专利名称：一种流行饰品用锌锡合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锌合金，特别是锌锡饰品合金，用于制造环保饰品，属于有色金属技术领域。
背景技术：
传统的首饰都是用贵金属金、银、钼金等材料制成，首饰材料的价值决定了首饰的价格。随着我国社会经济的发展，人们物质生活水平提高，对饰品的需求逐渐增大，但是高昂的首饰价格，成了普通百姓追求美的最大障碍，为了满足人民群众日益增长的装点生活的需求，流行饰品行业逐渐兴起。流行饰品多用铅、锡等廉价金属材料，利用离心铸造的方法，获得符合造型设计的坯料，通过电镀、烤漆等工艺，再嵌以人造宝石、玻璃、陶瓷，贝壳等点缀物，获得造型时尚、价格低廉的首饰广品。流行饰品材料的选择要求是:低熔点、低成本、高塑性、高韧性。低熔点是指饰品材料熔点低于400°C，这是为了保证材料在硅胶模中离心铸造时，金属熔体的温度不至于破坏硅胶模的高分子链，影响模具寿命；低成本是指合金材料的价格不能太昂贵，材料成本过高，流行饰品将失去区别于传统首饰的低价格特征；高塑性是指铸坯在室温状态下，具有足够的延伸率，以保证手镯、皇冠、胸花等类型的饰品能够进行必要弧度的弯曲整形；高韧性是指材料在整形过程中，整体塑性能够保证适当的弯曲，整形后局部不会出现显性或者隐性的裂纹，因为裂纹会影响后续的电镀工艺，材料具备一定的韧性，将吸收整形变形能而不发生断裂。这是流行饰品材料选择的四个性能要求。流行饰品材料的无毒无害化要求，这是对流行饰品材料更为严格的要求。我国是全球最大的流行饰品出口国，但随着2006年美国、欧盟相继出台针对饰品和玩具的“RoHS”标准及《饰品有害元素限量的规定》等，严格`限制了流行饰品材料中的铅、汞、铬、砷、锑、钡、硒等元素，这给我国流行饰品出口造成很大的阻碍。因此，发明一种符合环保要求、低熔点、低成本、高塑性、高韧性的替代合金，成为流行饰品行业的迫切问题。专利号CN1470659 A的中国专利公开了一种银钼饰品合金；专利号CN102242289A的中国专利公布了一种银锗饰品合金；专利号CN101096728A专利公开了一种99.99%的黄金90份，贺利氏补口 7份，镍3份的首饰合金；专利号CN101096729A专利公开了一种99.99%的黄金95份，贺利氏补口 3.5份，镍1.5份的首饰合金材料；专利号CN102283477A专利公开了一种在真空ii0(Ti20(rc下制作饰品的锗金属材料。这些专利公开的饰品材料，虽然环保，但是材料成本高。专利号CN101332690A专利公开了一种利用多层树脂材料制造饰品的方法和材料；专利号CN1457236A的中国专利公开了一种制造健康装饰品的含钛粉末及制备方法 ’专利号CN1101596A的专利公开了一种熔结法制造钛装饰品的方法。这些使用粉末冶金及其他方法制造的饰品，不能用硅胶模离心铸造的方法实现廉价批量生产。专利号CN1644729A的中国专利公开了一种金属饰品用高速型锡基材料，其金属锡的含量超过80%，成本较高，同时含有19^15%的Pb，达不到环保要求。专利号CN102286676A的中国专利公开了一种高强度锌合金，其成分为:0.1% 5%铜，0.019T0.8%钛或/和0.059^2%镍，余量为锌及不可避免的杂质。该合金主要用于高速拉拔制造锌合金丝材和线材，属变形锌合金范畴，而非流行饰品材料的铸造锌合金范畴。从低熔点和低成本角度出发，锌及锌合金被认为是最有潜力的替代合金，但是金属锌常温下为密排六方结构，只有I个滑移面，3个滑移方向，构成3个滑移系，因此塑性极差，难以满足流行饰品在材料塑性和韧性方面的要求，必须通过添加其他元素进行合金化，协调材料性能，以满足生产和工艺的要求。综上所述，有必要为流行饰品开发一种生产效率高，经济效益好的低熔点、低成本、高塑性、高韧性、绿色环保的合金材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有饰品合金材料的不足，提供一种价格便宜、力学性能、物理性能好的绿色环保饰品材料。本发明的目的是通过如下方式来实现的。一种流行饰品用锌锡合金，其成分要点在于，包含有百分比为15 49wt%的锡，0.05 0.8wt%的钛，0.05 lwt%的镍，还包括锌和不可避免的杂质,且杂质在整个合金中含量不大于0.5wt%。所述锡的含量占锌锡合金优选为20 45wt%，最优值为40wt%。本发明饰品合金的组成包括锡元素，锡是立方结构，具有4个滑移面，3个滑移方向，构成12个滑移系，相较于只有3个滑移系的锌密排六方结构具有更好的塑性。含量15 49wt%的锡，饰品的塑性能够基本满足，从材料性能和材料成本两方面考虑，含量20 45wt%的锡，饰品塑性更好，但成本相对较高，经过反复 实验发现，在锡的含量为40wt%时，饰品的光泽度和塑性最好，材料的成本最低。所述钛的含量占锌锡合金的优选值为0.1 0.5 wt%0钛在锌中溶解度很小，300°C时仅有0.007% 0.015%，适量的钛能起变质细化作用，细化锌合金的晶粒，提高合金的力学性能和再结晶温度。因此钛的含量优选为0.1 0.5 wt%0所述镍的含量占锌锡合金的0.05 0.1 wt%。适量的镍添加到锌合金中，可以提高锌合金的韧性、耐蚀性和尺寸稳定性，同时镍还可以提高合金的热稳定性，但当镍含量超过2.0%会出现脆性化合物，不利于合金饰品的深加工，经过反复实验，发现镍的含量为0.05 lwt%时能够达到饰品需要韧性、耐蚀性和尺寸稳定性，在含量为为0.05 0.1 wt%时，性能最佳，成本最低。所述锌锡合金中还可以包含有百分比为0.01 0.5wt%的任意比例的镧铈混合稀土，镧铺混合稀土的含量占锌锡合金的优选范围0.05 0.2wt%。若在锌中加入适量的镧铺混合稀土，能起到变质细化作用，进一步提高合金的机械性能和物理性能。镧铈混合稀土的含量优选为0.05% 0.2%。所述锌锡合金中还可以包含有百分比为0.05 lwt%的镓。适量的镓能增加合金的润湿性，改善锌锡合金的焊接性能，因此镓的含量为0.05°/ri%。所述杂质的含量不大于锌锡合金的0.2wt%,杂质成分如重量百分比铁的含量小于0.02wt%，砷的含量小于0.lwt%，镉的含量小于0.lwt%，铬的含量小于0.lwt%，铅的含量小于0.06wt%，汞的含量小于0.lwt%。本发明中杂质在整个合金中含量不大于0.5 wt%。研究表明，微量的铁能显著降低锌合金的塑性和加工性能，铁在锌合金中的含量需进行严格控制，必须小于0.02 wt%。为符合欧盟“RoHS”标准及我国制定的《饰品有害元素限量的规定》，重量百分比砷的含量小于
0.1 wt%，镉的含量小于0.1 wt%，铬的含量小于0.1 wt%，铅的含量小于0.1 wt%，汞的含量小于0.1 wt%0在杂质的总含量不大于0.2 丨％时，饰品的性能最优。本发明的有益效果为:
(I)本饰品锌锡合金熔点低，可达到380°C左右，处于硅胶模具的使用范围，能采用硅胶模离心铸造，经济效益高。(2)锌锡合金塑韧性好，复杂饰品整形较容易，废品率低。(3)耐腐蚀性能好，晶间腐蚀倾向小，尺寸稳定性高。(4)原料廉价易得,综合成本低。(5)绿色环保，有毒元素的含量符合欧盟立法制定的“RoHS”标准和我国制定的《饰品有害元素限量的规定》。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明不限于以下所述范围。实施例1:本实施例的流行饰品用锌锡合`金的具体成分为:锡15wt%,钛0.8wt%，镍lwt%，余量为锌和杂质，杂质在整个合金中含量为0.5wt%，各组分的重量百分比总和为
100% o实施例2:本实施例的流行饰品用锌锡合金的具体成分为:锡49wt%，钛0.05wt%,镍0.05wt%，还包括百分比为0.01wt%的任意比例的镧铈混合稀土、包含有百分比为
0.05wt%的镓，余量为锌和杂质，杂质的含量为0.2wt%，其中铁的含量0.01wt%，砷的含量
0.02wt%，镉的含量0.02wt%,铬的含量0.05wt%,铅的含量0.05wt%，汞的含量0.05wt%,各组分的重量百分比总和为100%。实施例3:本实施例的流行饰品用锌锡合金的具体成分为:锡20wt%，钛0.lwt%，镍0.1 wt%，还可以包含有百分比为0.5wt%的任意比例的镧铈混合稀土、包含有百分比为lwt%的镓，余量为锌和杂质，锌锡合金中杂质的含量为0.18wt%，其中铁的含量0.015wt%,砷的含量0.03wt%,镉的含量0.0 lwt%，铬的含量0.05wt%,铅的含量0.03wt%,汞的含量
0.045wt%，各组分的重量百分比总和为100%。实施例4:本实施例的流行饰品用锌锡合金的具体成分为:锡45wt%，钛0.5wt%,镍0.08wt%,还可以包含有百分比为0.05wt%的任意比例的镧铈混合稀土、包含有百分比为0.08wt%的镓，余量为锌和杂质，整个合金中含量为0.4wt%，各组分的重量百分比总和为
100% o实施例5:本实施例的流行饰品用锌锡合金的具体成分为:锡30wt%，钛0.2wt%,镍0.09wt%，还可以包含有百分比为0.2wt%的任意比例的镧铈混合稀土、包含有百分比为
0.08wt%的镓，余量为锌和杂质，整个合金中杂质含量为0.4wt%，各组分的重量百分比总和为 100%o实施例6:本实施例的流行饰品用锌锡合金的具体成分为:锡40wt%,钛0.3wt%，镍0.06wt%，还可以包含有百分比为0.lwt%的任意比例的镧铈混合稀土、包含有百分比为
0.06wt%的镓，余量为锌和杂质，整个合金中杂质含量为0.3wt%，各组分的重量百分比总和为 100 %o
权利要求
1.一种流行饰品用锌锡合金，其特征在于:成分包括有锡15 49wt%，钛0.05 0.8wt%，镍0.05 lwt%，还包括锌和杂质，杂质在整个合金中含量不大于0.5wt%。
2.根据权利要求1所述的流行饰品用锌锡合金，其特征在于:所述锡的含量占锌锡合金的20 45wt%。
3.根据权利要求1或2所述的流行饰品用锌锡合金，其特征在于:所述锡的含量占锌锡合金的40wt%。
4.根据权利要求1所述的流行饰品用锌锡合金，其特征在于:所述钛的含量占锌锡合金的 0.1 0.5 wt%0
5.根据权利要求1所述的流行饰品用锌锡合金，其特征在于:所述镍的含量占锌锡合金的 0.05 0.1 wt%0
6.根据权利要求1所述的流行饰品用锌锡合金，其特征在于:所述锌锡合金中还可以包含有百分比为0.01 0.5wt%的任意比例的镧铈混合稀土。
7.根据权利要求6所述的流行饰品用锌锡合金，其特征在于:所述镧铈混合稀土的含量占锌锡合金的0.05 0.2wt%。
8.根据权利要求1所述的流行饰品用锌锡 合金，其特征在于:所述锌锡合金中还可以包含有百分比为0.05 lwt%的镓。
9.根据权利要求1所述的流行饰品用锌锡合金，其特征在于:所述锌锡合金中杂质的含量不大于0.2wt%，其中铁的含量小于0.02wt%，砷的含量小于0.lwt%，镉的含量小于wt%，铬的含量小于0.lwt%，铅的含量小于0.06wt%，汞的含量小于0.lwt%。
全文摘要
本发明涉及一种流行饰品用锌锡合金，用于制造环保饰品，属于有色金属技术领域。合金的成分及重量百分比为锡15～49wt%,钛0.05～0.8wt%,镍0.05～1%，余量为锌和杂质，杂质在整个合金中含量不大于0.5wt%。锌锡合金中还可以包含有质量分数百分比为0.01～0.5wt%的镧铈混合稀土，质量分数百分比为0.05～1wt%的镓。本饰品锌锡合金熔点低，可达到380℃左右，处于硅胶模具的使用范围，能采用硅胶模离心铸造，经济效益高。锌锡合金塑韧性好，复杂饰品整形较容易，废品率低。
文档编号C22C30/06GK103088233SQ20131002578
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者起华荣, 王效琪, 史庆南, 王璐, 赵启淞 申请人:昆明理工大学