Система платина - иридий

Сплавы платины

Платина

Лекция № 8

Платина - химический элемент, символ Рt, имеет порядковый номер 78, атомная масса 195, плотность 21,45 г/см³,tпл=1769°С. Кристаллическая решетка - ГЦК. Твердость по Бринеллю в отожженном состоянии 50. Относится к группе благородных металлов, Металл имеет бело-серую окраску, практически нерастворим в воде, кислотах, за исключением горячей «царской водки», с которой образует платинохлористоводородную кислоту Н₂(PtСl2). Платина очень пластична, хорошо полируется и обладает большой отражательной способностью. Платина в чистом виде очень мягка, поэтому ее легируют, например, иридием, палладием, родием и другими металлами. Для изготовления ювелирных изделий в сплав, кроме указанных компонентов, добавляют еще и медь. Металлы платиновой группы (иридий, палладий, родий) в химическом отношении схожи с платиной.

Иридий. Химический элемент, Ir, с атомной массой 192,22, tпл=2410°С, твердость по Бринеллю в отожженном состоянии 172. Относительное удлинение при растяжении составляет лишь 2%. Поддается обработке при высоких температурах. При небольшой добавке к платине значительно повышает твердость последней.

Палладий. Имеет более светлую окраску, чем платина, химически устойчив на воздухе и в воде, растворяется в горячей, немного разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата палладия Рd(NOз)2. При температуре от 400 до 850°С палладий покрывается светло-фиолетовым оксидным слоем, который исчезает при более высоких температурах. В ювелирных изделиях он используется в большей степени, чем другие металлы платиновой группы, из-за его хорошей обрабатываемости. Палладий улучшает свойства платины, осветляет сплав, ис­пользуется при получении так называемого «белого золота».

Платина с иридием образует непрерывный ряд твердых растворов. При увеличении содержания иридия температура плавления сплавов повышается. Все сплавы системы платина - иридий имеют довольно узкий интервал кристаллизации. При понижении температуры происходит распад твердого раствора. Максимальная критическая температура распада составляет 975°С при 50 ат.% Ir, а пределы двухфазной области при 700°С - 7 и 99 ат.%. Сплавы платины с иридием имеют кристаллическую гранецентрированную решетку ГЦК.

Диаграмма состояния Рt - Ir

Легирование платины иридием способствует резкому возрастанию твердости и прочностных характеристик сплавов.

Твердость по Бринеллю.

Сплавы с 5 и 10% 1г при холодной прокатке допускают обжатие в 75% между промежуточными отжигами, а сплав с 25 % 1г - только в 50%, Холодная деформация заметно повышает прочностные характеристики, но резко снижает (от 20 - 32% до 2-2,5%) относительное удлинение сплавов.

Сплавы с иридием по сравнению с другими сплавами платины наиболее химически устойчивы, особенно по отношению к кислотам. Содержание платины в ювелирном сплаве составляет, как правило, не менее 95%. В отечественной ювелирной промышленности единственным сплавом платины является сплав ПлИ5, состоящий из 95% платины и 5% иридия. Температура плавления сплава на диаграмме состояния составляет около 1790°С. Сплав, при высокой температуре, является однородным твердым раство­ром. С понижением температуры (ниже 700°С) происходит распад твердого раствора.

Механические свойства сплавов в холоднодеформированном и отожженном состояниях приведены в таблицах.

Свойства сплавов Рt – Ir

Свойства сплавов Рt – Ir в отожженном состоянии.

За рубежом для изготовления ювелирных изделий также используются в основном сплавы платины 950 пробы. Так, хорошо зарекомендовал себя сплав состава: 95 %Рt,4,5 % Рd и 0,5 % Ir. Добавки палладия снижают температуру плавления, повышают пластичность, улучшают обрабатываемость и ковкость сплавов платины, осветляют их цвет.

В последнее- время за рубежом, кроме сплавов 950 пробы, стали широко применяться сплавы платины 900 и 850 проб.