Utforsk rent sølv og sølvlegeringer som brukes til smykker
En omfattende guide til rent sølv og sølvlegeringsmaterialers egenskaper og funksjoner
Sølv har en forlokkende hvit glans, høy kjemisk stabilitet og estetisk samleverdi, noe som gjør det svært populært blant folk (spesielt kvinner), og det har derfor fått tittelen "kvinnenes metall". Det er mye brukt til smykker, pyntegjenstander, sølvtøy, servise, gratulasjonsgaver, medaljer og minnemynter. Sølvsmykker har et stort marked i utviklingsland, og sølvservise er populært blant familier. Minnemynter i sølv er utsøkt designet, utstedes i begrenset antall og har en verdibevarende og verdiøkende funksjon, noe som gjør dem svært ettertraktet blant myntsamlere og investorer.
Innholdsfortegnelse
Seksjon Ⅰ Grunnleggende egenskaper ved sølv
1. Fysiske egenskaper ved sølv
Sølv er et grunnstoff i gruppen IB i 5. periode i det periodiske system, med grunnstoffsymbolet Ag, atomnummer 47 og relativ atommasse 107,870. Sølv har en svært høy refleksjonsevne for synlig lys, 92％-96％ i bølgelengdeområdet 380-780 nm, den høyeste blant alle metalliske grunnstoffer, og betydelig høyere enn andre edelmetallelementer (Figur 4-1). Derfor fremstår sølv som lyst
De viktigste fysiske egenskapene til sølv er vist i tabell 4-1. Ved romtemperatur er tettheten til sølv 10,49 g/cm3og etter hvert som temperaturen øker, synker sølvets tetthet til 9,35 g/cm3 rett før det smelter. Sølv er den beste lederen av elektrisitet og varme blant alle metaller, noe som gjør det vanskeligere å 3D-printe og lasersveise, ettersom varmen som tilføres lokalt, raskt ledes ut i omgivelsene, noe som gjør det vanskelig å konsentrere varmen.
Tabell 4-1 De viktigste fysiske egenskapene og indeksverdiene til sølv
| Fysiske egenskaper | Indeksverdier | Fysiske egenskaper | Indeksverdier |
|---|---|---|---|
| Fargekoordinater | L* = 95,8, a* =-0,7, b* = 5,3 | Lineær ekspansjonskoeffisient (0-100 ℃) | 19.2 x 10-6/℃ |
| Tetthet (20 ℃) | 10,49 g/cm3 | Resistivitet (25 ℃) | 1.59 x 10-6Ω⸳cm |
| Smeltepunkt | 961.78 | Spesifikk varmekapasitet (25℃) | 25,41 J/(mol⸳K) |
| Kokepunkt | 2177 | Fusjonsvarme | 11,30 kJ/mol |
| Damptrykk (smelting) | 0,38 Pa | Fordampningsvarme | 284,6 kJ/mol |
| Varmeledningsevne (25 ℃) | 433 W/(m⸳K) | Debye-temperatur ϴd | 215 K |
| Termisk diffusivitet (0 ℃) | 1.75 m2/s | Magnetisk susceptibilitet | -0.15 x 10-6 cm3/g |
2. Kjemiske egenskaper ved sølv
Sølv har ikke reaktive kjemiske egenskaper, og den kjemiske stabiliteten er bedre enn for metaller som jern og kobber. Det reagerer ikke med oksygen, hydrogen, inerte gasser og organiske gasser ved romtemperatur, og selv ved høye temperaturer reagerer det ikke med hydrogen eller inerte gasser, noe som gjør det utsatt for korrosjon og misfarging.
Sølv har en sterk affinitet for svovel, og i atmosfærer som inneholder skadelige stoffer som H2S, SO2COS (karbonylsulfid), og i vandige løsninger som inneholder sulfider, er det utsatt for korrosjon og danner uløselig svart Ag2S-forbindelser på overflaten, og korrosjonsatferden viser for det meste elektrokjemiske egenskaper. Når sølv blir liggende i luften, danner overflaten gradvis svart Ag2S, noe som fører til at smykker blir matte og misfargede. Denne egenskapen ved sølv har stor innvirkning på dets verdi som edelmetall. Ag2S kan brytes ned til metallisk sølv og SO2 når den varmes opp i luften.
Ved romtemperatur løser sølv seg i salpetersyre og konsentrert svovelsyre, men er uløselig i saltsyre og fortynnet svovelsyre. Ved oppvarming oppløses det i saltsyre, svovelsyre, salpetersyre og kongevann. I likhet med gull reagerer sølv lett med kongevann og mettede klorerte syrer; sølv danner et AgCl-nedfall, som kan brukes til å skille gull og sølv.
I likhet med gull har sølv god korrosjonsbestandighet i alkaliske oppløsninger og smeltede alkalimetaller, noe som gjør det til et vanlig smeltedigelmateriale for smeltet NaOH og KOH.
Sølv kan langsomt kombineres med halogener ved romtemperatur, men under oppvarmingsforhold kan sølv reagere svært raskt med halogener og danne sølvhalogenider. Sølv oppløses i visse kompleksdannere som er mettet med luft (for eksempel cyanider av alkalimetaller fra gruppe ⅠA og jordalkalimetaller fra gruppe ⅡA, oksygenholdige cyanidløsninger og sure tioureaoppløsninger som inneholder Fe3+ ), og danner stabile komplekser (Tabell 4-2).
Tabell 4-2 Sølvets oppførsel i ulike korrosive medier
| Etsende medier | Middels tilstand | Temperatur | Graden av korrosjon av sølv | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Etsende medier | Middels tilstand | Temperatur | Nesten ingen korrosjon | Lett korrosjon | Moderat korrosjon | Alvorlig korrosjon |
| Svovelsyre | 98％ | 18℃ | Ja | |||
| Svovelsyre | 98％ | 100℃ | Ja | |||
| Salpetersyre | 0,1 mol/L | Romtemperatur | Ja | |||
| Salpetersyre | 70％ | Romtemperatur | Ja | |||
| Salpetersyre | Røyk (>90％) | Romtemperatur | Ja | |||
| Saltsyre | 36％ | 18℃ | Ja | |||
| Saltsyre | 36％ | 100℃ | Ja | |||
| Hydrofluorsyre | 40％ | Romtemperatur | Ja | |||
| kongevann | 75％HCl + 25％HNO3 | Romtemperatur | Ja | |||
| Hydrogensulfid | Luftfuktighet | Romtemperatur | Ja | |||
| Fosforsyre | > 90％ | Romtemperatur - 100 °C | Ja | |||
| Klor | Tørt klor | Romtemperatur | Ja | |||
| Klor | Våt klor | Romtemperatur | Ja | |||
| Sitronsyre | Romtemperatur - 100 °C | Ja | ||||
| Kvikksølv | Romtemperatur | Ja | ||||
| Jern(I II)kloridoppløsning | Romtemperatur | Ja | ||||
| Sod iumhydroksidløsning | Romtemperatur | Ja | ||||
| Ammoniakkløsning | Romtemperatur | Ja | ||||
| Kaliumcyanidoppløsning | Romtemperatur ~ 100 ℃ | Ja | ||||
| Smeltet natriumhydroksid | 350℃ | Ja | ||||
| Smeltet natriumperoksid | 350℃ | Ja | ||||
| Smeltet natriumsulfat | 350℃ | Ja | ||||
Sølv kan danne forbindelser med ulike stoffer og finnes i form av monovalente ioner i disse forbindelsene, for eksempel AgNO3, Ag2O, AgCl, AgBr, AgCN, Ag2SO4osv. AgNO3 brukes ofte som hovedsalt for cyanidfri forsølvning og er en kilde til sølvioner. Sølvnitratløsning inneholder et stort antall sølvioner, noe som gjør den svært oksidativ, lett nedbrytes i lys, kan forårsake proteinkoagulering og har visse etsende effekter på huden, så den bør oppbevares i brune flasker. Ag2O er et svartbrunt pulver med dårlig termisk stabilitet, som spaltes til sølv og oksygen ved oppvarming. AgCl er uløselig i vann, men lett løselig i KCN, NaCN og andre stoffer. AgCl suspendert i fortynnet svovelsyre kan lett reduseres til sølv av negativt ladede metaller som sink, jern osv., og denne enkle metoden er mye brukt til raffinering av sølv.
AgBr har de samme egenskapene som AgCl, løser seg i ammoniumsalter, tiosulfater, sulfitter og cyanidløsninger, og kan lett reduseres til metallisk sølv. De lysfølsomme egenskapene til sølvhalogenider er de viktigste egenskapene; under påvirkning av lys brytes de ned til sølv og frie halogener. Denne egenskapen utnyttes til å produsere fotografisk film, fotopapir og sensibiliserte membraner.
3. Mekaniske egenskaper
De viktigste mekaniske egenskapene til rent sølv er vist i tabell 4-3. Rent sølv er veldig mykt, med god duktilitet og smidighet, nest etter gull i duktilitet, og kan presses til tynne plater og trekkes til fine tråder; 1 gram sølv kan trekkes til en 1800 meter lang tråd og valses til folie med en tykkelse på 10 μm. Men når sølv inneholder små mengder urenheter som Sb, Bi og Pb, blir det sprøtt, og duktiliteten reduseres betydelig, med effekten av Pb som den mest uttalte.
Tabell 4-3 viser de viktigste mekaniske egenskapene til glødet rent sølv.
| Mekaniske egenskaper | Indeksverdier | Mekaniske egenskaper | Indeksverdier |
|---|---|---|---|
| Brinell-hardhet HB/N/mm2 | 25 | Krympningshastighet i tverrsnitt /％ | 80 ~ 95 |
| Strekkfasthet /MPa | 140 ~ 160 | Elastisk modul E/GPa | 82 |
| Strekkgrense /MPa | 20 ~ 25 | Skjæremodul G/GPa | 28 |
| Forlengelseshastighet /％ | 40 ~ 50 | Kompresjonsmodul B/GPa | 101.8 |
Rent sølv kan styrkes gjennom kaldbearbeiding Figur 4-2. Bearbeidingshastigheten påvirker de mekaniske egenskapene til sølv. Den første prosesseringshastigheten for glødet rent sølv kan nå 99％. Etter hvert som bearbeidingshastigheten øker, øker hardheten, strekkfastheten og flytegrensen til sølv, mens forlengelseshastigheten raskt avtar, og arbeidsherdingshastigheten viser et mønster med først rask og deretter langsom. På grunn av rent sølvs lave stablingsfeilenergi er imidlertid ikke den arbeidsherdende effekten betydelig, og styrken og hardheten etter bearbeiding forblir veldig lav, noe som gjør det vanskelig å oppfylle styrkekravene for å sette smykker.
Den lave stablingsfeilenergien til rent sølv betyr at den arbeidsherdende effekten ikke er betydelig, og styrken og hardheten etter bearbeiding forblir svært lav, noe som gjør det vanskelig å oppfylle styrkekravene for innfatning av smykker. De mekaniske egenskapene til sølv i den bearbeidede herdede tilstanden endres raskt etter glødebehandling. Når glødetemperaturen øker, reduseres hardheten til rent sølv gradvis ved forskjellige prosesseringshastigheter, men reduksjonshastigheten må være mer konsistent. Når prosesseringshastigheten er under 50％, reduseres hardheten raskest ved en glødetemperatur på 200 °C; når prosesseringshastigheten er over 70％, reduseres hardheten raskest ved en glødetemperatur på 100 °C (Figur 4-3).
Et annet kjennetegn ved rent sølv i bearbeidet tilstand er at det er utsatt for "naturlig aldringsmykning", noe som betyr at styrken og hardheten til den bearbeidede profilen eller produktet gradvis reduseres under naturlig plassering, noe som er ugunstig for bruk av smykker. Oppmykningen av rent sølv under naturlig aldring er faktisk forårsaket av utvinning eller til og med dannelse av omkrystalliserte strukturer. Forskning viser at endringen i styrken til rent sølv etter kald deformasjon er relatert til materialets renhet, deformasjonsmengde, aldringstemperatur og plasseringstid. Polykrystallinsk rent sølv kan til og med oppleve naturlig aldringsmykning ved temperaturer under 20 ℃; mykningshastigheten avhenger av deformasjonen og urenhetsinnholdet i rent sølv. Omfanget av behandlingsdeformasjonen påvirker også i stor grad aldringsmykningen. Sølv med en renhet på 99,999％ begynner å mykne etter å ha blitt deformert med 99％ og holdt i 10 timer ved 20 °C, mens det etter 50％ deformasjon kan opprettholdes i 100 timer ved 20 °C før det begynner å mykne.
4. Prosessytelse
Sølv har et relativt lavt smeltepunkt og kan smeltes ved hjelp av flamme-, induksjons- og motstandsoppvarming. Under smelting av sølv oppstår det imidlertid ofte et fenomen som kalles "sølvregn", som kjennetegnes av metallsprut, noe som fører til betydelige tap. Når sølv smeltes i et miljø med dårlige atmosfæriske forhold eller vakuum, er flyktigheten til sølv relativt høy, og den er enda høyere i en oksiderende atmosfære enn i en reduserende atmosfære.
Sølv er utsatt for dannelse av porøsitetsdefekter under støping, og prinsippet for dannelsen av dem er nært knyttet til sølvets egenskaper. I følge støpedannelsesteorien er hovedårsaken til generering av porøsitet at under størkningsprosessen reduseres løseligheten av gass i det smeltede metallet med temperaturfallet, noe som fører til gassovermetning, nedbør og boblevekst, som ikke blir utvist i tide, noe som resulterer i porer. Porene i sølvstøpegods er relatert til oksygenet som absorberes av det smeltede metallet. Fra det binære fasediagrammet Ag-O (figur 4-4) kan man se at når den mettede oksygensølvsmelten størkner, begynner den å størkne ved ca. 951 °C under sølvsmeltepunktet (961,78 °C), og størkningen er fullført ved ca. 931 °C.
Merk: G representerer gassfasen; (Ag) +L representerer tofaseregionen fast-væske,
hvor (Ag) representerer den sølvbaserte faste løsningen, og L representerer væskefasen.
Tabell 4-4 viser løseligheten av oksygen oppløst som atomer i sølv i en oksygenatmosfære på 1 atm. Løseligheten av oksygen i smeltet sølv rett over smeltepunktet er høyest, ca. 3200 x 10-6og når 21 ganger sitt eget volum. Når temperaturen øker, øker sølvvæskens overopphetingsgrad, og oksygenets løselighet avtar.
Når sølvvæsken størkner, reduseres løseligheten av oksygen i fast sølv betydelig. Løseligheten av oksygen i fast sølv ved 931 °C når sitt maksimum, omtrent 60 x10-6. Når temperaturen synker, synker løseligheten av oksygen i fast sølv raskt, og ved romtemperatur kan sølv knapt absorbere oksygen. Løseligheten av oksygen er ikke bare relatert til temperatur, men også til partialtrykket av oksygen. Når partialtrykket av oksygen øker, øker løseligheten, og reaksjonen mellom sølv og oksygen endres også.
Tabell 4-4 viser løseligheten av oksygen i sølv i en oksygenatmosfære på 1 atm.
| Temperatur /℃ | Temperatur /℃ | 200 | 400 | 600 | 800 | 973 | 1024 | 1075 | 1125 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Oksygeninnhold | x10-6 | 0.03 | 1.4 | 10.6 | 38.1 | 3050 | 2950 | 2770 | 2640 |
| Oksygeninnhold | mm3/g | - | - | - | - | 2135 | 2056 | 1939 | 1849 |
Under størkning vil stoffer som er oppløst i sølvvæsken, for eksempel O, N og H, bli utskilt til fast-væske-grensesnittet. Når metningsløseligheten er overskredet, vil de frigjøres. Dannelsen av gassporer består av to stadier: kjernedannelse og vekst. Kjernedannelsen må overvinne de kombinerte effektene av atmosfærisk trykk, metallets statiske trykk og tilleggstrykk fra overflatespenning. Først når trykket i gassen som utfelles, overstiger den totale verdien av de ytre trykkene, kan det dannes en boblekjerne. Boblen vokser videre, og når den blir stor nok, øker oppdriftskraften som virker på den, noe som får den til å stige og løsne. Når boblens fuktingsvinkel med faststoffoverflaten er ϴ> 90, er den lett å løsne; når ϴ< 90, er den ikke lett å løsne. Hvis dendrittveksten under størkning er større enn stigningshastigheten, vil de voksende dendrittene omslutte boblene fullstendig og danne gassporer.
Sølv har en myk tekstur, noe som gjør det velegnet til håndlagde smykker. I tradisjonell sølvsmykkeproduksjon brukes rent sølv i stor utstrekning til å lage filigran- og vevde smykker, ofte ved hjelp av teknikker som hamring og gravering for å danne dekorative mønstre på smykkets overflate. I moderne smykkeproduksjon brukes også kaldbearbeidingsteknikker som valsing, trekking, stempling og hydraulisk pressing i stor utstrekning til å bearbeide sølvsmykker, der man utnytter den utmerkede duktiliteten til rent sølv. Teknikker som spinning, dyptrekking og dypstempling brukes ofte til å lage sølvskåler, sølvkopper og annet kunsthåndverk.
Del II Renhet og klassifisering av sølvsmykker
1. Renhetsmerking av sølvsmykker
For sølvsmykker angis renheten med en kombinasjon av tusendels renhet og sølv, Ag eller S (S er forkortelsen for sølv på engelsk). For eksempel kan sølvsmykker som inneholder 92,5％, merkes med et renhetsmerke som 925 sølv, 925Ag, 925 S eller 925. For sølvsmykker med en renhet som ikke er lavere enn 99％, er renhetsmerket merket som finsølv, 990 sølv, 990 Ag eller S 990. Det som vanligvis omtales som tusendels sølv på markedet (med et sølvinnhold som ikke er lavere enn 99,9％), er ensartet merket som rent sølv.
2. Klassifisering av sølvsmykkers renhet
Sølv er mye brukt i produksjonen av smykker, håndverk og andre dekorative gjenstander. Basert på renheten av sølv, kan det deles inn i smykkesølv med høy renhet og smykkesølv med vanlig renhet.
2.1 Smykkesølv med høy renhet
Som navnet antyder, refererer smykkesølv med høy renhet til sølv med en høy renhetsgrad, som kan deles inn i flere kategorier:
(1) Rent sølv.
Teoretisk sett skal sølvinnholdet være 100％. Men på samme måte som "gull ikke er helt rent", er heller ikke sølv det. Selv med dagens vitenskapelige og teknologiske nivå er det svært vanskelig å smelte sølv med en renhet på 100％, og man kan bare komme i nærheten av denne renhetsverdien. Rent sølv er også kjent som "finsølv", og det har fått navnet sitt på grunn av de unike mønstrene som dannes på overflaten under smelte-, raffinerings- og kondenseringsprosessene. Når det gjelder smykkematerialer, er det verken nødvendig eller praktisk å forfølge sølvets renhetsgrad. Derfor klassifiseres sølv med en renhet som ikke er lavere enn 99,6％ i bransjen generelt som finsølv. Sølv med et innhold som ikke er lavere enn 99,9％ kalles rent sølv.
(2) 990 finsølv.
Sølvinnholdet må være minst 990 ‰. 990‰ finsølv ble tidligere ofte brukt som standardsølv for sirkulasjon og handel. Det kan brukes som sikkerhet for eiendom, som sølvbacking for bedriftskonsortier og som medium for handelsutveksling.
Rent sølv og 990-sølv har en høyere kvalitet, noe som gjør dem mykere i konsistensen. De brukes vanligvis bare til sølvsmykker uten utsmykning, og det er vanligst med sølvsmykker i tradisjonell stil.
2.2 Smykkesølv av vanlig renhet
Smykkesølv av vanlig renhet ved å tilsette en liten mengde andre metaller til rent sølv eller sterlingsølv, noe som resulterer i en hardere tekstur av sølv. Denne typen sølv er vanligvis basert på Ag-Cu-legeringer, ettersom kobber har fysiske og kjemiske egenskaper som ligner på sølvets, noe som kan gi farget sølv seighet og opprettholde god duktilitet. I tillegg kan noen legeringselementer til en viss grad undertrykke den sløvende effekten av luft på sølvsmykker. Derfor er overflateglansen til mange fargede sølvpynt mindre utsatt for endring sammenlignet med rent sølv og sterlingsølv. Vanlig renhet smykker sølv inkluderer hovedsakelig følgende kategorier:
(1) 980 sølv.
Angir et sølvinnhold på 98％, med et renhetsmerke på 980 S. Dette fargede sølvet er litt hardere enn rent sølv og sterlingsølv, og brukes mest til å lage verdibevarende smykker.
(2) 958 sølv.
Det har et sølvinnhold på 95,8％, den andre standardlegeringen for sølvsmykker i 1100-tallets England, kjent som Britannia-sølv. Det har lavere hardhet og egner seg ikke til innfatning av edelstener.
(3) 925 sølv.
Angir et sølvinnhold på 92,5％, kjent som "sterlingsølv", når bare Cu brukes som legeringselement. Dette er den første standardlegeringen for smykkesølv i England på 1100-tallet, som fortsatt er i bruk i dag, med en historie på over 800 år, og som er allment akseptert og brukt over hele verden. Dette sølvet har en viss hardhet og seighet, noe som gjør det egnet til å lage ringer, halskjeder, brosjer, hårnåler og andre smykker, og det egner seg godt til innfatning av edelstener.
(4) 900 sølv.
Sølvinnholdet er 90％, med god styrke og hardhet. Opprinnelig ble det hovedsakelig utviklet for å lage sølvmynter, men det er også kjent som myntsølv og senere brukt til å lage smykker.
(5) 800 sølv.
Angir et sølvinnhold på 80％; dette sølvet har høy hardhet og god elastisitet, noe som gjør det egnet til å lage håndklokker, krageklemmer og andre smykker.
Det finnes sølv med lavere renhetsgrad, for eksempel 700 sølv, 600 sølv og 500 sølv. Det er verdt å merke seg at sølv ikke har like stabile kjemiske egenskaper som gull, spesielt når det utsettes for luft, noe som kan føre til at det anløper og mister glansen. Derfor har sølv alltid hatt lav status i edelmetallsmykker, klassifisert som lavverdige edelmetallsmykker med en lavere verdi enn platina og gull.
Del III Legering av rent sølv og sølv
1. Dekorativt rent sølv
Kulturen med tradisjonelle håndlagde sølvsmykker har en tusenårig historie. Tradisjonelle sølvsmykker bruker hovedsakelig håndverksteknikker som hamring, støping, filigran og gravering, noe som krever myke og lettformede materialer. Materialet er derfor hovedsakelig rent sølv, og formene og mønstrene består hovedsakelig av vinranker, blomster, lykkebringende dyr og lykkebringende tegn. Denne tradisjonelle håndverkskulturen har gått i arv frem til i dag og har fortsatt et visst marked (figur 4-5).
Smykkebedrifter kjøper vanligvis rene sølvkorn eller rene sølvbarrer som råmateriale når de produserer sølvsmykker (Figur 4-6. Figur 4-7).
For å sikre kvaliteten på rene sølvprodukter er det nødvendig å ta utgangspunkt i kilden til råmaterialkvalitetene. Rent sølv er delt inn i tre kvaliteter basert på kjemisk sammensetning: IC-Ag99,99, IC-Ag99,95 og IC-Ag99,90. Bransjestandarden "Silver Granules" (YS/T 856-2012) spesifiserer kravene til spesifikasjonene for sølvgranulat, med en partikkelstørrelse på 1-15 mm, og den kjemiske sammensetningen må oppfylle de internasjonale standardkravene for sølvblokker. Den internasjonale standarden "Silver Ingots" spesifiserer tydelig den kjemiske sammensetningen og urenhetsinnholdet i disse tre klassene av rene sølvblokker, som vist i tabell 4-5.
Tabell 4-5 Krav til den kjemiske sammensetningen av rene sølvbarrer
| Karakter | wt (Ag) (≥)％ | Innhold av urenheter (wt≤)/％ | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Karakter | wt (Ag) (≥)％ | Cu | Pb | Fe | Sb | Se | Te | Bi | Pd | Totalt antall urenheter |
| IC-Ag99.99 | 99.99 | 0.0025 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.0005 | 0.0008 | 0.0008 | 0.001 | 0.01 |
| IC-Ag99.95 | 99.95 | 0.0250 | 0.015 | 0.002 | 0.002 | - | - | 0.001 | - | 0.05 |
| IC-Ag99. 90 | 99.90 | 0.0500 | 0.025 | 0.002 | - | - | - | 0.002 | - | 0.10 |
Som nevnt tidligere er styrken og hardheten til tradisjonelle rene sølvsmykker svært lav. Selv med kaldprosessering kan arbeidsherdingsnivået være høyere på grunn av at sølv er et metall med lav stablingsfeilenergi. Dessuten er rent sølv i herdet tilstand utsatt for naturlig aldring, noe som gjør det lett å deformere og slites under daglig bruk. På grunn av den lave styrken er det også uegnet til innfatning av edelstener, noe som gjør det vanskelig å skape design med tredimensjonal effekt. I tillegg er rent sølv utsatt for matthet og misfarging i luften.
For å forbedre manglene ved rent sølvmateriale er det nødvendig å modifisere det ved hjelp av legering eller spesielle prosesseringsteknikker, slik at det modifiserte materialet oppfyller de tilsvarende smykkestandardene samtidig som det har god omfattende ytelse i fysiske, kjemiske, mekaniske og prosesseringsaspekter.
2. Mikrolegert sølv
Industrien har utviklet høyrent sølv som motstår naturlig aldring, mykgjøring og sløvhet ved hjelp av mikrolegeringsmetoder, eller skapt smykker av sølv med høy hardhet og høy renhet ved hjelp av spesielle behandlingsteknikker.
2.1 Mikrolegert sølv
Forskning har vist at tilsetning av sporlegeringselementer til rent sølv kan forbedre styrken og herdehastigheten, undertrykke utvinningsprosessen til en viss grad, heve omkrystalliseringstemperaturen og forbedre legeringens herdeegenskaper og motstand mot naturlig aldringsmykning. Hvis man for eksempel tilsetter spor av sjeldne jordartsmetaller (Y, La, Ce) til rent sølv med en renhet på 99,96％ i mengder mindre enn 0,11％, får man en sølvloddelegering som har bedre korrosjonsbestandighet og høyere motstand mot aldringsmykning sammenlignet med rent sølv, noe som gjør den egnet som materiale for sølvsmykker (figur 4-8).
På samme måte resulterer tilsetning av 0,01％ Mn til vanlig rent sølv, med en prosesseringshastighet på 97％, i en strekkfasthet på 340 MPa og en hardhet på HV103 for Mn-mikrolegert rent sølv, som kan forbli stabilt i 365 dager ved 25 ℃, mens vanlig rent sølv går tilbake til styrken og hardhetsnivået før deformasjon på mindre enn 30 dager, og styrken og hardheten er i utgangspunktet gjenopprettet til nivået før deformasjon (figur 4-9). Tilsetning av Mn kan effektivt forfine sølvkornet, øke antall korngrenser, forbedre deformasjonsmotstanden og spille en rolle i å styrke og stabilisere mekaniske egenskaper.
σb. Strekkfasthet; δ. Forlengelse; HV. Mikro Vickers-hardhet; Vanlig rent sølv; Mn mikrolegert rent sølv
2.2 Elektroformet hardt sterlingsølv
Den elektroformede prosessen med hardt 999-sølv er en smykkedannende teknikk basert på prinsippet om elektrokjemisk deponering. Ved å forbedre formuleringen av elektroformingsløsningen og parametere som pH-verdi, arbeidstemperatur, innhold av organisk blekemiddel og omrøringshastighet, forbedres den indre strukturen i sølvet, slik at man oppnår en tett struktur nær nanokrystaller, noe som øker sølvets styrke og hardhet betydelig. Det representerer et gjennombrudd og en innovasjon innen tradisjonelle sterlingsølvsmykker.
Sølvinnholdet i elektroformet hardt 999 sølv er ikke mindre enn 99,9％, og oppfyller kvalitetsstandarden for 999 sølv, men hardheten er mer enn tre ganger så høy som for vanlige 999 sølvsmykker. Det har en hardhet som kan sammenlignes med 925 sølv, noe som forbedrer rene sølvsmykkers deformasjon og slitestyrke betydelig og oppfyller kravene til edelsteninnlegg. På grunn av smykkets hule indre er volumet dessuten fire ganger så stort som for vanlige rene sølvsmykker med samme vekt, noe som gjør det mulig å skape tredimensjonale og levende former. Produktet har en god tredimensjonal effekt og har en kombinasjon av ren sølvkvalitet, 925 sølvs hardhet og tradisjonelle sølvsmykker med 1/3 vekt (figur 4-10).
3. Sølvlegeringssystemer for smykker
Styrkeegenskapene til mikrolegert sølv er i stor grad avhengig av kald deformasjonsherding. Når smykkene utsettes for varme under prosesser som sveising og polering, reduseres imidlertid hardheten raskt, noe som gjør det vanskelig å oppfylle produksjons- og brukskravene. Derfor er den viktigste tilnærmingen i markedet for sølvsmykker å redusere sølvets finhet gjennom legering for å oppnå en sølvlegering med god ytelse, og sølvlegeringer som inneholder 92,5％ er de mest brukte. Teoretisk sett kan alle elementer som kan oppløses i sølv, gi en forsterkende effekt, men graden av forsterkning varierer mellom ulike legeringselementer. Dessuten har mange elementer en alvorlig tendens til å segregere ved korngrensene i sølv. Ved mikrolegering for å styrke sølv er mengden som tilsettes svært liten og kan fungere som fordelaktige legeringselementer. Men når innholdet overstiger løselighetsgrensen, kan det føre til at sølvet blir sprøtt. De vanligste legeringselementene for sølvlegeringer inkluderer hovedsakelig Cu, Zn, Pd, Pt, Sn, In, Si, Ge og andre.
3.1 Ag-Cu-legering
Fasediagrammet for den binære legeringen Ag-Cu er vist i figur 4-11. Ag-Cu-legeringen er en eutektisk legering med et kobberinnhold ved et eutektisk punkt på 28,1％, som inntreffer ved 779 °C. Den maksimale løseligheten av kobber i sølv er 8,8％. Innenfor dette området, når kobberinnholdet øker, synker legeringens smeltepunkt helt til det når legeringens eutektiske temperatur. Derfor forbedrer tilsetning av kobber til sølv støpeegenskapene. Etter størkning danner Ag-Cu-legeringen ikke-blandbare sølvrike og kobberrike faste oppløsninger, noe som øker legeringens styrke betydelig. Aldringsbehandling av legeringen i fast form ved lave temperaturer kan gi ytterligere utfellingsforsterkning. Dermed kan kobber gi en merkbar forsterkende effekt i sølv og øke omkrystalliseringstemperaturen.
Merk: 960 ℃ representerer smeltepunktet for rent sølv; 1083 ℃ representerer smeltepunktet for rent kobber; 8,8％ er den maksimale løseligheten av kobber i sølv; 28,1％ er kobberinnholdet ved det eutektiske punktet; 779 ℃ er den eutektiske temperaturen; 92.0％ indikerer at den maksimale løseligheten av sølv i kobber er 100％-92,0％ = 8,0％; punkt A punkt E representerer liquiduslinjen; a er den sølvbaserte faste løsningen; 0 er den kobberbaserte faste løsningen; G representerer temperaturen der løseligheten av sølv i kobber synker til 0 under likevektsforhold.
De viktigste mekaniske egenskapene til legeringen er vist i tabell 4-6. Etter hvert som Cu-innholdet øker, forbedres Ag-Cu-legeringens styrke og hardhet, mens forlengelsen synker tilsvarende.
Tabell 4-6 viser de viktigste mekaniske egenskapene til Ag-Cu-legeringen.
| Legeringskvalitet | Hardhet HB/(N/mm)2） | Strekkfasthet/MPa | Forlengelse/％ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Legeringskvalitet | Annea ledet staten | Bearbeidet tilstand | Glødet tilstand | Bearbeidet tilstand | Annea ledet staten | Bearbeidet tilstand |
| 95％Ag-5％Cu | 50 | 119 | 240 | 450 | 43 | 5 |
| 92,5％Ag-7,5％Cu | 57 | 118 | 260 | 470 | 41 | 4 |
| 90％Ag-10％Cu | 64 | 125 | 270 | 450 | 35 | 4 |
| 87,5％Ag-12,5％Cu | 70 | 127 | 260 | - | 38 | 4 |
| 80％Ag-20％Cu | 79 | 134 | 310 | 500 | 35 | 4 |
| 75％Ag-25％Cu | 82 | 135 | 320 | 540 | 33 | 4 |
Etter tilsetning av Cu til sølv har fargen en viss innvirkning. Etter hvert som Cu-innholdet øker, reduseres Ag-Cu-legeringens refleksjonsevne for synlig lys gradvis (Figur 4-12), og fargen på legeringen endres gradvis fra sølvhvit til lys rosa, rosa og til og med rød.
Cu er det mest brukte legeringselementet i Ag, og den tradisjonelle sølvfargen er en binær legering med Cu som legeringselement, med hovedkvaliteter inkludert 980 sølv, 925 sølv, 900 sølv og 800 sølv. Sølvlegeringene i det nåværende markedet er også i utgangspunktet basert på Ag-Cu-legeringen som basislegering. Selv om kobber kan forbedre sølvets styrke, hardhet og støpeegenskaper, forbedrer det ikke sølvets motstand mot mørkfarging og misfarging. På grunn av legeringens tofasestruktur oppstår det dessuten en korrosjonsmikrobatterieffekt i korrosive miljøer, noe som gjør korrosjonsbestandigheten dårligere enn for en enfaset sølvoppløsning i fast form.
3.2 Ag-Pd-legering
Forskning viser at tilsetning av en viss mengde edle metaller til sølv effektivt forbedrer sølvets motstandskraft mot mørkfarging og misfarging. Pd er det foretrukne edelmetallelementet i sølv, og figur 4-13 viser fasediagrammet for den binære legeringen Ag-Pd.
Legeringen er uendelig løselig i flytende og faste faser, og danner en kontinuerlig fast løsning. Derfor er den forsterkende effekten av palladium på sølv generelt beskjeden, som vist i tabell 4-7. Kald deformasjon kan forbedre legeringens styrke og hardhet til en viss grad. Den kan likevel ikke fullt ut oppfylle styrkekravene til innebygde smykker, noe som gjør det nødvendig å tilsette andre legeringselementer for ytterligere forsterkning.
Tabell 4-7 De viktigste egenskapene til den glødede legeringen
| Legeringskvalitet | Smeltetemperatur /℃ | Tetthet /(g/cm3) | Hardhet HV/(N/mm2) | Strekkfasthet /MPa | Varmeledningsevne /[W/(cm⸳K)] |
|---|---|---|---|---|---|
| 95％Ag - 5％Pd | 980 ~ 1020 | 10.5 | 28 | 170 | 2.20 |
| 90％Ag - 10％Pd | 1000 ~ 1060 | 10.6 | 35 | 210 | 1.42 |
| 80％Ag - 20％Pd | 1070 ~ 1150 | 10.7 | 45 | 260 | 0.92 |
Palladium forbedrer effektivt sølvets motstandskraft mot anløping på grunn av sulfid. Når palladiuminnholdet øker, reduseres tendensen til at sølvet anløper og misfarges på grunn av sulfid betydelig. Legeringens smeltepunkt øker imidlertid, krystalliseringsintervallet utvides også, og palladium er utsatt for gassabsorpsjon under smelting, noe som øker vanskeligheten med smelting og støping, noe som krever smelting under vakuum eller inert gassbeskyttelse.
På grunn av den kontinuerlige økningen i prisen på palladium, øker tilsetning av palladium kostnadene for sølvlegeringer betydelig. Derfor har bruken av palladium i sølv gått kraftig ned de siste årene, og eksisterende bruksområder er hovedsakelig basert på små tilsetninger.
Copywrite @ Sobling.jewelry - Tilpasset smykkeprodusent, OEM og ODM smykkefabrikk
Del IV Sterlingsølv og modifikasjoner av dette
Sterling stammer fra navnet til en tysk myntprodusent, Easterlings, på 1100-tallet. Han tok med seg avanserte teknikker for fremstilling av sølvmynter og sølvlegeringer til England under Henrik II, og skapte en sølvlegering som besto av 92,5％Ag og 7,5％Cu. Denne legeringen ble mye brukt og ble det første merket av sølvlegering i 1100-tallets England. Til ære for denne myntmakeren fikk legeringen navnet sterlingsølv. Til å begynne med refererte sterlingsølv spesifikt til legeringen 92,5％Ag-7,5％Cu, men senere ble legeringen utvidet til å bli en generell betegnelse for alt 925-sølv. Siden 1100-tallet har sterlingsølv vært mye brukt i sølvtøy og sølvsmykker, og det har gjennomgående fungert som en standardlegering, og er den eldste dekorative sølvlegeringen i historien.
1. Kjennetegn ved sterlingsølv
1.1 Mekaniske egenskaper
I henhold til figur 4-11 tilsvarer sammensetningen av sterlingsølvregeringen den stiplede linjen XY, og skjæringspunktene med fasegrensen er A, B, C. Området fra punkt B til punkt C er en enkelt fast løsning, og etter langsom avkjøling under punkt C vil en kobberrik fast oppløsningsfase utfelle fra den faste løsningen. Oppvarming av sterlingsølv til 800 °C for behandling av fast oppløsning gir en enkelt fast oppløsning, noe som kan gi legeringen utmerket duktilitet og bearbeidbarhet. Tabell 4-6 viser at styrken og hardheten til fast oppløsning i sterlingsølv er betydelig høyere enn for rent sølv. Kaldbearbeiding av sterlingsølv i fast oppløsning kan oppnå en god arbeidsherdende effekt (figur 4-14).
Et fremtredende trekk ved sterlingsølvregering er dens utmerkede aldersherdende egenskaper, som kan endres gjennom aldringsbehandling (figur 4-15). Den faste løsningen av sterlingsølv gjennomgår aldringsbehandling ved 200-300 ℃, og når aldringstemperaturen er 200 ℃, er den høyeste oppnådde hardheten nær HV160, sammenlignbar med den for 18K gulllegering; det kreves imidlertid en lengre aldringstid for å nå denne toppverdien. Når aldringstemperaturen øker, forkortes tiden for å oppnå topp hardhet kraftig, men topphardheten synker også tilsvarende. Når aldringstemperaturen når 300 ℃, har effekten av aldersherding blitt betydelig redusert.
1.2 Kjennetegn ved støping
Likvidustemperaturen til sterlingsølv er 898 °C, og legeringen har et lavt smeltepunkt, noe som gjør den egnet for smelting i en grafittdigel.
Sterlingsølv absorberer imidlertid store mengder oksygen i smeltet tilstand, noe som skaper problemer ved smelting og støping. Denne egenskapen gjør legeringen utsatt for fordampning ved høye temperaturer eller forårsaker betydelige tap under avkjølingsprosessen ved høy temperatur på grunn av sprut. Hvis sterlingsølv ikke beskyttes under smeltingen, og det ikke brukes tilstrekkelige deoksideringsmidler, kan oksygen lett akkumuleres, noe som fører til oksidasjon av kobber, og smykkestøpegods er utsatt for defekter som porøsitet og oksiderte inneslutninger. Det oksiderte kobberet i støpegodset kan forårsake to typer problemer: (1) hele støpegodset kan ha oksiderte kobberinneslutninger, som danner harde flekker når inneslutningene er nær overflaten og stikker ut på den polerte overflaten; (2) oksiderte kobberinneslutninger nær krympekaviteter vises som flekkete, uklare flekker på den polerte overflaten, som er dype og vanskelige å rense av. Anta at sterlingsølvsmelten er sterkt overopphetet eller ikke beskyttet i lang tid. I så fall vil kobberet oksidere kraftig og danne en tyktflytende væskeoverflate, noe som reduserer smeltens flyteevne og fører til ufullstendig fylling i noen små områder av støpeobjektet, og ofte resulterer i underfylling. Overflaten nær støpeområdet ser rød ut. I tillegg er krystalliseringsintervallet for sterlingsølv relativt stort og når 90 ℃, med betydelige forskjeller mellom de flytende og faste fasekomponentene, med en tendens til pastalignende størkning, med alvorlig dendritisk vekst, samtidig som det har lavere flytbarhet, noe som fører til en større tendens til krympeporøsitet.
For å unngå akkumulering av oksygen i sterlingsølvsmelten er det avgjørende å unngå kontakt mellom det smeltede metallet og atmosfæren så mye som mulig under smelte- eller støpeprosessen. Derfor bør følgende punkter noteres.
(1) Under smelting av elektrisk ovn brukes vakuumbeskyttelse, eller inerte gasser som argon eller nitrogen brukes til beskyttelse, noe som kan eliminere oksygen i smeltekammeret og redusere oksidasjonen av det smeltede metallet.
(2) Når du bruker en brannpistol til smelting, bør flammen justeres til en reduserende gul flamme som dekker hele væskeoverflaten for å forhindre at det smeltede metallet absorberer oksygen. Ved smelting i elektrisk smelteovn kan det noen ganger legges til en reduserende flamme ved munningen av smeltedigelen for å dekke det smeltede metallet.
(3) Dryss trekull eller vannfri borsyre på overflaten av det smeltede metallet; de flyter på overflaten av sølvvæsken og kan beskytte sølvvæsken på to måter: a. ved å danne en barriere mellom det smeltede metallet og luften; b. ved å redusere kobberoksid. Denne metoden er uegnet for sentrifugalstøpemaskiner, men fungerer svært godt på manuelt betjente vakuumstøpemaskiner.
(4) I metoden ovenfor er det også viktig å styrke beskyttelsen av det smeltede metallet under helleprosessen. Spesielt når du bruker en vakuumstøpemaskin for å helle, siden det er en manuell helling under vakuumforhold, er det nødvendig å beskytte strømmen av smeltet metall. Vanligvis brukes en reduserende flamme; når gipsformen plasseres, antennes flammen, og flammen må dekke hellingsporten til formen, noe som kan eliminere luften inne i formen.
1.3 Polering av fenomenet "rød flekk"
Sterlingsølv danner ofte mørkerøde flekker på overflaten under polering, noe som påvirker lysstyrken og estetikken til den polerte overflaten, samt vedheftingen av det galvaniserte laget. Dette fenomenet er mer uttalt på overflatene til produkter som har gjennomgått termisk behandling, for eksempel gløding og sveising.
Etter å ha varmet opp sterlingsølvblokken ved 700 °C i 1,5 timer, ble oksidasjonstilstanden observert i mikroskop, noe som avslørte at legeringen ikke bare dannet et oksidlag på overflaten, men også utviklet en indre oksidasjonssone under overflaten (figur 4-16).
Sterlingsølv tilhører Ag-Cu-legeringen. Når legeringen kommer i kontakt med oksygen i luften ved høye temperaturer, skjer selektiv oksidasjon av Cu først etter at temperaturen overstiger 400 K. Når prøven senkes ned i fortynnet svovelsyre, kan overflatelaget av kobberoksid fjernes. Derfor, etter at prøven er lett polert, kan den presentere en sølvhvit farge. Etter ytterligere polering dukker det imidlertid opp mørkerøde flekker på den polerte overflaten, noe som ødelegger refleksjonsegenskapene til den polerte sølvoverflaten (Figur 4-17), noe som indikerer at det fortsatt finnes oksidasjonsprodukter av Cu i dette området.
Når kobber kommer i kontakt med oksygen i luften ved høye temperaturer, for eksempel under varmvalsing, gløding eller sveising, oksiderer overflaten på kobberemnet først og danner rød Cu2O og oksiderer deretter videre til svart CuO. Oksidasjonen av kobber er ikke begrenset til overflaten av sølvlegeringer, men kan trenge ned til en viss dybde (figur 4-18). I henhold til teorien om legeringers oksidasjonskinetikk ved høy temperatur, når to diffunderer samtidig med Cu, må det være en akkumulering av Cu2O-utfellingsfasen i den indre oksidasjonssonen, og legeringen som ikke har gjennomgått indre oksidasjon ved den indre oksidasjonsfronten, vil vise uttømming av Cu. Ag har en sterk evne til å absorbere oksygen og transportere oksygen til det indre av metallet ved høye temperaturer. Derfor er oksygendiffusjon dominerende, og permeabiliteten er mye høyere enn for Cu. Oksygen kan derfor trenge inn i legeringsoverflatens underlag og danne interne oksidutfellinger. Det må finnes en direkte vei fra oksidet til legeringsoverflaten for å fjerne underlagets kobberoksid gjennom syreetsing. Kobberinnholdet i sterlingsølv er bare 7,5％, og strukturen er en fast tofaseløsning uten dannelse av et oksidnettverk, noe som betyr at det ikke er noen direkte vei inn i det indre under nedsenking i syre, slik at det indre Cu2O for å forbli intakt. Resultatet er at overflaten på den oksiderte sterlingsølvprøven fortsatt har svarte og uregelmessige flekker, såkalte "røde flekker".
Forskning har vist at alvorlighetsgraden av de røde flekkene på overflaten av sterlingsølv er nært knyttet til oppvarmingstemperaturen og oppvarmingstiden (figur 4-19). Jo høyere oppvarmingstemperatur og jo lengre oppvarmingstid, desto tykkere blir oksidfilmen på overflaten, og desto dypere trenger det indre oksidlaget inn i underlaget, noe som gjør det vanskelig å fjerne med konvensjonelle poleringsmetoder.
1.4 Fenomenet mørkere fargeendring
Sølv i seg selv er utsatt for mørkfarging og misfarging. Tilsetning av Cu-elementer i sterlingsølv forbedrer ikke legeringens tendens til misfarging. Sterlingsølvslegeringen har dessuten en tofasestruktur i både støpt og eldre tilstand, bestående av en sølvrik fast oppløsning og en kobberrik fast oppløsning, som er to inkompatible faser. Potensialforskjellen mellom disse to fasene danner lokale mikrobatterireaksjoner, noe som øker den elektrokjemiske korrosjonsytelsen til sterlingsølvslegeringen og reduserer korrosjonsbestandigheten. Derfor er sterlingsølvsmykker utsatt for korrosjon og misfarging, noe som påvirker sølvsmykkernes utseendekvalitet alvorlig.
2. Legeringselementenes innflytelse på sterlingsølv
Sterlingsølv har en tendens til å utvikle røde flekker ved polering og matt misfarging, og er dessuten utsatt for metallurgiske og støpemessige feil under smelting, noe som gjør det nødvendig med modifikasjonsbehandling. Dette innebærer legering for å forbedre den generelle ytelsen samtidig som de gode mekaniske egenskapene opprettholdes. Vanlige legeringselementer inkluderer Si, Zn, Sn, Ce, Ge og andre.
2.1 Silisium(Si)s påvirkning på sterlingsølv
Tradisjonelle sterlingsølvslegeringer har en tendens til å absorbere gass under smelting og støping, noe som gjør dem utsatt for oksidasjon og resulterer i større gassporer i støpegodset. Øverst er det gassutløpskanaler på grunn av absorpsjon av størkningsgass, ledsaget av oksiderte inneslutninger, og det finnes også inneslutninger i støpegodset. Ved å tilsette en liten mengde silisium til sterlingsølv kan man effektivt forbedre gassabsorpsjonstendensen og oksidasjonsmotstanden, noe som resulterer i bedre støpekvalitet, reduserte defekter av gassporer og inneslutninger og forbedret overflatekvalitet etter polering. Fra et termodynamisk perspektiv er Gibbs frie energiverdi for silisiumdannende oksider høyere enn for kobberoksider. Etter tilsetning av en passende mengde silisium reagerer derfor silisiumet i det smeltede metallet fortrinnsvis med oksygen, noe som reduserer gassporefeilene. På grunn av silisiumdioksydets lave tetthet og høye viskositet kan det fjernes fra overflaten av det smeltede metallet ved hjelp av flussmiddel når det flyter opp til overflaten. Silisiumet som tilsettes sterlingsølv, bidrar også til å forbedre legeringens motstandskraft mot oksidasjon og sulfidmisfarging.
Etter hvert som Si-innholdet øker, blir kornstrukturen gradvis grovere, noe som forverrer overflatepoleringseffekten og fører til en "appelsinskall"-effekt på overflaten. Når silisiuminnholdet overstiger en viss verdi, øker legeringens sprøhet betydelig, noe som gjør den utsatt for sprekkdannelser under bearbeiding.
2.2 Påvirkning av sink (Zn) på sterlingsølv
Zn kan senke smeltepunktet for sterlingsølv, øke smeltens flytbarhet, redusere krympedefekter og gjøre støpestrukturen tettere, men det har ingen betydelig effekt på kornstørrelsen. Som et oksygenaktivt element reagerer Zn, når det tilsettes sterlingsølv, fortrinnsvis med oksygen i det smeltede metallet, noe som kan bidra til å redusere oksidasjonen av det smeltede metallet på grunn av absorbert oksygen. Men når sinkinnholdet er for høyt, kan det lett øke mengden oksiderte inneslutninger i det smeltede metallet.
Forskjellen i atomstørrelse mellom Zn og Ag er 7,76％, Cu, og forskjellen i atomstørrelse med Ag er 11,50％, Zn. Den forsterkende effekten av Ag er mindre sterk enn den av Cu. Når Zn delvis erstatter Cu i sterlingsølv, reduseres støpe- og glødet hardhet. Når Zn-innholdet overstiger 3,36％, er støpehardheten til sterlingsølv bare rundt HV50, noe som gjør det vanskelig å oppfylle kravene til smykkeinnlegg og krav til slitestyrke. Zn har en negativ effekt på legeringens prosesseringsytelse, og reduserer plastisiteten. For høyt Zn-innhold vil føre til problemer som delaminering, avskalling og sprekkdannelser under bearbeiding.
Elektrodepotensialet til Zn er lavere enn Ag og Cu, og det vil spontant dannes en passiveringsfilm på Sterling Silver-overflaten, noe som bremser elektrokjemisk korrosjon og forbedrer legeringens motstandskraft mot sulfidmisfarging og oksidasjon. Etter hvert som Zn-innholdet øker, øker også sterlingsølvet. Tykkelsen på oksidfilmen reduseres gradvis. Likevel, når Zn-innholdet overstiger 3,5％, er Sterling sølv mer utsatt for oksidasjonsinneslutninger, noe som er skadelig for dets elektrokjemiske korrosjonsbestandighet og anti-sulfid misfarging ytelse.
2.3 Effekten av Stannum (Sn) på sterlingsølv
Ved å tilsette Sn til sterlingsølv kan man senke legeringens smeltepunkt, øke smeltens flytbarhet og redusere legeringens krymping, noe som resulterer i en tettere støpestruktur. En liten mengde Sn kan også forfine legeringens struktur, men når Sn-innholdet overstiger 2％, blir legeringens struktur merkbart grovere, og det dannes relativt store dendritter som krymper og segregeres.
I sterlingsølvslegeringer forbedrer delvis erstatning av Cu med Sn generelt legeringens opprinnelige hardhet i støpt tilstand. Etter hvert som Sn-innholdet øker, stiger legeringens hardhet først og synker deretter. Når Sn-innholdet nærmer seg 1％, når hardheten sin maksimale verdi, men legeringens duktilitet påvirkes betydelig, noe som kan føre til sprekkdannelse under kaldbearbeiding.
Sn er også et oksygenaktivt grunnstoff. En viss mengde Sn kan danne en tett oksidfilm på legeringens overflate og beskytte underlaget. Sn kan forbedre den elektrokjemiske korrosjonsbestandigheten til sterlingsølv. Etter hvert som Sn-innholdet øker, forbedres legeringens elektrokjemiske korrosjonsbestandighet. Når Sn-innholdet overstiger 2％, forbedres legeringens sulfidmisfarging og oksidasjonsmotstand betydelig.
2.4 Påvirkningen av Cerium (Ce) på sterlingsølv
Tilsetningen av det sjeldne jordartsmetallet Ce til sterlingsølv har en betydelig innvirkning på sølvets struktur. Ce kan effektivt rense metallvæsken og redusere gassinnholdet. Når Ce-innholdet er under 0,05％, kan det foredle kornstrukturen, hovedsakelig fordi Ce fungerer som en kornforedler under størkningsprosessen av metallvæsken, noe som reduserer graden av krympeporøsitet og forbedrer tettheten under gløding; Ce kan også hindre migrering av korngrenser og dermed opprettholde en fin kornstruktur.
Spormengder av Ce kan forbedre de mekaniske egenskapene til sterlingsølv, øke styrken og hardheten, forbedre duktiliteten og forbedre legeringens arbeidsherdende effekt. Når Ce-innholdet økes ytterligere, er det en tendens til segregering ved korngrensene, noe som forverrer legeringens bearbeidingsytelse og gjør den mer utsatt for oksidasjonsinneslutninger.
Etter tilsetning av spormengder av Ce kan den elektrokjemiske korrosjonsbestandigheten, oksidasjonsflekkmotstanden og sulfidmisfargingsmotstanden til sterlingsølv forbedres kraftig. Når Ce-innholdet overstiger 0,075％, vil korrosjonsbestandigheten til sterlingsølv avta.
2.5 Ge-virkningen på sterlingsølv
Når Ge tilsettes sterlingsølv, og innholdet er mellom 0,2％ og 0,8％, er støpehardheten til sterlingsølv høyere, og arbeidsherdingsytelsen, elektrokjemisk korrosjonsbestandighet og misfargingsmotstand er alle forbedret sammenlignet med sterlingsølv, noe som gjenspeiler bedre totalytelse. Når Ge-innholdet er for lavt, er ytelsesforbedringen av sterlingsølv ikke signifikant; men når innholdet er for høyt, kan det lett føre til grovkorning av legeringen, noe som fører til en nedgang i legeringens generelle ytelse.
Del V Misfarging og beskyttelse av sølv
Sølv og dets legeringsmaterialer er mye brukt i smykkeindustrien, og de har en betydelig egenskap: de gjennomgår lett anløp og misfarging. Etter at sølvlegeringer misfarges, reduseres overflateglansen sterkt, noe som påvirker smykkekvaliteten på smykkene og øker vanskeligheten med legeringsbehandlingen.
1. Årsaken til at sølv anløper
Det kjemiske potensialet til rent sølv er +0,799 V, noe som er relativt høyt sammenlignet med standardpotensialet til hydrogen, noe som klassifiserer det som et inert metall. Under normale forhold reagerer det ikke kjemisk med syrer eller baser, og reagerer bare med sterke oksiderende konsentrerte syrer (som konsentrert salpetersyre og varm konsentrert svovelsyre). Sølvsmykker vil imidlertid gradvis anløpe etter å ha blitt brukt en stund eller til og med når de legges i en oppbevaringsboks i en viss tid, og tradisjonelt sterlingsølv er spesielt utsatt for anløping. Årsakene til at sølv anløper kan oppsummeres som følger.
1.1 Misfarging av sølvsulfid
Sølv og sølvlegeringer er utsatt for korrosjon og misfarging i miljøer som inneholder H2S, SO2og COS. Sølv er svært følsomt for H2S-gass, og når konsentrasjonen av H2S i atmosfæren når 0,2 x 10-9 (volumfraksjon), er det tilstrekkelig til å korrodere sølv, noe som resulterer i dannelsen av svart Ag2S, nemlig:
4Ag + 2 H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O
Hastigheten av sølvsulfid misfarging i en atmosfære av H2S følger Wagners diffusjonskinetiske mekanisme, og når innholdet av H2S øker eller når H2S sameksisterer med andre gasser som NO2, O2øker misfargingen av sølvsulfid. SO2 i luften kan også omdannes til S2-for å danne Ag2S, noe som forårsaker misfarging av sølv. Følsomheten for SO2 er ikke like høy som for H2S, men når SO2 sameksisterer med andre gasser som NO2 og O2vil også hastigheten på sulfidmisfargingen intensiveres.
Sølv er svært følsomt overfor oksygenholdige sulfidløsninger. Misfargingen skjer langsomt når sølvet senkes ned i en oksygenfri Na2S-løsning. Men hvis prøven tas ut og natriumsulfidløsningen som er festet til sølvoverflaten, kommer i kontakt med oksygen, vil sølvprøven raskt vise tydelig misfarging. Jo lenger den eksponeres for luft, desto mer alvorlig blir misfargingen. Rekkefølgen på fargeforandringene er sølv, hvitt → gult → brunt → blått. Dette skyldes at standard elektrodepotensialet til Ag (0,779 V) er lavere enn O (1,229 V). Ag er termodynamisk ustabilt når oksygen er til stede, først ved O2 blir oksidert til Ag+ og deretter kombinere med Ag+ og S2-for å danne en uløselig forbindelse Ag2S. Jo høyere konsentrasjonen av sulfider er, desto mer alvorlig blir misfargingen. Den kjemiske reaksjonen av sølv i oksygenholdig Na2S vandig løsning er:
4Ag + 2H2O + O2 + 2S2-= 2Ag2S↓+4OH–
Ag-Cu-legeringer er mer utsatt for sulfiddannelse og produserer svart Cu2 S fordi Cu lettere sulfiderer enn Ag; dermed misfarges de lettere enn rent sølv.
1.2 Elektrokjemisk korrosjon i fuktige miljøer
I fuktige omgivelser kan ujevnheter i sølvoverflaten (ujevn legeringssammensetning eller fysiske forhold som indre spenninger, glatt overflate osv.) føre til forskjellige potensialer i ulike områder av metalloverflaten under vannfilmen, noe som skaper en potensialforskjell mellom disse områdene. To tilstøtende områder med ulike potensialer kobles sammen, og vannfilmen fungerer som en elektrolytt for transport av ioner, mens metallet fungerer som en leder for transport av elektroner, slik at det dannes en elektrisk syklus. Dette skaper effekten av et kortslutningsbatteri, og det dannes mange mikrobatterier av korrosjon på metalloverflaten. Den støpte strukturen i sterlingsølv består vanligvis av en tofasestruktur som består av en sølvrik fast løsning og en kobberrik fast løsning. I fuktige omgivelser blir den kobberrike faste oppløsningsfasen anoden i korrosjonsmikrobatteriet, noe som gjør legeringen mer utsatt for korrosjon og misfarging. Sølv av høyere kvalitet kan også gjennomgå elektrokjemisk korrosjon på grunn av urenheter, og i fuktige miljøer som inneholder salt, omdannes sølvoverflaten ofte til sølvklorid, et gråbrunt, klebende stoff som ligner jord.
1.3 Effekten av ultrafiolett lys på misfarging av sølv
Lys, som en ekstern energikilde, kan fremme ioniseringen av metallioner, og dermed akselerere reaksjonen mellom sølv og det korrosive mediet, det vil si akselerere misfargingsreaksjonen av sølv. Når overflaten av det forsølvede laget bestråles med lys med forskjellige bølgelengder, vises resultatene i tabell 4-8. Det kan sees at det sølvbelagte laget er utsatt for misfarging etter å ha absorbert ultrafiolett lys, og evnen til den bestrålte lysbølgelengden til å forårsake misfarging øker når bølgelengden avtar.
Tabell 4-8 Effekten av bestrålt lysbølgelengde og bestrålingstid på misfargingen av det sølvbelagte laget
| Bestrålt lys bølgelengde/nm | Bestrålingstid / timer | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Bestrålt lys bølgelengde/nm | 6 | 12 | 18 | 24 | 48 |
| 253.7 | Uendret | Fokal makula | Gulbrun | Brun-svart | Helt i svart |
| 365.0 | Uendret | Uendret | Uendret | Gul | - |
| Sollys | Uendret | Uendret | Uendret | Lokalisert makula | - |
I henhold til resultatene av røntgenfotoelektronspektroskopi og Auger-spektroskopianalyse består fargeforandringen i det sølvbelagte laget under ultrafiolett lys hovedsakelig av Ag2O, AgO, AgCl og tilsvarende sølvforbindelser.
2. Måter å forebygge misfarging av sølv på
Når det gjelder misfarging av sølv og sølvlegeringer, har det blitt forsket mye både nasjonalt og internasjonalt på hvordan man kan forbedre sølvets misfargingsmotstand. Når det gjelder å fremme misfargingsmotstand, kan forskningen oppsummeres i to hovedkategorier: overflatebehandling av sølvlegeringer og utvikling av misfargingsresistente sølvlegeringer.
2.1 Overflatemodifiseringsteknologi for å forhindre misfarging av sølv
Overflatemodifisering innebærer bruk av kjemiske eller fysiske metoder for å danne en inert film på overflaten av sølvsmykker, isolere sølvsubstratet fra korrosive medier i omgivelsene, blokkere reaksjonene mellom lys, oksidanter, korrosive medier og sølv, og forhindre misfarging. Avhengig av hvilken type film som dannes, kan overflatemodifisering kategoriseres i flere hovedtyper: elektroplettering, nedsenking, kjemisk passivering, elektrokjemisk passivering, organisk adsorpsjonspassivering, harpiksbelegg og selvmonterte filmer.
Rhodiumplettering er den mest brukte overflatemodifiseringsmetoden for sterlingsølvsmykker. Ved å belegge en tynn film av rhodium på overflaten av smykkene, kan et lyst, speillignende utseende oppnås, og rhodiumlaget har høy hardhet og god kjemisk stabilitet, noe som kan forbedre slitestyrken og misfargingsmotstanden til sølvsmykker. På grunn av produksjonskostnadene og overflatens lysstyrkeeffekt er rhodiumlaget på smykker vanligvis veldig tynt og kan lett slites av under bruk, og mister sin beskyttende effekt.
Kjemisk passivering eller elektrokjemisk passivering kan danne en uorganisk passiveringsfilm på overflaten av sølv. Kromatpassivering er en vanlig kjemisk passiveringsmetode for sølvsmykker, som genererer et lag av sølvoksid og sølvkromat i en sur eller alkalisk oppløsning som inneholder seksverdige kromforbindelser. Elektrokjemisk passivering utnytter prinsippet om katodisk reduksjon til å generere et filmlag bestående av sølvkromat, kromsyre, basisk sølvkromat og basisk kromsyre på overflaten av sølv. Disse filmlagene har gode passiveringseffekter, kan redusere den frie energien i legeringsoverflaten og forhindre misfarging uten å ha noen vesentlig innvirkning på utseendet til sølvhåndverket. Problemene er imidlertid at filmlaget må være mindre tett, har dårlig mekanisk stabilitet, kompleks struktur, vanskeligheter med å dekke kanter og miljøpåvirkning.
Ved å bruke metoder som nedsenking, sprøyting og belegg for å danne en organisk beskyttende film på sølvoverflaten kan man forbedre sølvets antiflakk-egenskaper, og det er gjort mye forskning på dette området både nasjonalt og internasjonalt. Benzotriazol, tetrazolium og ulike svovelholdige forbindelser kan danne komplekser på sølv. Det kan dannes komposittfilmer, og noen vannløselige polymerer tilsettes for å lage filmmidler, men det resulterende filmlaget må være tettere, og anti-tarniseffekten kan være bedre. Noen beskyttelsesmidler er oljeløselige antiflakkmidler basert på parafin og langkjedede kvartære ammoniumsalter, som kan danne et fast smørende lag på overflaten av sølv, noe som gir en god antiflakkeeffekt. De har imidlertid dårlig motstand mot løsningskorrosjon, og bruk av varm bensin som løsemiddel utgjør en betydelig risiko. I tillegg, etter å ha belagt et lag voks på overflaten, vil legeringens lysstyrke og refleksjonsevne reduseres kraftig. Sprøyting av akryllakk, polyuretanlakk og organisk silikonlakk på overflaten av sølvlegeringer kan forbedre anti-tarnish-evnen. Likevel må belegget også ha tilstrekkelig tykkelse til å gi en viss antiflammende effekt, noe som også kan påvirke utseendet på sølvhåndverkssmykker.
Tradisjonelle beskyttelsesmidler fungerer ikke godt når det gjelder å beskytte hullene på sølvsmykker, mens molekylære selvmonteringssystemer som alkyltioler, organsilaner og Schiff-baser kan danne beskyttende filmer på overflaten av sølvsmykker. Disse filmene har egenskaper som tett og ensartet struktur, upåvirket av substratoverflatens form, fri for metalliske urenheter og påvirker ikke substratets utseende, noe som demonstrerer utmerket antifargingsevne for sølv, noe som gjør dem til en av de lovende prosessene for overflatebehandling av anløpte sølvsmykker.
Overflatemodifiseringsprosesser har egenskaper som lave kostnader, enkle og praktiske prosesser og en viss antifargingseffekt. På grunn av den tynne filmen som dannes, vil det eksponerte sølvsubstratet likevel komme i kontakt med korrosive medier og anløpe når det blir riper i det.
2.2 Sølvlegeringer med anti-tarnish ved hjelp av total legering
Allerede i 1927 foreslo National Bureau of Standards i USA etter forskning at det ikke finnes noen annen måte å fullstendig forhindre sulfidasjonsreaksjonen av sølv på, med mindre det legeres med andre edelmetallelementer. For å undertrykke dannelsen av sølvsulfider er det nødvendig å danne legeringer med 40％ palladium, 70％ gull eller 60％ platina. Det er imidlertid ingen tvil om at det fortsatt er en nødvendig og effektiv metode å forbedre sølvlegeringers anløpsmotstand ved hjelp av legeringer. Mange land over hele verden arbeider fortsatt med å utvikle nye typer sølvlegeringer som er motstandsdyktige mot anløpeflekker, og har oppnådd noen forskningsresultater. De viktigste legeringselementene som danner anlakkbestandige sølvlegeringer kan klassifiseres i tre kategorier.
(1) Legering med edle metaller.
Blant alle edelmetallelementene har sølv relativt aktive kjemiske egenskaper. Ved å tilsette edelmetallelementer med høyere kjemisk potensial, som Au, Pd og Pt, kan man forbedre elektrodepotensialet til sølvlegeringer og øke deres anløpsmotstand. Ved å tilsette 5％ Pd til sterlingsølv ble for eksempel sølvlegeringens anløpsmotstand betydelig forbedret, og etter ti dager i en klor- eller ammoniakkatmosfære viste legeringen ingen misfarging eller korrosjon av betydning. Legeringen har en forlengelse på mellom 15％-26％, og den kan produseres ved hjelp av konvensjonelle støpe- og mekaniske formingsmetoder. På samme måte, i serien av anløpsbestandige sølvlegeringer som inneholder platina, når Pt-innholdet er 1％, er anløpsmotstanden mer enn tre ganger så stor som for sterlingsølv; når den inneholder Pt 3,5％, er anløpsmotstanden mer enn seks ganger så stor som for sterlingsølv; når den inneholder Pt 5％, er anløpsmotstanden mer enn åtte ganger så stor som for sterlingsølv. Sølvlegeringer som inneholder platina kan raffinere kornstørrelsen betydelig samtidig som hardheten økes; legeringen har også utmerket plastisitet; det forbedrer legeringens lysstyrke, nærmer seg fargen på platina og forhindrer utseendet på røde flekker. Legering med edle metaller øker materialkostnadene for anløpsbestandig sølv betydelig, og markedsapplikasjonen er relativt begrenset.
(2) Legering med sjeldne jordartsmetaller.
Mange studier har vist at tilsetning av spormengder av sjeldne jordartsmetaller til sølv eller sølvlegeringer bidrar til å forbedre legeringens motstandskraft mot sulfideringsmisfarging. De mest brukte sjeldne jordartsmetallene er yttrium (Y), cerium (Ce), lantan (La) osv. For eksempel, når sjeldne jordartselementer tilsettes rent sølv hvis innholdet av sjeldne jordarter er under 0,11％, kan det utvise bedre sulfidasjonsmisfargingsmotstand enn rent sølv. Tilsetningen av sjeldne jordartselementer forfiner kornstørrelsen på den kalddeformerte omkrystalliseringsstrukturen, og den spredte sølv-sjeldne jordforbindelser andre fase dannet gjennom fragmentering og reaggregering styrker effektivt sølvlegeringen og forbedrer legeringens termiske stabilitet, og viser en høy motstand mot aldringsmykning. De fleste sølvlegeringer som er utviklet på hjemmebane, har sjeldne jordartsmetaller som legeringselementer.
(3) Legering med andre oksygenaktive elementer.
Ved å tilsette oksygenaktive elementer som Zn, Si, Sn, In og Ge til Ag-Cu-legeringen kan man forbedre sølvlegeringers motstand mot sulfidering og misfarging ved oksidasjon. Dette er for tiden den vanligste typen anløpsbestandig sølvlegering på markedet. Italia, USA, Tyskland og andre har utviklet forskjellige anløpsbestandige sølvlegeringsfyllstoffer, og oppnår sulfidasjonsmisfargingseffekter som når mer enn fem ganger så mye som sterlingsølv. Prinsippet for anløpsbestandighet: Disse elementene tilhører oksygenaktive elementer, og oksidene deres har lavere fri energi enn kobberoksider, med en sterkere affinitet for oksygen, noe som muliggjør dannelse av mer stabile oksider. Før de danner Ag2S, danner disse oksidene et tett beskyttende lag som fungerer som en barriere for å beskytte sølvmatrisen.
Del VI Evaluering av ytelse og vanlige problemer med plettfritt sølv
1. Ytelsesevaluering av sølv med anti-tarnish
Det finnes en rekke ulike sølvfyllingsmaterialer mot misfarging på markedet, med svært varierende ytelse. Det er nødvendig å bruke egnede metoder for å evaluere ytelsen, noe som gir et grunnlag for å velge egnede fyllingsmaterialer.
1.1 Evalueringsmetoder for ytelse mot misfarging
Anti-misfarging er en av sølvlegeringers viktigste ytelsesindikatorer, hovedsakelig inkludert motstand mot sulfidmisfarging og oksidative røde flekker, som må testes gjennom eksperimenter.
1.1.1 Evalueringsmetode for motstand mot sulfidmisfarging
I henhold til forholdene og stedene som brukes i eksperimentet, deles det inn i utendørs- og laboratorietestmetoder.
(1) Testmetode for utendørs bruk
Testmetoden utendørs innebærer å plassere sølvlegeringsprøver i et virkelig miljø for å observere tiden prøvene forblir uendret i farge og de spesifikke fenomenene med fargeendring som oppstår for å evaluere legeringens motstand mot fargeendring. Denne metoden kan gi et mer nøyaktig bilde av legeringens motstand mot fargeforandring, men den har sine egne ulemper: (1) Det tar relativt lang tid å oppnå testresultater; i visse miljøer kan det for eksempel ta flere år før legeringer med god korrosjonsbestandighet gir resultater; (2) Reproduserbarheten av resultatene er lav. På grunn av forskjeller i regioner og tidspunkter vil det naturlige miljøet variere til en viss grad. Derfor vil resultatene av den samme legeringen testet i forskjellige regioner variere betydelig; selv i samme region til forskjellige tider vil testresultatene også variere.
På grunn av den lange testtiden i naturlige miljøer brukes noen ganger akselererte korrosjonsmetoder for å oppnå resultater raskere. For eksempel ved å plassere legeringen i tøffe omgivelser, for eksempel i nærheten av galvaniseringsverksteder eller røykgass fra kjeler, eller ved å utsette den for ultrafiolett stråling i atmosfæren for testing. Disse metodene påvirkes imidlertid lett av miljøforurensning og andre faktorer, noe som fører til betydelige forskjeller i graden av likhet, autentisitet og reproduserbarhet av testresultatene sammenlignet med naturlig korrosjonsfargeendring. Derfor er de ikke tilrådelige.
(2) Metode for laboratorietesting
I henhold til de korrosive mediene som brukes i laboratorietester, kan det deles inn i to metoder: væskefasetester og gassfasetester.
(2.1) Testmetode for væskefase.
De mest brukte metodene er sulfidoppløsning og kunstig svette. Førstnevnte metode går ut på å senke prøven ned i en løsning av natriumsulfid eller ammoniumsulfid i en viss konsentrasjon ved hjelp av Tuccillo-Nielsen-metoden, som er ganske generell. Prøven festes på et roterende hjul og senkes med jevne mellomrom ned i en løsning med en konsentrasjon på 0,5％ eller 2％ Na2S-løsning med en hastighet på 1r / min. Det kan effektivt oppdage misfargingsmotstanden til sølvlegeringer under virkningen av oksygenert natriumsulfidoppløsning. Sistnevnte innebærer å tilberede kunstig svette i henhold til relevante standarder, senke prøven ned i svette med en viss pH-verdi og temperatur, vanligvis rundt pH 6,5, ved en temperatur på 30 °C eller 37 °C. Under nedsenkingstesten er det nødvendig å opprettholde stabiliteten i løsningstemperaturen, og prøven og sammenligningsprøven bør testes under de samme forholdene. Fargeendringene på sammenligningsprøven etter forskjellige nedsenkningstider kan måles nøyaktig ved hjelp av et kolorimeter for å bestemme graden av misfarging av prøven.
(2.2) Testmetode for gassfase.
Det har blitt ganske vanlig å bruke gassfasetestmetoder for å undersøke misfargingsmotstanden til sølvlegeringer og sølvbelegg, og det har dannet seg internasjonale og nasjonale standarder. Gassfasetester kan utføres i statisk eller strømmende gass. Gassen inneholder stoffer som kan forårsake misfarging av sølvlegeringsmaterialer, for eksempel H2S, SO2, Cl2, og NO2Gassen kan være en enkelt gass eller en blanding av to eller flere gasser; gassen kan tilføres eller genereres gjennom kjemiske reaksjoner. Vanlige gassfasetestmetoder inkluderer hovedsakelig:
A. H2S-testmetode. Denne metoden bruker H2S for å utføre akselererte korrosjonstester, som er mye brukt i elektronikkindustrien for å evaluere misfargingsmotstanden til elektroniske komponenter og elektriske kontaktmaterialer, med flere internasjonale og nasjonale standarder. Disse standardene omfatter standarder som bruker høykonsentrert H2S-atmosfærer så vel som lavkonsentrasjonsatmosfærer. Det finnes imidlertid ingen spesifikk teststandard for misfargingsmotstand i smykkeindustrien, noe som fører til ulik praksis, der noen refererer til elektroniske industristandarder for testing, mens andre velger sine egne testbetingelser. En typisk testmetode er TAA-metoden (Thioacetamide), som er en streng standard for måling av sølvsmykker, og som tilsvarer den internasjonale standarden Metallic Coatings-Thioacetamide corrosion test (TAA test) (BS EN ISO 4538-1995). På grunn av den høye konsentrasjonen av H2S-atmosfære er noen sølvlegeringsoverflater utsatt for misfarging, og korrosjonsfilmlaget kan løsne og flasse av, noe som til en viss grad kan påvirke nøyaktigheten og reproduserbarheten av resultatene. Misfargingsforholdene for ulike typer sølvlegeringer etter H2S-korrosjon i 3 timer er sammenlignet som vist i Figur 4-20, der konsentrasjonen av H2S er 13 x 10-6, relativ luftfuktighet er 75％, og temperaturen er 30 °C.
B. SO2 Testmetode. SO2 Kan akselerere korrosjonen av sølvlegeringer, typiske metoder inkluderer "Korrosjonstest av metaller og andre uorganiske belegg under kondensasjonsforhold av svoveldioksid", som bruker et visst volum, oppvarmet lukket akryltestkammer, og introduserer en viss konsentrasjon av SO2 gass, testet over tre sykluser (ikke-kontinuerlig eksponering). Ved bruk av en enkelt SO2 gass for korrosjonstesting har en lengre testsyklus, og det er vanskelig å vurdere korrosjonsresultatene mellom prøvene.
C. Testmetode for blandet gass. Korrosjonsproduktene i denne metoden er relativt nær de faktiske forholdene, og testresultatene er relativt stabile. Denne metoden utføres i et spesialdesignet testmiljø, med luftfuktighet på 75％, temperaturen på 25 ℃, H2S, og konsentrasjoner på 0,8 mg/l, SO2og 3 mg/l, oppdatert tre ganger i timen. Japan oppfant en metode for akselerert korrosjon med blandet gass for å teste korrosjonsstatusen til sølvlegeringer i elektroniske enheter, bestående av luft, H2S, og NO2, hvor H2S er den viktigste faktoren som forårsaker misfarging, og NO2 fungerer som en katalysator for å akselerere reaksjonen mellom sølv og H2S, noe som gjør det mulig å danne korrosjonsprodukter på kortere tid.
1.1.2 Evalueringsmetode for antioksidasjonsytelse for røde flekker
Det er generelt to metoder for å evaluere sølvlegeringers antioksidasjonsytelse mot rød flekk. (1) Plasser prøven i en elektrisk ovn for oppvarming, kontroller atmosfæren, oppvarmingstemperaturen og isolasjonstiden, og ta deretter et tverrsnitt av prøven for å observere oksidasjonsfilmen under et mikroskop (figur 4-21). Poler prøven og observer tilstanden til den røde flekken på den polerte overflaten. Denne metoden kan stabilt kontrollere testforholdene, og testnøyaktigheten er relativt god. (2) Varm prøven med en fakkel til en viss temperatur, stopp deretter oppvarmingen og la prøven avkjøles naturlig til romtemperatur, gjenta operasjonen ovenfor flere ganger, ta et tverrsnitt av prøven for å observere oksidasjonsfilmtilstanden og polering for å observere den røde flekktilstanden på prøveoverflaten; denne metoden har en større menneskelig faktor.
1.2 Evaluering av prosessens ytelse
Sølvlegeringer som brukes til å lage smykker, må ha god motstand mot sulfidmisfarging og oksidasjonsflekker og krever god mekanisk ytelse og prosessytelse, noe som ofte gir motsetninger i felles utvikling. Noen legeringselementer er gunstige for misfargingsmotstand. Likevel, når innholdet når et visst nivå, kan de ha en negativ innvirkning på legeringens støpe- og prosesseringsytelse, noe som fører til en nedgang i legeringens generelle ytelse; I motsetning til dette kan noen legeringselementer forbedre de mekaniske egenskapene til sølv, de er kanskje ikke gunstige for misfargingsmotstanden. Derfor, når du velger misfargingsbestandige sølvlegeringer, er det nødvendig å evaluere deres misfargingsmotstand mens du fullt ut vurderer ytelseskravene til legeringen for forskjellige prosesseringsteknikker. For eksempel kan smeltemetoden påvirke legeringens oksidasjonsmotstand; den samme legeringen kan gi forskjellige resultater når den smeltes ved hjelp av en fakkel, induksjonsoppvarming i atmosfæren eller smeltes i en beskyttende atmosfære eller vakuum; på samme måte kan smykkeproduksjon bruke støpemetoder, stemplingsmetoder eller sveisemetoder, som hver har forskjellig vekt på legeringens krav til prosessytelse, noe som krever separate evalueringer fra perspektivene støpeevne, kaldbearbeidingsytelse, sveiseytelse osv, og ta fullt hensyn til legeringens prosessoperabilitet for å unngå driftsproblemer som kan oppstå som følge av et for smalt prosessområde.
1.3 Evaluering av sikkerhet og kostnadseffektivitet
Sølvlegeringen som brukes til smykker må oppfylle sikkerhetskravene, og innholdet av giftige og skadelige urenheter må ikke overstige internasjonale standarder. I tillegg bør sølvlegeringens omfattende ytelse og materialkostnad evalueres med tanke på kostnadseffektivitet.
2. Vanlige problemer med antiskall sølv til smykker
Problemene med antifargesølv for smykker i markedet inkluderer hovedsakelig følgende aspekter.
2.1 Utilstrekkelig antiflakk-ytelse
Når smykkebedrifter diskuterer sølvsmykkebransjen, er det mest direkte spørsmålet fra kundene hvor lenge sølvsmykkene kan forbli uplettet. Mange kunder krever at de skal holde seg uplettet i minst ett år, men bedriftene trenger hjelp til å garantere dette. I tillegg til påvirkning fra bruksmiljø og oppbevaringsmetoder, er en viktig årsak at selve legeringens antiflekk-egenskaper ikke er enestående. Sølvlegeringer som inneholder edelmetallelementer som Pd og Pt, har bedre antiflakk-egenskaper, men de relativt høye prisene avskrekker mange selskaper, ettersom kundene ofte må spesifisere bruken av slike legeringer eller betale ekstra for dem. Markedet domineres av sølvlegeringer som bruker legering med oksygenaktive grunnstoffer. I teorien skal den tette oksidfilmen som dannes av disse elementene, forhindre at det indre metallet sulfiderer og oksiderer ytterligere, og dermed forbedre sølvlegeringens motstandskraft mot sulfider og oksidativ misfarging. Det skal imidlertid bemerkes at mikrostrukturen i basislegeringen, fordelingen av legeringselementer i basislegeringen og strukturen og de mekaniske egenskapene til overflateoksidfilmen kan påvirke strukturen til oksidfilmen betydelig. Hvis den dannede oksidfilmen er ujevnt fordelt, løs og grov eller har mikrosprekker, vil den ikke gi effektiv beskyttelse. Med andre ord vil ulike legeringer med ulike komponentforhold gi ulike resultater når det gjelder beskyttelse mot lakkdannelse. Selv om samme legeringsprodusent bruker samme legeringsformel, kan resultatene også variere hvis selskapet ikke strengt overholder de spesifiserte standardene for smelte- og støpeprosesser under produksjonen.
2.2 Problemet med utilstrekkelig hardhet
Mange selskaper har rapportert at hardheten til sølvlegeringer med anløpefast sølv er mye lavere enn for sterlingsølv, noe som gjør dem relativt lette å deformere og ute av stand til å oppfylle kravene til støpeformer, elastiske deler osv. Dette er faktisk tilfelle. For sølvlegeringer som forbedrer anløpsmotstanden med Pd, Pt edle metallelementer, på grunn av deres lignende krystallstruktur som sølv og høy løselighet, er den forsterkende effekten dårlig, og den opprinnelige hardheten er generelt lav. Zn brukes ofte som det viktigste legeringselementet for plettbestandige sølvlegeringer legert med andre elementer, og den forsterkende effekten kan være bedre. Derfor har de fleste plettbestandige sølvlegeringer lav hardhet som støpt, vanligvis under HV60, noe som er utilstrekkelig for smykkeprodukter med visse styrkekrav. Selv om legeringer kan øke hardheten gjennom deformasjonsbehandling, kan bare støpeprosesser brukes til produksjon av de fleste sett smykker, noe som gjør deformasjonsmetoder uegnet. Selvfølgelig kan noen legeringer forbedre hardheten gjennom aldringsbehandling, men de blir ofte ikke brukt eller misbrukt i faktisk produksjon fordi smykkefremstilling innebærer et håndverk med flere prosesser. I løpet av støpeformen, innfatningen av edelstener og til og med polering kan arbeidsstykket gjennomgå sveising eller oppvarming, vanligvis utført av operatører som bruker flammeoppvarming, med oppvarmingstemperatur, oppvarmingstid og kjølehastighet som er ganske vilkårlig, noe som gjør det generelt vanskelig å oppnå de effektene som forventes av legeringsleverandørene. Når smykkene først er innfattet med edelstener, er det dessuten ikke lenger egnet å bruke aldringsbehandlingsmetoder for å øke hardheten, ettersom høytemperaturavkjøling lett kan skade edelstenene.
Fra et praktisk perspektiv er det derfor nødvendig å forbedre legeringenes støpte og glødede hardhet. Ut fra Kinas ressursfordeler bør sjeldne jordartsmetaller være verdt å vurdere.
2.3 Problemer knyttet til støping
De aller fleste smykker formes gjennom støping, og flere smykkebedrifter har etablert egne støpeavdelinger. Bedriftene kjøper vanligvis bare fyllstoff fra legeringsleverandører og kjøper deretter rent sølv for å fremstille den nødvendige sølvlegeringen. Under støpeproduksjonsprosessen er mange selskaper ofte plaget av ulike støpeproblemer som porøsitet, sandhull, krymping, inneslutninger og sprekker, noe som påvirker den normale produksjonsrekkefølgen og øker produksjonskostnadene.
Sterlingsølv, med Cu som viktigste legeringselement, er utsatt for defekter som porøsitet og oksiderte inneslutninger hvis det ikke beskyttes under smeltingen, noe som øker det smeltede metallets viskositet. Den oksiderte filmen som dannes på forsiden av det smeltede metallet, øker overflatespenningen, noe som fører til økt fyllingsmotstand og påvirker formingsytelsen. De resulterende defektene, som porøsitet og inneslutninger, gjør det betydelig vanskeligere å polere etterpå.
Sølvlegeringer som hovedsakelig består av Pd, Pt og andre edelmetallelementer, har et høyere smeltepunkt, noe som øker sannsynligheten for porøsitet. Dette skyldes at smykker hovedsakelig bruker gipsformer, og gips har dårlig termisk stabilitet. Jo høyere legeringens smeltepunkt er, desto større er muligheten for termisk nedbrytning av gipsen, noe som fører til porøsitet i støpegodset.
Ulike sølvlegeringer inneholder ulike typer og mengder oksygenaktive elementer, noe som gir varierende støpeegenskaper. Si-oksid har lav tetthet og høy viskositet, noe som gjør det lett å flyte til overflaten av det smeltede metallet og fjernes ved hjelp av flussmiddel, noe som er gunstig for flytbarhet og fyllingsytelse. For mye Si kan imidlertid føre til termisk sprekkdannelse og poleringsproblemer, mens det er vanskeligere å fjerne Zn- og Sn-oksider. For sølvlegeringer som inneholder en stor mengde oksygenaktive elementer med lavt smeltepunkt (som Zn, Sn, In), kan bruk av en smeltebrenner lett føre til flyktige stoffer og oksiderte inneslutninger, og bruk av induksjonsoppvarming kan også føre til lignende problemer på grunn av overoppheting. En liten mengde sjeldne jordarter kan forbedre fyllingsegenskapene. Likevel øker mengden sjeldne jordarter til en viss grad. I så fall vil de dannede oksidene av sjeldne jordarter øke viskositeten til det smeltede metallet, noe som motvirker den rensende effekten av de sjeldne jordartene og påvirker støpeytelsen negativt.
Blant de ovennevnte problemene er porøsitet et av de mest fremtredende. Porøsitetsdannelsen er nært knyttet til egenskapene til selve sølvlegeringen. Som nevnt tidligere har sølv en typisk egenskap ved å absorbere en stor mengde oksygen i smeltet tilstand, noe som fører til at det smeltede metallet spruter ved høye temperaturer, noe som lett resulterer i betydelige tap. Under størkningsprosessen ved støping synker løseligheten av gass i det smeltede metallet med temperaturfallet, noe som fører til gassovermetning, utfelling og forstørrelse, og danner bobler som ikke tømmes ut i tide, noe som resulterer i porøsitet (figur 4-22).
Fra mekanismen for poredannelse kan man se at det hovedsakelig er to tilnærminger for å redusere eller unngå poredefekter: (1) minimere mengden gass som kommer inn i det smeltede metallet; (2) iverksette tiltak for å frigjøre gassen i det smeltede metallet før det helles.
(1) Reduser gassen som kommer inn i det smeltede metallet.
For det første må kvaliteten på råvarene kontrolleres. Råvarene skal være tørre og rene, ikke fuktige eller oljete. De innkjøpte rene sølvmaterialene kommer i former som granulat, stenger og plater, der granulat er det vanligste. Siden granulater dannes av metalldråper som raskt avkjøles i vann, kan de noen ganger være hule og til og med inneholde vann inni, noe som kan introdusere en stor mengde gass under smeltingen. De må tørkes grundig eller smeltes om til ingots før bruk. Hvis overflaten på råvarene har olje eller andre organiske urenheter, vil det også introdusere gass, spesielt når du gjenbruker skrap fra stemplede smykker, som ofte fester seg til olje. Det bør avfettes og rengjøres grundig før bruk. Forholdet mellom nye og gjenbrukte materialer bør kontrolleres rimelig når du blander materialer. Hver gang råvarene smeltes og støpes, vil de bli forurenset, inkludert gassabsorpsjon, reaksjon med gipsformer og gjenværende inneslutninger. Derfor bør mengden gjenbrukte materialer generelt kontrolleres innenfor 50％.
For det andre bør det iverksettes effektive beskyttelsestiltak under smeltingen. Ulike bedrifter har forskjellige produksjonsforhold, og smeltemetodene som brukes varierer også. Vanlige smeltemetoder inkluderer gass-oksygenflamme, acetylenoksygenflamme, høyfrekvent induksjonsovn og mellomfrekvent induksjonsovn. Ved smelting i åpen atmosfære vil det smeltede metallet uunngåelig absorbere gass; jo større væskeoverflaten og jo lengre kontakttid, jo større er tendensen til å absorbere gass, hovedsakelig oksygen fra luften. Ved bruk av flammesmelting inkluderer det også oksygen som bringes inn av den oksiderende flammen. Derfor bør det iverksettes beskyttende tiltak under smelteprosessen for å redusere mengden gassabsorpsjon hvis sølvet smelter i atmosfæren; knust trekull, grafittplater eller dehydrert boraks kan brukes som dekke. Hvis flammesmelting brukes, bør den justeres til en oransjegul reduksjonsflamme, og smeltetiden bør være overkommelig. Hvis forholdene tillater det, bør man prioritere vakuuminduksjonssmelting, som kan gjøres under lavvakuum med beskyttelsesgass. Dette innebærer at smeltekammeret først evakueres, deretter fylles det med nitrogen eller argon som beskyttelsesgass, etterfulgt av oppvarming og smelting. Nitrogen er billigere, men har en viss løselighet i sølv, noe som utgjør en risiko for at det kan oppstå porer. Argon er dyrere, men er mer stabilt i sølv og bør prioriteres.
(2) Fremme gassfrigjøring i det smeltede metallet før det helles.
Under atmosfæriske forhold absorberer smeltet sølv uunngåelig gass. For å unngå dannelse av gassporer bør det smeltede metallet gjennomgå en avgassingsbehandling før det helles, slik at så mye gass oppløst i sølvvæsken som mulig frigjøres. To metoder kan tas i bruk:
A. Bruk av flytende gassbobler for avgassing. Ved å blåse fine, tette argonbobler ned i bunnen av det smeltede metallet ved hjelp av en pustende plugg, reagerer den ikke med det smeltede metallet og blir til flytende gassbobler. Boblene fungerer som et vakuumrom for gassene som er oppløst i det smeltede metallet, slik at de oppløste gassene kan diffundere inn i de flytende boblene og bli til gassmolekyler som stiger opp med boblene. Når de flytende boblene stiger opp til overflaten av det smeltede metallet, slipper gassen inne i boblene ut i atmosfæren, slik at målet om å redusere gassinnholdet i det smeltede metallet oppnås.
B. Bruk av kondensasjonsmetode for avgassing. Sølvvæsken kjøles sakte ned til størkningstemperaturen, noe som fører til at det meste av oppløst oksygen og andre gasser felles ut på grunn av reduksjonen i løselighet med temperaturfallet, og dermed oppnås formålet med avgassing. Deretter varmes den raskt opp igjen til støpetemperaturen for støping. For sølvvæsker med dårlig råmaterialkvalitet og høyt gassinnhold kan flere sykluser med kondensering og omsmelting utføres for å forbedre kvaliteten.
2.4 Problemer med kuldebehandling
Problemer med kald prosessering i produksjonsprosessen av sølvsmykker, vanlige teknikker for kald deformasjonsbehandling inkluderer smiing av kaldt volum som kald kurs, kald ekstrudering, stempling, etc. og stempling av metallplater som strekking, blanking, trimming, stansing, etc. Materialvalsing, for eksempel kaldvalsing, valsing, etc., og følgende problemer oppstår ofte under behandlingen.
(1) Sandhull på overflaten av profiler.
Overflatekvaliteten på profilene avhenger ikke bare av overflatekvaliteten på blokken, men er også nært knyttet til overflatekvaliteten på valsene. Når valseoverflaten har riper eller lokale skader, vil det gjenskapes på profiloverflaten; når støv eller annet rusk samler seg på valseoverflaten, vil det presses inn i profiloverflaten, noe som forverrer profilens overflatekvalitet (Figur 4-23). Derfor bør valseoverflaten tørkes av ofte under produksjonen for å forhindre at støv og andre urenheter samler seg og riper opp valsene eller presses inn i båndoverflaten. Rullene bør tildekkes når de ikke er i bruk for å beskytte overflaten. Diameteren på de ferdige produktrullene skal være liten og høyglanspolert eller galvanisert for å oppnå en speileffekt.
(2) Glødende defekter.
Dette inkluderer blemmer, unormal kornvekst og ufullstendig gløding.
A. Blæredannelse. Blæredannelse på overflaten av plater og bånd forårsakes av gasshull i barren eller reaksjoner mellom barren og atmosfæren under gløding. Trykket øker når boblene varmes opp, noe som fører til at metallet rundt boblen utvider seg og danner blærer (figur 4-24). Dette problemet kan vanligvis unngås ved å kontrollere støpe- eller glødebetingelsene. For eksempel ved å forbedre deoksidering under smelteprosessen, redusere innholdet av oppløst oksygen og oksidasjon i det smeltede metallet, kontrollere glødetemperaturen og unngå å bruke hydrogenrike glødeatmosfærer.
B. Unormal kornvekst. Sølv vil utvise betydelig kornvekst når glødetemperaturen er for høy eller glødetiden ved høy temperatur er for lang (figur 4-25). For grove korn påvirker de mekaniske egenskapene og har en alvorlig innvirkning på overflatekvaliteten til de bearbeidede smykkene. Derfor bør glødeprosessen utformes på en fornuftig måte basert på profilens størrelse og kvalitet.
Figur 4-24 Bobler på overflaten av sølvprofiler etter gløding
Figur 4-25 Unormal kornvekst forårsaket av feil gløding av sølv
C. Ufullstendig gløding. Ulike sølvlegeringsmaterialer har forskjellige omkrystalliseringstemperaturer. Hvis glødetemperaturen er for lav, mengden som legges inn i ovnen er for stor, eller ujevn oppvarming påføres med en fakkel, kan det oppstå ufullstendig gløding. I så fall vil restspenninger forbli i profilen, noe som kan påvirke den videre bearbeidingen og føre til defekter som for eksempel sprekker.
2.5 Problemer knyttet til polering
Smykker har høye krav til overflatekvalitet, og de fleste smykker må gjennom polering for å oppnå en speilblank overflate. Ved polering av sølvlegeringer med antiskall oppstår det ofte flere typiske problemer, som appelsinskall, bulker, riper og komethaler. Når legeringens korn er grovt, er det tilbøyelig til å danne en appelsinskalloverflate; når det er krymping eller porøsitetsfeil i legeringen, vil det sannsynligvis danne poleringsbuler; når det oppstår segregerte faser eller inneslutninger med høy hardhet i legeringens kornstruktur, er det lett å danne poleringsriper og komethaler.
For å oppnå en god overflatepoleringseffekt, i tillegg til å utføre poleringsprosessen på riktig måte, har egenskapene til selve legeringen også en viktig innvirkning. Kornforfining og forbedring av støpeegenskapene er de viktigste måtene å forbedre poleringsytelsen på.
