专利名称：景泰兰外露口线用的合金及制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于景泰兰口线用的仿金合金及制法。
景泰兰是我国特有的具有民族艺术风格的瓷铜结合的手工艺品，其特点是做工精湛，质朴素雅，富丽名贵，美观大方，受到中外人士的欢迎。
制造景泰兰主要有六道工序，包括制胎、掐丝、点兰、烧活、磨光，最后一道工序是为了装饰，在景泰兰露外的紫铜口线上镀一层黄金。但是这层镀金经过一段时间后，就会失掉金色而露出紫铜的颜色，必须回镀。
随着国际贸易和旅游事业的迅速发展，中国手工艺品生产相继加快，黄金在工艺品上使用量急剧增加，而使这些黄金完全外流和消耗而不能回收，所以人们企图用仿金材料来代替镀金工艺。
仿金的合金材料，目前一般集中在Cu-Zn黄铜系、Cu-Al青铜系或Ti的氮化物。1978年瑞士Boillot公司归纳了世界七国和国际标准化组织的铜合金新标准中，Cu-15Zn的E85黄铜作为金黄色装饰用黄铜(上海金属，NO.4，1981)，日本的宫川大海指出(金属材料工学，NO.4，1977)Cu-(5-20)％Zn合金，由于具有金黄色，用于建筑装饰和用具等。
仿金合金根据应用的环境和条件归纳有三类其一是首饰仿金材料，其特点是除要求材料具有14-18K的金色泽外，由于长期接触人体，要求耐人汗，并具有一定的重量感；其二是摆件仿金合金材料，用于家庭各种摆件，特点是不常接触人汗，只要求抗室温下的大气腐蚀，具有18K以上K金的色泽及良好的加工性能；其三是仿金材料用于各种小五金及其他装饰品，特点界于上述两种仿金合金材料之间，除了要求耐腐蚀，金色外，还要求耐磨和一定的机械性能。
虽然景泰兰用仿金合金就是属于摆件仿金合金材料，但是还要根据景泰兰的制造工艺和使用条件必须满足下列要求才能应用于景泰兰的外露口线上(所说的口线就是制成景泰兰瓶口、盘边等“口线”)，其要求是1.具有18～22K金的色泽。
2.具有优良的加工性能，σb＝35-45Kg/mm2，δ＝18-25％。
3.要求具有一定的抗氧化性，根据产品的使用条件，要求仿金材料在室温下，耐大气腐蚀半年(以库存镀金产品为标准)。
4.要求与各种颜色的珐琅有良好的匹配性。
5.与紫铜有良好的可焊性。
本发明的目的就在于研制出一种适用于景泰兰外露口线用的仿金合金及其制法。
本发明的一种景泰兰外露口线用的合金，该合金由，重量百分数，铜Cu 85-88％，铝Al 0.1-0.5％，磷0.05-0.1％，余量为锌Zn所组成。
用于景泰兰工艺品的部位的仿金合金是各种外露口线所要求的合金材料，其形状为各种板型材。
本发明的一种景泰兰外露口线用的合金的熔炼方法，是按合金成分，重量百分数，铜85-88％，铝0.1-0.5％，磷0.05-0.1％，余量为锌进行配料，将铜置于石墨坩埚中，加入木炭作为熔铸的覆盖剂，在中频感应熔炼炉中升温加热，待铜熔化后，加入铝、锌，最后加铜磷中间合金，升温至1100-1200℃，在1100-1200℃保温20～30分钟，静止扒渣，浇入铁模，冷却后脱模。
所用的木炭的量为以把原料的表面覆盖完全为宜。在浇注入铁模时，以用铸铁模浇注成扁锭为好。扁锭将成为轧制板材的坯料，板材用在景泰兰工艺品的外露瓶口和盘边的口线上。所加的铜磷中间合金中磷的含量，重量百分数，10-20％为佳。
一般Cu-5～15Zn合金加工硬化速率小，可塑性好， 具有一定的耐蚀性，还呈黄金色，国内外多用于装饰品。黄铜在大气或高温下，主要是脱锌腐蚀，经800℃/1小时的高温处理后，合金表面呈黑色或紫铜色，这完全是由于表面脱锌的结果。
众所周知，一般金属表面有一层几十埃的氧化膜，这层膜是金属离子和金属分子互相迁移的阻力，因此氧化膜的性质，直接影响着金属与合金的抗氧化及耐腐蚀性能。为了改善Cu-Zn合金的抗氧化性，在黄铜中加入少量的铝，可在其表面形成一层Al2O3的致密的氧化膜，对合金起保护作用。更重要的是，当氧化膜被破坏后，可自行恢复，这一效果可以增加合金表面的抗氧化性。Cu-10Zn合金和Cu-15Zn合金的表面均呈黑红色，但是在Cu-10Zn合金和Cu-15Zn合金中添加0.1-1.0铝后，而其表面呈金黄色。
磷P是铜合金的脱氧剂，添加少量的磷可以大大改善合金的铸造性能，但磷在Cu中的溶解度很小，含量大于0.02％时，就会出现Cu2P质点，这细小质点会成为铸锭的生核中心，使铸锭品粒细化。同时也会阻止合金Zn腐蚀，增加合金的抗蚀性能。但是，添加P也会造成合金强度弹性显著增加，为了增加用于景泰兰制品的瓶口、盘边等部位的仿金合金的耐腐蚀性，添加P是有利的。
将熔铸好的仿金合金铸锭取样，分析合格后切去冒口，车或刨掉外皮，消除表面缺陷后，于530-550℃的温度下保温30-40分钟，进行热轧、冷轧，成板材。在进行热处理时，于500-530℃进行退火2小时，2次，退火间加工率达90-99％，道次加工率可达10-30％，酸洗用热硫酸进行。
本发明的仿金合金由于添加了少量铝，使合金表面质量及抗氧化性都得到改善，强度σb有所增加，但其热加工性能及冷加工性质仍很好，又保持着良好的可塑性。
经过冷加工及其热处理，可制成各种规格的板材，最后将板材按景泰兰制品的要求，制成各种规格的景泰兰用的瓶口、盘边等材料。用在瓶口、盘边的实验表明本发明的仿金合金的软态机械性能与紫铜对比，其σa、σb都与紫铜非常接近，说明本发明的仿金合金完全满足用于景泰兰的要求。
为了使本发明的用于景泰兰外露口线的要求，实际在景泰兰中代替传统的镀金工艺作了如下实验1.焊接实验景泰兰工艺首先在制胎工序中要求本发明的仿金合金制的口线与紫铜胎进行钎焊，经多次工艺实验，证明所研制的仿金合金能耐850-900℃的高温钎焊，并与紫铜可焊性良好，特别适合“无Ag焊药”。这为全部代掉贵金属打下基础，可适应景泰兰的生产，能满足制胎、口线的焊接工序的要求。
2.本发明的仿金合金与珐琅的匹配实验景泰兰的特点是珐琅与铜烧结而成，金属埋在珐琅之中，要求两者的膨胀系数相匹配，并相互浸润(俗称能抓兰)，否则就会发生裂纹，甚至脱兰。由于各种颜色的珐琅并无具体的膨胀系数，用本发明的仿金合金代替紫铜是否能满足其使用的要求，必须进行实验。
长期的手工制作景泰兰证明珐琅(釉子)与紫铜具有良好的匹配性，而采用本发明的仿金合金代替紫铜镀金工艺，是否能匹配抓兰，采用多批本发明的仿金合金的景泰兰制品的实际实验，证明了本发明的仿金合金与珐琅具有良好的匹配性和浸润性外，实验还表明，在不同的温度下本发明的仿金合金的线膨胀系数与紫铜相近似，见表1，用本发明的仿金合金制成的景泰兰制品在以后的抛光中都没有发生裂纹和脱兰现象，实践证明本发明的仿金合金完全适应烧兰工序，完全可以代替紫铜镀金工艺。
表1 紫铜与本发明的仿金合金线膨胀系数的比较
3.抛光与色泽原景泰兰工艺在烧兰后，必须进行抛光，然后镀金，使表面呈黄金色。现在用本发明的仿金合金制取景泰兰代替紫铜镀金工艺，表面的光洁度与色泽要靠本发明的仿金合金的表面抛光，经过精抛实验，可以使表面光亮呈金黄色泽。
关于工艺美术制品的镀金色泽的标定问题是尚待研究解决的课题。现在工艺美术行业都俗称K金的呈色说明镀金的色泽，是不科学的。实际上K金之称是标定黄金含量的一种标志，以纯金为24K，由于添加各种合金元素后称之为K金，也就是说K金实质是金的合金。随着金的不同含量分为22K、18K、14K金等。但是，金中所含的合金元素不同，尽管合金的量相同(同一K金等级)，所呈色泽并非相同。鉴于目前还没有描述黄金色泽的实际标准，一般还用K金色泽论之。另外，镀金工艺中表面色泽都靠人工目测定标。色度学认为人眼对颜色的微小差异具备非常敏锐的觉察力。所谓颜色实质就是可见光的辐射能量刺激人眼而引起的感觉。一般材料颜色的测量也都以眼睛功能为基础的。用本发明的仿金合金所制取的景泰兰制品经过目测检验认为达到了景泰兰产品对铜活的技术要求，色泽相当于18-22K的金色。
4.抗氧化实验仿金材料在应用中很重视耐蚀问题，其耐蚀性与其使用的环境、条件有关。景泰兰的应用环境主要是室内，与室温、室内气氛、室内湿度有关。用本发明的仿金合金制的景泰兰应以库存的镀金的景泰兰产品为标准。应达到在室温、室内的大气条件下，半年内防蚀性与现行镀金景泰兰产品相当。实际上用本发明的仿金材料制的景泰兰产品在室内摆放十多年也不变色。
目前，国内工艺美术界对材料的耐氧化问题，并无统一的标准和检验方法。根据上述的标准进行了实验。
(1)将用本发明的仿金合金制的景泰兰制品与镀金景泰兰制品，同时摆放在厂的库房内。
(2)将用本发明的仿金合金制的景泰兰制品与镀金景泰兰制品同时摆放在实验室内的实验箱中，同时摆放半年以上，温度变化范围18℃～32℃，相对湿度30-40％三个月，70-80％三个月。经检查用本发明的仿金合金制成的景泰兰产品与镀金景泰兰产品耐蚀性相似。
另一组对比的是一种景泰兰仿金的，另一种是景泰兰镀金，在橱柜中实地摆放近两年，没有发现两者有明显差异与变化。
另外，用本发明的仿金景泰兰制的景泰兰制品还有一个特点，不怕擦拭，即使经长期摆放或使用时有些变色，经过擦拭也能重新保持金色，而镀金的景泰兰经擦拭或长期使用会失掉金色而落铜，必须进行产品“回镀”本发明的景泰兰外露口线用的仿金合金的优点在于1.本发明的景泰兰外露口线用的仿金合金，经焊接、与珐琅匹配、抛光与光泽、抗氧化等实验表明本发明的仿金合金完全适合用于景泰兰的制造，具有良好的可塑性和机械性能，与紫铜有良好的可焊性，与紫铜的线膨胀系数相似，与珐琅有良好的匹配性，能够抓兰，抛光后其色泽相当于18-22K金色，可以代替景泰兰的镀金工艺，节约了黄金，降低了景泰兰的成本，消除了镀金工艺中氰化物对环境的污染。
2.本发明的仿金合金，应用于景泰兰中，有利于使用无银焊药，又可降低成本，还能代用原景泰兰工艺中的金银贵金属。
3.用本发明的仿金合金制出的景泰兰制品，在使用条件下，摆放三年以上，与镀金的景泰兰产品相似，不怕擦拭，有利于长期存放和使用。
以下用实施例对本发明的产品景泰兰外露口线用的仿金合金作进一步的说明，将有助于对本发明及其优点作进一步的了解，本发明的保护范围不受这些实施例的限定，本发明的保护范围由权利要求书来决定。
实施例1本实施例的景泰兰外露口线用的仿金合金，按合金的成分，重量百分数，铜86.5％，铝0.35％，磷0.06％，锌13.09％进行配料，铜为1号电解铜，铝为A00，锌为1号纯锌，磷以含有磷17％的铜磷中间合金的形式加入。将铜置于石墨坩埚中，加入木炭作为熔铸的覆盖剂，木炭所加入的量，以将原料表面覆盖完全为宜，在中频感应熔炼炉中升温加热，待铜熔化后，加入铝、锌，最后加铜磷中间合金，升温1150℃，在1150℃保温25分钟，静止扒渣，浇入铁模中，冷却后脱模。
对熔炼出来的仿金合金进行了化学分析，其结果，重量百分数，为铜86.55％，铝0.31％，磷0.05％，锌13.06％。
按上述的方法加工成材后，经制成景泰兰的试验表明，本实施例的仿金合金完全适用于景泰兰的生产。
实施例2其操作方法和设备与实施例1基本相同，唯不同的是，配料时，铜为87.5％，铝为0.45％，磷为0.07％，锌为11.98％，升温到1200℃，在1200℃保温20分钟，熔炼出的仿金合金成分，铜为87.6％，铝0.44％，磷0.065％，锌11.88％。
实施例3其操作方法和设备与实施例1基本相同，唯不同的是，配料时，铜为85.2％，铝为0.15％，磷为0.09％，锌为14.56％，升温至1100℃，在1100℃保温30分钟。
熔炼出的仿金合金成分，铜为85.30％，铝为0.14％，磷为0.08％，锌为14.40％。
权利要求
1.一种景泰兰外露口线用的合金，其特征是，该合金由，重量百分数，铜85-88％，铝0.1-0.5％，磷0.05-0.1％，余量为锌所组成。
2.一种景泰兰外露口线用合金的熔炼方法，其特征是，1)按合金成分，重量百分数，铜85-88％，铝0.1-0.5％，磷0.05-0.1％，余量为锌进行配料，2)将铜置于石墨坩埚中，加入木炭作为熔铸的覆盖剂，在中频感应熔炼炉中升温加热，待铜熔化后，加入铝、锌，最后加铜磷中间合金，升温1100-1200℃，在1100-1200℃保温20-30分钟，3)静止扒渣，浇入铁模，冷却后脱模。
3.根据权利要求2的景泰兰外露口线用合金的熔炼方法，其特征是，所加入的铜磷中间合金中磷的含量，重量百分数，为10-20％。
全文摘要
本发明涉及一种景泰兰外露口线用的仿金铜基合金及制法。该仿金合金由,重量百分数,铜85—88%,铝0.1—0.5%,磷0.05—0.1%,余量为锌所组成。其熔炼方法是,按上述成分配料,加入木炭,先将铜熔化,再加入铝、锌,最后加入铜磷中间合金,加热至1100—1200℃,在该温度范围下保温20—30分钟,静止扒渣,浇入铁模,脱模。该合金完全适用于景泰兰的制造,节约了黄金,降低了成本,并消除了镀金中氰化物对环境的污染。
文档编号C22C9/04GK1251393SQ98120439
公开日2000年4月26日 申请日期1998年10月20日 优先权日1998年10月20日
发明者刘铭德 申请人:北京有色金属研究总院