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 22:44:58
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。
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。
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.
