Silber-Materialwissenschaft-Referenz — Legierungseigenschaften × Anwendung
MATERIALWISSENSCHAFT · 5 LEGIERUNGEN × 12 EIGENSCHAFTEN
Referenz zur Materialwissenschaft von Silber
Eine einseitige technische Referenz für die fünf gängigen Silberlegierungen: Zusammensetzung, physikalische und mechanische Eigenschaften, elektrische und thermische Eigenschaften, Oxidations- und Anlaufverhalten, Verarbeitung, Preis. Eigenschaften gruppiert für materialwissenschaftliche, metallurgische und ingenieurtechnische Lehrveranstaltungen. Mit Normenverknüpfungen.
Referenz zur Materialwissenschaft von Silberlegierungen für Ingenieurwesen, Materialwissenschaft und metallurgische Forschung. Eigenschaften umfassen Dichte, Schmelzpunkt, Härte, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung, Oxidationsbeginn, Anlaufrate, Glühbereich und Preis. Abdeckung von Feinsilber, Britannia, Sterling, Argentium und Münzsilberlegierungen gemäß ASTM B413, B742, ISO 9202, ISO 11427. Referenzen: USGS Mineral Commodity Summaries, NIST WebElements, ASM Handbook. Anwendungen umfassen elektrische Kontakte, Hartlöten, Schmuck, antimikrobielle Beschichtungen, fotografische Emulsionen, Spiegelbeschichtungen, Solar-Photovoltaik und historische Münzprägung. Für Materialtechnik, industrielle Anwendungen, Normen, Wissenschaft, Forschung, Bibliotheksreferenz, Lehre.
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Eigenschaftsmatrix
| Eigenschaft | Feinsilber (999) | Britannia (958) | Sterling (925) | Argentium 935 | Münzsilber (900) |
|---|---|---|---|---|---|
| Zusammensetzung | Ag 99,9 % / Andere 0,1 % | Ag 95,84 % / Cu 4,16 % | Ag 92,5 % / Cu 7,5 % | Ag 93,5 % / Cu 5,4 % / Ge 1,1 % | Ag 90 % / Cu 10 % |
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Dichte
Nimmt mit Ag-Anteil zu; Legierungszusätze Cu (8,96) und Ge (5,32) sind weniger dicht.
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10.49 g/cm³ | 10.4 g/cm³ | 10.36 g/cm³ | 10.4 g/cm³ | 10.31 g/cm³ |
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Schmelzpunkt
Sterling und Münzsilber zeigen ein eutektisches Minimum nahe dem Ag-Cu-Eutektikum von 779 °C; Ge in Argentium erhöht die Liquidustemperatur leicht.
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961.8 °C | 940 °C | 893 °C | 904 °C | 875 °C |
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Härte (geglüht)
Vickershärte; kaltverformte Werte können 2-4× höher sein (z. B. Sterling kaltverformt ≈ 130 HV).
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25 HV | 50 HV | 60 HV | 70 HV | 65 HV |
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Zugfestigkeit (geglüht)
Technische Streckgrenze beträgt typischerweise 60 % der Zugfestigkeit; vollständige Kaltverformung erhöht sie um etwa das 3-fache.
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125 MPa | 280 MPa | 290 MPa | 340 MPa | 305 MPa |
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Bruchdehnung
Verarbeitbarkeitsindikator; reines Silber ist am duktilsten, aber mit der geringsten Härte.
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50 % | 35 % | 30 % | 35 % | 28 % |
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Elektrische Leitfähigkeit
Reines Silber ist der Referenzwert 105 % IACS (höchster aller Elemente); Cu reduziert die Leitfähigkeit.
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105 %IACS | 95 %IACS | 87 %IACS | 90 %IACS | 85 %IACS |
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Wärmeleitfähigkeit
Folgt der elektrischen Leitfähigkeit (Wiedemann-Franz-Gesetz); wird in thermischen Management-PCB-Schichten verwendet.
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429 W/m·K | 405 W/m·K | 360 W/m·K | 380 W/m·K | 350 W/m·K |
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Wärmeausdehnungskoeffizient
Cu-Zugabe erhöht den CTE leicht; relevant für die Verbindung mit Keramik/Glas.
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18.9 10⁻⁶/K | 19.1 10⁻⁶/K | 19.6 10⁻⁶/K | 19.4 10⁻⁶/K | 19.7 10⁻⁶/K |
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Oxidationsbeginn (Luft)
Das Ge von Argentium bildet eine passivierende GeO₂-Oberflächenschicht, die Anlaufen und Feuerbrand unterdrückt.
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200 °C | 180 °C | 170 °C | 290 °C | 165 °C |
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Anlaufrate (Labor-Ag₂S)
Der Cu-Anteil treibt das Sulfid-Anlaufen (H₂S-Reaktion); Argentium ist etwa 5× anlaufbeständiger als Sterling-Silber.
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1.0 rel. | 1.4 rel. | 2.0 rel. | 0.4 rel. | 2.2 rel. |
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Glühbereich
Haltezeit für vollständige Rekristallisation; Abschrecken aus der Rotglut üblich (Wasser für Cu-Legierungen).
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600 °C | 650 °C | 650 °C | 700 °C | 650 °C |
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Referenzpreis
Näherung bei LBMA-Spot ~$0.95/g Feinsilber (Q4 2024); Legierungspreis = Ag-Anteil × Spot + Verarbeitungsaufschlag.
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0.95 USD/g (roh) | 0.91 USD/g (roh) | 0.88 USD/g (roh) | 0.92 USD/g (roh) | 0.86 USD/g (roh) |
Eigenschaftswerte aus ASM Handbook Vol 2, NIST WebElements, ASTM B413/B742, ISO 9202 und technischen Daten von Argentium International. Werte im geglühten Zustand; kaltverformte Eigenschaften weichen ab.
Anwendungsbeispiele
Wo die Legierung die technische Wahl ist, was diese Wahl bestimmt und der Anwendungsbereich, in dem die Eigenschaft am wichtigsten ist.
| Anwendung | Typische Legierung | Warum |
|---|---|---|
| Elektrische Kontakte (Relais, Schalter) | Feinsilber (999) | Höchste Leitfähigkeit erforderlich; weiche Reinsilberkontakte verformen sich unter Last → industriell werden Feinsilber-CdO-Verbundwerkstoffe verwendet. |
| Solar-PV-Vorderseitenmetallisierung | Feinsilber (999) | Ag-Pasten im Siebdruck auf c-Si-Zellen; ~10 % des jährlichen Silberbedarfs. Feinheit ~99,99 %. |
| Hartlote (BAg-Serie) | Sterling-Silber (925) | AWS BAg-1 (Ag45-Cu-Zn-Cd) und BAg-7 (Ag56-Cu-Zn-Sn) — Sterling-äquivalentes Feinsilber legiert zum Fügen. |
| Schmuck (Haltbarkeit + Verarbeitbarkeit) | Sterling-Silber (925) | Sterling-Silber balanciert Anlaufbeständigkeit, Härte, Verformbarkeit und Kosten; gesetzliche Definition: ≥ 92,5 % Ag. |
| Anlaufbeständiger Schmuck (feuerbrandfrei) | Argentium 935 | Argentium 935 (mit Germanium) passiviert sich selbst; bevorzugt für hochglanzpolierte und weiße Oberflächen. |
| Hohlware & Besteck (historisch) | Britannia (958) | Britannia-Silber — In England 1697–1720 vorgeschrieben, um das Einschmelzen von Sterling-Münzen zu verhindern. |
| Münzen (numismatisch & Investment) | Münzsilber (900) | U.S. Coinage Act von 1837 legte 90 % Ag/10 % Cu als Standard für Dime, Quarter und Half Dollar bis 1965 fest. |
| Antimikrobielle Beschichtungen (medizinisch) | Feinsilber (999) | Reinsilber-Dünnschichten (Ag-NPs) für Katheter, Wundverbände; Mechanismus: Ag⁺-Freisetzung. |
| Fotoemulsionen (rückläufig) | Feinsilber (999) | Silberhalogenid-Gelatine; Nachfrage fiel von ~7.000 t/Jahr (2000) auf ~2.000 t/Jahr (2023). |
| Spiegelbeschichtungen (Teleskope, Niedrigemissionsglas) | Feinsilber (999) | Vakuumbedampftes Feinsilber; durch SiO₂-Deckschicht vor Sulfidangriff geschützt. |
Normen und Primärreferenzen
- ASTM B413 — Standard-Spezifikation für raffiniertes Silber. Definiert Feinsilber (≥ 99,90 % Ag) handelsübliche Reinheitsgrade für industrielle Anwendungen.
- ASTM B742 — Standard-Spezifikation für Standard-Silber-Kupfer-Legierungen. Sterling (925), Coin (900) und verwandte Ag-Cu-Schmiede-/Gusslegierungen.
- ISO 9202 — Schmuck — Feingehalt von Edelmetalllegierungen. Internationaler Feingehaltsstandard für Silber-, Gold-, Platin- und Palladium-Schmucklegierungen.
- ASTM E1473 — Standard-Prüfverfahren für die chemische Analyse von Nickel, Kobalt und Hochtemperaturlegierungen. Verfahrensmethodik, die gelegentlich für die Spurenelementanalyse von Silber referenziert wird.
- ISO 11427 — Bestimmung von Silber — Volumetrisches (potentiometrisches) Verfahren unter Verwendung von Kaliumbromid. Referenzmethode zur Bestimmung des Silbergehalts in Schmucklegierungen.
- USGS Mineral Commodity Summaries — Jährliche Silberproduktion, -verbrauch, -reserven. USGS-Jahresbericht — maßgebliche öffentliche Quelle für globale Silberangebotsdaten.
- NIST WebElements — Silber — Referenz der Elementeigenschaften. Atomare und isotopische Daten von NIST für elementares Silber.
- ASM Handbook Vol 2 — Eigenschaften und Auswahl: Nichteisenlegierungen und Spezialwerkstoffe. Umfassende technische Referenz für Silberlegierungseigenschaften.
Hinweise für Lehrende
Diese Referenz eignet sich für: einführende Materialwissenschaftslabore zur Veranschaulichung der elektrischen Leitfähigkeitsrangfolge reiner Metalle; Phasendiagramm-Übungen (Ag-Cu-Eutektikum bei 779 °C, 28,1 Gew.-% Cu); Verarbeitungslabore zum Vergleich von geglühten und kaltverformten Eigenschaften; Nachhaltigkeitsmodule zur Silbernachfrage und zum Recycling von Solar-PV.
Kalibrierungshinweise
- Eigenschaftsstreuung. Mechanische Werte (Härte, Zugfestigkeit) sind stark prozessabhängig. Die obigen Werte sind typische Referenzwerte im geglühten Zustand; vollständig kaltverformte Silberlegierungen können die geglühte Härte um das 2- bis 4-fache überschreiten.
- Anlaufgeschwindigkeit. Die relative Anlaufgeschwindigkeitsspalte ist auf Feinsilber = 1,0 in einer kontrollierten H₂S-Umgebung normiert. Das tatsächliche Anlaufen hängt von Umgebungsschwefel, Luftfeuchtigkeit, Körperchemie und Oberflächenbeschaffenheit ab.
- Argentium-Ge-Gehalt. Argentium ist eine markenrechtlich geschützte Legierungsfamilie; die Werte gelten für Argentium 935. Der Germaniumanteil kann je nach Herstellercharge zwischen 0,8 und 1,2 % variieren.
- Referenzpreis. Wird selten aktualisiert; für aktuelle Preise konsultieren Sie den London Bullion Market Association (LBMA) Silber-Fix.
Querverweise in dieser Bibliothek
Für Geschichte, Punzen und verbraucherorientierte Details zu denselben Legierungen siehe:
Über diese Bibliothek. 25hours ist eine unabhängige Sterling-Silber-Schmuckmarke. Diese Seite ist Teil unserer Silber-Referenzbibliothek — ein Beitrag zur öffentlichen Materialwissenschafts- und Ingenieursreferenz. Zusammengestellt aus veröffentlichten Normen (ASTM, ISO), USGS Mineral Commodity Summaries, NIST, ASM Handbook und dem technischen Datenblatt von Argentium International. Wir sind keine Forschungseinrichtung. Frei zitierbar mit Quellenangabe. Fehler oder Korrekturen: support@25hours.net.