8 БЛАГОРОДНІ МЕТАЛИ

До групи благородних металів належать: золото (Аи), срібло (Ай), та метали платинової групи - хімічні елементи другої та третьої тріад VIII групи періодичної системи. До платинових належать плати­на (Рі), рутеній (Пи), паладій (Реї), осмій (08), родій (Пі), іридій (Іг). Метали платинової групи мають сріблясто-білий колір, привабливий вигляд та високу хімічну стійкість. Найбільш рідкісними в земній корі є Піі та Іг, наибільш поширеним - 08. Метали, переважно, не зазнають поліморфних перетворень та є пластичними. Для рутенію встановлено існування кількох поліморфних модифікацій, температури перетво­рень: 1035°С, 1190°С, 1500°С. Пи та 08 мають високу твердість та крихкість, чутливі до сторонніх домішок. Піі та Іг характеризуються відносно низькою твердістю. Реї та Рі - пластичні, для них можлива прокатка, волочіння, штампування при кімнатній температурі. Деякі платинові метали (Пи, Реї, Рі) здатні поглинати водень, цей процес су­проводжується підвищенням крихкості. Всі платинові метали парама­гнітні.

Основним недоліком, що обмежує використання благородних металів та їх сплавів є висока вартість. Деякі характеристики благоро­дних сплавів наведені в табл. 9.1.

Таблиця 9.1 - Властивості благородних металів

Метал

Тип гратки

Густина, г/см3

Т

°С

МПа

5, %

Твердість, НВ

температура окислення на повітрі, °С

Пи

ГП

12,2

2250

-

-

220

100

□Ь

ГЦК

12,42

1960

480

15

139

600

Реї

ГЦК

11,97

1552

185

24-30

49

600-800

Ай

ГЦК

10,0

960,5

 

 

20

не окисл.

 

ГП

22,5

3050

-

-

400

18-20

Іг

ГЦК

22,4

2410

230

2

164

600-700

Рі

ГЦК

21,45

1769

143

31

47

не окисл.

Аи

ГЦК

19,6

1063

 

 

18

не окисл.

Чисте золото не використовують через низьку твердість, легу­вання сріблом підвищує твердість сплавів незначно до 30 НВ. При до­даванні до золота міді (20%) твердість підвищується до 100 НВ, але корозійна стійкість при наявності міді в сплаві погіршується. На прак­тиці використовують сплави потрійної системи Ли-Лй-Си. Найбільш широко використовуються подібні сплави в ювелірній справі та в ме­дицині (зокрема, стоматології). Проба 375, 583, 750, 916 означає, що в сплавах на 1000 г вміст золота складає, відповідно, 375, 583, 750, 916 г, решта - сумарний вміст срібла та міді.

В залежності від співвідношення срібла та міді змінюються вла­стивості та колір сплавів. Сплав із пробою 916 має найнижчу твер­дість, корозійна стійкість висока. Із збільшенням вмісту міді та срібла корозійна стійкість погіршується. Найвищий рівень зносостійкості відповідає 583 пробі, якщо забезпечено співвідношення вмісту Си:Лй=1:1. Структура сплавів на основі золота - однорідні тверді роз­чини або суміш двох-трьох твердих розчинів. Відпалення (рекристалі­заційне) може підвищувати крихкість сплавів через впорядкування твердого розчину типу ЛиСи або ЛиСи3.

Срібло (Ag) - метал білого кольору, що має високу пластичність, прокаткою з нього можна отримати лист товщиною до 0,00025 мм. За твердістю срібло займає проміжне положення між золотом та міддю. Срібло характеризується найвищою тепло- та електропровідністю та відбиваючою здатністю.

Платина (Рї) використовується при виготовленні лабораторних приладів — тиглів , термометрів опору, що використовують в аналіти­чних та фізико-хімічних дослідженнях. Близько 50% платини, частко­во у вигляді сплавів з Піі, Реї, Іг, використовують при каталізі у вироб­ництві азотної кислоти, в нафтохімічній промисловості з Рі та її спла­вів виготовляють устаткування для деяких хімічних виробництв. 25% Рі використовують в електротехніці, радіотехніці, автоматиці, телеме­ханіці, медицині. Рі застосовують як антикорозійне покриття.

Іридій (Іг) використовують у вигляді сплаву Рі + 10% Іг. З цього сплаву виготовлені міжнародні еталони метра та кілограма. З нього виготовляють тиглі, в яких вирощують кристали для лазерів, контакти для особливо відповідальних вузлів в техніці слабких струмів. Іридій використовують для легування вольфраму та молібдену. Іридій вико­ристовують в якості зносостійкого покриття. Нанесення шару іридію можливе електролітичним способом з розплаву ціанідів калію та на­трію при 600°С або плакуванням, наприклад таким чином отримують біметалевий дріт (\¥-Іг, МП-Іг) для виготовлення сітки в електронних лампах. Рутеній є сорбентом водню, використовується при каталізі хі­мічних реакцій. Завдяки здатності відбивати приблизно 80% променів видимої частини спектру та високій стійкості проти окислення для по­криття рефлекторів прожекторів та дзеркал точних приладів викорис­товують родій.

Осмій (08) має надзвичайно високу густину, за вартістю пере­вищує решту благородних металів. Осмій має високу твердість, тому використовується при створенні зносостійких сплавів. Висока твер­дість , корозійна стійкість, опір зносу, відсутність магнітних властиво­стей зумовлюють використання осмію в якості матеріалу осей і опор точних приладів та механізмів годинників. З осмію виготовляють рі­жучі кромки хірургічних інструментів.

У промисловості використовують наступні сплави на основі бла­городних металів:

- 90%Рі-10%ПЬ - сплав для термопар, характеризується високою окалиностійкістю та значенням електрорушійної сили, експлуатація можлива до 1700°С;

- Рі-25%Іг та Рі-(30-40)%Ай - сплави використовують для точ­них вимірювальних приладів у вигляді дроту;

- Рі-Іг, Рі-\¥, Реї-Ай - сплави призначені для електричних конта­ктів відповідальних апаратів, мають високу стійкість до випаровуван­ня та окислення;

08-Іг - сплави призначені для виготовлення опорних точок ви­мірювальних інструментів, голок компасів, мають високу твердість, зносостійкість, корозійну стійкість.