носит название "бронзового века". В эту эпоху человек впервые из медной и оловянной руды научился выплавлять бронзу и производить из нее предметы быта, оружие, различные украшения.

В Древнем Египте, Китае, Индии, в искусстве древних греков и римлян находят памятники искусства, сделанные из бронзы, например, бронзовые статуи.

В состав наиболее древних бронз, относящихся к бронзовому веку, входило около 88 процентов меди и 12 процентов олова. Античные бронзы содержали еще больше меди – до 90 процентов.

В древней Руси в 12 – 17 веках отливки производились из сплава, в который входила медь, олово, цинк и свинец. В 15 – 17 веках отливки делались из сплава красной меди, с оловом. С 18 века из желтой меди – бронзы с добавлением цинка. В конце 19 века широкое применение для художественного литья получила бронза с содержанием 4 процентов олова и 10 – 18 процентов цинка.

В Западной Европе для отливки памятников применяли бронзы, близкие к этому составу.

Французская бронза состояла из 82 процентов меди, 13,5 процентов цинка, 3 процентов олова, 1,5 процента свинца.

В настоящее время литье художественных изделий производится из специальной художественной бронзы.

Цвет бронзы с увеличением процентного содержания олова изменяется от красного при содержании в ней меди не менее 90 процентов в желтый при содержании меди не менее 85 процентов, в белый – при 50 процентах, в серо-стальной – при содержании меди менее 35 процентов.

Если в бронзе находится до 3 процентов олова, она очень пластична в холодном состоянии. Если олова содержится 5 процентов, бронза куется только в состоянии красного каления.

Начиная с 18 века появляется золоченая бронза. Из бронзы производили люстры, канделябры, торшеры, декоративные вазы в комбинации с граненым хрусталем, полированным камнем, и цветным стеклом.

Художественная бронза является материалом для литья памятников и монументальных скульптур. По своим цветовым качествам она одинаково хорошо смотрится и в помещении, и на открытом воздухе. Бронза исключительна долговечна, не подвергается атмосферным влияниям, устойчива против механических повреждений.

В настоящее время промышленность выпускает специальную безоловянистую бронзу. В составе этих сплавов нет олова, его заменяет алюминий, цинк, свинец, кремний, марганец, никель и другие элементы.

Такие бронзы отличаются рядом новых механических и технологических свойств, и во многих отношениях превосходят оловянистую бронзу. Например, марганцевая бронза отличается высокой жаропрочностью, а кремнистая бронза с добавкой никеля получает свойство закаливаться и по прочности не уступает стали, однако в художественной сфере они почти не применяются.

В художественной промышленности наибольшее применение имеют сплавы меди с 5 – 10 процентным содержанием олова благодаря их высоким литейным качествам, прочности, антикоррозийной стойкости и красивому желтоватому цвету. Сплав с 5 процентами олова называется монетной или медальной бронзой.

Маркируют бронзу буквами Бр с условными обозначениями и соответственно содержанием элементов, входящих в состав сплава. Например, бронза БрОН 10 – 4 состоит из 10 процентов олова, 4 процентов никеля, остальное медь.

В основном бронза применяется для художественного литья, изготовления сувениров, юбилейных значков, медалей, частей механизмов, работающих во влажной атмосфере, паре, морской воде.

Мельхиор – сплав меди с 30 процентами никеля, 0,8 процентами железа и 1 процентом марганца (иногда с 19 процентами никеля).

Мельхиор обладает красивым серебристым цветом и относится к числу декоративных сплавов, имитирующих серебро. Сплав очень пластичен, устойчив против атмосферной коррозии, легко обрабатывается – хорошо поддается чеканке, штампуется, режется, паяется, полируется. Применяется в основном для изготовления столовых принадлежностей и ювелирных изделий.

Нейзильбер – сплав меди с 20 процентами цинка и 13,5 – 16,5 процентами никеля. По внешнему виду напоминает серебро. Отличается хорошей пластичностью, тягучестью, повышенной прочностью, упругостью, и высокой коррозийной стойкостью.

Применяется в художественной промышленности и ювелирном деле.

Никель и его сплавы. Металлический никель был известен в Китае еще до нашей эры. Из особого никелевого сплава чеканились древнекитайские монеты. Известны и древнеперсидские монеты также сделанные из никелевого сплава. Первоначальное применение никеля было связано главным образом с ювелирным и монетным производством. Как химический элемент никель был открыт в 18 веке, однако в производстве художественных изделий он стал применяться только в самом конце 18 века и начале 19 вв.

Никель – металл серебристо-белого цвета, с сильным блеском, не тускнеющий на воздухе. Удельный вес 8,8; температура плавления 1455°С.

Кипит он при 3075°С. Никель обладает магнитными свойствами.

При температуре 360°С магнитные свойства исчезают.

Чистый никель не окисляется под влиянием атмосферного воздуха. В разбавленных серной и соляных кислотах он растворяется медленно, а в азотной кислоте быстро. В концентрированной азотной кислоте он пассивен.

Никель обладает большой химической стойкостью, тугоплавкостью, прочностью, пластичностью. Принадлежит к малораспространенным в природе металлам и в самородном состоянии в земной коре не встречается. Однако его обнаружили в метеоритах.

Чистый никель обозначается марками Н-1, Н-2, Н-3, Н-4.

В никеле всегда находятся различные примеси: кобальт, железо, кремний, марганец, медь, которые присутствуют в нем в небольших количествах. Они не считаются вредными примесями, так как не оказывают на его механические свойства плохих воздействий. К вредным примесям никеля относят углерод, серу и кислород. Они ухудшают его пластичность и крепость. Углерод допустим в пределах до 0,3 – 0,4 процента. При более высоком содержании он начинает выделяться в виде графитовых включений и делает невозможной прокатку никеля в листы.

Присутствие серы выше 0,02 процентов вызывает красноломкость никеля при температуре 625°С. Поэтому никель с повышенным содержанием серы не пригоден к горячей штамповке. Чистый никель хорошо штампуется, прокатывается и тянется в проволоку, но плохо отливается, так как в расплавленном состоянии сильно поглощает газы и отливки получаются пористыми.

Никель хорошо полируется, тонируется и отделывается.

В области художественного производства никель применяется главным образом для никелирования декоративных и антикоррозийных покрытий, а также для приготовления различных сплавов, заменяющих серебро в посудном, галантерейном, ювелирном производствах и в монетном деле. Значительная часть добываемого никеля идет на легирование нержавеющих сталей, которые применяются в художественной промышленности.

На никелевой основе изготовляется значительное количество специальных сплавов, которые применяются в различных отраслях хозяйства, – нихром, константин, никелин, алюмель, хромель и др. Все эти сплавы применяются для приготовления высокоомной проволоки, сплав инвар, который состоит из 36 процентов никеля и 64 процентов железа, применяется для эталонных линейных мер, так как его коэффициент линейного расширения равен всего 0,0000001.

Сплав платинит, содержащий 50 процентов никеля и 50 железа очень близок к коэффициенту стекла, поэтому применяется для выделки оправ к стеклам в тех случаях, если изделие подвергается нагреву. Иногда детали из платинита запаивают в стекло. Свое название "платинит" получил за внешнее сходство с платиной.

В ювелирном, галантерейном и других областях художественной промышленности применяются сплавы, имитирующие серебро. Наиболее древним из них является пактонг – белая китайская медь, в состав которой входит 40,4 процента меди, 25,4 цинка, 2,6 железа и 31,6 никеля.

В древней Персии применялся сплав для чеканки монет, состоявший из 78 процентов меди, 20 процентов никеля, 1,0 процента железа, 0,5 процентов кобальта и других примесей.

Цинк. Сплавы цинка известны с глубокой древности. Их изготовляли в Древнем Египте, Китае, Индии до нашей эры и ввозили в Европу. Однако в чистом виде цинк был получен в 15 веке и для производства художественных изделий начал применяться только с 18 века, а художественное литье из цинка – с 19 века.

Чистый цинк представляет собой белый металл с голубоватым оттенком. На воздухе покрывается плотным защитным слоем. Довольно хрупок, однако при нагревании до 110 – 150°С хорошо поддается обработке давлением. Температура плавления цинка 692,4°С, кипения – 1179 К, твердость по Бринеллю 300 – 350 Мн/м^2, удельный вес литого цинка 6,9, катаного 7,2.

В холодном состоянии легко разбивается молотком, при нагреве до 150°С становится пластичным, легко куется, катается в тонкие листы и вытягивается в проволоку. При нагреве выше 150°С пластичность вновь исчезает, а при 250°С цинк становится настолько хрупким, что может быть измельчен в порошок.

При нагревании цинк сильно расширяется, сильнее, чем все другие металлы.

Плохо обрабатывается режущими инструментами, напильник забивается.

В чистом виде цинк применяется в полиграфической промышленности при изготовлении клише для печати, в химической промышленности для производства цинковых белил, благодаря коррозионной стойкости он применяется для покрытия стальных листов (цинкованное железо) и т.д.

В прикладном искусстве цинк применяется в чистом виде и в сплавах. Из листового цинка выполняется техникой дифовки и чеканки с последующей монтировкой крупные декоративные скульптуры, барельефы, и другие архитектурные украшения. Благодаря высокой жидкотекучести цинка из него выполняют тонкие ажурные работы, выплавлялись подсвечники, настенные бра, канделябры и др. Эти изделия тонировались под бронзу или золотились. Литьем исполнялись и круглые декоративные скульптуры, которые отливались по частям, а затем спаивались оловянно-свинцовом припоем.

В художественном деле применяют сплавы, содержащие цинк, например, латунь, нейзильбер.

Интерес представляют легкоплавкие цинковые сплавы для литья под давлением и в кокиле. Они высокопроизводительны и экономичны, благодаря малому износу форм. Эти сплавы применяются для литья различных деталей: эмблемы, марки на автомобилях, холодильниках и др.

Легкоплавкий цинковый сплав повышенной прочности состоит из 93 процентов цинка, 4 процентов алюминия и 3 процентов меди; сплав средней прочности состоит из 95 процентов цинка, 4 процентов алюминия и 1 процента меди. От растрескивания эти сплавы предохраняет 0,3 процента добавленного магния.

Цинк часто применяется в качестве гальванических покрытий для увеличения коррозийной стойкости изделий и в иных целях.

Алюминий – металл серебристо-белого цвета, мягкий, пластичный, хорошо тянется и прокатывается в холодном состоянии. Удельный вес 2,7 – он в три раза легче меди и в четыре раза легче серебра.

На воздухе покрывается оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейшей коррозии. Из-за постоянно присутствующей оксидной пленки алюминий трудно паять и сваривать, так как температура плавления окиси алюминия намного выше самого алюминия (температура ее плавления почти 2050°С). Температура плавления алюминия 660°С, он кипит при 1650°С. Алюминий легко растворяется в едких щелочах. Серная и азотная кислоты его медленно разъедают, в соляной кислоте он быстро растворяется, механической обработке – резанию поддается хорошо, легко тянется в проволоку и прокатывается в листы. Особенно тонкие листы (фольгу) получают прокаткой при 430°С.

Открыт этот металл в 1827 году и является самым распространенным металлом в природе, составляя около 7,5 процента всей земной коры. В количественном отношении уступает только кислороду (49,5 процента) и кремнию (25,7 процентов), однако до сих пор не найден в самородном состоянии. Он входит в состав глины, полевых шпатов, слюды и многих других минералов. Добывается из боксита – руды, представляющей собой глину, содержащую до 70 процентов окиси алюминия.

Чистый алюминий не обладает достаточными литейными свойствами, однако его сплавы, например силумин, имеют хорошие литейные свойства, жидкотекуч. Технический алюминий (различной степени чистоты от 96,5 процента до 99,7 процента) выпускается в виде листов, труб, фольги, уголка, полосы, таврика, прутков.

Прочность алюминия невелика, но при легировании его различными добавками прочность может быть значительно повышена. Основными компонентами в сплавах, которые существенно изменяют свойства алюминия, являются медь, кремний, магний, цинк, железо, никель, хром, марганец. Их добавляют для повышения прочности сплавов. В основном все множество алюминиевых сплавов делится на деформирующие славы для обработки их механическими способами и литейные сплавы, предназначенные для литья.

Художественные изделия из алюминиевых сплавов полируются до зеркального блеска, напоминающего никелированные поверхности. Они устойчивы и декоративны в полированном состоянии.

Чистый алюминий устойчив против коррозии, чего нельзя сказать о его сплавах.

Алюминий и его сплавы используют в художественной промышленности наряду с чугуном для крупных литых архитектурных деталей и скульптур, для украшения интерьеров. Кроме того, алюминий применяется и в ювелирном производстве, где стал заменять золото и серебро, а также в авиастроении, автостроении, судостроении. В виде чистого металла его используют для изготовления химической аппаратуры, электрических проводов, конденсаторов, чеканки по листу и т.д.

Свинец. На свежем разрезе этот металл синевато-серого цвета, быстро тускнеет на воздухе, покрываясь пленкой окиси. Его удельный вес 11,9; температура плавления 327°С. Его температура кипения 1525°С.

Свинец является наиболее мягким и вязким из всех металлов. Он легко прокатывается, штампуется, прессуется, а также хорошо отливается.

В сухом воздухе свинец не изменяется, но во влажном воздухе на его поверхности образуется пленка сначала окиси, а затем гидрата окиси, которая частично растворяется в воде.

Поэтому под переменным воздействием воздуха и воды свинец очень медленно, но разрушается. Свинец хорошо сопротивляется действию соляной кислоты и серных кислот, а в азотной кислоте он растворяется. Против едких щелочей свинец также не стоек.

Известен свинец с глубокой древности. Знали его египтяне, греки и другие народы.

Он легко выделяется из соединений и довольно широко распространен в природе. В самородном состоянии свинец встречается редко. Добывают свинец в основном из руды галенита или свинцового блеска.

Свинец издавна применялся в прикладном искусстве, а также для покрытия крыш и водосточных труб.

Изделия из свинца украшались различными орнаментами, изображением птиц и зверей. Особенно широко он применялся для соединения цветных стекол в готических витражах. Выделывали из свинца художественную посуду, гребни, ложки и т.д. Иногда из него отливали скульптуры, декоративные детали архитектуры, детали на оградах, воротах.

Для повышения блеска свинец употребляют как составную часть хрусталя, некоторых художественных эмалей и смальты. Однако сейчас он заменяется в этих производствах калием и иными элементами, не обладающие ядовитыми свойствами, как свинец.

Соли свинца и сам свинец ядовиты, поэтому использовать их для художественных целей нужно осторожно, выполняя правила охраны труда и техники безопасности.

Чистый свинец как материал для производства художественный изделий не применяется.

Используется он как составная часть легкоплавких сплавов, идущих на некоторые виды декоративного литья, а также для мягких оловянно-свинцовых припоев для пайки стальных и медных художественных изделий.

Олово известно было в античное время и применялось для чеканки монет и изготовления сосудов.

В природе олово находится в виде кислородного соединения (оловянного камня) и значительно реже в соединениях с железом и серой. Олово имеет серебристо-белый цвет, но темнее серебра. Его температура плавления 505, кипения – 2635 К, твердость по Бринеллю 50 Мн/м^2. На воздухе олово не окисляется, в воде окисляется очень медленно. Обладает хорошей коррозийной устойчивостью, благодаря появлению окисной пленки.

Используется для приготовления белой жести, т.е. луженой тонколистовой стали. При сильном охлаждении олово теряет металлические свойства и переходит в серый порошок – "серое олово". Это явление носит название "оловянной чумы" и происходит в связи с изменением кристаллической решетки. Изменения вызывают значительные увеличения объема, сопровождаемые сильными внутренними напряжениями, которые приводят к рассыпанию металла в порошок. Сначала "оловянная чума" появляется в виде отдельных серых пятен, распространяясь при дальнейшем охлаждении по всему предмету. Для того, чтобы остановить или предотвратить "оловянную чуму" нужно изделие нагреть выше 18°С.

Олово металл мягкий и вязкий, немного тверже свинца. В холодном состоянии прокатывается в самые тонкие листы, но проволока из него легко рвется.

Начиная с 16 века на Руси олово применялось для тонкого художественного литья, которое употреблялось для внутренней отделки зданий, а также для изготовления различных бытовых вещей.

Ажурное оловянное литье применялось в качестве украшения иконостасов, дверей, подвесных и выносных фонарей и т.д.

В настоящее время олово в художественной промышленности не применяется. Его используют для сплавов с медью, со свинцом, изготовляя припои, которые применяют для изготовления художественных изделий из черных и цветных металлов и сплавов.

В сплавах с сурьмой, свинцом, висмутом, ртутью, кадмием и другими легкоплавкими металлами олово применятся для мелкого художественного литья. Из олова получают двусернистое олово, которое представляет собой блестящую массу, похожую по цвету на золото. Это вещество называют "сусальным золотом" или "серным золотом" и в виде тончайших листков или порошка применяют для отделки под золото различных металлических, деревянных или гипсовых изделий.

Двусернистое олово очень стойко и надолго сохраняет блеск при применении его не только для внутренних художественных работ, но для наружных.

Кадмий – это тяжелый металл белого цвета, очень мягкий, вязкий и тягучий. При изгибе кадмиевого прутка слышно характерное потрескивание, похожее на потрескивание оловянного прутка.

По своим свойствам кадмий занимает среднее место между оловом и цинком. Открыт в первой половине 19 века. Температура плавления 321°С, температура кипения 773°С.

В чистом виде кадмий обладает высокой устойчивостью против коррозии и применяется в качестве электролитического покрытия – кадмирования.

Наиболее часто кадмируются стальные изделия – корабельная арматура и приборы для защиты от действия морской воды. В городской атмосфере с ее сернистыми газами, кадмиевые покрытия не пригодны из-за их слабой устойчивости против сернистых соединений.

Кадмиевые соли ядовиты, покрывать ими пищевую посуду нельзя. А потому используется как составная часть в сложных сплавах, входит в состав многих легкоплавких припоев в ювелирном деле.

Ртуть – единственный жидкий металл при обычной температуре. Температура плавления минус 39°С, температура кипения 357°С.

Металлическая ртуть, ее пары и все соединения очень ядовиты. А потому работая с ней, нужно соблюдать осторожность, работы производить только в вытяжных шкафах.

Ртуть взаимодействует со слабо разбавленной азотной кислотой и концентрированной серной кислотой, не взаимодействует с соляной и щелочами. Обладает способностью растворять в себе многие металлы, образуя жидкие и твердые сплавы, которые называют амальгамами.

При этом порой получаются химические соединения ртути с металлами. Особенно легко образуется амальгама золота, золотые изделия нужно оберегать от соприкосновения с ртутью.

Ювелиры использую ртуть для получения золотой или серебряной амальгамы при горячем золочении и серебрении.

В горном деле ртуть используют для отделения золота от неметаллических примесей. Она используется в химической промышленности, электротехнике, светотехнике, приборостроении – для производства ртутных выпрямителей, манометров, ламп дневного света и т.д.

В природе ртуть встречается очень редко в виде вкрапления в горные породы. Главным образом она находится в виде ярко-красного сульфида ртути или киновари, из которой металлическую ртуть получают путем обжига руды.

Ртуть выделяется в виде паров и конденсируется в охлажденном приемнике.

Хром – металл светло-серого цвета. Открыт в конце 18 века, однако как металл, начал применяться с конца 19 века. Хром хорошо полируется и долго сохраняет зеркальный блеск. Температура плавления 1615°С, температура кипения 2200°С.

Хром – металл очень твердый и хрупкий, хорошо противостоит коррозии. Применяется в качестве присадки при получении легированных сталей и чугунов.

При содержании хрома более 12 процентов сталь становится нержавеющей и жаростойкой. Хромистые сплавы применяют для изготовления инструментов и высокоомной проволоки для нагревательных приборов.

В художественном деле хром применяется для гальванических покрытий черных металлов. Хромированные изделия обладают красивым цветом и блеском.

В настоящее время хромирование приобрело очень широкое распространение. Хромируют детали автомашин, велосипедов, холодильников, часов и т.д.

Исключительная прочность хромовых покрытий, которые оказываются прочнее и тверже закаленной стали, позволяет применять гальваническое хромирование не только как декоративное и антикоррозийное, но и как очень стойкое покрытие против истирания. Окись хрома идет на приготовление полировальной пасты, кроме того различные соединения хрома дают разнообразные краски (зеленую, изумрудную, желтую и др.).

Свое название "хром" от греческого "цвет" получил из-за разнообразной окраски его соединений.

Титан – блестящий, серебристого цвета металл, не тускнеющий на воздухе. Отличается высокой химической стойкостью.

Титан не испытывает коррозии даже в морской воде.

Температура рекристаллизационного отжига 650°С, температура плавления 1668°С.

Титан – металл прочный и легкий.

Вредными примесями титана и его сплавов являются азот, кислород и углерод.

Азот и кислород, повышая прочность, резко снижают пластичность. Содержание азота допустимо не более 0,25 процентов, кислорода не более 0,50 процентов.

Углерод затрудняет обработку резанием, давлением и сварку титана и его сплавов, поэтому примесь углерода не должна превышать 0,15 процента.

Самыми распространенными являются сплавы титана с алюминием и хромом или с алюминием и ванадием. Имеются сплавы с железом, молибденом, марганцем. Эти сплавы выпускаются в виде различных полуфабрикатов: плит, полос, прутков, труб, проката, проволоки.

Титановые сплавы применяются в химической, авиационной, машиностроительной промышленности. Из них изготовляют резервуары, трубопроводы для кислот и активных газов, жаропрочные материалы при рабочих температурах до 500°С.

Некоторые сплавы необходимо подогревать при штамповке, гибке и т.п. что является их недостатком.

Недостатком является и возможность использования дуговой сварки только в среде нейтральных газов (аргона и гелия). Однако возможны роликовая и точечная сварка и без защиты нейтральными газами.

Для художественных целей титан применяется в качестве материала для монументов и иных работ не только в экстерьерных, но и в интерьерных условиях.

Марганец – металл твердый, темного цвета. Температуру плавления 1230°С, температура кипения 2200°С.

Применяется в доменном производстве при получении белого (передельного) чугуна, так как присутствие марганца задерживает выделение графита.

Применяется и как добавка при производстве специальных легированных сталей. Он уменьшает коробление стали при закалке, повышает режущие свойства и стойкость на истирание. Окислы марганца применяются как красители для получения эмалей и цветного стекла фиолетового цвета, а также для приготовления коричневых, зеленых и фиолетовых красок.

Кобальт – металл серебристо-белого цвета с розоватым отблеском. Температура плавления 1444°С.

Кобальт растворяется в азотной кислоте, стоек против серной и соляной кислот.

Применяется в качестве присадки при производстве быстрорежущих инструментальных сталей.

В последнее время его начали применять в качестве гальванического покрытия вместе с серебром для ювелирных изделий. Покрытия серебро-кобальт более прочны, чем из чистого серебра.

В художественной промышленности кобальт применяется также в виде кобальтовой сини, т.е. сплава закиси кобальта с поташем и кварцевым песком. Кобальтовая синь употребляется как краска для горячей эмали, стекла, фарфора и фаянса, придавая им красивый синий цвет.

Кобальтовые синие краски были известны в Древнем Египте и Китае. Кроме синих красок, из кобальта вместе с хромом и цинком получают фиолетовые и зеленые краски.

Content

Художественная обработка металла
Цветные металлы и их сплавы