Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2020

Розмір шрифту: 
Титан - ювелірний матеріал
А. О. Миронов, A. C. Кочешков

Остання редакція: 2020-04-25

Тези доповіді


Спочатку метал прийшов в життя людей як необхідність: знаряддя праці, машини, механізми і, згодом, прикраси. Перші вироби з самородних сплавів з'явилися на розмитій в часі межі кам'яного і мідного століть – V…VI тисячоліття до Р.Х. і це вже було мистецтво. Мистецтво - одна із форм суспільної свідомості, складова частина духовної культури нації, людства, це поняття в широкому значенні відноситься до будь-якої форми практичної діяльності людини, якщо ця форма відбувається уміло, майстерно, мистецьки, і не тільки в естетичному, але й технологічному значенні. Одною з гілок художнього мистецтва є ювелірне. Слово ювелірний означає художній виріб, предмет розкоші, прикраса з дорогоцінних металів і каменів [1, 2].

На сьогоднішній день поняття шляхетні метали, золото, срібло, платина, паладій і їх сплави, має сенс, як всесвітній платіжний еквівалент і ювелірний матеріал. В переносному значенні ювелірний – старанно, тонко оброблений. Нове слово в цій царині мають сказати креативні фахівці щодо застосування нетрадиційних для ювелірної справи сплавів і, відповідно, технологій.

Наш огляд присвячений новим світовим трендам, навіть авангардним підходам до традицій у художній творчості, мистецтва і технологій.

Титан - твердий сріблястий метал який відноситься до тугоплавких елементів, які мають високу хімічну активність у розплавленому стані. Температура плавлення чистого титану становить 1675°C, густина 4540 кг/м³ - це менше золота (19320 кг/м³) більше ніж в чотири рази. За своєю корозійною стійкістю у морській воді він перевершує всі метали, за винятком благородних — золота, платини. Чистий титан та його сплави володіють цінним комплексом фізико-хімічних і механічних властивостей: високою питомою міцністю, задовільною пластичністю у великому діапазоні температур, відмінною здатністю до зварювання, малим коефіцієнтом лінійного розширення и т.д. Використання металевого титану обумовлено тим, що його міцність приблизно дорівнює міцності сталі при тому, що він на 45% легше. Титан на 60% важче алюмінію, але міцніше його приблизно вдвічі. Ці властивості титану і його сплавів обумовлюють його цінність у хімічній промисловості, авіабудуванні, суднобудуванні, а також у інших технічних галузях [3].

Головними властивостями титану, які обумовили його застосування у ювелірній справі це його повна фізіологічна інертність, тобто біосумісність, гіпоалергеність, довговічність, а також здатність утворювати яскраву різнокольорову оксидну плівку, що обумовило відносну легкість утворення декоративного покриття, за допомогою оксидування, на поверхні виробів із цього металу.

Через високу складність обробки, перші прикраси із титану з’явилися тільки у 1980-му році, коли спеціалісти із компаній Porsche Design та IWC об’єдналися для створення першого у світі наручного годинника, корпус якого був виготовлений із титану.

 

Мал. 1 Титановий корпус годинника «Porsche Design» [4].

У ювелірній справі титан спочатку стали використовувати для виготовлення обручок, прикрас для пірсингу та чоловічих аксесуарів.

 

Мал. 2 Титанова каблучка [5].

Практично усі прикраси із титану виготовляють шляхом механічної обробки. Він добре піддається обробці тиском у зв’язку із високою пластичністю, і дуже погано піддається обробці різанням через високі в’язкість, міцність, адгезію і низьку теплопровідність [6].

Незважаючи на великі складнощі в обробці титану існують ювеліри які здатні похизуватися великою майстерністю в обробці цього металу. Одним із таких є китаєць на ім’я Уоллес Чан. Його бренд Wallace Chan сьогодні є одним з найдорожчих на планеті. Свої вироби Чан створює з титану з додаванням елементів зі сплавів золота.

 

Мал. 3 Прикраси із коллекції «Шлях до просвітлення - Мистецтво і Дзен» [5].

Прикраси Wallace Chan - це ретельно опрацьовані об'єкти рослинного і тваринного світу Китаю. Вся палітра дорогоцінних каменів використана майстром сповна, а все завдяки його власній технології окраски титану яка отримала назву Titanium Jewelry . Особливу пристрасть Чан живить до сплавів титану, які дозволяють домогтися необхідної фактури поверхні (крил метелика - брошки, наприклад), а також до опалів всіляких відтінків [5].

 

Мал. 4 Кільце з чорним опалом, сапфірами, аметистами і цаворитами із колекції Fleurs d'Opales [5].

Також відомий швейцарський бренд Chopard активно використовує цей метал у своїх прикрасах. В одній з останніх колекцій Fleurs d'Opales тонкі вигнуті пелюстки одного з кілець зроблені з титану, а в центрі знаходиться великий австралійський чорний опал, оточений крихітними діамантами. В іншому кільці-квітці пелюстки покриті аметистами і бузковими сапфірами, а титан, який використовується як основа, окислений до отримання такого фіолетового відтінку, щоб бути практично непомітним на тлі каменів [5].

 

Мал. 5 Кільце з чорним опалом, діамантами, цаворитами і лазуритом із колекції Fleurs d'Opales [5].

Титан і його сплави мають кращу рідкотекучість ніж сталі та малий інтервал кристалізації, який обумовлює їх низьку схильність до усадкової пористості, але не зважаючи на це, лиття титану це процес який має багато технологічних складнощів. Висока температура плавлення титану в поєднанні з високою хімічною активністю створює великі труднощі при плавці і литті сплавів на основі цього металу. Щоб титан не став крихким в результаті забруднення газами, плавку і лиття проводять при високому вакуумі або у атмосфері інертного газу високої чистоти, а також не допускають контакту металу з вогнетривкими матеріалами. Вакуумна електродугова плавка на даний момент є основним методом отримання титанових виливків.

Хоча через свою велику хімічну активність титан і розчиняє усі види футерівок, існує технологія покриття робочої поверхні форми піровуглецем, (графітовою фарбою) який розчиняється титаном під час заливання і частково захищає саму форму від розчинення, дозволяючи застосовувати литво за моделями, що витоплюються. Не зважаючи на досить непогану рідкотекучість титан має великий поверхневий натяг, що зумовлює необхідність примусового заливання форм - застосування відцентрових установок для виливків із тонким рельєфом [3].

 

Мал. 6 Кільце із коллекції Red Carpet 2016 компанії Chopard [5].

В даний час ексклюзивні прикраси стають все більш затребуваними. Слід зазначити, що значна частка ювелірного ринку заповнена шаблонними виробами. Колись одиничні, майстерно виконані прикраси з розвитком технологій були поставлені на потік і втратили свою індивідуальність.

Тому при розробці дизайнерської лінійки, слід максимально враховувати світові дизайнерські тенденції. Так, в даний час затребувані вироби з нових матеріалів з декоративними покриттями, в тому числі з емалями і складно-композиційні вироби з оригінальними кольорами.

Ще в 1540 році Ваночіо Бірінгучио в своїй праці «Піротехніка» писав про те, що праця ливарника «…це вигідне і тонке ремесло і у великій мірі захоплююче».


Посилання


1. Кочешков А. С. Художнє литво Київського політехнічного // Київський політехнік. - 2006. - № 33.

2. Кочешков А., Могилевський В. Спеціалізація «Художнє та ювелірне литво» // Українська академія мистецтв. Зб. дослід. та наук.-метод. праць, спецвипуск. - Київ. - 2010. С.97-101.

3. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М. Литейное производство цветных и редких металлов. Москва : Металлургия, 1972.

4. Лихтанская А. Jewellery Mag. Титан - металл сильных и уверенных в себе // (https://jewellerymag.ru/p/titan/).

5. Ярмарка Мастеров. Титан – материал украшений будущего // https://www.livemaster.ru/topic/1998259-titan-material-ukrashenij-buduschego.

6. Трудности обработки титана // https://tochmeh.ru/info/obrtit.php.


Full Text: PDF