การศึกษาพัฒนาส่วนผสมโลหะเงินเจือต่ำ 75 wt% AgCuSnสำหรับการผลิตตัวเรือนเครื่องประดับ

บทคัดย่อ

แผนงานวิจัยนี้เป็นการศึกษาพัฒนาส่วนผสมโลหะเงินเจือต่ำ 75 wt.% AgCuSn สำหรับการผลิตตัวเรือนเครื่องประดับ ซึ่งประกอบไปด้วย 4 โครงการย่อย คือ โครงการที่ 1. การศึกษาวิเคราะห์อิทธิพลของธาตุเจือทองแดงและดีบุกที่มีผลต่อสมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาค, โครงการที่ 2. การศึกษาวิเคราะห์อิทธิพลของธาตุเจือทองแดงและดีบุกที่มีผลต่อสมบัติทางกายภาพ (ความแตกต่างของค่าระดับสี) และพฤติกรรมความต้านทานการหมองของ, โครงการที่ 3. การศึกษาวิเคราะห์พฤติกรรมการอบชุบด้วยกระบวนการทางความร้อน และโครงการที่ 4. การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการหล่อขึ้นรูปตัวเรือนเครื่องประดับ โดยแผนงานวิจัยมีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาพัฒนาส่วนผสมของโลหะเงินผสมชนิดใหม่ที่มีส่วนผสมเนื้อเงินบริสุทธิ์ 75 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก เพื่อทดแทนโลหะเงินผสมชนิดเดิมที่มีปริมาณเนื้อเงินบริสุทธิ์ 92.5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก หรือที่เรียกว่า “โลหะเงินสเตอร์ลิง 925”ที่ใช้สำหรับการผลิตชิ้นงานตัวเรือนเครื่องประดับ ขอบเขตของการดำเนินการศึกษาวิจัยในนี้ เน้นไปที่การผสมทองแดงและดีบุก โดยมีเป้าหมายต้องการหาปริมาณการผสมของทองแดงและดีบุกที่เหมาะสม ที่ให้ค่าระดับสีของโลหะเงินผสม 75 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ที่มีค่าระดับสีใกล้เคียงกับโลหะเงินสเตอร์ลิง 925 การดำเนินการศึกษาวิจัยนี้ ได้มีการศึกษาวิเคราะห์อิทธิพลของทองแดงและดีบุกที่มีผลต่อโครงสร้างจุลภาค สมบัติทางกล เข้ามาประกอบเป็นข้อมูลพื้นฐานในส่วนที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแรงคงทนต่อการนำไปใช้งาน หลังจากชิ้นทดสอบผ่านการศึกษาวิเคราะห์ค่าระดับสีแล้ว ได้มีการศึกษาวิเคราะห์ทดสอบความต้านทานการหมอง การอบชุบด้วยกรรมวิธีทางความร้อนและอุณหภูมิเทหล่อน้ำโลหะ เพื่อหาอุณหภูมิเทหล่อน้ำโลหะที่เหมาะสมสำหรับการหล่อขึ้นรูปชิ้นงานตัวเรือนเครื่องประดับ โดยใช้กระสวนตัวแบบเทียนลักษณะต่างๆ ผลจากการศึกษาวิจัย พบว่า ปริมาณการผสมทองแดงที่เพิ่มขึ้น 25 เปอร์เซ็นต์ในโลหะเงินผสม 75 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก มีผลทำให้ชิ้นทดสอบมีลักษณะโครงสร้างจุลภาค สมบัติทางกลและค่าระดับสีแตกต่างจากโลหะเงินสเตอร์ลิง 925 อย่างเห็นได้ชัด โดยชิ้นทดสอบมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น ค่าระดับสีแตกต่างกันเป็นอย่างมากโดยค่าความเป็นสีแดงเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้มีค่า E เท่ากับ 19.20 แต่ลักษณะโครงสร้างจุลภาคของชิ้นทดสอบยังคงมีลักษณะเป็นโครงสร้างเดนไดรท์ที่เกิดจากการเย็นตัวเร็วกว่าสภาวะสมดุลเช่นเดียวกับโลหะเงินสเตอร์ลิง 925 โดยมีโครงสร้างพื้นเป็นเฟสยูเทคติกเฟส + ล้อมรอบเฟส (primary ) ที่อยู่ภายในเกรน เมื่อมีการผสมดีบุกเข้าไปแทนที่ทองแดงบางส่วน พบว่า ปริมาณการผสมดีบุกที่เพิ่มขึ้นมีผลทำให้สมบัติทางกลของชิ้นทดสอบเกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย โดยมีแนวโน้มมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ค่าระดับสีของชิ้นทดสอบมีแนวโน้มความเป็นสีแดงลดลงอย่างต่อเนื่อง จนมีค่าสีใกล้เคียงกับโลหะเงินสเตอร์ลิง 925 มากที่สุด ที่ปริมาณการผสม 74.97Ag + 20.94Cu + 4.09Sn โดยมีค่า E เท่ากับ 17.10 สำหรับในส่วนของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคของชิ้นทดสอบ พบว่า การผสมดีบุกด้วยปริมาณน้อยๆ ไม่เกิน 1 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ลักษณะโครงสร้างจุลภาคของชิ้นทดสอบที่ได้ ยังคงมีลักษณะโครงสร้างพื้นเป็นเฟสยูเทคติกเฟส + ล้อมรอบเฟส (primary ) ที่อยู่ภายในเกรน แต่เมื่อปริมาณการผสมดีบุกเพิ่มสูงขึ้นมากกว่า 1 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก พบว่า โครงสร้างจุลภาคของชิ้นทดสอบเกิดการเปลี่ยนแปลง โดยปริมาณดีบุกที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้ปริมาณหรืออาณาบริเวณของเฟสยูเทคติกเฟส + มีแนวโน้มลดลง และนอกจากนี้ปริมาณการผสมดีบุกที่เพิ่มสูงขึ้นยังมีแนวโน้มทำให้ปริมาณหรืออาณาบริเวณของเฟสยูเทคติกเฟส + ลดลงอย่างต่อเนื่องและมีแนวโน้มเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นโครงสร้างจุลภาคที่ประกอบด้วยเฟส (primary ) และเฟส สำหรับในส่วนของผลการศึกษาวิเคราะห์ทดสอบพฤติกรรมความต้านทานการหมอง พบว่า ชิ้นทดสอบ 75.09Ag + 22.79Cu + 2.10Sn มีพฤติกรรมการหมองหรืออัตราการหมองหรือการเปลี่ยนแปลงค่าระดับสี (ความชันของกราฟค่า E) น้อยที่สุด เมื่อเวลาของการทดสอบเปลี่ยนแปลง สำหรับในส่วนของผลการศึกษาวิเคราะห์อิทธิพลกรรมวิธีทางความร้อน พบว่า อุณหภูมิและระยะเวลาของการอบชุบที่เพิ่มขิ้นอย่างต่อเนื่องมีอิทธิพลและส่งผลให้สมบัติทางกลของชิ้นทดสอบ 74.97Ag + 20.94Cu + 4.09Sn เกิดการเปลี่ยนแปลง โดยมีผลทำให้สมบัติทางกลต่างๆ ของชิ้นทดสอบมีแนวโน้มมีค่าลดลงอย่างต่อเนื่อง เมื่อเทียบกับชิ้นทดสอบสภาพหล่อขึ้นรูป โดยสภาวะของการอบชุบที่อุณหภูมิ 700 ?C ด้วยระยะเวลา 30 นาที เป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากสมบัติทางกลต่างๆ มีค่าต่ำสุด ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงลักษณะโครงสร้างจุลภาคภายในของชิ้นทดสอบ โดยลักษณะโครงสร้างจุลภาคของชิ้นทดสอบเกิดการเปลี่ยนแปลงของเฟส กลายเป็นเฟสยูเทคติกเฟส + อย่างเห็นได้ชัด และอาณาบริเวณหรือปริมาณของยูเทคติกเฟส + มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ ผลจากการศึกษาวิเคราะห์อุณหภูมิเทหล่อน้ำโลหะที่เหมาะสมสำหรับการหล่อขึ้นรูปชิ้นงานทดสอบที่มีลักษณะเป็นแหวนเครื่องประดับที่มีลวดลายต่างๆ พบว่า อุณหภูมิเทหล่อน้ำโลหะในช่วง 825 – 850 ?C เป็นช่วงอุณหภูมิเทหล่อที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากน้ำโลหะสามารถไหลเข้าไปในโพรงแบบหล่อได้ดีและไม่พบความแตกต่างของลักษณะความบกพร่องของชิ้นงานที่ได้จากการทดลองหล่อขึ้นรูป โดยชิ้นงานมีความคมชัดของรายละเอียดลวดลายต่างๆ เช่นเดียวกับกระสวนตัวแบบเทียนที่ใช้ในการทดลอง

คำสำคัญ