"ЦВЕТА" (метод определения цветов сплавов)
advertisement
ЮВЕЛИРНЫЙ БИЗНЕС JEWELRY BUSINESS T E C H N O L O G Y • Ò Å Õ Í Î Ë Î Ã È È ЦВЕТA СПЛАВОВ ЗОЛОТА Даниэлэ Маджиан, Иадер Милани, Сильвано Бортоламей компания ProGold S.r.l. (г.Триссино, пров. Виченца, Италия) ВВЕДЕНИЕ Определение цвета поверхности гото вого изделия из сплава золота задача всегда очень сложная, и правильное ре шение её возможно только в случае при менения нескольких эталонных образ цов сплавов, относительно которых и бу дет производиться сравнение. В Запад ной Европе стандартные химические со ставы сплавов золота (для 18и каратно го золота) с присвоением им соответст вующих кодов 2N, 3N,4N,5N в качестве эталонных образцов для сравнения цве та поверхности различных золотых изде лий были впервые введены в научнопро изводственную практику в 1966 году швейцарской организацией "Нормы и Стандарты Швейцарской Часовой Про мышленности". В течение нескольких лет данные стан дарты в качестве эталонных образцов для сравнения цвета поверхности раз личных золотых изделий применяли (c незначительными коррективами) также французская и немецкая ювелирные промышленности, до тех пор, пока не был принят общеевропейский стандарт золотых сплавов Европейская Норма тива EN 28654 (являющаяся дополнени ем к стандарту ISO 8654). КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НОРМАТИВА EN 28654: ЦЕЛИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Целью введения данной нормативы является обеспечение возможности оп ределения определённого количества различных цветов, основываясь на ужe имеющихся кодовых названиях образ цовэталонов, без необходимости обра щаться к самим образцам. Поэтому данную нормативу удобно применять для определения цветов не только поверхностей ювелирных изде лий, корпусов часов, часовых аксессуаров SEPTEMBER / СЕНТЯБРЬ • 2004 и других подобных изделий, изготовлен ных из сплавов золота, но и их покры тий из сплавов золота. Следует сказать, что в настоящее вре мя данная норматива применяется даже бoлее в часовой промышленности (для определения цвета корпусов часов, часо вых аксессуаров либо их покрытий) чем в ювелирной промышленности. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТА ГРАФИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ Цвет сплава золота: согласно данной нормативе, цвет золотого сплава пред ставляет собой цветовой (хроматографи ческий) трёхмерный промежуток, явля ющийся отражением (проекцией) хро матографических координат ху на отра жение с (в соответствии со стандартом CIE ("Международной Комиссии по Во просам Источников Света"), опублико ванном в изданном этой организацией бюллетене №15). Подобная графическая модель опреде ления цвeта сплавов золота была предло жена организацией CIE в 1931 году. Эта модель даёт возможность графически изображать все возможные цвета, кото рые человеческий глаз способен воспри нимать и различать; она представлена на рисунке 1. Как видно из рисунка, данная цвето вая диаграмма является двухмерной: в центре находится участок белого цвета, а вдоль ломанной линии периметра распо ложены тёмные цветa солнечного спект ра (против часовой стрелки: красный, жёлтый, зелёный, синий, фиолетовый). Цветa, расположенные в центре, это ненасыщенные, светлые цветa (причём белый цвет наиболее светлый из всех), а цветa, расположенные по краям, насы щенные, тёмные. Диаграмма представляет как различ ные цветa (вдоль периметра), так и сте пени их насыщенности, интенсивности (от периметра к центру). Каждый цвет представлен одной точкой, располо Рисунок 1: Хроматографическая (цветовая) диаграмма, предложенная CIE в 1931 году (данная диаграмма далее по тексту обозначат ся как "Диаграмма СIE 1931"). Рисунок 2 координаты ху в хрома тографическом (цветовом) промежут ке диаграммы CIE 1931. 59 ЮВЕЛИРНЫЙ БИЗНЕС JEWELRY BUSINESS T E C H N O L O G Y Рисунок 3 Хроматографический (цветовой) промежуток ХУZ. Его проекция на плоскость образует хроматическую диаграмму ху. женной внутри области, имеющей на диаграмме форму подковы; эта внутрен няя область, в свою очередь, заключена в систему координат ху, как показано на рисунке 2. Обе координаты принимают значе ния от 0 и до 1. Не всем отражениям ко ординат соответствует один определён ный цвет, но каждому определённому цвету соответствует одно отражение ко ординат ху. Но на данной диаграмме отсутствует такой параметр, как яркость (светосила) цветов. Данный параметр должен быть показан дополнительно, посредством введения ещё одного, третьего, измере ния. Поэтому рассматриваемая нами ди аграмма CIE 1931 это, по сути, лишь часть ещё одного, более полного, цвето вого промежутка, который образуется в результате проекции на данную диа грамму координат ХУZ. Данный новый цветовой промежуток представлен на рисунке 3. Координата У данного промежутка ХУZ служит для выражения яркости (светосилы) цвeта, изучаемого в ходе ис следования. Впрочем, можно применить и другую систему координат: а именно, цветовой • Ò Å Õ Í Î Ë Î Ã È È промежуток хуУ, образуемый добавле нием третьего измерения, то есть коор динаты У к прежней диаграмме ху. Важным свойством хроматографичес кой диаграммы CIE 1931 является то, что смешивая дополнительно два разных цвeта (представленных на диаграмме двумя точками) можно получать, изме няя соотношения данных двоих началь ных цветов, все цветa, находящиеся на сегменте, который объединяет эти две точки. То есть, дополнительное смеше ние двоих цветов осуществляется на прямом сегменте. Из этого следует, что, смешивая дополнительно три различных цвета, представленных на диаграмме тремя точками, можно получить цветa, которые находятся внутри треугольника, три вершины которого образованы тре мя данными точками. Располагая затем все три данные рав ноудалённые вершины по периметру, можно, применяя только данные три цвета (располагая их в требуемом нам порядке) создать если и не все, то очень большoе количество различных других цветов. В этом и заключается суть так на зываемого "Трёхцветного Принципа Со здания Различных Цветов". Таблица 1 Кодовое обозначение цвета Номинальные значения координат Допуски (жёлтозеленый) (бледножёлтый) (светложёлтый) (жёлтый) (розовый) (красный) 60 SEPTEMBER / СЕНТЯБРЬ • 2004 ЮВЕЛИРНЫЙ БИЗНЕС JEWELRY BUSINESS T E C H N O L O G Y ЦВЕТОВОЙ СПЕКТР И КОДОВОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ЦВЕТОВ Перед началом процесса определения цвeта эталонные образцы должны быть подготовлены таким образом, чтобы цвет поверхности каждого образца соот ветствовал хроматогрофическим коор динатам Таблицы 1. Следует отметить, что данная норма тива обеспечивает определение цвета ис следуемого образца только через систе му координат, а не посредством обозна чения химического состава образцов. Обратите внимание, что в приложе нии к нормативе и во вводной части опи сания нормативы приводится таблица примерных химических составов, кото рые используются в качестве эталонных образцов для исследования цвета. риала, из которого изготовлены пресс формы, и т. д.); физический (полирова ние, пескоструйная обработка, сати нирование, и т.д.); 2) воздействие различных металлургиче ских процессов (различные виды от жига, протравливание и т.д.); 3) способ отливки, применение техноло гии микроплавки и т.д.; 4) кроме того, на цвет поверхности изделия большинства сплавов влия ет также и деформация, возникаю щая в ходе литья. Так, например, отливки всех бинарных сплавов "зо лотосеребро" (с содержанием зо лота от 58.5% до 75%), не подверга ющиеся деформации, имеют после отжига белый цвет с зеленоватым оттенком, но в случае возникнове ния деформации цвет поверхности Таблица 2 Химический состав (%) Au Ag ON 585 ОТ 300 ДО 400 Остающаяся часть 1N 585 ОТ 240 ДО 265 Остающаяся часть 2N 750 ОТ 150 ДО 160 Остающаяся часть 3N 750 ОТ 120 ДО 130 Остающаяся часть 4N 750 ОТ 85 ДО 95 Остающаяся часть 5N 750 ОТ 45 ДО 55 Остающаяся часть изделия становится жёлтоватым либо жёлтозелёным. Что же касается трёхсоставных спла вов, как, например, в случае со спла вом "золотосеребромедь" то дефор мация обычно (за редким исключени ем) не оказывает влияния на измене ние цвета их поверхности, за исклю чением некоторых сплавов, таких, на пример, как: 52 Аu22 Аg26 Сu, меняющий цвет с белого красноватого на белый жёлто ватый, 55Аu 28Аg17Сu (меняющий цвет с белого на жёлтозелёный), 58Аu32 Аg10 Сu (с бледнозелё относительная чувствительность :относительная мощность светоотражательная способность Итак, данная норматива устанавлива ет принцип, согласно которому обозна чение цвета осуществляется путём при менения системы координат, а не по средством демонстрации химического состава сплава (что верно и для конкрет ного вышеприведённого примёра опре деления цвета поверхности образца сплава AuAgCu). Вообще же следует отметить, что на образование цвета поверхности готового изделия существенное влияние оказыва ют многие факторы: 1) способ обработки поверхности: хими ческий (применение различных видов электроосаждения, воздействие мате Cu Ò Å Õ Í Î Ë Î Ã È È ного на зелёный с жёлтоватым от тенком); 5)различные способы химической очи стки готовых изделий; 6)различные виды коррозии металла, вызванные действием времени (почер нение, образование патины и т.д.). Воздействие всех вышеперечисленных факторов делает невозможным опреде ление цвета сплава по его химическому составу, и даёт возможность определе ния цвета только путём применения стандартных образцовэталонов золотых сплавов. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ Прибором, наиболее успешно зареко мендовавшим себя в изучении и опреде лении цвета поверхностей сплавов, явля ется спектрофотометр со сферой Уль брихта. Что касается выбора источника света, то следует сказать, что им может быть любой источник, обладающим спе ктром, максимально соответствующим стандарту D65, стандарту, так же ут верждённому несколько лет назад орга низацией CIE (с его содержанием мож но ознакомиться в бюллетене №15, опубликованном этой организацией); этому стандарту соответствует и обыч ный дневной цвет, и некоторые электри ческие источники света (последние, как правило, соответствуют ещё и стандарту общей серии "D", введённому организа цией CIE ещё в 1963 году). (Следует отметить, что необходимость стандартизации всех источников света возникла, прежде всего, в связи с необхо димостью определения цветов поверх ностей сплавов в различных отраслях промышленности). Вообще же, цвет любого предмета за висит от следующих объективных фак торов: 1) источника освещения; 2) свойств самого предмета (а это, прежде всего, уровень светоотражения его поверхности); 3) способа восприятия предмета на блюдателем (рис.4) относительный стимул Кодовое обозначение цвета • длина волны, nm длина волны, nm длина волны, nm длина волны, nm источник света наблюдаемый предмет наблюдатель цвет Рисунок 4 объективные факторы,, определяющие цвет предмета SEPTEMBER / СЕНТЯБРЬ • 2004 61 ЮВЕЛИРНЫЙ БИЗНЕС JEWELRY BUSINESS T E C H N O L O G Y • Ò Å Õ Í Î Ë Î Ã È È ка освещения, и цветa окружающих на блюдаемый объект предметов оказыва ют очень сильное влияние на индивиду альное восприятие каждым человеком цвeта наблюдаемого им объекта. Принимая во внимание влияние всех вышеуказанных факторов, становится понятным, почему данная норматива выдвигает столь строгие требования к тому, чтобы источники освещения соот ветствовали стандарту. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Рисунок 5 значения координат CIE ху в случае применения эталонностандартных образцов Что касается первого фактора, источ ника освещения то, чтобы понять, на сколько он важен, достаточно лишь вспомнить, что в темноте, при отсутст вии освещения, ни один предмет не име ет цвета; а если изменить параметры да же сaмого простого, привычного вида ос вещения, например, солнечного света (что можно легко сделать, лишь слегка изменив распределение различных цве тов спектра солнечного света), то можно убедиться, насколько значительно изме няется при этом и цвет освещаемого ним объекта; Цвет предмета, как правило, не зави сит от его формы, но очень сильно за висит от состояния его поверхности (как мы имели возможность убедиться на примерах, приведённых в данной статье); Что касается третьего фактора, а именно, способа восприятия предмета наблюдателем, то следует сказать, что на восприятие человеком цвета значи тельное влияние оказывает целый ряд различных факторов, которые целесооб разно разделить на следующие группы: а) психологическиэмоциональные фак торы; b)физиологические факторы; с) фактор влияния окружающей среды. a) психологически эмоциональные факторы, это способ восприятия чело веком (а ещё точнее, способ его индиви дуальной, субъективной интерпретации) того или иного цвета либо оттенка, так, например, хорошо известно, что зелё ный и синий цвета оказывают на челове ка успокаивающее воздействие. b) физиологические факторы, это ме ханизм функционирования расположен ных на дне глазного яблока человека цве товых рецепторов и эффективность оценки передачи цветовых сигналов от рецепторов к головному мозгу. Функци 62 онирование данного механизма и его индивидуальные особенности, связан ные с физиологическими особенностями организма каждого человека, определя ют, в концеконцов, и индивидуальное восприятие различных цветов каждым человеком. Сбои и нарушения в функци онировании этого механизма приводят к нарушениям в восприятии и оценке человеком цвета и оттенков наблюдае мых им предметов. Подобные наруше ния являются главной причиной возник новения различных заболеваний, связан ных с неспособностью человека разли чать некоторые цвета. с) фактор влияния окружающей сре ды, это специфические особенности ис точника освещения и особенности цвeта окружающих основной предмет фоно вых предметов; общеизвестно, что и цве товой спектр и интенсивность источни В настоящее время ювелирная промы шленность располагает широким выбо ром различных видов сплавов золота, позволяющих получать готовые изделия как с различными физическими свойст вами, так и с различными цветами и от тенками. Цвет и оттенок поверхности один из важнейших составляющих фак торов внешнего вида ювелирных укра шений, и в настоящее время количество и разнообразие различных цветов юве лирных украшений поистине огромно, а некоторые почти не отличаются друг от друга (Рис.5). Следует сказать, что из всех металлов естественного происхождения только у двоих металлов имеется цвет, у золота и меди; цветa сплавов золота, поэтому, представляют собой комбинации цветов этих двоих металлов в результате смеши вания их в сплаве в различных пропор циях. ПРОЧИЕ НАУЧНЫЕ РАБОТЫ ПО ДАННОЙ ТЕМАТИКЕ Ещё одним цветовым промежутком, который, как и цветовой промежуток ХУZ, отражает все цвета, воспринимае мые человеческим глазом, является цве товой промежуток CIELab. Рисунок 6 (хроматографический) цветовой промежуток CIELab SEPTEMBER / СЕНТЯБРЬ • 2004 ЮВЕЛИРНЫЙ БИЗНЕС JEWELRY BUSINESS T E C H N O L O G Y • Ò Å Õ Í Î Ë Î Ã È È CIELab представляет собой систему, основывающуюся на мете матических законах, в которой применяются 3 переменные: L*, a*,b*. Переменная L* представляет собой яркость, интенсивность цвeта (если L* = 0, то значит, речь идёт о чёрном цвете, если L* = 100, то значит, подразумевается белый цвет). Переменная а* представляет собой компонент цветового спект ра от красного до зелёного (если а* = 100, то значит, речь идёт о полностью красном цвете), если а* = 100, то значит, речь идёт о полностью зелёном цвете). Переменная b* представляет собой компонент цветового спект ра от жёлтого до синего (b*=100, то значит, речь идёт о жёлтом цвете), если b*= 100, то о синем). Рисунок 6 Применение данной системы облегчает измерение разницы между двумя цветами (следует отметить, что предлагаемый здесь метод расчетов максимально близок особенностям мышления че ловека). Общий принцип действия данной системы можно проил люстрировать на следующем примере: пусть L1*, a1*,b1* это хро матографические координаты одного цвета, а L2*, a2*,b2* это хроматографические координаты другого цвета. Разница между данными двумя цветами может быть рассчитана как: 2 2 2 1/2 DE*=[( L2* L1*) +(a2* a1*) +( b2* b1*) ] , то есть как разница между двумя соответствующими точками. Первые исследования цветов и оттенков сплавов с применением данной системы были осуществлены учёным Джёрмэн (совместно с группой сотрудников) в 1980ом году. В их работах кривые опре делялись и обозначались как постоянные значения а L*, a*,b* трех компонентной схемы AuAgCu. Однако, данные исследования охватывали лишь незначительную часть всех сплавов, использовавшихся в ювелирной промышленно сти. Другие учёные, например, Райхзаум, сумели расширить сферу применения данной системы к исследованиям сплавов, содержа щих, помимо вышеуказанных троих элементов, ещё и Zn (хотя ра боты Райхзаума были ограничены только 14и каратным сплавом AuAgCuZn). В ходе исследований Райхзауму удалось уточнить фактор воздействия химического состава сплавов на их цвет, что нашло отражение в нижеприведённой диаграмме цвета для иссле дованного ним 14и каратного сплава. Рисунок 79 Эти диаграммы указывают также и границы цветов (координат в системе CIELab) для 14и каратного сплава. Для объяснения принципа действия и возможности применения данных диаграмм приведём следующий пример: предположим, у технолога ювелирной компании возникла необходимость получить цвет золотого кольца из 8и кратного сплава при производстве 14 и каратного варианта того же сплава. Для этого следует: найти координаты системы CIELab для анало гичного кольца требуемого цвета (например, с химическим соста вом 33% Au, 14% Ag, 53% Cu). Затем в диаграммы вносятся значения координат, и таким об разом определяется, что состав 14и кратного сплава имеет цвет, близкий к 58.33% Au, 68% Ag (остальная часть состава сплава, это Сu). Затем готовим три образца 14%каратного сплава с различным содержанием в них 6%,7% и 8% Ag, и измеряем их координаты, в результате чего получаем: Сплав L* a* b* Эталонный сплав 85,4 7,7 16,4 14 k/6% Ag 85,3 8,0 16,0 0,5 14 k/7% Ag 85,3 7,8 16,0 0,3 14 k/8% Ag 85,5 0,4 16,0 0,6 Рисунок 7 Изменения координаты L* в зависимости от изме нений в составе сплава (для 14и каратного сплава). Рисунок 8 Изменения координаты а* в зависимости от изме нений в составе сплава (для 14и каратного сплава). DE* Наилучшие результаты даёт сплав с содержанием 7% Ag. Рисунок 9 Изменение координаты b* в зависимости от измене ний в составе сплава (для 14и каратного сплава). 64 SEPTEMBER / СЕНТЯБРЬ • 2004
