论文总字数：21030字

摘 要

银因为其瑰丽的外观，稀有的属性而成为如今社会上广受人们喜爱的一种贵金属，常被用于首饰的制造。而银的金属特性决定了其易被氧化、硫化变色的性质，变色之后的银观赏性大大降低，严重影响了它的价值。当前研究表明能有效提高银的抗变色性能的手段主要有两种：对银进行表面处理和对银进行合金化处理。本文采用银的合金化手段，通过在银合金中加入锌、锗等元素，以求制造出抗变色更加优秀的合金。

本文通过电阻炉熔炼和熔模铸造进行合金制造，制造出了三种不同合金比例的Ag-Cu-Zn-Ge合金，并通过对比数据，计算蒸汽压，观察三元相图来分析实验中的材料损耗以及熔炼过程中生成的物质。

研究结果表明电阻炉熔炼较之传统的火枪熔炼和真空熔炼能有效降低熔炼过程中合金成分的损失，可以更加方便地控制熔炼环境，所得出的成品金属液也比传统火枪熔炼所得金属液更加均匀。熔模铸造所得出的工件精度高，表面光洁程度也更高，可以节省大量细磨工件的时间，也可以在一定程度上节省原材料。

关键词：银合金，抗变色性能，锗，电阻炉熔炼，熔模铸造

Abstract

Because of its magnificent appearance and rare properties, silver has become a precious metal widely loved by people in society today, and is often used in the manufacture of jewelry. The metallic properties of silver determine its susceptibility to oxidation and vulcanization. The color of silver after discoloration is greatly reduced, which seriously affects its value. Current research shows that there are two main ways to effectively improve silver's resistance to discoloration: surface treatment of silver and alloying treatment of silver. In this paper, the alloying method of silver is adopted. By adding elements such as zinc and germanium to the silver alloy, an alloy with better resistance to discoloration is produced.

In this paper, alloy manufacturing was carried out by resistance furnace melting and investment casting. Three different alloy ratios of Ag-Cu-Zn-Ge alloy were manufactured. By comparing the data, the vapor pressure was calculated, and the ternary phase diagram was observed to analyze the experimental Material loss and substances generated during melting.

The research results show that resistance furnace smelting can effectively reduce the loss of alloy components in the smelting process compared with the traditional smelting and vacuum melting, and can more easily control the smelting environment. The resulting molten metal is also more uniform than the traditional molten metal . The workpiece obtained by investment casting has high precision and a higher surface finish, which can save a lot of time for fine grinding of the workpiece and can also save raw materials to a certain extent.

Key Words：Silver alloy，Discoloration resistance，Ge，Resistance furnace melting，Investment casting

目 录

第一章 绪论 1

1.银的分类及其性质 1

1.1银的发展历史 1

1.2银合金的分类 1

1.3首饰用银的优缺点 2

1.4银的腐蚀机理 2

2.银合金抗变色性能的国内外研究现状 4

2.1银的表面处理 4

2.2银的合金化 5

3.课题的研究内容与意义 7

3.1课题的研究内容 7

3.2课题的研究意义 7

第二章 实验流程与方法 8

1.实验流程 8

2.实验材料及仪器参数 8

3.实验方法 9

3.1熔炼方法 9

3.2铸造方法 10

3.3成品合金成分分析 11

1.4小结 11

第三章Ag-Cu-Zn-Ge合金的制备及合金性能分析 12

1. 合金成分的选择 12

1.1银： 12

1.2铜： 12

1.3锌： 12

1.4锗： 13

2. 三元相图分析 13

3. 原材料的配置 19

4. 试样的制备过程 20

5. 小结 22

第四章 结论 23

参考文献 24

绪论

1.银的分类及其性质

1.1银的发展历史

因为银的金属特性独特，在自然界中少有银能以单质银的形态存在，普遍以化合物的形态存在于矿脉中，对提炼的要求较高，故而银的发现与利用要晚于金。在世界范围内银的使用最早可以追朔到公元前四千年的美索不达米亚，在这之后波斯、希腊等地开始广泛地使用银器。我国最早对银的使用在春秋战国时期，早期多以小饰品的形式出现在达官贵人手中，随着秦朝的大一统，我国经济迎来了高速发展，银饰品也随之繁荣发展起来，在经过魏晋南北朝与异域文化的交流后形成了丰富多彩的唐朝银器风格，是当时国立繁荣富强的象征。

因为银的美丽、稀有，从古至今它都是财富的象征，银币在很长一段时间作为流通货币而存在。又因为银具有一定的消毒杀菌功能，且银会与硫发生反应形成黑色的硫化物在古代可用于快速鉴别砒霜，故而银常用于制作饰品与餐具。

1.2银合金的分类

因为含量超过99％的足银质地柔软，抗磨性较差还极易变色，故而不适于用足银来制作银饰品，如今市场上的银饰品多以银合金的形式存在。我国习惯将银含量在90％以上的银称为纹银，将银含量在90％以下的银称之为色银。现如今市场上的银大概有以下几种类别：

（1）足银：银含量在99％以上的银称之为足银，因前文所说该类型的银具有一定的性质缺陷，故而很少有厂家利用足银制作银饰品，更多用于工业方面。

（2）千足银：银含量在99.9％银称之为千足银，同足银一样，因为银本身的金属性质决定了其不适合用来制作饰品。

（3）925银：是指银含量92.5％，在国际标准上被公认为纯银标准。因为足银本身存在性质缺陷很难做成银器具，人们选择在银中加入合金来改善银的性能，925银即为在银中添加7.5％的合金元素，提高其工艺性能，被广泛引用与银首饰丶器具的制作中。

（4）斯特林银：斯特林银是925银的一种，其添加的合金元素为7.5％的铜，铜银合金具有硬度更高，熔点更低的特性，可塑性大大增强。英国以斯特林银作为标准及合金达800余年，广泛应用于货币和首饰的制造^[1]。

（5）藏银：藏银的主体为白铜，其含银量在20％到30％之间，故而国家未将标准藏银收录在纯银列表之中。

（6）素银：一般的925银通常都会镀铑以防止银因硫化或氧化变色，而未镀铑的银合金被称为素银。素银因为保护措施不够到位，所以在空气中易氧化或硫化变色，而商家为了减少成本多选用素银作为银器具的材料。

（7）潮银：潮银又称“80银”，是指含银80%，含铜20%的首饰银。这种银的含铜量比925银多，所以很硬很有弹性。非常适合制作茶具、领带夹、纽扣、弹簧或首饰针等。

1.3首饰用银的优缺点

银是一种极具金属色泽的白色金属，因为银对可见光的反射率高达91％，远高于铂、钯等金属，而高反射率的外在体现就是亮度高，闪耀夺目，同时银的价格又远低于金、铂等贵金属，故而适用于制造首饰，吸引消费者的目光的同时价格更加亲民，备受人们喜爱。

但是银首饰存在一个长久以来存在的问题——抗变色性能较差。银合金饰品在长期佩戴过程中易出现氧化现象，使得饰品表面丧失光泽，严重影响了饰品的观赏性。并且由于饰品生厂商的制造技术丶制造条件和管理水平等方面参差不齐，难免会产生问题，故而需要我们进行相关方面的研究以解决银饰品一边色的问题^[2]。

1.4银的腐蚀机理

Ag属于ds系元素，其外层电子构型为4d¹⁰5s¹，在电离过程中先失去5s电子，随后可失去1d电子，形成 1价或 2价的银离子，其中 1价的银离子较为稳定。又因为空气中多含有O₂、H₂O、CO₂、H₂S等气体，O的外层电子构型为2s²2p⁴，S为3s²3p⁴，这两个p区元素组态一般是p4 2型，即-2价形态，因此，Ag暴露在空气中多形成Ag₂O以及Ag₂S等化合物。

1.4.1与氧气产生反应

O和Ag的标准电极电位分别为 1.229v和 0.7991v，Ag的电极电位低于氧的电极电位，Ag为负极，会被氧化腐蚀，其反应式为：

Ag O₂→Ag₂O （1.1）

银被氧化后生成的Ag₂O为白色可导电金属，因此人为银的氧化不会影响银的装饰性和电气性能^[3]。

1.4.2与二氧化硫气体产生反应

大气中存在SO₂气体会与银产生反应，生成Ag₂SO₄，其反应式为：

2Ag SO₂ O₂→Ag₂SO₄ (1.2)

生成的Ag₂SO₄为白色固体，不具备导电性，反应速度随温度和适度的升高而加速。但因为空气中的SO₂浓度过低，温度不高，所以该气体对银的影响较小^[3]。

1.4.3与硫化氢气体产生反应

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