Методики оценки драгоценных металлов и способы определения подделок

Один из методов определения подделок основан на известном законе Архимеда, который доказал, что разные по плотности вещества занимают разный объём, а, следовательно, вытесняют разный объём жидкости.

К примеру, золото имеет одно отличительное качество, которое является наиболее важным при анализе данного металла — это его плотность. Плотность золота — 19,3 г/см3 — означает, что оно весит в 19,3 раза больше, чем равный объем чистой воды. Плотность железа порядка 7 г/см3, а плотность меди –около 8 г/см3. В изготовлении подделок чаще всего используют как раз сплавы железа и меди. Равные по объёму изделия из сплавов меди и железа будут почти в два раза легче подлинных изделий из золота.

При испытании тестируемый образец сначала взвешивается, а затем погружается в сосуд с водой для определения объёма (по объёму вытесненной воды) и плотности.

Для определения плотности испытуемого образца используются современные приборы денсиметры, которые с высокой точностью определяют плотность металлов, сопоставляют полученные данные с контрольными образцами. Стоимость таких приборов от $2000.

Метод анализа драгоценного металла, основанный на определении разницы электрохимических потенциалов металла.

Разные металлы обладают разной химической активностью при электролизе. Данный метод позволяет производить неразрушающий экспресс-контроль ювелирных и иных металлических изделий по электрохимическому потенциалу поверхности металла и его сплава. По значениям потенциалов, выводимых на дисплей можно установить, какой сплав тестируется и соответствует ли исследуемый сплав эталонному образцу данной пробы. Прибор часто его называют Голдтестером или детектором золота.

Изделие закрепляется в зажим прибора, затем с помощью специального зонда с электролитической жидкостью электрическая цепь замыкается. Через 5-7 секунд после касания зондом изделия результаты измерения высвечиваются на шкале. Недостатком данного метода является, то что тестируемая зона слишком мала, и приходится делать множество замеров. Место, где касается зонд должно быть не менее 3-5 кв.мм

В случаях, когда изделия с покрытием из драгметалла пытаются выдать за изделия из драгметалла, прибор позволяет идентифицировать изделия только при помощи поперечного среза (спиливания) покрытия или специальной иглы. Спиливание представляет собой четыре царапины — риски, образующие квадрат со стороной приблизительно 1 мм (например, так — #). Стоимость прибора от $350.

Метод капельных реакций

Метод основан на нанесении непосредственно на ювелирное изделие пробирных реактивов.

Пробирные реактивы -это водные растворы кислот, смесей кислот или растворы солей с помощью которых опробуют ювелирные изделия и по цвету образующихся пятен определяют пробу изделия.

В качестве основных пробирных реактивов используют раствора хлорного золота, кислотные реактивы по пробам, хромпик, растворы йодистого калия и др. Стоимость одного пробирного реактива $5.

Метод оценка на пробирном камне с помощью пробирных реактивов

Техника опробования на пробирном камне предполагает нанесение испытуемым изделием «натира» на пробирный камень. Рядом, специальными эталонными иглами из различных сплавов золота, серебра, платины, наносят такие же «натиры», затем смачивают поперёк, пробирными реактивами и сравнивают полученный результат. Стоимость пробирного камня $17.

Метод ультразвукового контроля

Ультразвуковой контроль, в частности, мерных слитков золота используется для быстрого обнаружения подделок, в которых слой золота любой толщины покрывает верхний слой любого другого металла, в том числе вольфрама.

Ультразвуковая диагностика мерных слитков проводится при использовании специально разработанной модификации ультразвукового толщиномера (УТ).

Принцип работы всех ультразвуковых толщиномеров заключается в измерении времени прохождения ультразвукового импульса очень высокой частоты через материал объекта контроля. Ультразвук, который используется в диагностике, плохо распространяется в воздухе, поэтому при контакте преобразователя с объектом контроля необходима контактная среда (контактная жидкость), роль которой могут выполнять такие вещества, как пропиленгликоль, глицерин, вода или масло. Большинство УТ используют эхо-импульсный метод измерения.

Эхо-импульсный метод заключается в том, что ультразвувуковые волны проникают в объект контроля и, отражаясь от противоположной поверхности объекта контроля, возвращаются обратно в преобразователь. Прибор очень точно измеряет временной интервал между посылкой импульса и приемом эхосигнала. Этот интервал может составлять лишь несколько миллионных долей секунды. Если толщиномер настроен на определенную скорость ультразвука в материале объекта контроля, он рассчитывает, используя данный временной интервал, толщину объекта контроля или обнаруживает отклонение от стандартной скорости ультразвука.

Ультразвуковой метод позволяет так же заподозрить наличие посторонних примесей из-за изменения модуля Юнга (модуля упругости) сплава по сравнению с модулем Юнга для чистого золота, Измерение ультразвуковыми методами модулей упругости металлов и их сплавов является методом контроля механических свойств материалов.

Данный метод может быть использован для изделий из драгоценных металлов при следующих условиях: толщина исследуемых образцов не менее 0,8 мм, размер соприкосновения датчика с исследуемым объектом не менее 3 мм, кривизна поверхности не менее 5 мм.

По данным российского производителя УТ адаптация существующих толщиномеров к потребностям рынка ювелирных изделий потребует дополнительных исследований и изменения существующей технологии изготовления УТ. Стоимость ультразвуковых толщиномеров от $1500.

Метод вихретокового контроля

Вихретоковый метод уже довольно долгое время применяется для эффективного контроля электропроводных материалов, в т.ч. сплавов драгоценных металлов. В общем виде данный метод выглядит следующим образом. При воздействии переменного электромагнитного поля в металле исследуемого объекта контроля возникают так называемые вихревые токи. Они создают собственное электромагнитное поле, которое противодействует внешнему полю. Появление поля вихревых токов фиксируется измерительной катушкой. Все нарушения однородности объекта контроля мгновенно увеличивают электрическое сопротивление поверхностного слоя металла, что приводит к ослаблению вихревых токов. При регистрации напряжения и сопротивления на катушках, появляется необходимая информация о свойствах объекта.

Рис. 1.Обобщенная схема вихретокового контроля

Важной особенностью вихретокового метода неразрушающего контроля является то, что его проведение возможно без контакта объекта и преобразователя.

Дополнительным преимуществом вихретокового метода контроля является то, что на сигналы вихретокового преобразователя практически не влияют непроводящее покрытие или упаковка, а также простота конструкции вихретокового преобразователя.

Данный метод может быть использован для изделий из драгоценных металлов, если размер соприкосновения датчика с исследуемым объектом не менее 3 мм.

Получения данных о составе сплава у изделий с покрытием возможно только при значительной разнице в показателях электропроводности металла основы и металла покрытия. Поэтому данный метод наиболее успешно используется для выявления подделок золотых монет и слитков, содержащих вольфрам. Стоимость дефектоскоп с маленьким датчиком для измерения вихревых токов $4000. 

Электропроводность металлов, См/м

СЕРЕБРО

61

МЕДЬ

58

ЗОЛОТО

44

ВОЛЬФРАМ

18.5

Железо

10

ПАЛЛАДИЙ

9.2

ТАНТАЛ

7.6

СВИНЕЦ

4.7

Метод спектрального анализа

Рентген – флуоресцентный (XRF) и рентген – дифракционный (XRD) анализ основывается на взаимодействии вещества с рентгеновскими лучами, которые имеют короткую длину волны и высокую энергию электромагнитного излучения.

При рентген – флуоресцентном (XRF) анализе используется следующий принцип: первичный пучок рентгеновских фотонов, взаимодействуя с исследуемым веществом, переводит его атомы в возбужденное состояние. Каждый химический элемент имеет характерный эмиссионный вторичного рентгеновского излучения (явление рентгеновской флуоресценции), что позволяет судить о качественном химическом составе исследуемого образца.

Рентген – дифракционный (XRD) анализ основан на принципе падения первичного пучка рентгеновских фотонов на вещество с последующим анализом дифракционной картины отраженного от вещества вторичного рентгеновского излучения. Наблюдаемая дифракционная картина от кристаллического вещества является уникальной. Сочетание методов XRF и XRD дают исследователю полное представление об элементарном строении вещества и его количественном составе.

Метод спектрального анализа для оценки содержания драгоценных металлов на сегодняшний день самый быстрый метод тестирования.

Каждый химический элемент излучает свой спектр (как отпечатки пальцев), всё что делает спектрометр, это записывает полученные спектры и их интенсивность, а затем сравнивает со спектрами заложенных в него образцов и на основании этого сравнения рассчитывает химический состав тестируемого образца с указанием процентного содержания в нём того или иного химического элемента. Метод довольно прост и скоротечен (не более 40 секунд на один тест). Тестируемый образец кладётся в специальную камеру, где происходит его возбуждение рентгеновским излучением, а на экране компьютера в доступной и легко воспринимаемой форме выдаётся результат анализа. Метод довольно точный, погрешность составляет не более 0,01%.

Недостатком метода является то, что тестируемая зона слишком мала (не более 3 мм в диаметре),а глубина проникновения зависит от мощности пучка и иногда не превышает 0,1 микрона из-за чего при тестировании образца с неоднородным сплавом приходится послойно снимать множество замеров. Стоимость спектрометров от $25000.

Метод выявления подделок с вольфрамом с использованием магнитных весов

Этот метод основан на разных магнитных свойствах металлов. Диамагнитны медь, серебро, золото, цинк, кадмий, ртуть, цирконий. Парамагнитными считают скандий, иттрий, лантан, титан, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам, марганец, рений, рутений, радий, палладий, осмий, иридий, платину.

Подделки с вольфрамом наиболее опасны! Вольфрам имеет тот же удельный вес, что и золото и поэтому является идеальным материалом для подделок.

Сильное магнитное поле глубоко проникает в структуру изделия не повреждая их.  Инородные включения могут быть обнаружены на глубине до 3мм. Магнитные весы лучше всего подходят, чтобы проверять инвестиционное золото (слитки, монеты и т.д.).

Также можно определить подделки серебра, платины или палладия. Особенно удобно, то, что можно производить проверку изделий не снимая с них упаковку, блистеры, капсулы, ламинацию. Стоимость магнитных весов $2300.

Список литературы:

  1. Агранат, Б. А. Ультразвуковая технология/ Б. А. Агранат, В. И. Башкиров, Ю. И. Китайгорский, Н. Н. Хавский. М.: Высш. шк., 1974.

  2. Воробьёва С. В. Методы анализа металлов платиновой группы, золота и серебра: Методическое руководство. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.

  3. Савельев И. В. Курс общей физики.  М.: Наука, 1998.  Т. 3.  

  4. 2.Корольков Д.В. Основы неорганической химии. М.: Просвещение. 1982.

  5. Авторское свидетельство 815614 Опубликовано 23.03.81 Бюллетень М 1 1 (53) УДК 534.22 (088,8) Дата опубликования описания 25.03.81 (72) Авторы изобретения В. H. Яковкин и B. К. Харченко «УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ ЮНГА».

  6. ГОСТ Р 52599-2006. Драгоценные металлы и их сплавы. Общие требования к методам анализа

  7. Фирсов А.М. Основы неразрушающего контроля материалов и деталей машин. Учебное пособие. СПб: Изд. Центр СПбГМТУ. 2009.

Ким Л.В.

Кандидат технических наук,

Уральский Ювелирный Центр, г. Екатеринбург

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *