一种金合金的制作方法
【专利摘要】本发明涉及合金【技术领域】，特别涉及一种金合金，按重量百分比计，包括以下组分：银5～10％、锌3～7％、铜2～5％、铌2～4％、钙0.5～1.5％、锆0.5～1.5％、铒2～4.5％、钬0.5～1％、环氧树脂1～3％、以及，其余为金和不可避免的杂质。本发明还提供上述金合金的合成方法。本发明所述金合金具有优良的高温特性及很长的使用寿命，耐高温、抗氧化、抗蠕变，制作成的金饰品价格便宜，硬度高，色泽持久，可长期佩戴。
【专利说明】一种金合金
【技术领域】
[0001]本发明属于合金【技术领域】，特别涉及一种金合金。
【背景技术】
[0002]金合金作为传统生产黄金饰品的材料已有很长的历史，通常千足金首饰的所使用的金合金是在99.99 %的黄金中加入0.09 %的Cu或Ag金属，硬度一般较软，因此千足金产品容易变形，不适合镶嵌珠宝，另外，千足金颜色是黄色，在白色首饰流行的今天显得不够时尚，因此，常见的首饰用黄金含金量为75%的18K或者14K金制作。一件18K金的首饰中有25%的成份是N1、Cu、Zn、Ag等金属，14K金的首饰中有58.33%以上的金元素，其余为Cu、Zn、Ag等金属。由于14K金相对于18K金可以有更多的其他元素的掺入，可以调节出不同的颜色，硬度高，镶嵌宝石的加工多样，并且价格相对便宜，更受到大众欢迎。但是也因为14K金中掺入其他元素比较多，在空气中长期暴露的情况下，其中的一些元素容易被氧化，颜色度保持不好，影响其品质。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术难题，本发明提供一种价格便宜，硬度高，色泽持久的14K金合金。
[0004]本发明提供一种金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分:
[0005]银5 ?10%、锌 3 ?7%、铜 2 ?5%、铌 2 ?4%、钙 0.5 ?1.5%、锆 0.5 ?1.5%,铒2?4.5%、钦0.5?I %、环氧树脂I?3%、固化剂0.2?I %、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0006]优选的是，按重量百分比计，包括以下组分:
[0007]银6 ?8%、锌 4 ?6%、铜 3 ?4%、铌 2 ?3%、钙 1.0 ?1.5%、锆 0.5 ?1.0%、铒2.5?3.5%、钦0.5?1%、环氧树脂I?2%、固化剂0.2?0.5%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0008]优选的是，按重量百分比计，包括以下组分:
[0009]银7%、锌 4.5%、铜 3.5%、铌3%、钙 I %、锆 0.5%、铒 4.5%、钦 0.5%、环氧树脂3%、固化剂0.5%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0010]银是一种银白色有光泽的面心立方结构的过渡金属，银在自然界中很少量以游离态单质存在，主要以含银化合物矿石存在。银的化学性质稳定，活跃性低，价格贵，导热、导电性能很好，不易受化学药品腐蚀，质软，富延展性。
[0011]锌是一种浅灰色的过渡金属。锌是第四"常见"的金属，仅次于铁、铝及铜，外观呈现银白色。
[0012]铜是一种呈紫红色光泽的金属。有很好的延展性、导热和导电性能。常见的铜合金为:锡铜锡合金为青铜，铜锌合金为黄铜，铜金合金可制成各种饰物和器具。
[0013]银、锌和铜的化学性质比较稳定，不容易氧化变色，加入金合金中可以保证金合金的色泽和品质，并且一定程度上提高金合金的硬度的同时，又不影响其延展性。
[0014]铌是一种灰白色金属。室温下铌在空气中稳定，高纯度铌金属的延展性较高。在氧气中红热时也不被完全氧化，高温下与硫、氮、碳直接化合，能与钛、错、铪、鹤形成合金。不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。
[0015]锆是一种钢灰色金属。锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似，锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。地壳中锆的含量居第19位，几乎与铬相等。自然界中具有工业价值的含锆矿物，主要有锆英石及斜锆石。锆的加入可以很大程度提高合金的硬度，并且使得生成的金合金延展性好的同时可塑性高。并且铌锆合金可以提高铌或者锆的耐腐蚀性能，保持金合金品质的同时，提高金合金硬度。
[0016]钙是一种银白色的轻金属。质软。化学性质活泼，能与水、酸反应，有氢气产生。在空气中其表面会形成一层氧化物和氮化物薄膜，以防止继续受到腐蚀。加热时，几乎能还原所有的金属氧化物。掺入钙主要是对金属中的氧化部分进行还原，使得生成的金合金纯度更高，结构更稳定，减少杂质。
[0017]铒是一种银白色金属。铒质软，不溶于水，溶于酸，在低温下是反铁磁性的，在接近绝对零度时为强铁磁性，并为超导体。铒在室温下缓慢被空气和水氧化，氧化铒为玫瑰红色。铒的盐类和氧化物呈粉红至红色。在金合金中加入铒可以保证金合金的延展性，调节金合金的色泽，保证金合金使用寿命。
[0018]钦是一种银白色金属。质较软，有延展性，钦在干燥空气中稳定，高温时很快氧化；氧化钦是已知顺磁性最强的物质。
[0019]环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
[0020]一种金合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0021]步骤一、将环氧树脂粉碎处理后浸泡于纯净水中，在功率为500?700W的超声波中处理10-20min，之后过滤，将超声粉碎后的环氧树脂晾干，备用；
[0022]步骤二、将锌和钙分别粉碎处理，过700-800目筛；
[0023]步骤三、将银按重量比例为1:1?3分成两份为第一银组分和第二银组分，并将第一银组分真空加热熔融之后与步骤二粉碎的所述钙混合均匀，保温10-20min，冷却制得银-钙组合物，备用；
[0024]步骤四、将第二组分银与铜混合后真空加热至熔融，并搅拌均匀，保温10_20min，制得铜-银合金，备用；
[0025]步骤五、将铌和锆按权利要求1的重量百分比混合后真空加热至熔融后混合均匀，保温处理20-30min，制得铌-锆合金熔融液；
[0026]步骤六、将铒和钦真空加热熔融之后与步骤五的铌-锆合金熔融液混合均匀，保温处理20-30min，制得铒-钦-铌-锆合金；
[0027]步骤七、将金、银-钙组合物、铜-银合金和铒-钦-铌-锆合金分别真空加热熔融之后混合均匀，保温10-15min，之后将粉碎过筛后的锌粉加入，搅拌均匀制得混合物；
[0028]步骤八、将步骤七所述混合物引流入容积为5-10mL模具中，在2min内降温至50°C以下获得铸锭，之后将所有铸锭在一个容器中真空加热融化，并搅拌混合20-25min，冷却至350°C以下时加入超声粉碎后的环氧树脂粉混合均匀，保温10-15min，之后加入固化剂搅拌均勻，保温5-10min,5min内降温至30°C以下,制得金合金。
[0029]环氧树脂粉和固化剂的加入，可以加强金合金中合金晶核之间粘结度，并且在金合金的表面形成一层保护膜，保证金合金表面不会在空气中长期暴露造成氧化变色的。
[0030]环氧树脂固化剂分类按化学结构分为碱性和酸性两类:
[0031]碱性固化剂:脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、双氰双胺、咪唑类、改性胺类。酸性固化剂:有机酸酐、三氟化硼及络合物。
[0032]按固化机理分为加成型和催化型:
[0033]加成型固化剂:脂肪胺类、芳香族、脂肪环类、改性胺类、酸酐类、低分子聚酰胺和潜伏性胺。催化型固化剂:三级胺类和咪唑类
[0034]优选的是，所述步骤三中将银按重量比例为3: 7分成两份为第一银组分和第二银组分，并且所述第一银组分的加热温度为1100-1300°C。
[0035]优选的是，所述步骤三中将所述步骤二中粉碎的所述钙喷洒入第二银组分的熔融液中。
[0036]优选的是，所述步骤四中第二组分银与铜的真空加热温度为1000-1400°C。
[0037]优选的是，所述步骤五中铌和锆的真空加热温度为2500-3000°C。
[0038]优选的是，所述步骤六中铒和钦真空加热温度为1800-2300°C。
[0039]优选的是，所述步骤七中将所述步骤二中粉碎的所述锌进行均匀喷洒。
[0040]本发明所述金合金具有优良的高温特性及很长的使用寿命，耐高温、抗氧化、抗蠕变，制作成的金饰品可在常温条件下长期佩戴；
[0041]银、锌和铜的化学性质比较稳定，不容易氧化变色，加入金合金中可以保证金合金的色泽和品质，并且一定程度上提高金合金的硬度的同时，又不影响其延展性。
[0042]锆的加入可以很大程度提高合金的硬度，并且使得生成的金合金延展性好的同时可塑性高。并且铌锆合金可以提高铌或者锆的耐腐蚀性能，保持金合金品质的同时，提高金合金硬度。
[0043]掺入钙主要是对金属中的氧化部分进行还原，使得生成的金合金纯度更高，结构更稳定，减少杂质。
[0044]在金合金中加入铒可以保证金合金的延展性，调节金合金的色泽，保证金合金使用寿命。
[0045]环氧树脂粉的加入，可以加强金合金中合金晶核之间粘结度，并且在金合金的表面形成一层保护膜，保证金合金表面不会在空气中长期暴露造成氧化变色的。
[0046]金合金中由于高温熔化后的银、锌、铜、铌、钙、锆、铒以及钦对黄金溶液起到调色的作用，使得制成的金合金呈现为淡黄色；同时，经检测，本发明实施例提供的金合金洛氏硬度 GB/T230.1-2009 约 89.28HRB,维氏硬度 GB/T4340.1-2009 约 191.36HV1,密度 GB/T1423-1996约12.63g/cm3，可见硬度高于千足金的硬度，从而提高了金合金的硬度；
[0047]此外，本发明所述金合金中黄金的含量约为58%至70%，相比千足金制备成本更低。
【具体实施方式】
[0048]下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0049]实施例1
[0050]本发明提供一种金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分:
[0051]银5%、锌 7%、铜 5%、铌 2%、钙 0.5%、锆 0.5%、铒 4.5%、钦 I %、环氧树脂 I %、固化剂0.2%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0052]实施例2
[0053]本发明提供一种金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分:
[0054]银6.5%、锌5%、铜4%、铌3%、钙 1.0%、锆 0.8%、铒 3.5%、钦 0.8%、环氧树脂2%、固化剂0.5%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0055]实施例3
[0056]本发明提供一种金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分:
[0057]银7%、锌 4.5%、铜 3.5%、铌3%、钙 1.5%、锆 0.5%、铒 4.5%、钦 0.5%、环氧树脂3 %、固化剂I %、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0058]实施例4
[0059]本发明提供一种金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分:
[0060]银8%、锌 6%、铜 2.5%、铌 4%、钙 1.0%、锆 1.5%、铒 3%、钦 0.5%、环氧树脂3%、固化剂0.8%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0061]实施例5
[0062]本发明提供一种金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分:
[0063]银10%、锌 3%、铜 2%、铌 4%、钙 0.5%、锆 1%、铒 3.5%、钦 0.5 %、环氧树脂2%、固化剂0.7%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
[0064]实施例6
[0065]一种金合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0066]步骤一、将环氧树脂粉碎处理后浸泡于纯净水中，在功率为500W的超声波中处理lOmin，之后过滤，将超声粉碎后的环氧树脂晾干，备用；
[0067]步骤二、将锌和钙分别粉碎处理，过700目筛；
[0068]步骤三、将银按重量比例为1:1分成两份为第一银组分和第二银组分，并将第一银组分在加热温度为100(TC下真空加热熔融之后与步骤二粉碎的所述钙均匀喷洒入第一银组分中，保温lOmin，冷却制得银-钙组合物，备用；
[0069]步骤四、将第二组分银与铜混合后在加热温度为1100°C下真空加热至熔融，并搅拌均匀，保温lOmin，制得铜-银合金，备用；
[0070]步骤五、将铌和锆按权利要求1的重量百分比混合后在真空加热温度为2500°C下真空加热至熔融后混合均匀，保温处理20min，制得铌-锆合金熔融液；
[0071]步骤六、将铒和钦在真空加热温度为1800°C下真空加热熔融之后与步骤五的铌-锆合金熔融液混合均匀，保温处理20min，制得铒-钦-铌-锆合金；
[0072]步骤七、将金、银-钙组合物、铜-银合金和铒-钦-铌-锆合金分别真空加热熔融之后混合均匀，保温lOmin，之后将粉碎过筛后的锌粉进行均匀喷洒，搅拌均匀制得混合物；
[0073]步骤八、将步骤七所述混合物引流入容积为5mL模具中，在2min内降温至50°C以下获得铸锭，之后将所有铸锭在一个容器中真空加热融化，并搅拌混合20min，冷却至350°C以下时加入超声粉碎后的环氧树脂粉混合均匀，保温lOmin，之后加入固化剂搅拌均勻，保温5min,5min内降温至30°C以下,制得金合金。
[0074]实施例7
[0075]一种金合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0076]步骤一、将环氧树脂粉碎处理后浸泡于纯净水中，在功率为600W的超声波中处理15min，之后过滤，将超声粉碎后的环氧树脂晾干，备用；
[0077]步骤二、将锌和钙分别粉碎处理，过700目筛；
[0078]步骤三、将银按重量比例为1: 2分成两份为第一银组分和第二银组分，并将第一银组分在加热温度为1200°C下真空加热熔融之后与步骤二粉碎的所述钙均匀喷洒入第一银组分中，保温15min，冷却制得银-钙组合物，备用；
[0079]步骤四、将第二组分银与铜混合后在加热温度为1250°C下真空加热至熔融，并搅拌均匀，保温15min，制得铜-银合金，备用；
[0080]步骤五、将铌和锆按权利要求1的重量百分比混合后在真空加热温度为2500°C下真空加热至熔融后混合均匀，保温处理20min，制得铌-锆合金熔融液；
[0081]步骤六、将铒和钦在真空加热温度为2000°C下真空加热熔融之后与步骤五的铌-锆合金熔融液混合均匀，保温处理25min，制得铒-钦-铌-锆合金；
[0082]步骤七、将金、银-钙组合物、铜-银合金和铒-钦-铌-锆合金分别真空加热熔融之后混合均匀，保温lOmin，之后将粉碎过筛后的锌粉进行均匀喷洒，搅拌均匀制得混合物；
[0083]步骤八、将步骤七所述混合物引流入容积为1mL模具中，在2min内降温至50 °C以下获得铸锭，之后将所有铸锭在一个容器中真空加热融化，并搅拌混合20min，冷却至300°C以下时加入超声粉碎后的环氧树脂粉混合均匀，保温15min，之后加入固化剂搅拌均勻，保温lOmin, 5min内降温至30°C以下,制得金合金。
[0084]实施例8
[0085]一种金合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0086]步骤一、将环氧树脂粉碎处理后浸泡于纯净水中，在功率为700W的超声波中处理20min，之后过滤，将超声粉碎后的环氧树脂晾干，备用；
[0087]步骤二、将锌和钙分别粉碎处理，过800目筛；
[0088]步骤三、将银按重量比例为1: 3分成两份为第一银组分和第二银组分，并将第一银组分在加热温度为1300°C下真空加热熔融之后与步骤二粉碎的所述钙均匀喷洒入第一银组分中，保温lOmin，冷却制得银-钙组合物，备用；
[0089]步骤四、将第二组分银与铜混合后在加热温度为1400°C下真空加热至熔融，并搅拌均匀，保温20min，制得铜-银合金，备用；
[0090]步骤五、将铌和锆按权利要求1的重量百分比混合后在真空加热温度为3000°C下真空加热至熔融后混合均匀，保温处理30min，制得铌-锆合金熔融液；
[0091]步骤六、将铒和钦在真空加热温度为2300°C下真空加热熔融之后与步骤五的铌-锆合金熔融液混合均匀，保温处理20min，制得铒-钦-铌-锆合金；
[0092]步骤七、将金、银-钙组合物、铜-银合金和铒-钦-铌-锆合金分别真空加热熔融之后混合均匀，保温lOmin，之后将粉碎过筛后的锌粉进行均匀喷洒，搅拌均匀制得混合物；
[0093]步骤八、将步骤七所述混合物引流入容积为8mL模具中，在2min内降温至50°C以下获得铸锭，之后将所有铸锭在一个容器中真空加热融化，并搅拌混合25min，冷却至250°C以下时加入超声粉碎后的环氧树脂粉混合均匀，保温lOmin，之后加入固化剂搅拌均勻，保温5min,5min内降温至30°C以下,制得金合金。
[0094]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
【权利要求】
1.一种金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分: 银5?10%、锌3?7%、铜2?5%、铌2?4%、钙0.5?1.5%、锆0.5?1.5%、铒2?4.5%、钦0.5?I %、环氧树脂I?3%、固化剂0.2?I %、以及，其余为金和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分: 银6?8%、锌4?6%、铜3?4%、铌2?3%、钙1.0?1.5%、锆0.5?1.0%、铒2.5?3.5%、钦0.5?1%、环氧树脂I?2%、固化剂0.2?0.5%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的金合金，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分: 银 7%、锌 4.5%、铜 3.5%、铌 3%、钙 1%、锆 1.5%、铒 4.5%、钦 0.5%、环氧树脂 3%、固化剂0.5%、以及，其余为金和不可避免的杂质。
4.一种如权利要求1所述的金合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、将环氧树脂粉碎处理后浸泡于纯净水中，在功率为500?700W的超声波中处理10-20min，之后过滤，将超声粉碎后的环氧树脂晾干，备用； 步骤二、将锌和钙分别粉碎处理，过700-800目筛； 步骤三、将银按重量比例为1:1?3分成两份为第一银组分和第二银组分，并将第一银组分真空加热熔融之后与步骤二粉碎的所述钙混合均匀，保温10-20min，冷却制得银-钙组合物，备用； 步骤四、将第二组分银与铜混合后真空加热至熔融，并搅拌均匀，保温10-20min，制得铜-银合金，备用； 步骤五、将铌和锆按权利要求1的重量百分比混合后真空加热至熔融后混合均匀，保温处理20-30min，制得铌-锆合金熔融液； 步骤六、将铒和钦真空加热熔融之后与步骤五的铌-锆合金熔融液混合均匀，保温处理20-30min，制得铒-钦-铌-锆合金； 步骤七、将金、银-钙组合物、铜-银合金和铒-钦-铌-锆合金分别真空加热熔融之后混合均匀，保温10-15min，之后将粉碎过筛后的锌粉加入，搅拌均匀制得混合物； 步骤八、将步骤七所述混合物引流入容积为5-10mL模具中，在2min内降温至5(TC以下获得铸锭，之后将所有铸锭在一个容器中真空加热融化，并搅拌混合20-25min，冷却至350°C以下时加入超声粉碎后的环氧树脂粉混合均匀，保温10-15min，之后加入固化剂搅拌均勻，保温5-10min,之后5min内降温至30°C以下,制得金合金。
5.如权利要求4所述的金合金，其特征在于，所述步骤三中将银按重量比例为3: 7分成两份为第一银组分和第二银组分，并且所述第一银组分的加热温度为1000-130(TC。
6.如权利要求4所述的金合金，其特征在于，所述步骤三中将所述步骤二中粉碎的所述钙喷洒入第二银组分的熔融液中。
7.如权利要求4所述的金合金，其特征在于，所述步骤四中第二组分银与铜的真空加热温度为1100-1400°C。
8.如权利要求4所述的金合金，其特征在于，所述步骤五中铌和锆的真空加热温度为2500-3000°C。
9.如权利要求4所述的金合金，其特征在于，所述步骤六中铒和钦真空加热温度为1800-2300°C。
10.如权利要求4所述的金合金，其特征在于，所述步骤七中将所述步骤二中粉碎的所述锌进行均匀喷洒。
【文档编号】C22C5/02GK104328302SQ201410592320
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】张宁 申请人:北海鑫利坤金属材料科技开发有限公司