CN110951987A - 一种具有抗硫化性能的银合金及其制备工艺 - Google Patents

一种具有抗硫化性能的银合金及其制备工艺 Download PDF

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    • C22C—ALLOYS
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    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting

Abstract

本发明涉及银合金的技术领域，公开了一种具有抗硫化性能的银合金，其特征在于：其原料以重量份计包括：银92‑96份、锗0.1‑0.5份以及钯0.02‑0.1份；其制备工艺，包括如下步骤：S1：备料；S2：熔炼；S3：后处理；得到具有抗硫化性能的银合金。钯与银混合之后形成的银合金具备抗硫化以及耐腐蚀的性能，同时在合金中添加锗，能够使得合金的抗硫化进一步的提高，同时还能够提高合金的抗氧化性，使得最终生产出来的银合金的抗氧化性能也能够得到提高，从而能够提高银合金的抗变色的性能；通过先将银熔融，能够使得银的损失量得到降低，同时能够使得最后形成的银合金的晶体更加稳定。

Description

一种具有抗硫化性能的银合金及其制备工艺
技术领域
本发明涉及银合金的技术领域，更具体地说，它涉及一种具有抗硫化性能的银合金及其制备工艺。
背景技术
纯银是一种具有光泽的白色贵金属，在历史上因为其美丽的光泽、稳定的化学性质和收藏观赏价值，成为世界各国制作首饰、装饰品、银器和餐具的重要材料。在现代社会中，又因为其常温下优异的导电性及导热性，良好的力学性能而成为了微电子领域中不可缺少的工业原料。
目前，市场上银饰品的种类繁多，为提高银饰品的加工性能和使用性能，往往会向纯银中加入少量的补口合金，使银的含量降低便生产了999银、990银、925银等诸多的品种，其中最为常见的是925银，又称为“斯特林银”。大气中的硫化物、氧化物、紫外线及水蒸汽等成分的存在，使得银在使用过程中容易出现发暗发黑的现象。银在室内大气中经过自然腐蚀之后，其表面的腐蚀产物主要是Ag2S和AgCl。经过腐蚀后的银无论是外观还是性能都会受到严重的影响，因此需要采取措施以防止银的腐蚀变色。
为了能够使得银饰品在日常环境下保持长期具有抗硫化效果，以使得银饰品长期保持银白色，通常需要在制备银饰品的过程中在银饰品中添加其他元素，因此需要提供一种能够具有抗硫化效果的银饰品。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种具有抗硫化性能的银合金，钯与银混合之后形成的银合金具备抗硫化以及耐腐蚀的性能，同时在合金中添加锗，能够使得合金的抗硫化进一步的提高，同时还能够提高合金的抗氧化性，使得最终生产出来的银合金的抗氧化性能也能够得到提高，从而能够提高银合金的抗变色的性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种具有抗硫化性能的银合金，其原料以重量份计包括：银95-99份、锗0.1-0.5份以及钯0.02-0.1份。
通过采用上述技术方案，由于在熔融状态下的银中添加钯，钯本身具有提高银的耐腐蚀性和抗硫化的能力，钯与银混合之后形成的银合金也具备抗硫化以及耐腐蚀的性能，同时在合金中添加锗，能够使得合金的抗硫化进一步的提高，同时还能够提高合金的抗氧化性，使得最终生产出来的银合金的抗氧化性能也能够得到提高，从而能够提高银合金的抗变色的性能。由于钯和锗的同时添加，能够使得最后得到的银合金与氧气的氧化反应的活泼性降低，同时能够使得银合金与硫以及硫化物的硫化反应的活泼性；并且能够降低银合金表面生成硫化银以及氧化银产生速度，最终得到具有抗硫化性能的银合金。
作为本发明的进一步改进，原料中还包括重量份为0.1-0.5份的铝。
通过采用上述技术方案，通过在银合金中添加铝，能够使得合金中的铝发生氧化，从而形成三氧化二铝膜，以化学键的形式结合的银合金的表面，从而使得银合金的抗硫化性能得到增强。
作为本发明的进一步改进，原料中还包括重量份为0.1-0.5份的锌。
通过采用上述技术方案，通过在银合金中添加锌，一方面锌能够使得合金的颜色变白，另一方面能够提高银合金的抗蚀性。同时，锌与钯的共同作用下能够使得银合金的铸造性能得到显著的提高。
作为本发明的进一步改进，原料中还包括重量份为0.3-0.7份的钕。
通过采用上述技术方案，通过添加钕，能够提高银合金的耐腐蚀性，同时，钕与、锌以及钯三者结合，能够提高银合金的流动性，最终使得银合金能够在浇铸的过程中，能够在更加精密的模具中更好的填充在模具内，使得最终制备出来的银饰品的细节更加精致。
本发明的目的之二在于提供一种用于制备上述具有抗硫化性能的银合金的制备工艺，能够使得银的损失量得到降低，同时能够使得最后形成的银合金的晶体更加稳定。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于制备上述具有抗硫化性能的银合金的制备工艺，包括如下步骤：
S1：备料；
S2：熔炼；将S1备料之后的重量份的银进行加热至熔融状态，然后将锗、钯、锌、以及钕按照重量份加入至熔融状态的银中，并且持续加热至所有的金属呈熔融状态时使得熔融状态的合金液保持温度不再上升，搅拌均匀，并且进行保温，保温时间为25-35min；
S3：后处理；得到具有抗硫化性能的银合金。
通过采用上述技术方案，在熔炼的过程中，先将银进行熔融，然后再对其他的物质进行熔融，并且在所有的金属熔融之后，不再升温，从而防止温度过高而使得银深化，减少了银的损失量。同时，对熔融状态的合金液进行保温，在保温的过程中合金晶化，使得晶粒生长，在经过25-35min的保温，使得最终银合金能够形成稳定的晶体，从而使得合金在日常环境中各个性能都更加稳定均一。
作为本发明的进一步改进，所述S2熔炼中，先对坩埚进行清理，然后在坩埚中加入重量份为0.3-0.5的硼砂，接着将银放入坩埚中，对坩埚进行加热；然后在S3后处理之前，先对合金液表层的漂浮物进行去除。
通过采用上述技术方案，通过在坩埚中添加硼砂，一方面硼砂能够对合金液中的一些不溶物等一些杂质进行吸附，同时，还能够增强合金液的流动性；并且硼砂本身与合金液不容。硼砂的密度小于合金液的密度，因此当合金在高温下变成液体之后，硼砂则会漂浮在合金液上方，在进行S3后处理之前将硼砂以及硼砂吸附的一些杂质共同去除，从而能够使得银合金的力学性能更好。
作为本发明的进一步改进，S2熔炼时，使得含有合金液的坩埚始终处于稀有气体的环境下；并且在使得合金液加热的最高温度低于1600℃。
通过采用上述技术方案，在对银合金进行熔炼的过程中使用稀有气体对坩埚中的合金液进行保护，从而能够防止合金液中的各个物质发生内氧化，同时将温度限定在1600℃以下，从而能够使得合金中的各个物质在保持熔融状态的同时，还能够保证一定的粘度，从而使得合金液能够保证良好的流动性的同时，还能够防止温度过高而使得银的损失量增大。
作为本发明的进一步改进，所述S3后处理，将经过S2处理过后的合金液浇铸至模具中，然后对模具中的合金液进行冷却；最后脱模。
作为本发明的进一步改进，所述S3后处理，将经过S2处理过后的合金液浇铸至模具中，模具为石膏模具，接着将模具以及模具中的物质进行空冷使得模具中的物质冷却为固液混合体，然后将模具以及固液混合体浸泡在水中，水的温度为10℃，并且持续保持水温为10℃，浸泡时间为10min。
通过采用上述技术方案，选用石膏作为合金液的浇铸模具，一方面石膏模具的成本低廉，同时石膏模具耐高温，并且不会在合金液中多引入杂质。另一方面，石膏模具后续脱模方便，将石膏模具以及固液混合体浸泡在水中，石膏在水中浸泡时，会变软逐渐发生溃散，从而能够方便脱模，并且，石膏浸泡在水中时，能够更加快速的使得模具中的固液混合体更加快速的冷却为银合金。
综上所述，本发明的优点和有益效果是：
1、钯与银混合之后形成的银合金具备抗硫化以及耐腐蚀的性能，同时在合金中添加锗，能够使得合金的抗硫化进一步的提高，同时还能够提高合金的抗氧化性，使得最终生产出来的银合金的抗氧化性能也能够得到提高，从而能够提高银合金的抗变色的性能；
2、通过在银合金中添加锌，一方面锌能够使得合金的颜色变白，另一方面能够提高银合金的抗蚀性。同时，锌与钯的共同作用下能够使得银合金的铸造性能得到显著的提高，从而使得银合金更加易被浇铸；
3、通过添加钕，能够提高银合金的耐腐蚀性，同时，钕与、锌以及钯三者结合，能够提高银合金的流动性，最终使得银合金能够在浇铸的过程中，能够在更加精密的模具中更好的填充在模具内，使得最终制备出来的银饰品的细节更加精致；
4、在熔炼的过程中，先将银进行熔融，然后再对其他的物质进行熔融，并且在所有的金属熔融之后，不再升温，从而防止温度过高而使得银深化，减少了银的损失量。同时，对熔融状态的合金液进行保温，在保温的过程中合金晶化，使得晶粒生长，在经过25-35min的保温，使得最终银合金能够形成稳定的晶体，从而使得合金在日常环境中各个性能都更加稳定均一；
5、通过在坩埚中添加硼砂，一方面硼砂能够对合金液中的一些不溶物等一些杂质进行吸附，同时，还能够增强合金液的流动性；并且硼砂本身与合金液不容。硼砂的密度小于合金液的密度，因此当合金在高温下变成液体之后，硼砂则会漂浮在合金液上方，在进行S3后处理之前将硼砂以及硼砂吸附的一些杂质共同去除，从而能够使得银合金的质量更好。
附图说明
图1为本发明一种具有抗硫化性能的银合金及其制备工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
参照图1，一种具有抗硫化性能的银合金，其原料以重量份计包括：银97份、锗0.3份、钯0.06份、铝0.3份、锌0.3份以及钕0.5。其制备工艺包括如下步骤：
S1：备料。按照本实施例中上述的重量份，称取上述原料，备用。
S2：熔炼。先在对坩埚进行清理，清理的过程为先朝向坩埚中倒入质量分数为75％的酒精进行浸泡清洗5min，然后使用高压气枪将坩埚中的酒精吹干。接着在坩埚中放入硼砂重量份为0.04份的硼砂。然后将S1称取好的银放入至坩埚中，接着将坩埚放入真空管式炉，并且向真空管式炉中通入氩气进行保护。将真空管式炉内的温度调节至970℃，观察到银全部熔化之后，再将锗、钯、铝、锌以及钕按照上述的重量份全部放入真空管式炉中的坩埚中，并且将真空管式炉中的温度调节至1590℃，直到观察至坩埚内的金属全部熔化，然后持续保温30min，最后工作人员将坩埚表面的漂浮物捞出，得到熔融状态的银合金液。
S3：后处理。将经过S2处理之后的银合金液朝向模具中进行浇铸，模具选用石膏模具，接着将模具以及模具中的固液混合体放置在空气中冷却10min，然后将模具和模具中的固液混合体浸泡在10℃的清水中，并且使得水保持在10℃，浸泡10min，最终得到具有抗硫化性能的银合金饰品。
实施例2-8与实施例1的区别在于，其原料以重量份计如表1所示：单位：份
表1
实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
银 95 99 96 98 97 97 97
锗 0.1 0.5 0.2 0.4 0.3 0.3 0.3
钯 0.02 0.1 0.04 0.08 0.06 0.06 0.06
铝 0.1 0.5 0.2 0.4 0 0.3 0
锌 0.1 0.5 0.2 0.4 0 0 0.3
钕 0.3 0.7 0.4 0.6 0 0 0.5
实施例9-12与实施例1的区别在于，步骤S2中最后的保温时间如表2所示：单位：min
表2
实施例 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12
保温时间 25 35 28 33
实施例17与实施例8的区别在于，其原料中无钕。
实施例18与实施例1的区别在于，其原料中无钕。
对比例1：市售999银。
对比例2：与实施例1的区别在于其原料中无锗。
对比例3：与实施例1的区别在于其原料中无钯。
对比例4：与实施例6的区别在于其原料中无锗。
对比例5：与实施例6的区别在于其原料中无钯。
对比例6：与实施例8的区别在于其原料中无锌。
试验一：抗硫化性能的测试。
配置试液1，试液1为质量分数为5％的硫化钾溶液。然后在25℃的环境下将实施例1-18以及对比例1-6制备出来的银合金浸泡在试液1中，并且记录银合金从放入试液1至变色所需的时间，超过2min不变色，即为达标合格，并且将结果记录至表4中。
试验二：抗氧化性能的测试。
配置试液2，试液2为质量分数为20％的双氧水。先将试液2加热至40℃，然后将实施例1-18以及对比例1-6制备出来的银合金浸泡在试液2中，并且记录银合金从放入试液2至变色所需的时间，超过8min不变色，即为达标合格，并且将结果记录至表4中。
试验三：流动性的测试。
将实施例1-18以及对比例1-6制备出来的银合金用螺旋形试验测定熔体的流淌长度，并且记录长度，各个试样均为手工浇铸，浇铸温度为1500℃，并且将结果记录至表4中。
表4
Figure BDA0002324831650000071
数据结果分析：
通过表4中的各项数据，从实施例6与对比例1的抗硫化性能的数据对比，能够得出，在银中添加锗和钯就能够显著的提高银合金的抗硫化效果。从实施例1与实施例6的抗硫化性能与抗氧化性能的数据对比，通过在后续向银合金中添加钕、铝以及锌，能够进一步的提高银合金的抗硫化性能以及抗氧化性能。从实施例1、对比例3以及对比例6三者的流淌长度的数据中能够得出，只有钯和锌互相结合，才能够提高银合金的流动性。并且，从实施例1、实施例13以及实施例14三者的流淌长度的数据中能够得出，钕与、锌以及钯三者结合，能够提高银合金的流动性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有抗硫化性能的银合金，其特征在于：其原料以重量份计包括：银95-99份、锗0.1-0.5份以及钯0.02-0.1份。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗硫化性能的银合金，其特征在于：原料中还包括重量份为0.1-0.5份的铝。
3.根据权利要求1所述的一种具有抗硫化性能的银合金，其特征在于：原料中还包括重量份为0.1-0.5份的锌。
4.根据权利要求3所述的一种具有抗硫化性能的银合金，其特征在于：原料中还包括重量份为0.3-0.7份的钕。
5.一种根据权利要求4所述的一种具有抗硫化性能的银合金的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1：备料；
S2：熔炼；将S1备料之后的重量份的银进行加热至熔融状态，然后将锗、钯、锌、以及钕按照重量份加入至熔融状态的银中，并且持续加热至所有的金属呈熔融状态时使得熔融状态的合金液保持温度不再上升，搅拌均匀，并且进行保温，保温时间为25-35min；
S3：后处理；得到具有抗硫化性能的银合金。
6.根据权利要求5所述的一种具有抗硫化性能的银合金的制备工艺，其特征在于：所述S2熔炼中，先对坩埚进行清理，然后在坩埚中加入重量份为0.3-0.5的硼砂，接着将银放入坩埚中，对坩埚进行加热；然后在S3后处理之前，先对合金液表层的漂浮物进行去除。
7.根据权利要求6所述的一种具有抗硫化性能的银合金的制备工艺，其特征在于：S2熔炼时，使得含有合金液的坩埚始终处于稀有气体的环境下；并且在使得合金液加热的最高温度低于1600℃。
8.根据权利要求6所述的一种具有抗硫化性能的银合金的制备工艺，其特征在于：所述S3后处理，将经过S2处理过后的合金液浇铸至模具中，然后对模具中的合金液进行冷却；最后脱模。
9.根据权利要求8所述的一种具有抗硫化性能的银合金的制备工艺，其特征在于：所述S3后处理，将经过S2处理过后的合金液浇铸至模具中，模具为石膏模具，接着将模具以及模具中的物质进行空冷使得模具中的物质冷却为固液混合体，然后将模具以及固液混合体浸泡在水中，水的温度为10℃，并且持续保持水温为10℃，浸泡时间为10min。
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