Сравнение эталонов шкалы Мооса с классами микротвердости
по Кнупу (кг/мм2)
| Минерал | Твердость | Минерал | Твердость | ||
| по Моосу | по Kнупу (кг/мм2) | по Моосу | по Kнупу (кг/мм2) | ||
| Тальк | 1 | - | Ортоклаз | 6 | 287 |
| Гипс | 2 | 16 | Кварц | 7 | 385 |
| Кальцит | 3 | 69 | Топаз | 8 | 642 |
| Флюорит | 4 | 84 | Корунд | 9 | 1000 |
| Апатит | 5 | 218 | Алмаз | 10 | 4230 |
Для определения твердости применяются приборы, использующие различные способы вдавливания. Например, стальной шарик небольшого размера или алмазный наконечник (индентор) вдавливают в испытуемый образец под определенной нагрузкой (обычно от 2 гр. до 200 гр.). Полученные отпечатки измеряют под микроскопом окуляр-микрометром, а затем, с помощью соответствующих формул, определяется его микротвердость.
В 1939 году Ф.Кнуп предложил в качестве индентора удлиненную четырехгранную алмазную пирамиду. Малые нагрузки и незначительные размеры наконечника позволили измерять твердость самых хрупких кристаллов. В Советском Союзе для определения микротвердости успешно применялись микротвердомеры конструкции М. Хрущева ПМТ-3, ПМТ-5.
Рамановская спектроскопия. При падении света высокой интенсивности (лазерного луча) на поверхность драгоценного камня или вставки, изготовленной из имитаций, синтетических аналогов, полудрагоценных камней или других образцов минерального сырья, небольшая его часть подвергается рамановскому рассеиванию. При этом длина волны рассеянного света становится меньше длины волны падающего света. Разница в длинах волн (или смещение Рамана) зависит от природы поверхностных атомов и от химических связей элементов в структуре вещества. Это смещение линий спектра настолько характерно, что может являться диагностическим для определяемых веществ. Исследование осуществляется в ИК – области спектра при помощи спектрометра.
|
|
|
Отечественный портативный прибор идентификации драгоценных камней ППИДК «Контроль» (рисунок 6.12) применяется для решения диагностических и классификационных задач таможенного контроля минералов (товаров), принадлежащих к группам 7101, 7102, 7103, 7104, 0508, 2502, 2506, 2513, 2515, 2516, 2518, 2519, 2520, 2525, 2529, 2530, 8522, 9601 ЕТ ВЭД ТС (минералы и драгоценные камни, а также драгоценные камни в составе ювелирных изделий).
В состав «Контроля» входит спектрометр (моноблок), ПЭВМ (ПК) и универсальный (многофункциональный) предметный стол, имеющий позиционирование в № плоскостях (3 и более), предназначенный для закрепления моноблока в вертикальное штатное положение, размещения и удержания различных образцов минералов, включая драгоценные камни вставленные в ювелирные изделия и установки защитного экрана.
Рис. 6.12. Портативный прибор идентификации
|
|
|
драгоценных камней «Контроль».
Прибор эксплуатируется в стационарных условиях при температуре окружающей среды от +15оС до +30оС включительно и относительной влажности 80% при температуре +25оС.
Управление прибором (в том числе лазерным источником излучения с длиной волны 532 нм) осуществляется с помощью ПЭВМ (ПК) из состава «Контроля» по USB интерфейсу. Питание ППИДК осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В+10%/-15% и частотой питающей сети 50 Гц (± 1 Гц).
Основные технические данные:
1. Спектральный диапазон спектрометра
(диапазон показаний волновых векторов) 140÷6030 см-1.
2. Диапазон измерений волновых векторов 278÷5847 см-1.
3. Спектральное разрешение спектрометра 5÷8 см-1.
4. Предел допускаемого значения
относительного среднеквадратического
отклонения измерений волновых векторов 0,1 %.
5. Длина волны лазерного источника излучения
моноблока (спектрометра) 532 нм (тип лазера
одномодовый)
|
|
|
6. Выходная мощность лазерного источника
излучения моноблока не более 20 мВт.
7. Время установления рабочего режима не более 1 мин.
8. Время диагностики драгоценных камней:
– оптимальное не более 2 сек.
– максимальное не более 60 сек.
9. Напряжение питания 220-15%+10%В, 50 Гц (± 1 Гц).
10. Время непрерывной работы не менее 8 час.
11. Наличие спектральной библиотеки
минералов, включая драгоценные камни не менее 450.
12. Возможность работы с международной базой
эталонных Рамановских спектров минералов не менее 3 499.
6.2. Методы и средства диагностики драгоценных металлов
При таможенном контроле решается диагностическая задача, т.е. отнесение металла к золоту, платине, серебру или металлам платиновой группы, а также определение их назначения и свойств - процентного содержания (пробы). Массу драгоценных металлов определяют взвешиванием ювелирного изделия с точностью до 0,01 г за вычетом массы вставок, которая измеряется в каратах (0,2 г.).
|
|
|
Основные диагностические свойства драгоценных металлов представлены в лекции 17 таблица 17.2. Их можно определить с помощью физико-химических методов, представленных в таблице 17.2. лекции 17. Но для оперативной диагностики используются свои «геммологические методы». Главным среди них, является качественный микрохимический анализ, осуществляемый с помощью химических реактивов и пробирного камня.
Последний используется человеком более трех тысяч лет. За это время он претерпел ряд изменений, связанных с достижениями геологии, химии (алхимии) и металлургии.
Этим способом осуществляется диагностика драгоценных металлов (золота, платины, серебра), определяется их содержание в изделиях, изготовленных из различных драгоценных сплавов. При этом изделие сохраняется в целости, а опробование осуществляется просто и быстро (оперативно). Точность определения для золота 583-й пробы составляет от 2
до 5 проб. Для проведения данного анализа необходимо иметь: пробирный камень, пробирные иглы и химические реактивы. Однако не все лаборатории имеют возможность оснащаться такими средствами, что является определенным недостатком способа.
Пробирный камень (рисунок 6.13) – это природный кремнистый сланец черного цвета, плотный (без трещин и инородных включений), мелкозернистого строения и с ровно отшлифованной поверхностью. Камень обладает хорошей стойкостью против действия основных кислот (азотной, серной, соляной) и их смесей. Искусственные камни для этой цели малопригодны.
Рис. 6.13. Пробирный камень 90 x 40 мм
Пробирные иглы – это эталонные образцы, содержащие определенное количество (пробу) драгоценных металлов в ювелирном (драгоценном)
сплаве. Они состоят из полосок драгоценных сплавов, припаянных к латунным пластинкам, на которых обозначена точная проба данной иглы. Для каждой пробы существует комплект игл, различных по цвету вследствие разницы в содержании легирующего металла.
Пробирные реактивы – это водные растворы кислот, смесей кислот или растворы солей. Они должны иметь строго определенный химический состав и соответствующую концентрацию.
Для анализа сплавов золота используют следующие реактивы (рисунок 6.14):
1. Р-р хлорного золота H[AuCl4] x 4Н2О для опробования сплавов не выше 600°.
2. Р-р азотной кислоты (HNO3 cd=l,4 г/смЗ) для опробования сплавов 333°, 375°, 500°, 583/585°, 750°, 833°, 900°, 958°.
3. Р-р азотной кислоты (HN O3) с добавкой (по каплям) соляной кислоты (НС1 cd=l,19 г/смЗ) для опробования сплавов 750°, 850°, 900°, 916° и 958°.
Рис. 6.14. Реактив для предварительного тестирования золота.
Для сплавов серебра:
1. Р-р двухромовокислого калия (К2Сг2О7) с серной кислотой (H2SO4) для опробования сплавов 500°.
2. Р-р азотнокислого серебра (AgNO3) для опробования сплавов 600°, 750°, 800°, 830°, 875°, 916°, 916°, 925°, 960°.
3. Р-р железо-синеродистого калия (K3 [Fe(CN)6 ].
Для сплавов платины:
1. Р-р двухромовокислого калия с серной кислотой для опробования сплавов 100°-200° (платинит).
2. Кислотный реактив и царская водка для более высокопробных сплавов (950°).
3. Р-р йодистого калия (KJ) в смеси крепких соляной и азотной кислот для опробования высокопробного сплава (950°).
Эти реактивы изготавливаются и поставляются в лаборатории только инспекциями пробирного надзора.
Пробирный камень перед контролем изделий предварительно очищают пемзой, затем смазывают миндальным, ореховым или костяным маслом и насухо протирают. На поверхность камня испытуемым изделием наносится плотная черта длиной 15-20 мм, шириной 2-3 мм. Рядом наносится такая же черта пробирной иглой сходной по цвету и содержанию драгоценному металлу. Затем соответствующим реактивом (с помощью стеклянной палочки) смачивают следы, оставленные драгоценными металлами, пересекая их поперек. Излишек реактива снимают фильтровальной бумагой и дают камню высохнуть. По интенсивности пятен (осадка), оставшихся на полосках, определяют соответствие пробы данного изделия пробирной игле. Если пятна, оставленные реактивом, одинаковы, то проба испытуемого изделия соответствует пробе выбранной иглы. Если же одно из пятен темнее, то это указывает на более низкую пробу по отношению к другому пятну.
При массовом опробировании изделий на пробирный камень наносят несколько параллельных черт разными изделиями однородного металла и рядом – черту пробирной иглы. Потом смачивают реактивом все следы поперек и по пятнам, сходным с пятном на черте, проведенной пробирной иглой, отбирают изделия. А с остальными изделиями процесс повторяют, применяя иглу другой пробы.
В настоящее время диагностику драгоценных металлов осуществляют с помощью рентгеноспектральных флуоресцентных и электрохимических анализов. Построенные на этих принципах отечественные приборы («Прим 1-РМ», «Магний -1», «Призма М(Au)», «МетЭксперт», «Техноком», «Карат», «Проба-М», «Вилдис», «ДеМон-П» и др.) и зарубежные (TR) Electronics, FDJ и др. позволяют оперативно, достоверно и надежно определять драгоценные металлы и устанавливать их пробу.
Электрохимические методы измерения потенциала на границе электрод – раствор широко используются для аналитического контроля и исследования электрохимических процессов.
В основе работы детекторов драгоценных металлов «ДеМон-П» «Техноком» (рисунок 6.15), «Карат» лежит сравнение двух электрохимических потенциалов, измеряемых при подаче и при выключении тока определенной полярности и величины на исследуемом образце и на эталонном образце, изготовленном из того же сплава, что и исследуемый образец.
Рис. 6.15. Детектор драгоценных металлов «ДеМон-П».
Совпадение соответствующих потенциалов на эталонном и исследуемом образцах (в пределах определенных допусков) свидетельствует об идентичности исследуемого сплава с эталонным. В частности при определении подлинности монет (идентификации) совпадение свидетельствует, о том что исследуемая монета отчеканина из того же сплава, что и используемая в качестве эталона подлинности.
При исследовании на объект подается анодный импульс тока заданной силы и фиксированной длительности. Измерения потенциалов проводятся за 0,2 сек. до окончания импульса (значение U1) и через 0,2 сек. после выключения тока (значение U2). Измеренные значения выводятся на дисплей. Там же обозначается и значение разности ÄU=U1-U2, которое также может оказаться полезным при диагностике определенных металлов и сплавов, в частности она позволяет быстро определить пассивируется данный металл или сплав (ÄU велико) или нет (ÄU мало).
Измеренный в момент подачи анодного импульса тока потенциал характеризует особенности протекания электрохимических процессов именно на поверхности данного металла или сплава. Он свидетельствует о трудностях перехода поверхностных атомов металла в раствор в виде ионов, указывает на преимущественное растворение одного или нескольких компонентов сплава, на образование на поверхности металла так называемых пассивных фазовых слоев и наступление пассивного состояния вследствие поверхностной адсорбции. С этим процессом связаны повышенная стойкость к коррозии драгоценных металлов, а также таких металлов, как хром, никель, вольфрам и содержащие их нержавеющие стали. На анодный потенциал данного металла или сплава влияет также характер обработки поверхности (технология механической или термической обработки). Если поверхностные слои металла или сплава подверглись механическому воздействию, то их анодный электрохимический потенциал, по сравнению с недеформированным металлом, смещается в отрицательную сторону.
Электрохимический потенциал границы раздела электрод – электролит, измеренный после окончания анодного импульса тока характеризует сохранение или изменение пассивного состояния поверхности, когда оно появилось при подаче анодного тока, а также наличие в электролите на границе с образцом ионов металлов, перешедших в раствор из исследуемого металла или сплава. Если после выключения импульса анодного тока, после некоторого перерыва, подать на образец катодный импульс (“-” на образец и “+” на вспомогательный электрод), то полученные значения потенциала будут характеризовать возможность обратного восстановления на поверхности образца ионов металла, перешедших в раствор при подаче анодного импульса тока, процессы диффузии ионов к поверхности образца.
Поскольку измеряемые значения потенциала определяются не силой, а плотностью тока (ток на единицу площади), необходимо следить, чтобы растекание электролита из электрохимического зонда по поверхности образца было, по возможности, более одинаковым. Обязательно также проводить измерения не менее двух раз, чтобы убедиться, что случайные загрязнения поверхности не исказили результата измерения.
Основные тактико-технические характеристики детекторов описаны в руководстве по эксплуатации приборов. Например, отечественный прибор «ДеМон-П» является сложным электронным устройством, способным определить электрохимические характеристики исследуемых образцов, обработать полученную информацию и вывести значение потенциалов поверхностных слоев образца при подаче импульса тока и при его выключении, а так же разность этих потенциалов на жидкокристаллический дисплей.
«ДеМон-П» состоит из корпуса с кольцевым пружинным контактным устройством, и встроенным образцом; электрохимического зонда, внутри которого находится специальный сменный баллон с электролитом, сетевого адаптера (220-240 В) и дополнительного контактного устройства с зажимом типа «крокодил». Его измерительная схема основана на использовании трехэлектродной системы: Одним электродом служит исследуемый образец, вторым - электрод расположенный внутри зонда, который используется для пропускания импульсов тока, третьим (так же внутри зонда) – электрод сравнения (хлорсеребряный), относительно которого производится определение потенциала.
Прибор снабжен специальным устройством для индикации времени тестирования образца, специальным встроенным образцом и системой коррекции электрода сравнения для достижения более высокой точности при определении потенциалов.
Схема измерения прибора «ДеМон-П» перекрывает весь диапазон значений электрохимических потенциалов металлов и сплавов обозначенных в ТН ВЭД ТС. Поэтому он может применятся для диагностики различных металлов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Большое значение для таможенных работников и сотрудников других правоохранительных органов имеет диагностика коллекционных геологических материалов, полудрагоценных камней и других образцов минерального сырья, большая часть которых обладает ярко выраженными диагностическими признаками. Специалисты (минерологи, геологи) обычно определяют их органолептическим способом, который основан на знании предмета исследования и анализе ощущений или чувственных восприятий характерных особенностей, относящихся к диагностическим признакам этих веществ.
При невозможности органолептического определения их диагностику проводят с помощью вышеописанных методов или известных в геологии инструментальных методов неразрушающего контроля (минералогических, кристаллооптических, люминесцентных, рентгенографических и др.). Однако это требует от экспертов, специалистов в т.ч. таможенников, знания возможностей этих методов, и умения пользоваться ими. При этом рекомендуется воспользоваться следующей последовательностью технологических приемов:
- сначала определяется цвет черты изучаемого образца с помощью фарфоровой неглазурованной пластинки – бисквита;
- затем устанавливается: тип блеска (стеклянный, шелковистый, перламутровый, алмазный, жирный, восковой, металлический и полуметаллический);
- прозрачность (прозрачный, просвечивающий, непрозрачный);
- спайность (весьма совершенная, совершенная, несовершенная) и характер излома (раковистый, занозистый, волокнистый, ровный, неровный, ступенчатый, землистый);
- плотность (если это необходимо) с помощью гидростатического взвешивания или иммерсионных жидкостей;
- твердость по минералогической шкале Мооса;
- определить цвет и по нему с помощью полученных в банке данных дополнительные диагностические данных определяется минерал.
Диагностика горных пород и окаменелостей предполагает собственный набор технических средств и свою последовательность технологических операций (приемов).
Научно-техническая обоснованность технологического процесса диагностики этих объектов не должна вызывать особых сложностей у специалистов при производстве таможенного контроля или геммологической экспертизы, а оценка достоверности их результатов – у дознавателей, следователей и суда.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение понятию драгоценный материал.
2. Какие минералы относятся к драгоценным камням?
3. Какие металлы относятся к драгоценным металлам?
4. Назовите методы диагностики драгоценных камней.
5. Назовите методы диагностики драгоценных металлов.
6. Каким образом утверждается российская номенклатура драгоценных материалов?
7. Каким образом диагностируются коллекционные геммологические материалы и другие минеральные образования?
8. Какой металл самый тяжелый?
9. Назначение и принципы работы детектора DUO TESTERA PRESIDIUM.
10. Назначение и принцип работы детекторов типа «ДеМон-П»?
ТЕСТЫ
1. Драгоценным камнем является:
а) бриллиант.
б) алмаз.
в) фианит.
2. Приборы для оперативной диагностики драгоценных металлов и сплавов основаны:
а) на измерении теплопроводности;
б) на измерении электрохимического потенциала;
в) на измерении электропроводности
3. Самым твердым металлом является:
а) рутений.
б) осмий.
в) иридий.
4. Самым твердым минералом является:
а) рубин.
б) алмаз.
в) изумруд.
5. Приборы для оперативной диагностики драгоценных камней основаны:
а) на измерение теплопроводности.
б) на измерение электрохимического потенциала.
в) на измерении электропроводности.
6. Самый теплопроводным минералом является:
а) сапфир.
б) изумруд.
в) алмаз.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 182; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!