专利名称：饰用合金组成的制作方法
技术领域：
本发明涉及新的饰用合金组成。
铝-金合金由于它们的可比较的原子大小(2.878∶2.8577)、近似的晶格晶体结构(f.c.c.)和在电负性因素方面的大的差异，产生了在微观构造和相位方面的多样性。铝-金相图举例说明了固溶体、低共熔体、和络合物的区域(Au5Al3、Au3Al、γ等)。Au3Al金属间化合物是络合的立方结构，与 锰相似，是有些亚稳态的，具有电子原子比为3∶2且重量百分比的比例为78.5％Au∶21.5％Al。由于其具有亮的紫金色，所以珠宝商等人特别有兴趣。
但是，兴趣被这样一个事实大大地打消了，即Au3Al金属间化合物非常脆；象普通玻璃或瓷器一样，遭受重击时将会碎裂。事实上，它的脆性使Au3Al金属间化合物不能经受用100kg载荷的洛氏B硬度试验机进行的硬度试验；甚至当提供60kg的载荷时，它也会碎裂。
依照名为Tokuriki(Honten Pte Ltd的日本专利申请JP 61-30642的描述，解决该脆性问题的一个方法是把金成分降低至75％重量，而铝的用量为20-24.5％重量，并且同时引入0.5-5％重量的一种或两种选自硅、镁、铜、锌或锰的添加元素。通过改变添加元素的相对量，颜色的色调或色彩可以被精细地改变，而不会失去基本的紫色。
如可从Au-Al相图上所看出的，将AuAl体系中的金含量降低至78.5％重量以下，将在同一个样品中出现两种结构的共存-Au3Al金属间化合物和Al与AuAl3的低共熔结构。由此，经从熔融相缓慢冷却或者快速固化样品的退火，富含铝的低共熔相在外表面上的析出使紫金颜色降级。即使快速固化样品不被退火，在装配和抛光饰物之后或可能甚至在延长使用期间，紫金颜色的类似退色还是可能发生，尽管速度较慢。低共熔体和Au3Al相的硬度(75％重量金和25％重量铝的合金大约为10％)也显著低于Au3Al金属间化合物的硬度。由于这两个原因，该合金的商业活力受到限制。
本发明的目的是提供一种新的饰用合金，它基于本说明书如下定义的目的即具有足够的韧性以承受100kg载荷的洛氏B硬度试验而不会被粉碎。能够采用洛氏B硬度试验被认为是合金适于制作饰物的经验衡量标准；如果合金太脆不能承受洛氏B硬度试验，则它是易碎的而不能被作为饰物。术语“饰物”意欲包括用作个人装饰品或其它的装饰物，包括大奖章等(如硬币)，此处所述硬度是先决条件。
依照本发明的第一方面，提供了一种如上文中所定义的饰用合金，它包括76-83.5％重量的金和16.5-21.5％重量的铝，具有基本的紫色调(经过至少在600℃的退火)。
按照定义，饰用合金不包括纯的金属间化合物Au3Al(78.5％重量的金和21.5％重量的铝)，因为它不具备承受100kg载荷的洛氏B硬度试验的韧性。术语“基本的紫色”包括略带红色的或略带桃色的紫色以及浅紫色。
优选地，饰用合金的硬度基本上保持与Au3Al金属间化合物相近的硬度；也就是说，饰用合金的硬度在Au3Al硬度的6％之内，更优选为Au3Al硬度的5％。
在一个实施方案中，金含量可以是高于78.5％重量至最多83.5％重量，并具有余量的铝。这样，通过制造γ相金铝结构达到必要的硬度。
在另一实施方案中，饰用合金可具有低于78.5％重量的金含量，并进一步包括选自钯和镍的添加元素。铝含量可优选为18.5-19.5％重量。金/铝比优选高于3.66。在优选合金中，当钯被用作添加元素时，其量在0.5％重量-4.0％重量范围内；当镍被用作添加元素时，其量在1.0％重量-2.0％重量范围内。
还提供了一种包含金属成分的制品，其中金属成分由依照本发明的用饰用合金制作。
依照本发明的第二方面，提供了一种饰用合金，它包含16.5-21.5％重量的铝、0-4.0％重量的钯、0-2％重量的镍和余量的金(除杂质和附带元素以外)。饰用合金可任选地包含少量或微量的元素(如氧)，由按惯例加入的附带组分构成或者作为杂质存在。在一个实施方案中，饰用合金可以是二元合金，它包含至少16.5％重量至最多(但不包括)21.5％的铝，及余量的金。在第二实施方案中，饰用合金可包含0.5-4.0％重量的钯，基本上没有镍。在第三实施方案中，饰用合金可包含1.0-2.0％重量的镍，基本上没有钯。在所有的实施方案中，金/铝比应当高于3.66。在第二和第三实施方案中，铝含量优选为18.5-19.5％重量。
依照本发明的第三方面，提供了一种合金，它包含18.5-19.5％重量的铝、0.5-4.0％重量的钯和余量的金。依照本发明的第四方面，提供了一种合金，它包含18.5-19.5％重量的铝、1.0-2.0％重量的镍和余量的金。
通过下面使本发明具体化的实施例，可获得对本发明的更好地理解，这些实施例是作为例子来阐述本发明，而不应当看作是对本发明的限制。
如下制作并测试使本发明具体化的六个样品合金和两个对照合金。
1.用100kg载荷的洛氏B硬度试验机测试全部样品。显然对缺乏足够硬度以承受洛氏B硬度试验的样品，首先进行200g载荷的显微硬度试验，再进行退火，随后进行洛氏B硬度试验。
ii)将所有的样品在600℃退火，并检测低熔点富铝低共熔体的析出。从样品表面略带红色-紫区域间的淡灰色-白色外观可明显看到这样的析出。对照样品1(78.5％重量的Au和21.5％(重量)的Al)Au3Al金属间化合物具有亮的紫色调，但是已知它是脆的。200g载荷的显微硬度试验给出了维克斯250(HRB-102转换)的读数。退火之后，没有发现可见的析出。随后用洛氏B硬度试验机进行的测试导致样品的多样碎裂。对照样品2(75％重量的Au和25％重量的Al)本样品具有略带红色-紫色，但是比具有91的HRB的对照样品1软得多。随后的退火导致大量富铝低共熔体的析出，这使略带红色-紫色表面严重降级。实施例1(80.5％重量的Au和19.5％重量的Al)与对照样品1比较，本样品稍软(HRB为101)，但是更坚韧，这被下述事实所证明本样品经受住了洛氏B硬度试验。随后的退火显示没有析出迹象，并且晶粒组织颜色为略带桃色-紫色。实施例2(81％重量的Au和19％重量的Al)与对照样品1比较，本样品更软(HRB为96)，但是本样品经受住了洛氏B硬度试验，证明本样品更坚韧。随后的退火显示没有析出迹象，并且晶粒组织颜色为略带桃色-紫色。实施例3(79.7％重量的Au、19.3％重量的Al和1％重量的Pd)与对照样品1比较，本样品稍硬(HRB为103)，但是本样品经受住了洛氏B硬度试验，证明本样品更坚韧。随后的退火显示没有析出迹象，并且晶粒组织颜色为略带桃色-紫色。实施例4(79.7％重量的Au、19.3％重量的Al和1.0％重量的Ni)与对照样品1比较，本样品更软(HRB为97.5)，但是本样品经受住了洛氏B硬度试验，证明本样品更坚韧。随后的退火显示没有析出迹象，并且晶粒组织颜色为略带桃色-紫色。实施例5(79.4％重量的Au、18.6％重量的Al和2.0％重量的Pd)与对照样品1比较，本样品更软(HRB为97)，但是本样品经受住了洛氏B硬度试验，证明本样品更坚韧。随后的退火显示没有析出迹象，并且晶粒组织颜色为略带桃色-紫色。实施例6(77％重量的Au、20％重量的Al和3％重量的Pd)与对照样品1比较，本样品稍硬(HRB为104.8)，但是本样品经受住了洛氏B硬度试验，证明本样品更坚韧。随后的退火显示没有析出迹象，并且晶粒组织颜色为略带桃色-紫色。
前述实施例证明，通过将金含量增加到高于78.5％重量(75％摩尔含量)或者通过与添加元素合铸，使易碎和脆的Au3Al金属间化合物转变成更为坚韧的γ相结构，从而有可能制作坚韧的富含紫金的合金。
权利要求
1.一种如上文定义的饰用合金，它包含76-83.5％重量的金和16.5-21.5％重量的铝，并具有基本的紫色调。
2.权利要求1的饰用合金，它具有基本上类似于金属间化合物Au3Al(78.5％重量的Au和21.5％重量的Al)的硬度。
3.权利要求2的饰用合金，其中所述硬度在金属间化合物Au3Al的硬度的6％之内。
4.前述权利要求中任一项的饰用合金，它由超过78.5％重量至最高83.5％重量并包括83.5％重量的金和余量的铝所组成。
5.权利要求1-3中任一项的饰用合金，它还包含选自钯和镍的添加的元素。
6.权利要求5的饰用合金，其中铝含量为18.5-19.5％重量。
7.权利要求6的饰用合金，其中金与铝的比率至少为3.66。
8.权利要求5、权利要求6或权利要求7的饰用合金，其中添加的元素为钯，其存在的量在0.5％重量-4.0％重量之间。
9.权利要求5、权利要求6或权利要求7的饰用合金，其中添加的元素为镍，其存在的量在1.0％重量-2.0％重量之间。
10.一种包含金属成分的制品，其中所述金属成分包含前述权利要求中任一项的饰用合金。
11.权利要求10的制品，其中所述制品选自装饰性珠宝、大奖章和硬币。
12.一种基本上如上文所述的根据所附实施例的饰用合金。
13.一种饰用合金，它包含16.5-21.5％重量的铝、0-4.0％重量的钯、0-2％重量的镍和余量的金(除了杂质和附带元素以外)。
14.一种合金，它包含18.5-19.5％重量的铝、0.5-4.0％重量的钯和余量的金。
15.一种合金，它包含18.5-19.5％重量的铝、1.0-2.0％重量的镍和余量的金。
全文摘要
一种饰用合金,它基本上为紫色,并具有足够的硬度以承受100kg载荷的洛氏B硬度试验而不碎裂,它包含76－83.5%重量的金和16.5－21.5%重量的铝。在一个实施方案中,合金由超过78.5%重量的金(但是不超过83.5%重量)和余量的铝构成。在另一实施方案中,合金包含选自钯和镍的添加元素。
文档编号A44C27/00GK1354803SQ00805876
公开日2002年6月19日 申请日期2000年1月31日 优先权日1999年2月2日
发明者罗炳鑫 申请人:新加坡理工学院