第2章首飾貴金屬材料的基本性質(zhì)

1、第2章 首飾貴金屬材料的基本性質(zhì)一、貴金屬材料的定義n貴金屬主要指金、銀和鉑族金屬（釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑）等8種金屬元素。這些金屬大多數(shù)擁有美麗的色澤，對化學(xué)藥品的抵抗力相當(dāng)大，在一般條件下不易引起化學(xué)反應(yīng)。它們被用來制作珠寶和紀(jì)念品，而且還有廣泛的工業(yè)用途。n貴金屬在高科技產(chǎn)業(yè)中的作用巨大，被人們稱為“現(xiàn)代工業(yè)維生素”和“現(xiàn)代新金屬”。金屬黑色金屬：鐵、錳、鉻輕金屬：鋁、鎂、鉀、鈉、鍶等重金屬：銅、鉛、鋅、鎳、鉍、鏑、汞等稀有輕金屬：鋰、鈹、銫、銣、鈦等高熔點(diǎn)金屬：鈦、鋯、釩、鈮、鉭、鉬、 鎢等分解金屬：鉀、銦、鉈、鍺、鉿、錸等稀有金屬：鈧、釔、鑭及鑭系元素等 放射性金屬：錒系元素（釷、釙

2、、鈾等）貴金屬：金、銀、鉑族 有色金屬半金屬：硅、硒、碲、硼等 貴金屬：金（Au）、銀（Ag）、鉑（Pt）、鈀（Pd）銠（Rh）、銥（Ir）、鋨（Os）、釕（Ru）產(chǎn)量稀少，有相同的物理化學(xué)性質(zhì)，是金屬中的“貴族”銅族元素：金、銀 位于元素周期表IB族銅下鉑族元素：釕、銠、鈀、鉑、鋨、銥 又稱稀貴金屬輕貴金屬：釕、銠、鈀、銀 位于第五周期重貴金屬：鋨、銥、鉑、金 位于第六周期貴金屬材料的基本性質(zhì)綜述貴金屬材料的基本性質(zhì)綜述n貴金屬材料的物理性質(zhì)；n貴金屬材料的力學(xué)性質(zhì)；n貴金屬材料的化學(xué)性質(zhì)；第1節(jié) 貴金屬材料的物理性質(zhì) 1 .晶體結(jié)構(gòu) 銠、鈀、銀、銥、鉑、金為面心立方結(jié)構(gòu) 釕、鋨為密排六方結(jié)

3、構(gòu) 均為最緊密堆積，配位數(shù)均為122 .光學(xué)性質(zhì) 銀為銀白色、金為金黃色 釕為藍(lán)白色、銠為銀白色、鈀為鋼白色、鋨為藍(lán)白色、銥為白色、鉑為錫白色 是很好的電鍍材料和反光材料 可見光范圍：390780nm3.貴金屬的光學(xué)性質(zhì)n貴金屬由于抗化學(xué)腐蝕性和氧化性好，所以表面不生成氧化膜和腐蝕膜，保證了他們對光源反射的穩(wěn)定性，因此常用銠、鈀、銀等貴金屬材料作為首飾表面的電鍍層；n銀對可見光和紅外光的反射率是所有金屬中最高的，但是在接近紫外線區(qū)域，反射率出現(xiàn)明顯下降，銀呈現(xiàn)出銀白色就是因?yàn)閷梢姽獾姆瓷渎蕵O高的緣故；n黃金對可見光中的橙黃光和紅外線區(qū)域有很高的反射性，因此，黃金呈金黃色；n釕呈現(xiàn)藍(lán)白色、銠呈

4、銀白色、鈀呈鋼白色、鋨呈現(xiàn)藍(lán)白色、銥呈白色、鉑呈錫白色。4.貴金屬熔點(diǎn)與沸點(diǎn) 貴金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都較高。熔點(diǎn)從低至高的變化順序?yàn)椋恒y、金、鈀、鉑、銠、釕、銥、鋨 貴金屬的蒸汽壓較低，不易揮發(fā)，但在有氧條件下加熱易形成氧化物揮發(fā) 金是唯一在高溫條件下不易氧化的貴金屬 蒸汽壓：蒸汽壓：指液體（或者固體）的表面存在這該物質(zhì)的蒸汽，這些蒸汽對該物質(zhì)表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)4. 吸氣性 貴金屬有吸附氣體的性質(zhì)a 鋨、釕吸附少量的氫生成相應(yīng)的化合物b 鉑銠 吸附氫的數(shù)量與其分散程度有關(guān)c 鈀能吸附相當(dāng)自身2800倍體積的氫并形成和兩種固溶體，密度、導(dǎo)電率及抗拉強(qiáng)度也相應(yīng)降低，加熱后又可釋放氫氣，鈀還有允許氫透過的性

5、質(zhì)。鉑黑鉑黑：粉末狀的鉑海綿鉑海綿鉑：為灰黑色海綿狀的物質(zhì)，有較大的表面積第2節(jié) 貴金屬材料的力學(xué)性能n退火定義 ： 將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。 n目的： 是使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學(xué)成分均勻化，去除殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。退火工藝隨目的之不同而有多種，如等溫退火、均勻化退火、球化退火、去除應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火，以及穩(wěn)定化退火、磁場退火等等。 1.力學(xué)性質(zhì)n1金屬工具使用時因受熱而失去原有的硬度。 n2把金屬材料或工件加熱到一定溫度并持續(xù)一定時間后，使緩

6、慢冷卻。退火可以減低金屬硬度和脆性，增加可塑性。也叫燜火。目的 ： (1) 降低硬度，改善切削加工性； (2)消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向； (3)細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。 (4)均勻材料組織和成分，改善材料性能或?yàn)橐院鬅崽幚碜鼋M織準(zhǔn)備。 塑性變形塑性變形：金屬零件在外力作用下產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久變形。彈性變形：彈性變形：材料在受到外力作用時產(chǎn)生變形或者尺寸的變化，而且能夠恢復(fù)的變形 屈服：屈服：當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，變形屈服強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度：是材料屈服的臨界應(yīng)力值 抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度：指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值 延伸率：延伸率：材料在拉伸斷裂后，總伸長與原始標(biāo)距長度的百

7、分比 n維氏硬度:以49.03980.7N的負(fù)荷,將相對面夾角為136的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規(guī)定時間后，測量壓痕對角線長度，再按公式來計(jì)算硬度的大小。n表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。（1）硬度： 銀、金、鉑、鈀的硬度較低 釕、銠、鋨、銥的硬度較高 金屬的硬度受加工率和退火溫度的影響，冷加工對貴金屬的影響較大，開始加工階段硬度提高很大，后來接近平緩。提高退火溫度和延長保溫時間，硬度降低 合金的加入，明顯改善金屬的硬度（2）強(qiáng)度和延伸率 對于貴金屬來說強(qiáng)度越大，延伸率越低 銀、金、鉑、鈀的強(qiáng)度較低，延伸率高 釕、銠、鋨、

8、銥的強(qiáng)度較高，延伸率低 提高退火溫度和延長保溫時間強(qiáng)度降低 提高溫度，貴金屬抗拉強(qiáng)度降低 冷加工對貴金屬的硬度影響較大，一般情況下，加工開始階段對硬度的提高較大，隨著加工率的增加，硬度增加趨于平緩；退火溫度對貴金屬的硬度和強(qiáng)度都有影響。提高退貨溫度和延長保溫時間，貴金屬硬度和強(qiáng)度降低，延伸率增加。提高溫度，貴金屬的抗拉強(qiáng)度降低。2 貴金屬的彈性模量 彈性模量：彈性模量：材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比，其比例系數(shù)稱彈性模量 彈性模量克視為衡量材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度。 變形抗力值變形抗力值：塑性變形時，變形金屬抵抗塑性變形的力稱為變形抗力。 貴金屬中金、銀、鉑、鈀的彈性模量和變形抗力值

9、較低，易于加工；而釕、銠、鋨、銥的彈性模量和變形抗力值較高，加工困難。 隨著溫度的升高彈性模量下降，這是加工往往在高溫下進(jìn)行的原因。第3節(jié) 貴金屬的化學(xué)性質(zhì)1 貴金屬的氧化性質(zhì) 釕、銠、鈀、鋨、銥、銀在空氣中灼燒形成各種組分的氧化物，但氧化物均不穩(wěn)定，穩(wěn)定溫度范圍較窄或有揮發(fā)性 鉑族元素與氧親和力較低 PtPdRhIrRuOs 鉑只有粉末狀可以和氧結(jié)合2 貴金屬與無機(jī)酸、堿的反應(yīng)（1）與無機(jī)酸的反應(yīng) 貴金屬的電離價位較高，這就決定了它們在常溫下是很穩(wěn)定的，不易與酸堿等活潑的非金屬元素反應(yīng)。a鉑族元素 HCl：鉑族元素不溶于 HNO3 ：除了鈀，其余不溶 H2SO4 ：鉑、銥、鈀不反應(yīng) 王水：鉑

10、、鈀可溶；銠、銥、釕不溶 HCl+H2H2：可溶解鉑、鈀 鉑族元素與酸的反應(yīng)速度取絕于形態(tài)B 金 HCl、HNO3、H2SO4不與金反應(yīng) 金溶于HClHNO3和有氧化劑存在的HCl中， HCl與氧化劑混合產(chǎn)生新生態(tài)氯、對金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用 常用氧化劑有：H2O2、KMnO4、 KClO4、 KNO3C 銀 常溫條件下與HNO3反應(yīng)生成AgNO3,與濃H2SO4反應(yīng)生成Ag2SO4，但與稀H2SO4和HCl不反應(yīng) （2）與堿的反應(yīng) 一般的堿溶液對貴金屬沒有腐蝕作用，當(dāng)通入氯氣時，對貴金屬有較強(qiáng)的腐蝕作用。貴金屬與NaCl混合加熱并通入氯氣，可制成相應(yīng)的氯化物。鉑的氯化物在氯化溫度超過650的條

11、件下?lián)]發(fā)。3 貴金屬的氧化還原性質(zhì)（1）鉑 鉑的常見價態(tài)為4價和2價，4價鉑可被還原為2價鉑或金屬鉑，2價鉑可被氧化為4價鉑。（2）鈀 鈀的常見價態(tài)為2價和4價，4價鈀在酸性介質(zhì)中很不穩(wěn)定，只有在強(qiáng)氧化劑條件下才穩(wěn)定。2價和4價的鈀都能被還原為金屬。（3）銠 銠的常見價態(tài)為3價。3價的銠與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)生成一種藍(lán)紫色的溶液，這是銠的高價化合物，但是高價化合物不穩(wěn)定，可釋放出氧。3價的銠還能被某些還原劑還原為金屬。（4）金 金的常見價態(tài)是3價，金很難被氧化，所以3價金是一種很強(qiáng)的氧化劑，3價金很容易被還原為金屬金，可還原3價金的物質(zhì)較多（5）銀 銀的常見價態(tài)為1價，只有強(qiáng)氧化劑氧化時才能得到2價銀，如臭氧和硝酸氨 4 貴金屬的化合物和絡(luò)合物 所有貴金屬都有d-電子層結(jié)構(gòu)，尤其是鉑族金屬，其4d（或5d）電子未充滿，給那些電子給予體的電子充填提供了空軌道，可形成分子雜化軌道，故能生成穩(wěn)定的絡(luò)合物。貴金屬的鹵化物中，氯化物和氯絡(luò)化物是一種重要的化合物，它是制備多數(shù)貴金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液的主要形態(tài)，也是分析化學(xué)中常用的形態(tài)。貴金屬的化合物和絡(luò)合物是進(jìn)行貴金屬分析測試的主要物質(zhì)。（1）鉑的典型氯化物和氯絡(luò)化物： PtCl2，PtCl4和PtC