专利名称：金合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金合金及其制备方法。
金合金被用于装饰品和首饰中，如戒指、项链和手表，用于笔尖、牙科材料，还可用于医药、电子和测量仪表中。
由于高等级金合金通常较软，由其制成的装饰品和首饰在制造和使用中易受到损伤，因此使得难以保持其必需的高品质外观。例如纯金锭的显微维氏硬度HV大约为25。因此，对于金装饰品和金首饰如戒指和项链，使用了所谓的18K和14K金合金，这些合金是通过添加25-40％重量的银(Ag)、铜(Cu)等而硬化的。
在日本未审查专利公开号No.7-70671中，公开了一种制备纯度至少为99％重量的高硬度金的方法，该方法包括以下步骤提供纯度至少为99％重量的纯金，向纯金中加入少量可以提高其硬度和强度的元素，然后通过例如拨丝对金进行塑性加工。
至于上面所述的18K和14K金合金，与纯度至少为99％重量的金相比，金合金的等级下降了，导致例如光泽、金色、吸引力、质感、以及高品质外观等方面的降低。因此，需要一种能够在制造和使用中抵抗受到损伤的所谓的24K金合金，这种金合金具有与纯金一样的高价值。
在日本未审专利公开No.7-70671中公开的高硬度金，有一个问题，就是金要经过深度塑性加工，如拨丝。
本发明的目的是提供一种高等级金合金，它在不经过深度塑性加工如拨丝的情况下就可硬化，并且它具有与纯金相同的高品质的外观和色调。
本发明的另一目的是提供一种制备高等级金合金的方法，它向纯金中添加少量的特殊元素，使得金合金在不损失与纯金同样的光泽、金色、吸引力、质感和高品质外观的情况下，硬度有所提高。
本发明人进行实验的结果表明，一种高等级的金合金可在不经过深度塑性加工如拨丝等的情况下得以硬化，并具有与常规纯金相同的高品质外观和色调。
在本发明中，可由按重量计包括至少0.06％Co、至少0.03％Ge、余量是至少99％的金和偶然杂质的金合金制得上面所要求的金合金，并且这种金合金在不经深度塑性加工如拨丝的情况下即能硬化，还具有高品质外观和色调。
也就是说，本发明的金合金以重量计包括至少0.06％Co、至少0.03％Ge、余量是至少99％的金和偶然杂质。
本发明的金合金按重量计包括至少0.06％Co、至少0.03Ge、余量为至少99.9％的金和偶然杂质，它与24K合金类似，但由于它的高的商品价值，它更为可取。
根据本发明的制备这样一种高等级金合金的方法包括以下步骤通过熔炼工艺及浇注，制得具有上述组成的金合金锭，然后按需要进行固溶热处理，再进行时效处理。
根据本发明的制备金合金的方法，其中金合金按重量计包括至少0.06％Co、至少0.03％Ge、余量是至少99.9％的金和偶然杂质是优选的，因为金合金的制备方法与24K合金大致相同，但其商品价值要高。
时效处理优选地在300℃-500℃温度下进行10-60分钟，而固溶热处理优选在至少700℃的温度进行。
在本发明的金合金中添加Co和Ge是为了硬化较软的纯金。在时效处理时，金合金因为这两种添加组分的协同效果而得以硬化。为此目的，要求Co含量至少为0.06％重量，Ge含量至少为0.03％重量。这是因为，如果Co含量低于0.06％重量以及如果Ge含量低于0.03％重量，则硬化效果(上述的协同效果)不能充分体现。
如果Au含量低于99％重量，则金的等级就降低了。
在根据本发明的制备金合金的方法中，使用熔炼方法获得金合金锭，包括按重量计至少0.06％Co、至少0.03％Ge、余量是至少99％的金和偶然杂质。然后对金合金进行时效处理以硬化金合金。
尽管时效处理温度低时，所得金合金硬度更高，但由于低温时效需更长时间，因此从生产效率上讲，低温是不优选的。因此选择时效处理温度为300℃或更高，如果时效处理在高于500℃下进行，则不能获得由于时效所得的硬度。因此，时效处理必须在500℃或更低的温度下进行。
时效处理的时间随着合金的组成和时效处理温度的不同而不同。由于一般而言，低于10分钟时时效效果太低而达到60分钟时就足够了。因此在10-60分钟范围内选择时间是合适的。
存在这样的情况，例如对大的浇注产品而言，存在Co和Ge的明显偏析，如果仍象上述那样进行时效处理，就可能不能获得足够的硬化。因此，在时效处理之前，先进行固溶热处理以消除Co和Ge的偏析，从而充分实现由时效处理产生的硬化。固溶热处理在Co和Ge在金中固溶的温度下进行。由于温度越高，得到固溶体的时间越短，从提高生产效率角度考虑，较高温度是优选的。尽管固溶热处理温度随组成不同而不同，它通常至少为700℃。
为了将合金成型为产品形状并且得到所需产品硬度，可以在进行上述的固溶热处理和时效处理之前或之后，合适地进行塑性加工如拨丝或轧制。
实施例基于以下实施例对本发明进行具体描述。
实施例1-8和对比例1-4作为起始原料，将含1％重量Co的Au-Co基母合金，含1％重量Ge的Au-Ge基母合金，以及纯金(99.99％重量纯度)混合一起得到预计的组成。
通过在高频真空熔炼炉中熔炼纯度为99.99％重量的纯金原料和Co金属锭，然后浇注，制得上述的Au-Co基母合金。而上述的Au-Ge基母合金是通过在高频真空熔炼炉中熔炼纯度为99.99％重量的纯金原料和金属Ge、然后浇注而制得的。
此后，如上所述的原料在配料之后，在高频真空熔炼炉中熔炼，并浇注。
然后分析所得金合金锭的组成，并测量其硬度(显微维氏硬度，载荷220g)，该硬度称为浇注产品的硬度。结果分别列于表1和表2。
按表2中所列温度和时间进行上述金合金锭的时效处理(“-”标记表示该时间未测)，并测量各相应时效时间的硬度(显微维氏硬度，载荷200g)。这些结果示于表2中。
在实施例1-8和对比例1-4的所有金合金，其光泽、金色、吸引力、质感和高品质外观与纯金相比无二。
表1组成(重量％)Co GeCo+Ge Au实施例1 0.096 0.094 0.190＞99实施例2 0.243 0.248 0.491＞99实施例3 0.398 0.402 0.800＞99实施例4 0.065 0.138 0.203＞99实施例5 0.121 0.054 0.175＞99实施例6 0.460 0.520 0.980＞99实施例7 0.403 0.421 0.824＞99实施例8 0.062 0.034 0.096＞99.9对比例1 0.049 0.047 0.096＞99.9对比例2 0.015 0.180 0.195＞99对比例3 0.174 0.025 0.199＞99对比例4 0.096 0.024 0.120＞99
表2时效显微维氏硬度(HV)温度时效时间浇注产品 10分钟20分钟30分钟 40分钟 50分钟 60分钟实施例1 350 29.6 73.4 83.6 81.2 82.2 84.0 84.1实施例2 400 34.1 116.3 119.0 114.6 110.3 112.3 109.5实施例3 300 35.4 140.9 143.8 144.5 145.7 142.6 141.2实施例4 400 28.0 69.8 79.9 80.9 83.5 81.3 81.9实施例5 400 27.1 65.7 73.3 75.1 74.3 76.2 72.5实施例6 400 36.4 148.9 146.4 143.2 -- 140.9实施例7 500 34.9 139.2 141.7 142.6 -- 139.6实施例8 400 25.9- - - 60.9 - -对比例1 500 25.6 29.4 30.4 32.633.5 35.1 31.3对比例2 350 26.3 35.4 39.4 42.145.5 44.1 43.5对比例3 350 26.9 33.9 42.6 46.543.3 42.5 44.2对比例4 600 29.6 30.7 33.3 32.1 31.9 28.9 30.3实施例9-12如同实施例1一样，将能得到预定组成的混合的原料在高频真空熔炼炉中熔炼，并浇注。
在如表4所列温度下对所得的浇注金合金锭进行固溶热处理。分析固溶热处理后金合金锭的组成并测量其硬度(显微维氏硬度，载荷200g)，该硬度称为时效前硬度。结果分别列于表3和表4。
按表4所列温度和时间对固溶热处理后金合金锭进行时效处理(“-”标记指该时间未测量)，并测量各个时效时间的产品硬度(显微维氏硬度，载荷200g)。这些结果均列于表4。
对于实施例9-12中的所有金合金，其光泽、金色、吸引力、质感和高品质外观与纯金无二。
表3组成(重量％)CoGe Co+Ge Au实施例9 0.093 0.096 0.189＞99实施例10 0.25 10.250 0.501＞99实施例11 0.393 0.387 0.780＞99实施例12 0.062 0.035 0.097＞99.9表4显微维氏硬度(HV)时效时间固溶热处理 时效温 时效 2030405060温度(℃) 度(℃) 前分钟 分钟 分钟 分钟 分钟实施例9 800 350 30.5 84.2 83.2 84.3 84.9 83.1实施例10 750 400 33.2 120.3 115.8 113.7 114.3 107.4实施例11 700 300 34.0 145.3 147.8 146.4 148.2 146.4实施例12 800 400 28.9-- 62.3 - -常规实施例1将纯金(99.99％重量纯度)作为原料，如同实施例1那样在高频真空熔炼炉中熔炼，并浇注。
然后测量纯金金锭的硬度(显微维氏硬度，载荷220g)。结果表明其硬度为27.6。
从表2和表4可以看出，由于时效处理，本发明的所有金合金的显微维氏硬度(HV)至少为60，它们比对比例1-4的金合金和本常规实施例的纯金(99.99％重量纯度)的硬度明显要高。本发明的金合金无需经过深度塑性加工如拨丝就可硬化，并且只需向纯金中添加少量其它元素就可获得本发明合金组成。该合金在制造和使用过程中具有抵抗损伤的特性，并且其光泽、金色、吸引力、质感以及高品质外观丝毫不比纯金逊色。此外，无需塑性加工，只要通过时效处理即可制备浇注形式的硬质高品质金合金。因此，设计的自由度增加了，从而可以制造例如复杂形状的金装饰品和金首饰。
权利要求
1.一种金合金，它包括(按重量计)至少0.06％Co，至少0.03％Ge，余量为至少99％Au和偶然杂质。
2.一种金合金，它包括(按重量计)至少0.06％Co，至少0.03％Ge，余量为至少99.9％Au和偶然杂质。
3.根据权利要求1或2的金合金，其中它是经过了时效处理的。
4.根据权利要求3的金合金，其中所述时效处理在300℃-500℃的温度下进行10-60分钟。
5.根据权利要求1或2的金合金，其中它在经过固溶热处理之后，再经过时效处理。
6.根据权利要求5的金合金，其中所述的固溶热处理在至少700℃的温度下进行。
7.一种制备金合金的方法，包括以下步骤通过熔炼方法提供一种金合金锭，所述金合金锭按重量计包括至少0.06％Co、至少0.03％Ge、余量为至少99％Au和偶然杂质；然后对金合金进行时效处理以硬化所述金合金。
8.一种制备金合金的方法，包括以下步骤通过熔炼方法提供一种金合金锭，所述金合金锭按重量计包括至少0.06％Co、至少0.03％Ge、余量为至少99％Au和偶然杂质；然后对金合金进行固溶热处理，再进行时效处理以硬化金合金。
9.根据权利要求7或8的制备金合金的方法，其中所述金合金锭按重量计包括至少0.06％Co，至少0.03％Ge，余量是至少99.9％Au和偶然杂质。
10.根据权利要求7或8的制备金合金的方法，其中所述时效处理在300-500℃温度下进行10-60分钟。
11.根据权利要求8的制备金合金的方法，其中所述的固溶热处理在至少700℃温度下进行。
全文摘要
提供了一种高等级金合金及其制造方法,该高等级金合金可在不经过深度塑性加工如拨丝的情况下硬化,并具有同纯金相同的高质量外观和色调,该金合金按重量计包括:至少0.06%Co,至少0.03%Ge,余量为至少99%Au和偶然杂质。
文档编号C22C5/00GK1179475SQ97116159
公开日1998年4月22日 申请日期1997年8月5日 优先权日1996年10月15日
发明者大迫敏行, 小原刚 申请人:住友金属矿山株式会社