首饰用银合金在有害气体中的的抗变色性能研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)


1.1研究背景

银是一种重要的贵金属,而且银的理化性质均较为稳定,导热、导电性能很好,质软,富有延展性。其反光率极高,可达99%以上。由于这些优良的性质,银可以被用于很多重要的领域,例如电子电器材料、感光材料、化学化工材料、工艺饰品以及航天设备关键位置的接触点等。以首饰银[1]为例,银作为一种贵金属,与其他贵金属相比,价格相对便宜,因此被广泛应用于首饰行业。国内银首饰行业经过多年的发展和积累,量和质都已经获得巨大进步。根据中国珠宝协会的数据统计资料显示,自2006年起,我国银首饰用量一直居世界前列,2016年中国白银首饰及器皿用银总量为4000吨左右,2016年国内银饰产量高达1850吨。然而,银及银合金表面容易产生腐蚀变色,抗硫化性能差。特别是在工业较为发达的城市空气中,含有工业化有害气体如h2s,so2,cl2,nox等,使银由银白色→浅黄色→褐色→黑色,严重影响了银饰品的外观,限制了银合金在饰品行业的发展,给银饰行业带来了巨大的经济损失。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备: 按合金成分表的配比称取实验材料,总质量为20g。将所称重的样品用火枪熔炼,熔融成金属液,然后进行熔模铸造。将上述浇注与模具中。待试样冷却后,制得所需要的试样。

材料表征:对所得试样进行腐蚀试验后,通过分光色度计、XRD、OM、SEM等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析,得出试样的色度变化。

2.2研究目标

1.掌握银合金的制备方法;

2.采用结构分析与性能表征技术,分析合金的成分配比对合金抗变色性能的影响;

3.提出提高合金抗变色性能的有效方案。

2.3技术方案

1. 本实验借助试验设计软件DesignExpert 8.0.5b,该软件是一款试验设计软件,能够帮助优化实验设计方案,采用软件中的D-最优混料试验(D-optimal)设计,以铜粉、锌粉和镍粉的质量分数为自变量,以模拟银合金的色差为响应值。分别对原料限定其复配比例范围:设定铜粉的添加量范围为4.100%~5.800%,设定锌粉的添加量范围为1.500%~3.000%,镍粉的添加量范围为0.200%~0.500%,各因子质量百分比为7.50%,按照软件设计的试验组合进行复配,得到各样品的色差。对实验数据进行回归分析,得到最佳复配比例。软件设计的实验合金成分表见表1。

表1 合金成分质量分数(%)

试样号

Ag%

Cu%

Zn%

Ni%

纯银

100.000

0.000

0.000

0.000

925银

92.500

5.000

2.500

0.000

1

92.500

5.800

1.500

0.200

2

92.500

4.800

2.500

0.200

3

92.500

4.300

3.000

0.200

4

92.500

4.600

2.625

0.725

5

92.500

5.200

2.000

0.300

6

92.500

5.650

1.500

0.350

7

92.500

4.900

2.250

0.350

8

92.500

4.100

3.000

0.400

9

92.500

5.500

1.500

0.500

10

92.500

5.000

2.000

0.500

11

92.500

4.500

2.500

0.500

2. 按合金成分表的配比称取实验材料,总质量为20g。将所称重的样品用火枪熔炼,熔融成金属液,然后进行熔模铸造。将上述浇注与模具中。待试样冷却后,制得所需要的试样。然后进行腐蚀变色试验。

3. 变色实验中,采用实验室光照条件下、银合金放在密闭的有机玻璃管内通入H2S气体观察变色情况。实验通过的气体为10%H2S气体加90%N2气体。本实验为分别观察在潮湿环境中和干燥环境中H2S气体对银合金的腐蚀情况,将实验分为两组。一组只通入H2S气体加N2气体,另一组用湿巾覆盖在银合金表面,在通入干燥的H2S气体,从而模拟出潮湿H2S气体环境。实验中,观察各个试样的变色情况并进行记录。在腐蚀实验中,本文采用的是目测法和色度测试法。腐蚀实验步骤如下:

(1)用分光测色仪测量腐蚀前试样的色度并记录。

(2)将各个试样标号粘在双面胶上固定,然后放入有机玻璃管中,然后通入氮气将有机玻璃管中空气排出。

(3)然后将有机玻璃与气阀连接,通入H2S气体,对试样进行腐蚀。

(4)对干燥的H2S气体进行24h的腐蚀试验,观察并记录各个银合金的变色情况。对潮湿的H2S气体进行1h的腐蚀试验,观察并记录各个银合金的变色情况。用0.1mol/L的氢氧化钠溶液处理尾气。

(5)将试样取出,用分光测色仪测量腐蚀后试样的色度并记录。将腐蚀前后两次测量的色度进行比较,用来衡量试样的腐蚀速率及耐腐蚀性能。

4.经过腐蚀试验后,通过XRD,OM,SEM等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析。

5.通过分析数据结果,得出结论。

3. 研究计划与安排


第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-9周:按照设计方案,制备银合金样品和确定腐蚀气体环境, 做气体腐蚀试验。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]. 王冠. 中国银饰品行业发展趋势浅析[j]. 商情, 2012(52):318-318

[2]. jiang yang c , hao liang c ,liu x . tarnishing of silver in environments with sulphur contamination[j].anti-corrosion methods and materials, 2007, 54(1):21-26.

[3]. youzheng t , xiongzhi x ,xiaojun b , et al. effects of zn addition on the anti-tarnishing of 925 silveralloys[j]. rare metal materials and engineering, 2012.

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