第2章首饰贵金属材料的基本性质.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,章 首饰贵金属材料的基本性质,一、贵金属材料的定义,贵金属主要指金、银和铂族金属（钌、铑、钯、锇、铱、铂）等,8,种金属元素。这些金属大多数拥有美丽的色泽，对化学药品的抵抗力相当大，在一般条件下不易引起化学反应。它们被用来制作珠宝和纪念品，而且还有广泛的工业用途。,贵金属在高科技产业中的作用巨大，被人们称为“现代工业维生素”和“现代新金属”。,金属,黑色金属：铁、锰、铬,轻金属：铝、镁、钾、钠、锶等,重金属：铜、铅、锌、镍、铋、镝、汞等,稀有,轻金属：锂、铍、铯、铷、钛等,高熔点金属：钛、锆、钒、铌、钽、钼、,钨等,分解金属：钾、铟、铊、锗、铪、铼等,稀有金属：钪、钇、镧及镧系元素等,放射性金属：锕系元素（钍、钋、铀等）,贵金属：金、银、铂族,有色金属,半金属：硅、硒、碲、硼等,贵金属：金（,Au,）、银（,Ag,）、铂（,Pt,）、钯（,Pd,）铑（,Rh,）、铱（,Ir,）、锇（,Os,）、钌（,Ru,）产量稀少，有相同的物理化学性质，是金属中的“贵族”,铜族元素：金、银 位于元素周期表,IB,族铜下,铂族元素：钌、铑、钯、铂、锇、铱,又称稀贵金属,轻贵金属：钌、铑、钯、银 位于第五周期,重贵金属：锇、铱、铂、金 位于第六周期,贵金属材料的基本性质综述,贵金属材料的物理性质；,贵金属材料的力学性质；,贵金属材料的化学性质；,第,1,节 贵金属材料的物理性质,1.,晶体结构,铑、钯、银、铱、铂、金为面心立方结构,钌、锇为密排六方结构,均为最紧密堆积，配位数均为,12,2.,光学性质,银为银白色、金为金黄色,钌为蓝白色、铑为银白色、钯为钢白色、锇为蓝白色、铱为白色、铂为锡白色,是很好的电镀材料和反光材料,可见光范围：,390,780nm,3.,贵金属的光学性质,贵金属由于抗化学腐蚀性和氧化性好，所以表面不生成氧化膜和腐蚀膜，保证了他们对光源反射的稳定性，因此常用铑、钯、银等贵金属材料作为首饰表面的电镀层；,银对可见光和红外光的反射率是所有金属中最高的，但是在接近紫外线区域，反射率出现明显下降，银呈现出银白色就是因为对可见光的反射率极高的缘故；,黄金对可见光中的橙黄光和红外线区域有很高的反射性，因此，黄金呈金黄色；,钌呈现蓝白色、铑呈银白色、钯呈钢白色、锇呈现蓝白色、铱呈白色、铂呈锡白色。,4.,贵金属熔点与沸点,贵金属的熔点、沸点都较高。熔点从低至高的变化顺序为：银、金、钯、铂、铑、钌、铱、锇,贵金属的蒸汽压较低，不易挥发，但在有氧条件下加热易形成氧化物挥发,金是唯一在高温条件下不易氧化的贵金属,蒸汽压：,指液体（或者固体）的表面存在这该物质的蒸汽，这些蒸汽对该物质表面产生的压强,4.,吸气性,贵金属有吸附气体的性质,a,锇、钌吸附少量的氢生成相应的化合物,b,铂铑 吸附氢的数量与其分散程度有关,c,钯能吸附相当自身,2800,倍体积的氢并形成,和,两种固溶体，密度、导电率及抗拉强度也相应降低，加热后又可释放氢气，钯还有允许氢透过的性质。,铂黑,：粉末状的铂,海绵铂,：为灰黑色海绵状的物质，有较大的表面积,第,2,节 贵金属材料的力学性能,退火定义,：,将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却,(,通常是缓慢冷却，有时是控制冷却,),的一种金属热处理工艺。,目的：,是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。,1.,力学性质,1,金属工具使用时因受热而失去原有的硬度。,2,把金属材料或工件加热到一定温度并持续一定时间后，使缓慢冷却。退火可以减低金属硬度和脆性，增加可塑性。也叫焖火。,目的,：,(1),降低硬度，改善切削加工性；,(2),消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；,(3),细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。,(4),均匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。,塑性变形,：金属零件在外力作用下产生不可恢复的永久变形。,弹性变形：,材料在受到外力作用时产生变形或者尺寸的变化，而且能够恢复的变形,屈服：,当应力超过弹性极限后，变形,屈服强度：,是材料屈服的临界应力值,抗拉强度：,指材料在拉断前承受最大应力值,延伸率：,材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比,维氏硬度,:,以,49.03980.7N,的负荷,将相对面夹角为,136,的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。,表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。,（,1,）硬度：,银、金、铂、钯的硬度较低,钌、铑、锇、铱的硬度较高,金属的硬度受加工率和退火温度的影响，冷加工对贵金属的影响较大，开始加工阶段硬度提高很大，后来接近平缓。提高退火温度和延长保温时间，硬度降低,合金的加入，明显改善金属的硬度,（,2,）强度和延伸率,对于贵金属来说强度越大，延伸率越低,银、金、铂、钯的强度较低，延伸率高,钌、铑、锇、铱的强度较高，延伸率低,提高退火温度和延长保温时间强度降低,提高温度，贵金属抗拉强度降低,冷加工对贵金属的硬度影响较大，一般情况下，加工开始阶段对硬度的提高较大，随着加工率的增加，硬度增加趋于平缓；退火温度对贵金属的硬度和强度都有影响。提高退货温度和延长保温时间，贵金属硬度和强度降低，延伸率增加。提高温度，贵金属的抗拉强度降低。,2,贵金属的弹性模量,弹性模量：,材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比，其比例系数称弹性模量,弹性模量克视为衡量材料产生弹性变形的难易程度。,变形抗力值,：塑性变形时，变形金属抵抗塑性变形的力称为变形抗力。,贵金属中金、银、铂、钯的弹性模量和变形抗力值较低，易于加工；而钌、铑、锇、铱的弹性模量和变形抗力值较高，加工困难。,随着温度的升高弹性模量下降，这是加工往往在高温下进行的原因。,第,3,节 贵金属的化学性质,1,贵金属的氧化性质,钌、铑、钯、锇、铱、银在空气中灼烧形成各种组分的氧化物，但氧化物均不稳定，稳定温度范围较窄或有挥发性,铂族元素与氧亲和力较低,Pt,Pd,Rh,Ir,Ru,Os,铂只有粉末状可以和氧结合,2,贵金属与无机酸、碱的反应,（,1,）与无机酸的反应,贵金属的电离价位较高，这就决定了它们在常温下是很稳定的，不易与酸碱等活泼的非金属元素反应。,a,铂族元素,HCl,：铂族元素不溶于,HNO,3,：除了钯，其余不溶,H,2,SO,4,：铂、铱、钯不反应,王水：铂、钯可溶；铑、铱、钌不溶,HCl+H,2,H,2,：可溶解铂、钯,铂族元素与酸的反应速度取绝于形态,B,金,HCl,、,HNO,3,、,H,2,SO,4,不与金反应,金溶于,HCl,HNO,3,和有氧化剂存在的,HCl,中，,HCl,与氧化剂混合产生新生态氯、对金属有强烈的腐蚀作用,常用氧化剂有：,H,2,O,2,、,KMnO,4,、,KClO,4,、,KNO,3,C,银,常温条件下与,HNO,3,反应生成,AgNO,3,与浓,H,2,SO,4,反应生成,Ag,2,SO,4,，但与稀,H,2,SO,4,和,HCl,不反应,（,2,）与碱的反应,一般的碱溶液对贵金属没有腐蚀作用，当通入氯气时，对贵金属有较强的腐蚀作用。贵金属与,NaCl,混合加热并通入氯气，可制成相应的氯化物。铂的氯化物在氯化温度超过,650,的条件下挥发。,3,贵金属的氧化还原性质,（,1,）铂,铂的常见价态为,4,价和,2,价，,4,价铂可被还原为,2,价铂或金属铂，,2,价铂可被氧化为,4,价铂。,（,2,）钯,钯的常见价态为,2,价和,4,价，,4,价钯在酸性介质中很不稳定，只有在强氧化剂条件下才稳定。,2,价和,4,价的钯都能被还原为金属。,（,3,）铑,铑的常见价态为,3,价。,3,价的铑与强氧化剂反应生成一种蓝紫色的溶液，这是铑的高价化合物，但是高价化合物不稳定，可释放出氧。,3,价的铑还能被某些还原剂还原为金属。,（,4,）金,金的常见价态是,3,价，金很难被氧化，所以,3,价金是一种很强的氧化剂，,3,价金很容易被还原为金属金，可还原,3,价金的物质较多,（,5,）银,银的常见价态为,1,价，只有强氧化剂氧化时才能得到,2,价银，如臭氧和硝酸氨,4,贵金属的化合物和络合物,所有贵金属都有,d-,电子层结构，尤其是铂族金属，其,4d,（或,5d,）电子未充满，给那些电子给予体的电子充填提供了空轨道，可形成分子杂化轨道，故能生成稳定的络合物。贵金属的卤化物中，氯化物和氯络化物是一种重要的化合物，它是制备多数贵金属标准溶液的主要形态，也是分析化学中常用的形态。贵金属的化合物和络合物是进行贵金属分析测试的主要物质。,（,1,）铂的典型氯化物和氯络化物：,PtCl,2,，,PtCl,4,和,PtCl,6,2-,、,PtCl,4,2-,（,2,）钯的氯化物和氯络化物：,PdCl,，,PdCl,2,，,PdCl,3,，,PdCl,4,PdCl,4,2-,PdCl,6,2-,（,3,）铑的氯化物和氯络化物,MRhCl,6,nH,2,O,（,4,）金的氯化物和氯络化物,AuCl,3,是一种棕黄色的晶体,络化物为,MAuCl,4,（,5,）银的卤化物,AgF,，,AgCl,，,AgBr,，,AgI,;,其中,AgCl,，,AgBr,，,AgI,具有感光特性，广泛用于感光材料,