具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺的制作方法

文档序号:15457724发布日期:2018-09-15 01:37

本发明涉及合金技术领域,具体地说,涉及一种金合金。



背景技术:

从古至今,纯金首饰深受人们的喜爱,不仅因其能充分体现拥有者的富足和华贵,而且保值作用大。目前,每年金饰品材料的需求量约占金需求总量的80%。纯金首饰色泽美观,耐腐蚀性和抗变色性好,但硬度低,容易变形,耐磨性差,表面易被磨损、刻划,造成金的损失,影响其光洁度。因此,珠宝镶嵌首饰可以采用K金,即纯金中加入合金元素制成金合金,以提高首饰用金合金的强度、耐磨性,并调节金合金的颜色。

黄金饰品可分为纯金饰品、K金饰品、镀金饰品和仿金饰品4大类。纯金首饰在我国已流行很久了,可谓历史悠久。然而,近几年来,随着科学技术的进步,新技术、新工艺的不断应用,黄金首饰制造业也有了很大的发展。过去由纯金首饰一统天下的局面已不复存在。目前市场上不仅有光泽夺目的纯金首饰,还有后起之秀且五彩缤纷、艳丽华贵的K金首饰,而后者大有争雄称霸之势。

K金是黄金与其它金属熔合而成的合金。由于其它金属的种类和掺入量的比例不同,K金呈现出不同的颜色,如红色、绿色、灰色、蓝色、黑色等等可谓丰富多彩。根据含金量的不同,K金又分为18K,14K等多种规格。K金首饰以色泽亮丽典雅和造型变化多端赢得许多消费者的青睐。目前在国内K金首饰中以18K首饰最为流行。而在国外,只要款式时尚、别致,除了18K的首饰,14K甚至9K , 8K的首饰都成为人们争购的对象。

K金时尚金饰,突破传统设计,凭借其特有的材质、丰富多彩的色彩变化及新奇、夸张、大胆的个性化设计,被年轻人所狂热推崇。而且不同的时尚女性都能从中找到展现自己个性、适合不同场合的K金首饰。K金首饰变化多端的造型、独具个性的鲜明特色,常被时尚人士用来充分展现个人魅力。在欧美、日本等国家和地区,色彩富于变化的K金首饰逐渐成为流行时尚,并成为人们表现自我、展现个性的最好选择。一些款式新潮、光泽好、工艺精细的品牌K金首饰甚至比足金首饰的价格还要高。

近几年来,国内K金首饰科技含量越来越高,培养了大量优秀的首饰设计师和首饰配石工、电镀技术工,其加工制作水平不断提高,工艺越来越精巧、细致,或采用整体的抛光技术,或与喷砂、镂空工艺相结合,或在平滑的表面上鉴刻肌理或刻上流畅的线条,从而加强首饰的三维立体感和层次空间感,无论从哪个角度看都有与众不同的效果。

K金饰品合金元素的加入,一方面提高金饰品的硬度,以适合制作各种镶宝石的首饰,另一方面还可以通过改变其成分的种类的比例来改变K金饰品的颜色。K金的颜色除了黄色,白色和红色外,还具有灰色的种类。传统上,当铁加入到金中时形成的金铁合金便具有灰色的色泽。但是令人遗憾的是,铁的加入会形成金属间化合物。但是由于有序化的产生和应力的生成,该材料在室温下极其容易脆断。严重时就像干柴一样易折,并没有表现出韧塑性优良的贵金属合金的力学性能。这种脆性断裂以及裂纹的产生不仅在首饰制造过程中会产生,在首饰的使用过程中也会突然发生。经常的在首饰制造车间铸造后就能发现多处的裂纹,且断口处没有任何塑性变形,呈现典型的脆性断裂,生产厂家常受这个问题所困扰。不仅影响了该类材料的观感,也严重降低了该类材料的市场销售量和市场推广。

我国珠宝和装饰行业虽然在数量和产量上的绝对数字较大,但是企业规模小、核心竞争力不强。在发展过程中,珠宝企业通常作为加工者,并未在生产积累的过程中创新,形成出自己的特色。长期以来,国内大部分珠宝企业都停留在接单加工生产的OEM形式,使用自己的生产线,生产自己的产品,最后却贴上他人的品牌。即使是一些较大的企业,其首饰和装饰用合金生产的关键材料却几乎完全依赖进口,在新型饰品材料研发方面几乎是一片空白。因此,研发并产业化高性能具有自主知识产权的K金材料及其制备技术,对于增强我国珠宝和装饰产业的竞争力将具有十分积极的作用。



技术实现要素:

本发明目的在于克服现有技术的不足,提供具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为Li:0.4-0.6wt.%,B:0.3-0.5wt.%,Mg:2.1-2.8wt.%,Sb:1.2-1.5wt.%,Co:8.0-15.0wt.%,Fe:10.0-12.0wt.%,Au:58.0-59.0wt.%,余量为银。

上述具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺的制备方法,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内,并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护,避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1200度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为380度,保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中,需要进行中间退火处理,消除加工过程中的应力;其中,均匀化温度为350度,时间为1-2小时。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

(1) 传统上,当铁加入到金中时形成的金铁合金便具有灰色的色泽。但是令人遗憾的是,铁的加入会形成金属间化合物。但是由于有序化的产生和应力的生成,该材料在室温下极其容易脆断。严重时就像干柴一样易折,并没有表现出韧塑性优良的贵金属合金的力学性能。这种脆性断裂以及裂纹的产生不仅在首饰制造过程中会产生,在首饰的使用过程中也会突然发生。经常的在首饰制造车间铸造后就能发现多处的裂纹,且断口处没有任何塑性变形,呈现典型的脆性断裂,生产厂家常受这个问题所困扰。不仅影响了该类材料的观感,也严重降低了该类材料的市场销售量和市场推广。本专利通过先进的材料学技术对K灰金进行了多方位的创新和提高。也就是说,本专利解决了首饰领域K灰金材料难以兼顾的颜色,耐腐蚀能力和加工性能不能同时得到的现状。

(2) 该合金具有接近共晶组织,拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生,并细化组织。此外,该合金的生产工艺的最大优点是工艺流程短、能耗物耗低、组织容易控制。随着合金含量在优化范围的变动,该合金的机械性能可以进行很大程度的调整。同时,该合金由于液相线比较低,因而适合于铸造。由于晶粒得到细化,以及解决了解决铸造时热裂倾向大,铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题,因而具有广阔的市场前景。

(3) 该合金的腐蚀电位比传统灰色K金的腐蚀电位更高,因而在经受腐蚀性环境下该材料可以呈现出更低的腐蚀速度。同时,该材料的腐蚀电流只是传统灰色K金的0.2-0.4左右。该灰色K金的耐盐雾、耐二氧化硫以及耐湿热试验性能均比传统K金好,其耐腐蚀能力存在明显优势。选择加入到合金中的合金元素能在表面形成钝化膜,从而对周围环境腐蚀起到保护作用。这种膜在不同的介质中,由于去极化作用的结果,从而表现出不同的耐腐蚀性能,对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。该材料制备的首饰在正常的人体佩戴环境下10年内没有发生变色现象。

(4) 在室温下, 该首饰用K灰金的抗拉强度维持在220-240MPa,延伸率为50-60%。该材料在室温下进行减径操作,例如拉拔或者旋锻,具有极其低的加工硬化率。在室温直径减小50%的情况下,强度由于加工硬化现象引起的增加只有10-15%。因而在需要大变形的加工条件下,该材料可以大大减小加工过程的变形抗力而不用进行中间退火,降低能源需求。

具体实施方式

实施例1

具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为Li:0.4wt.%,B:0.3wt.%,Mg:2.1wt.%,Sb:1.2wt.%,Co:8.0wt.%,Fe:10.0wt.%,Au:58.0wt.%,余量为银。上述具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内,并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护,避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1200度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为380度,保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中,需要进行中间退火处理,消除加工过程中的应力;其中,均匀化温度为350度,时间为1-2小时。

该材料解决了首饰领域K灰金材料难以兼顾的颜色,耐腐蚀能力和加工性能不能同时得到的现状。该合金具有接近共晶组织,拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生,并细化组织。同该合金由于液相线比较低,因而适合于铸造。选择加入到合金中的合金元素能在表面形成钝化膜,从而对周围环境腐蚀起到保护作用。这种膜对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。该材料制备的首饰在正常的人体佩戴环境下10年内没有发生变色现象。该材料在室温下进行减径操作,例如拉拔或者旋锻,具有极其低的加工硬化率。在室温直径减小50%的情况下,强度由于加工硬化现象引起的增加只有10-15%。因而在需要大变形的加工条件下,该材料可以大大减小加工过程的变形抗力而不用进行中间退火,降低能源需求。

实施例2

具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为Li:0.6wt.%,B:0.5wt.%,Mg:2.8wt.%,Sb:1.5wt.%,Co:15.0wt.%,Fe:12.0wt.%,Au:59.0wt.%,余量为银。上述具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内,并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护,避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1200度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为380度,保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中,需要进行中间退火处理,消除加工过程中的应力;其中,均匀化温度为350度,时间为1-2小时。

该材料解决了首饰领域K灰金材料难以兼顾的颜色,耐腐蚀能力和加工性能不能同时得到的现状。该合金具有接近共晶组织,拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生,并细化组织。同该合金由于液相线比较低,因而适合于铸造。选择加入到合金中的合金元素能在表面形成钝化膜,从而对周围环境腐蚀起到保护作用。这种膜对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。该材料制备的首饰在正常的人体佩戴环境下10年内没有发生变色现象。该材料在室温下进行减径操作,例如拉拔或者旋锻,具有极其低的加工硬化率。在室温直径减小50%的情况下,强度由于加工硬化现象引起的增加只有10-15%。因而在需要大变形的加工条件下,该材料可以大大减小加工过程的变形抗力而不用进行中间退火,降低能源需求。

实施例3

具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为Li:0.5wt.%,B:0.4wt.%,Mg:2.5wt.%,Sb:1.3wt.%,Co:8.5wt.%,Fe:11.0wt.%,Au:58.0wt.%,余量为银。上述具有极低加工硬化率且耐脆断14K灰金用合金及其工艺,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内,并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护,避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1200度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为380度,保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中,需要进行中间退火处理,消除加工过程中的应力;其中,均匀化温度为350度,时间为1-2小时。

该材料解决了首饰领域K灰金材料难以兼顾的颜色,耐腐蚀能力和加工性能不能同时得到的现状。该合金具有接近共晶组织,拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生,并细化组织。同该合金由于液相线比较低,因而适合于铸造。选择加入到合金中的合金元素能在表面形成钝化膜,从而对周围环境腐蚀起到保护作用。这种膜对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。该材料制备的首饰在正常的人体佩戴环境下10年内没有发生变色现象。该材料在室温下进行减径操作,例如拉拔或者旋锻,具有极其低的加工硬化率。在室温直径减小50%的情况下,强度由于加工硬化现象引起的增加只有10-15%。因而在需要大变形的加工条件下,该材料可以大大减小加工过程的变形抗力而不用进行中间退火,降低能源需求。

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