Jakie są rodzaje stali szlachetnej wykorzystywanej do produkcji elementów biżuterii? Jakimi sposobami półfabrykatom ze stali nadaje się złoty kolor?

Stal nierdzewna (zwana także szlachetną), to współcześnie jeden z najpopularniejszych materiałów wykorzystywanych przy wytwarzaniu półfabrykatów do tworzenia biżuterii. Biżuterię ze stali nierdzewnej od dawna można spotkać w ofercie i salonach największych sieciowych marek jubilerskich.

Jakie cechy biżuterii ze stali nierdzewnej zapewniły jej wielki sukces?
Bez trudu możemy dostrzec przynajmniej kilka. Pierwszą i najważniejszą cechą są właściwości samej stali nierdzewnej jako materiału. Może ona do złudzenia przypominać srebro. Jest odporna na korozję, a także na uszkodzenia mechaniczne (duża twardość). Bardzo rzadko wywołuje uczulenia i może być pokrywana powłokami innych metali (np. złocenie). O rzeczywistej odporności stali szlachetnych na korozję przeczytacie w dalszej części artykułu.
Kolejną cechą biżuterii ze stali nierdzewnej zapewniającą jej popularność jest także jej przystępna cena. Stal nierdzewna jest znacznie tańsza od metali szlachetnych (chociażby srebra). Dzięki temu możemy zgromadzić efektowną biżuterię na różne okazje, bez nadwyrężania domowego budżetu.

Właściwości stali nierdzewnej (jej twardość) sprawiają, że jej obróbka w zaciszu domowej pracowni jest raczej niespotykana. Naprzeciw temu wychodzą producenci półfabrykatów, oferując bardzo szerokie spektrum wyrobów i wzorów, które z łatwością można wykorzystać przy tworzeniu własnych projektów biżuteryjnych. Sklep Royal-Stone posiada bogatą ofertę półfabrykatów ze stali szlachetnej, a oferta jest stale wzbogacana o nowe wzory – warto do nas regularnie zaglądać.

Teraz skupimy się na udzieleniu odpowiedzi na dwa najczęściej zadawane pytania przez twórców biżuterii, dotyczące półfabrykatów ze stali nierdzewnej.

Czy stal szlachetna posiada uczulający nikiel?

Często spotykamy się z pytaniami wynikającymi z dość powszechnego przekonania, że stal szlachetna jako materiał bardzo rzadko uczulający nie posiada w swojej zawartości niklu.

Jest to przekonanie błędne. Wiele osób może to zaskoczyć, ale stal szlachetna (z serii 300) nazywana jest stalą chromowo-niklową właśnie ze względu na dużą zawartość stopową chromu oraz właśnie niklu. Pomimo dużej zawartości niklu stale szlachetne (nierdzewne) uczulają stosunkowo rzadko. Dzieje się tak nie z powodu nie zawierania w swoim składzie niklu, tylko dlatego, że w związku z określoną charakterystyką stopu nikiel z powierzchni takiej stali uwalniany jest do skóry w znikomym stopniu.

Dla przykładu, procentowa zawartość niklu w gatunkach stali szlachetnej (nierdzewnej) najczęściej stosowanych do produkcji półfabrykatów do tworzenia biżuterii :
AISI 201 – 4-6% Ni
AISI 304 – 8% Ni
AISI 316 – 10-14% Ni

Czy stal szlachetna koroduje (rdzewieje)?

Stal szlachetna najpowszechniej nazywana jest stalą nierdzewną. Ta ogólna nazwa może rodzić określone oczekiwania co do jej całkowitej niewrażliwości na korozję. Oczekiwania takie są słuszne tylko częściowo. Wszystko zależy od gatunku stali nierdzewnej oraz środowiska, z którym elementy z niej wykonane będą się stykały. Warto też nadmienić, że na stopień odporności antykorozyjnej stali szlachetnych ma także stan wykończenia powierzchni. Stal szlachetna z powierzchnią polerowaną jest znacznie odporniejsza na korozję, niż w przypadku, gdy jej powierzchnia jest niewypolerowana.

Gatunki stali szlachetnej najczęściej spotykane w branży biżuteryjnej to 201, 304 oraz 316/316L.

Stal 201 – jest to stal odporna w zadowalającym stopniu na działanie atmosfery miejskiej, wiejskiej i niezbyt agresywnej atmosfery przemysłowej oraz produktów żywnościowych (mleka, piwa, kawy, herbaty, olejów, soków owocowych i warzywnych). Jednak jej odporność na działanie korozji wżerowej i szczelinowej jest ograniczona w stosunku do pozostałych wymienionych gatunków. 

Stal 304 –  stal ta doskonale znosi kontakt z substancjami obecnymi w żywności – np. kwasem cytrynowym, szczawiowym, octowym. Podobnie ma się rzecz z kwasem salicylowym, przetworami warzywnymi, sfermentowanymi produktami oraz innymi substancjami organicznymi. 
Gorzej znosi pracę w środowisku większości chlorków i kwasów nieorganicznych, również kwasu siarkowego, chlorowodoru, fluorowodoru, fluoru, węglanu potasowego, węglanu sodowego, azotanu amonowego.

Stali 316/316L – jest to najwyższy gatunek stali nierdzewnej, z powszechnie stosowanych do wyrobu półfabrykatów jubilerskich. Jest też gatunkiem najdroższym spośród wymienionych. Stal 316/316L posiada w swoim stopie molibden, który w sposób istotny poprawia jej walory antykorozyjne. Jest to stal, która w najwyższym stopniu spośród wymienionych jest odporna na działanie korozji międzykrystalicznej i odporna na środowiska, w których obecne są szkodliwe chlorki i kwasy (dodatek molibdenu zwiększa ok. 2-3 krotnie odporność na korozję wżerową i szczelinową).

W typowych codziennych sytuacjach biżuteria ze stali szlachetnej narażona jest na oddziaływanie licznych szkodliwych czynników. Po długim czasie intensywnego użytkowania mogą one sprawić, że biżuteria ze stali szlachetnej może już nie wyglądać tak świeżo, jak w pierwszym dniu, w którym ją założyliśmy.  

Warto zwrócić uwagę na dwa z takich codziennie występujących czynników.

Pierwszym z nich jest ludzki pot. Składa się on w 98% z wody. Na pozostałe ok. 2% przypadają  sól (NaCl, 0,6–0,8%), tłuszcze, mocznik, kwas moczowy, amoniak, kwas mlekowy, węglowodany oraz związki mineralne. 

Drugim czynnikiem jest chlorowana woda z wodociągów. Chlor i jego związki to coś, czego stal szlachetna nie lubi. Warto zwrócić uwagę, że związek chloru (sól – NaCl) zawarty jest – o czym wspomnieliśmy – także w ludzkim pocie. Spośród prezentowanych gatunków stali, na chlor i jego związki odporna jest jedynie stal w gat. 316/316L. 

Pokrywanie stali szlachetnej innymi metalami w celu nadania jej koloru złotego. Galwanizacja, IP i PVD.

Stal szlachetna jak już wspomniano, doskonale zastępuje inne metale szlachetne. Aby stworzyć alternatywę dla złotej biżuterii, powszechne stało się pozłacanie powierzchni stali, czyli nadawanie jej złotego koloru, co jednak nie zawsze jest tożsame z pokrywaniem jej warstwą czystego złota.

Pozłacanie takie można uzyskać np. w drodze galwanizacji. Galwanizacja jest procesem elektrochemicznym. Powierzchnie, które mają zostać pokryte, muszą być wcześniej odpowiednio przygotowane poprzez odpowiednie oczyszczenie. W specjalnie przygotowanej kąpieli galwanicznej zawierającej w sobie jony metalu powłokowego np. jony złota, zanurzane są elektrody, pomiędzy którymi przepływa prąd stały. W takim procesie powierzchnia stali pokrywana jest równą warstwą złocenia. Wadą tej metody jest uzyskiwanie powierzchni z nierównościami, które w procesie pozłacania galwanicznego nie są niwelowane. Galwaniczne złocenie stali jest metodą prostą i dość tanią, niestety, ponieważ uzyskiwane tym sposobem powłoki odwzorowują pierwotną porowatość metalu – mogą szybciej ulegać wycieraniu. Nie są one także tak trwałe jak powłoki powstające niżej wymienionymi metodami – IP i PVD.

Kolejną metodą pozłacania jest tzw. platerowanie jonowe IP (Ion Plating). Jest to proces polegający na napylaniu na powierzchnię stali silnie zjonizowanego proszku złota i innych metali – najczęściej tytanu. Proces prowadzi się w odpowiednich warunkach ciśnienia i temperaturze ok. 400 stopni Celsjusza i w obojętnej atmosferze. Ten sposób złocenia powoduje, że powierzchnia elementów staje się gładka, zyskując tym samym na wyglądzie, a także jest mniej podatna na wycieranie. Co ważne w tej metodzie nie stosuje się niklu, który może powodować u osób wrażliwych reakcje alergiczne. Jest to najpopularniejsza metoda nanoszenia koloru stosowana przy pozłacaniu stali nierdzewnej – zapięć, bigli, zawieszek itp.

Inną metodą nadawania koloru złotego powierzchniom metalowym, w tym stali szlachetnej, jest PVD (Phical Vapour Deposition), czyli fizyczne naparowywanie (osadzanie metalu z fazy gazowej). Cały proces zachodzi w zamkniętej komorze próżniowej  i jest całkowicie automatyczny. Proces ten przebiega w niższej temperaturze niż proces IP, co pozwala unikać odkształceń termicznych pokrywanych przedmiotów. Jest też przyjazny środowisku – brak w nim odpadów chemicznych. Zaletami metody PVD jest wysoka trwałość powłoki, jednorodne pokrycie nawet zróżnicowanych kształtów. Niestety proces ten jest dość zaawansowany technologicznie, co wpływa na jego cenę.

W tym miejscu należy  uściślić pojęcie pozłacania. Metody PVD i IP inaczej niż galwanizacja, nie wykorzystują w procesie pozłacania czystego złota. Zwykle pozłacanie przebiega z wykorzystaniem mieszanek złota i innych metali (np. tytanu), co pomaga w uzyskiwaniu trwalszych i odporniejszych na ścieranie warstw. Tradycyjne pozłacanie galwaniczne charakteryzuje się znacznie niższą trwałością niż powłoki nałożone metodami IP i PVD, ponieważ warstwa czystego złota ze względu na miękkość kruszcu szybko ulega wycieraniu. Oczywiście na trwałość powłok ma także wpływ grubość nakładanej warstwy. Zwykle warstwy pozłacające mają od 0,5 do 3 mikronów (0,0005-0,0030 mm), dla porównania podpowiemy, że ludzki włos ma od 30 do 120 mikronów, tak więc warstwy pozłotnicze są naprawdę cienkie, mimo to zapewniają piękny wygląd i trwałość pokrywanym powierzchniom.