การบ่มแข็งและโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมเงินสำหรับเครื่องประดับ (โครงการต่อเนื่อง)

Abstract

การศึกษาพฤติกรรมการเปลี่ยนเฟสระหว่างการปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อนในโลหะผสมเงินสเตอร์ลิงสำหรับเครื่องประดับ ปริมาณเงิน 93.5% โดยน้ำหนักในระบบ Ag-Pd และ Ag-Cu-Zn-Si จำนวน 13 องค์ประกอบ ผลิตโดยการหล่อแบบแม่พิมพ์ขี้ผึ้ง (los-wax หรือ Investment casting) ในระบบสุญญากาศ โดยการหลอมโลหะที่อุณหภูมิ 1,025 'C และอุณหภูมิเบ้าหล่อ 600 'C ส่วนผสมทางเคมีของชิ้นทดสอบหลังหล่อตรวจสอบด้วย Inductively Couple Plasma (ICP) การปรับปรุงคุณสมบัติด้วยวิธีบ่มแข็งโดยการอบละลายที่อุณหภูมิ 750 และ 800 'C เวลา 60 นาทีและบ่มที่อุณหภูมิ 300 'C เวลา 60 นาที และเปรียบเทียบผลการบ่มแข็งที่สภาวะต่าง ๆ การเปรียบเทียบคุณสมบัติของโลหะผสมเงินทั้งสภาวะหลังหล่อและหลังการปรับปรุงสมบัติด้วยวิธีบ่มแข็ง โดยการเตรียมตัวอย่างด้วย Twin-jet electropolishing และ Focused lon Beam (FIB) และศึกษาโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission Electron Microscope, TEM) การวิเคราะห์ด้วยเทคนิค Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS) และการวิเคราะห์บางบริเวณด้วยเทคนิค Selected-Area Diffraction (SAD) โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมเงินหลังหล่อประกอบด้วย 2 เฟส คือ เฟสที่มีปริมาณเงินสูง หรือเฟสอัลฟา (& - phase) และเฟสที่มีปริมาณทองแดงสูงหรือเฟสเบต้า (B-phase) โดยสามารถแบ่งลักษณะโครงสร้างเป็น 4 บริเวณ คือ 1) โครงสร้างเดนไดร์ตเป็นเฟสหลักเป็นเฟสที่มีปริมาณเงินสูง 2) บริเวณของเดรไดร์ตซึ่งมีปริมาณทองแดงสูงและพบการแยกตัวของทองแดงตกตะกอนขนาดเล็ก ๆ (Copper segregation) กระจายตัวทั่วบริเวณ 3) โครงการลาเมลายุเทกติก ซึ่งมีเฟสอัลฟาและเบต้าเรียงตัวสลับกันเป็นชั้น ๆ และ 4) โครงสร้างดีเจนเนอเรตยูเทคติกซึ่งมีปริมาณของทองแดงสูง โดยตะกอนของทองแดงที่ตกผลึกในเฟสหลักของเงินนั้นมีทั้งอยู่ในรูปของตะกอนทองแดง (Cu particle) และอยู่ในรูปของออกไซด์คือออกไซด์ทองแดง (Cu2O) แพลเลเดียมสามารถละลายได้ในทุกเฟสและมีแนวโน้มการตกตะกอนของ Cu3Pd ขณะที่การเจือด้วยสังกะสีและซิลิกอนมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างลาเมลายูเทคติกหลังหล่อ คือ ทั้งสังกะสีและซิลิกอนมีแนวโน้มการละลายเฉพาะเฟสที่มีปริมาณทองแดงสูงเท่านั้น และสามารถละลายร่วมอยู่เฟสทองแดง (Cu phase containing Zn and Si) โดยเฉพาะซิลิกอนจะมีผลโดยตรงต่อโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมเงินเนื่องจากสามารถทำให้มีการตกตะกอนในรูปของ Cu-Si phase ซึ่งมีผลทำให้โลหะมีความสามารถต่อการต้านทานหารหมองดีขึ้น