加工贵金属

加工贵金属

由于它们的宽范围的材料特性和高成本,贵金属可以特别难以加工。以下文章将介绍这些元素及其合金,并为如何有效且有效地提供如何机器的指南。

关于元素

有时称为“高贵”金属,贵金属由八个元素组成,位于周期表中间(如下图1所示)。八金属是:

  1. 钌(Ru)
  2. 铑(RH)
  3. 钯(PD)
  4. 银(ag)
  5. 锇(Os)
  6. 铱(Ir)
  7. 铂金(PT)
  8. 金(AU)

这些元素是地球上最稀有的材料之一,因此可能非常昂贵。金和银可以以纯金块的形式存在,这使得它们更容易获得。然而,其他六种元素通常混合在元素周期表下面的四种金属的原矿中:铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)。这些元素是贵金属的子集,通常被称为铂族金属(PGM)。因为它们是在原始矿石中发现的,这使得开采和提取变得困难,大大增加了它们的成本。由于这些材料价格昂贵,第一次正确加工对商店的效率非常重要。

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图一:蓝色盒子里的8种贵金属元素周期表。图片来源:clearscience.tumblr.com.

贵金属的基本性质和组成

贵金属具有显著的材料性能,因为它们的特点是柔软、延展性和抗氧化性。它们被称为“高贵”金属,因为它们能抵抗大多数类型的化学和环境攻击。表1列出了贵金属在其基本形态下的一些重要的材料特性。为了比较,它们与6061 Al和4140钢并排。一般来说,只有金和银以其最纯的形式被使用,因为铂族金属是主要由铂组成的合金(含有少量的Ru, Rh, Pa, Os, Ir)。贵金属以其高密度和高熔点而闻名,这使它们适合各种应用。

表1:贵金属的冷加工材料性能,4140钢和6061铝

贵金属

贵金属的常见加工应用

银和金具有特别好的导热性和电阻率。这些值在表2中列出,与CC1000(退火铜)和退火6061铝,以进行比较。由于铜的电阻率相对较低,所以通常用于电气布线,尽管银可以作为更好的替代品。这不是一般惯例的明显原因是银与铜的成本。也就是说,铜通常在电接触区镀上金,因为它在长期使用后会趋向氧化,这降低了它的电阻率。如前所述,众所周知,金和其他贵金属是抗氧化的。这种耐腐蚀性是它们被用于电子工业阴极保护系统的主要原因。

表2:Ag,Au,Cu和Al的导热性和电阻率

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铂及其各自的合金提供最多的应用,因为它可以实现许多不同的机械性能,同时仍然保持贵金属的益处(高熔点,延展性和抗氧化性)。表3列出了铂和许多其他PGM,每个其他PGM都有自己的机械性能。这些性质的方差取决于加入到铂的合金元素,合金金属的百分比,以及材料是否已被冷轧或退火。合金化可以显着增加材料的拉伸强度和硬度,同时同时降低其延展性。这种拉伸强度/硬度增加到延展性的比率降低取决于所添加的金属以及加入的金属,如表3所示。通常这取决于所添加元素的粒度以及其天然结晶结构。钌和锇的特定晶体结构具有在加入铂时具有显着的硬化效果。PT-OS合金特别是非常艰难和实际上不可行的,这不会产生许多现实世界的应用。然而,将其他4个PGM的添加到铂允许具有各种用途的机械性能范围。

表3:PGM材料特性(注意:硬度和拉伸强度是冷工作值)

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铂及其合金具有生物相容性,能够长时间放置在人体内而不会引起不良反应或中毒。因此,包括心脏肌肉螺钉固定、支架和血管成形术设备的标记带在内的医疗设备都是由铂及其合金制成的。金和钯也常用于牙科。

PT-IR合金显着较硬,比任何其他合金更难以更强,并为汽车工业的火花塞制造出色的头部。有时加入到PT-IR合金中的铑,使材料更少弹性(因为它们用作医疗弹簧线),同时也增加了其可加工性。PT和PT-RH线对测量温度非常有效,因此用于热电偶。

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当加工时具有最大效果的两个参数是硬度和伸长百分比。硬度是由制造业的机械师和工程师闻名,因为它表明材料的变形或切割的抵抗力。伸长率百分比是用于量化材料延性的测量。它表明设计师在骨折之前,结构将塑性变形的程度(永久地)。例如,诸如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的延展性塑料的延伸率为350-525%,而更脆性材料如燃油淬火和钢化铸铁(120-90-02级)具有百分比伸长约2%。因此,伸长百分比越大,材料的“粘甘蓝”越大。胶粘材料容易构建边缘,并具有生产长串的芯片的趋势。

贵金属工具

材料延展性为切割贵金属来说是一个尖锐的切削工具。铝合金工具的可变螺旋可用于纯金,银色和铂等较软的材料。

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图2:铝合金用可变螺旋方形立铣刀

更高的硬度材料仍然需要锋利的切削刃。因此,一个人最好的选择是投资一个PCD金刚石太湖PCD晶片有能够削减极硬的材料与标准HSS和碳化物切割边缘相比,在保持相对长的时间内保持锋利的切削刃。

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图3:PCD金刚石方形立铣刀

速度和馈送图表:

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图4:使用正方形有色金属时,贵金属的速度和馈送,3x LOC

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图5:当使用2槽方PCD立铣刀时,贵金属的速度和进给量

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7 回复
  1. 理查德
    理查德 说:

    这篇文章提供了一些不错的信息,但它缺乏任何关于纯银和10k-14k黄金的数据。如果你能识别出1/8″刀柄以下的刀具,我会发现这真的很有帮助,这将非常适合纯银和14l黄金。

    那些PCB钻石工具是否最好或者有更好的生活?

    谢谢

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    • 吉尔Chergey
      吉尔Chergey 说:

      标准银是一种银合金,含有约92%的银和8%的铜,因此有色合金刀具可以在推荐的速度下使用,并在“银合金”下进料。对于加工10K-14K金,它真的取决于镍的含量,因为这是一种硬化合金,可能更难加工。如果你想安全使用PCD刀具,那么切割10K-14K黄金是没有问题的,因为这些类型的刀具可以用来切割几乎任何有色金属。PCD刀具也会给你最长的刀具寿命。

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  2. Shaylee Packer.
    Shaylee Packer. 说:

    创造这些贵金属背后的科学只是让我的思想吹嘘。我们能够弄清楚元素构成金属并重新创建它是如此惊人。我发现有趣的是,铂金具有高熔点,这将使它可以用于更高的温度情况然后是其他金属?

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  3. Kelsey Hockenberry.
    Kelsey Hockenberry. 说:

    你好!我有几个图纸,我想看看你是否能为我引用?您是否能为我提供一封电子邮件,我可以发送这些电子邮件供您的评论?

    非常感谢!

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