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添加铝元素对925银的硬度的影响
时间: 2018-04-13 11:10:49     文章来源: GTC  作者:李冬梅

纯银质地柔软,强度、硬度低、韧性好,铸态硬度42HV,退火态硬度25-30HV,由于它太软容易变形,难以满足镶嵌要求,表面容易刮花失去光泽。为了改善银制品的力学性能,并增加其款式设计自...



       纯银质地柔软,强度、硬度低、韧性好,铸态硬度42HV,退火态硬度25-30HV,由于它太软容易变形,难以满足镶嵌要求,表面容易刮花失去光泽。为了改善银制品的力学性能,并增加其款式设计自由度,最早添加合金元素铜制备一系列的银铜合金。925银在英国用作标准等级银合金达800多年,一直是唯一的货币和银制品、首饰合金。在围绕改善银合金力学性能、抗变色性能方面,多年来国内外一些研究人员进行了较多研究,分析它的变

色原因及影响因素和如何改善它的力学性能。为了进一步改善银的力学性能,可适当添加一些合金元素。本课题研究添加Al元素对925银的铸态组织和性能的影响。在本实验中,当添加0.9%的 Al时,银合金硬度值最大。


       一.925银的制备

       制备925银前先需要制备中间合金。为了获得化学成分尽可能精确的成品合金,有些合金,各组分含量的公差范围很窄,例如:铍青铜5P52,其中铍的含量范围规定为1.9%-2.2%,当含量大于合金2.2%就白白地浪费贵金属。如果量少的组元直接加入合金,特别是当这一组元的性质容易氧化或挥发时,将显著引起金属的损耗,在这种情况下必须使用中间合金。本次实验需要的铝含量低至0.006g,加入这样少的份量必然会不好加,也会在熔炼过程中被氧化或挥发。本实验先将铜熔化并加热到一定的程度,再加入铝,搅拌均匀。最后配出成分含Al百分比为12.7%。




配 料




       选用纯度≥99.99wt%的银小颗粒和纯铜、铜铝中间合金含铝为12.7%来作为原料,每个样品6g为标准。用电子天平(精确度为10−5)称量配好配方,本实验使用了SP25BD小型高频感应熔炼炉来制备925银。




坩埚(熔炼工具)




熔 炼




       采用X射线荧光光谱分析仪QUANT X来分析制备的银样品成分组成,将6个银样品进行执模抛光处理,以得到光滑的平面进行测量,对样品的各个面进行测量,求出平均值得出样品的成分。




以下为测量结果:

表1   各试样的化学成分

编号 成分
1#
Ag(92.5%)-Cu(7.5%)
2#
Ag(92.17%)-Cu(6.93%)-Al(0.9%)
3#
 Ag(92.51%)-Cu(5.99%)-Al(1.5%)
4#
Ag(92.66%)-Cu(5.44%)-Al(1.9%)
5#
Ag(91.36%)-Cu(5.32%)-Al(3.32%)
6#
Ag(93.19%)-Cu(4.73%)-Al(2.08%)






熔炼后抛光处理后的样品





X射线荧光光谱分析仪






       分析:

      由于熔炼过程中发生了各种不可控的因素:熔炼过程中木碳的加入未能完全隔绝氧气,在熔融的状态下会大量吸收氧,可以溶解超过自身体积的21倍氧;在高温条件下,铜容易积聚氧,使铜氧化,首饰铸件容易产生缩松、缩孔、气孔;由于铝元素少,密度轻,与基体结合不好,在熔炼的时候,在银合金表面偏聚造成铝的含量与实际含量有偏差;或者搅拌得不够均匀等因素造成熔炼结果与实际有偏差。




硬度测试1




硬度测试2






       硬度测试在HV-1000型的显微维氏硬度计进行,加载负荷0.5kg,加载时间为15s。将6个银样品进行执模抛光处理,以得到光滑的平面进行测量。

       用相应的标准硬度块对硬度计进行校检,选用试验力0.5kg进行试验,将试样平稳放置于试验台上施加试验力,待压头上升试验结束,用压痕对角线平均值,计算出维氏硬度值。







       分析:

      观察上表可知,标准925银的硬度为54.62HV,添加铝元素后的银合金的维氏硬度大都比标准925银高,其中成分为Ag(91.36%)-Cu(5.32%)-Al(3.32%)的样品比标准925银略低,可能的原因有:加入过多的铝降低它的硬度或由于试验的偶然性造成。2#号Ag(92.17%)-Cu(6.93%)-Al(0.9%)的硬度最高,即在本次实验中,当铝含量为0.9%时,它的硬度最大。






 





参考文献

[1] 薄海瑞,袁军平等Zn对斯特林银组织和性能的影响[J].特种铸造及有色合金.2011.31(7):680-684

[2] 范科  高含Mn量Mg-Mn中间合金的制备及应用[J]. 重庆.重庆大学.2010

[3] 薄海瑞,饰用银合金的开发及应用现状[J].铸造技术,2011(3):32



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