银合金及其制造工艺和应用的制作方法

文档序号:14728339发布日期:2018-06-19 14:06阅读:944来源:国知局

本发明属于银合金技术领域,具体涉及一种银合金及其制造工艺和应用。



背景技术:

银具有诱人的白色光泽,由于其具有美丽的颜色,较高的化学稳定性和收藏观赏价值,被广泛用作首饰、装饰品、银器件和餐具等。含银量不低于99.5%的足银具有很好的抗变色能力,但是足银过于柔软,退火后的硬度大约只有HV30,抗拉强度只有15km/mm2,难以满足各方面的要求。因此,常在银中添加其他元素来提高硬度。目前,首饰、器皿等最常见的银合金是925银,又称为斯特林银(英文名称为:Sterling Silver),斯特林银是银含量为92.5%,铜含量为7.5%的银铜合金,硬度可以达到50~70HV,但是,Ag-Cu合金的抗变色能力差,且不能满足其在中标领域对表壳材料抗变形性能的要求。

现有对钟表表壳材料的研究中,常常是在银铜合金的基础上,进一步添加新的合金元素以进一步提高性能。如添加锡、铟等,以提高抗变色性能。而且银合金的强化也主要体现在加工硬化和铸态的强化上。而加工硬化会导致银合金韧性下降,不能进行进一步加工。而铸态强化则主要是利用固溶强化,即增加铜的含量,但铜增加过多会导致银合金的颜色偏离银本身的色彩。采用热处理制造可时效硬化型925银会导致银合金在热处理过程中发生内氧化,使得合金表面出现红斑,从而影响银合金的表面性质,所以目前的银合金饰品中,较少有时效硬化型银合金的报道。

基于银合金的上述现状,有必要探究一种既可以保证韧性性能,又可以进行时效硬化,同时还能保证色彩稳定性以及保证表面性质的可以用做表带材料的银合金。



技术实现要素:

针对目前银合金表带材料在加工时存在的无法同时满足韧性、可时效硬化性能、表面性质稳定等问题,本发明提供一种银合金及其制造工艺。

进一步地,本发明还提供一种珠宝首饰、表带及钟表。

为了实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:

一种银合金,按重量100%计,所述银合金含有如下组分:

银92.5%;

铜0.1~7.0%

硅0.1~0.5%;

锌0.1~1.0%;

钛0.01~0.5%;

铝0.1~0.3%。

相应地,所述银合金的制造工艺,至少包括以下步骤:

提供如上所述的银合金的组分,并将各组分进行混合处理,得到混合物料;

在真空条件下,将所述混合物料进行熔炼处理,得到熔液;

在惰性气氛保护下,将所述熔液浇筑成合金板材铸锭,并对所述合金板材铸锭依次进行均匀化热处理、再退火处理及硬化热处理,获得银合金。

进一步地,一种珠宝首饰,所述珠宝首饰具有银合金成分,所述银合金成分为如上所述的银合金,或者为如上所述的银合金的制造工艺加工制造得到。

一种表带,所述表带的材料为上所述的银合金,或者所述表带由如上所述的银合金的制造工艺加工制造得到。

一种钟表,所述钟表的银合金部件中,银合金材料为如上所述的银合金,或者所述银合金部件由如上所述的银合金的制造工艺加工制造得到。

本发明的有益效果:相对于现有技术,本发明提供的银合金不含对人体有害的金属元素,成分简单,抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍及以上,并且具有较高的铸态硬度和抗高温氧化性能,并且具有良好的加工性能,经过加工硬度可以与18K金相近,达到了不锈钢的硬度。

本发明提供的银合金的制造工艺,可以在热处理的时候进行时效硬化,而且时效硬化时,不会出现内氧化,因此银合金表面无红斑,获得的银合金硬度达到150HV及以上,表现出良好的力学、抗变色以及抗高温氧化性能。此外,制造工艺简单,且生产周期短。

由于本发明提供的银合金具有硬度可以达到不锈钢的硬度,并且具由良好的抗变色性能、抗高温氧化性能以及表面性质稳定等特点,因此可以广泛用于珠宝首饰、表带以及钟表等领域中,当这些珠宝首饰、表带、钟表的银合金部件材料使用本发明提供的银合金时,表现出良好的抗变色性和抗高温氧化性等特性。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明提供了一种银合金,按重量100%计,所述银合金含有如下组分:

银92.5%;

铜0.1~7.0%

硅0.1~0.5%;

锌0.1~1.0%;

钛0.01~0.5%;

铝0.1~0.3%。

该银合金成分简单,成分对人体无危害,具有良好的力学和抗变色性能,并且成本比较低廉,更为重要的是,该银合金是可以进行热处理的时效硬化型银合金。具体在抗硫化变黑性能上,是传统斯特林银的2倍及以上,并且可以表现出较高的铸态硬度和抗高温氧化性能,可以很好的进行加工,经过加工,其硬度与不锈钢相当,具体与18K金接近,维氏硬度达到150HV及以上。

优选地,上述银合金还含有铟、锡、锗中的至少一种。并且,所述铟、锡、锗中的至少一种在所述银合金中的重量含量为0.05~1.5%。

优选地,所述银合金还含有铌、钽、钒、铪、铬、钇、铈中的至少一种。所述铌、钽、钒、铪、铬、钇、铈中的至少一种在所述银合金中的重量含量为0.01~0.5%。

由于本发明的银合金具有上述的特性,因此,可以广泛用于珠宝首饰、装饰品、表带以及钟表领域中涉及银合金的部件上。

进一步地,本发明还提供该银合金的制造工艺,通过该制造工艺,可以获得相应性能的银合金。

在一实施例中,所述银合金的制造工艺至少包括以下步骤:

提供如上所述的银合金的组分,并将各组分进行混合处理,得到混合物料;

在真空条件下,将所述混合物料进行熔炼处理,得到熔液;

在惰性气氛保护下,将所述熔液浇筑成合金板材铸锭,并对所述合金板材铸锭依次进行均匀化热处理、退火处理及硬化热处理,获得银合金。

下面对该制造工艺做进一步的解释说明。

将银合金的各元素组分进行混合,其主要目的是为了便于熔炼,缩短熔炼时间。在混合过程中,混合均匀即可。

优选地,所述熔炼处理采用真空感应熔炼法进行熔炼。该熔炼方式能够确保银合金不掺杂氧化物。具体是在高频真空条件下或者具有保护性气氛的环境中,利用电磁感应加热原理来熔炼金属的过程。熔炼的温度为900~1150℃,熔炼温度过低,无法对各金属元素进行熔融,温度过高,造成能耗上升。

优选地,熔炼真空度大于等于10-1Pa。

在合金板材铸锭的浇筑过程中,需要在惰性气氛的保护下,不然容易引入氧化气氛,导致银合金出现氧化物而影响合金的性能。具体地,惰性气氛使用的惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任一种。

优选地,均匀化热处理需要的温度为600~800℃,均匀化退火时间为3~10h。

所述再退火处理指的是在均匀化热处理之后,再次进行退火处理。优选地,再退火处理的温度为500~700℃,时间为0.5~3h。

硬化热处理包括固溶处理和时效处理。具体地,所述固溶处理的温度为500~800℃,时间0.5~3.0h;所述时效处理的温度为100~300℃,时间2~10h。硬化热处理时,银合金内部不发生氧化,表面无红斑出现,因此,不会影响银合金的表面性质。本发明的合金组分,结合硬化热处理的条件,获得了表面性质良好,并且硬度达到150HV及以上的银合金。

优选地,固溶处理的冷却方式采用水冷。

在对铸锭进行均匀化热处理后,如果最终的银合金需要有特定的模型结构,那么在进行再退火处理前,需要对均匀化热处理得到的银合金进行热压制形成特定模型的坯料,如银合金制作成表带时,需要对银合金进行热压制形成表带的模型结构。当然,这里涉及的模型结构需要相应的模具,模具是根据具体需要设计,比如表带的模具,则只需要根据表带设计相应的模具即可,其他结构模型的银合金也采用热压制的方式获得,这些模具可以是现有的,因此在本发明中不需要对坯料的模具结构展开阐述。

本发明整个制造工艺,可以在热处理的时候进行时效硬化,而且时效硬化时,不会出现内氧化,因此银合金表面无红斑,获得的银合金硬度达到150HV及以上,相当于不锈钢的硬度,表现出良好的力学、抗变色以及抗高温氧化性能,从而实现时效硬化型的银合金可用于珠宝首饰、表带、钟表等领域中。此外,本制造工艺简单,且生产周期短

由于本发明银合金以及其制造工艺获得的银合金具有上述优点,因此,在上述银合金及其制造工艺的前提下,本发明还进一步提供了一种珠宝首饰或者表带或者钟表。

在一实施例中,珠宝首饰具有银合金成分,所述银合金的成分为本发明上述的银合金成分,并且珠宝首饰中银合金的部分采用如上银合金制造工艺的方式进行加工。

在一实施例中,表带的材料为银合金,并且该银合金的组分为本发明上述提供的银合金组分,而且该表带的制造工艺为如上所述的银合金制造工艺,在制造过程中,在均匀化热处理后,对银合金进行热压制形成表带坯料,然后再进行再退火处理以及其他步骤,此外,还包括对表带进行加工成型,加工成型步骤在硬化热处理步骤之前,最后对热硬化处理得到的表带进行打磨抛光处理,获得相应的表带。

在一实施例中,钟表具有银合金的部件,所述银合金部件中,银合金的材料为本发明提供的银合金,并且该银合金部件的加工方式如本发明提供的银合金的制造工艺加工制造得到。

为了更好的说明本发明的技术方案,以下通过多个实施例来举例说明本发明银合金及其制造工艺的原理、作用以及达到的功效。

实施例1

一种银合金,按照重量100%计,所述银合金含有如下的组分:

银92.5%;

铜6.15%

硅0.1%;

锌0.5%;

钛0.2%;

铝0.1%;

锡0.05%;

铟0.2%;

钇0.2%。

所述银合金的制造工艺,包括如下步骤:

1)将实施例1提供的银合金组分的各金属元素进行混合至均匀;

2)在真空度为10-1Pa的真空感应熔炼炉中进行高频真空熔炼,熔炼温度为900℃,待各组分全部熔化后,向其中通入高纯度的氩气作为保护气氛,并浇铸成银合金带材;

3)将所述银合金带材置于760℃环境中进行均匀化热处理,处理时间9h,然后经过室温冷压制成银合金坯料;

4)将所述银合金坯料置于600℃环境中进行再退火处理,时间为2.0h,退火处理后将其进行机加工成所需形状的表带;

5)将所述表带置于700℃环境中进行固溶处理,固溶处理的时间为3.0h,采用水冷的方式进行冷却,随后置于250℃中进行时效处理4h;

6)时效处理后,对得到的表带进行打磨抛光处理,得到目标表带,检测表带的硬度,结果为160HV,并且表带的抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍。

实施例2

一种银合金,按照重量100%计,所述银合金含有如下的组分:

银92.5%;

铜6.9%

硅0.1%;

锌0.1%;

钛0.02%;

铝0.1%;

锡0.05%;

锗0.2%;

钇0.03%。

所述银合金的制造工艺,包括如下步骤:

1)将实施例2提供的银合金组分的各金属元素进行混合至均匀;

2)在真空度为10-1Pa的真空感应熔炼炉中进行高频真空熔炼,熔炼温度为1050℃,待各组分全部熔化后,向其中通入高纯度的氩气作为保护气氛,并浇铸成银合金带材;

3)将所述银合金带材置于630℃环境中进行均匀化热处理,处理时间7h,然后经过室温冷压制成银合金坯料;

4)将所述银合金坯料置于600℃环境中进行再退火处理,时间为2.0h,退火处理后将其进行机加工成所需形状的表带;

5)将所述表带置于800℃环境中进行固溶处理,固溶处理的时间为0.5h,采用水冷的方式进行冷却,随后置于280℃中进行时效处理7h;

6)时效处理后,对得到的表带进行打磨抛光处理,得到目标表带,检测表带的硬度,结果为155HV,并且表带的抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍。

实施例3

一种银合金,按照重量100%计,所述银合金含有如下的组分:

银92.5%;

铜5.0%

硅0.5%;

锌0.5%;

钛0.2%;

铝0.1%;

锡0.05%;

铟0.65%;

铌0.5%。

所述银合金的制造工艺,包括如下步骤:

1)将实施例3提供的银合金组分的各金属元素进行混合至均匀;

2)在真空度为10-1Pa的真空感应熔炼炉中进行高频真空熔炼,熔炼温度为1000℃,待各组分全部熔化后,向其中通入高纯度的氩气作为保护气氛,并浇铸成银合金带材;

3)将所述银合金带材置于800℃环境中进行均匀化热处理,处理时间5h,然后经过室温冷压制成银合金坯料;

4)将所述银合金坯料置于500℃环境中进行再退火处理,时间为3.0h,退火处理后将其进行机加工成所需形状的表带;

5)将所述表带置于750℃环境中进行固溶处理,固溶处理的时间为2h,采用水冷的方式进行冷却,随后置于200℃中进行时效处理6h;

6)时效处理后,对得到的表带进行打磨抛光处理,得到目标表带,检测表带的硬度,结果为152HV,并且表带的抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍。

实施例4

一种银合金,按照重量100%计,所述银合金含有如下的组分:

银92.5%;

铜4.5%

硅0.1%;

锌0.1%;

钛0.5%;

铝0.25%;

锡0.35%;

锗1.5%;

钽0.2%。

所述银合金的制造工艺,包括如下步骤:

1)将实施例4提供的银合金组分的各金属元素进行混合至均匀;

2)在真空度为10-1Pa的真空感应熔炼炉中进行高频真空熔炼,熔炼温度为1050℃,待各组分全部熔化后,向其中通入高纯度的氩气作为保护气氛,并浇铸成银合金带材;

3)将所述银合金带材置于600℃环境中进行均匀化热处理,处理时间6h,然后经过室温冷压制成银合金坯料;

4)将所述银合金坯料置于650℃环境中进行再退火处理,时间为1h,退火处理后将其进行机加工成所需形状的表带;

5)将所述表带置于700℃环境中进行固溶处理,固溶处理的时间为2h,采用水冷的方式进行冷却,随后置于100℃中进行时效处理10h;

6)时效处理后,对得到的表带进行打磨抛光处理,得到目标表带,检测表带的硬度,结果为163HV,并且表带的抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍。

实施例5

一种银合金,按照重量100%计,所述银合金含有如下的组分:

银92.5%;

铜4.0%

硅0.1%;

锌1.0%;

钛0.2%;

铝0.3%;

锗1.5%;

铟0.2%;

钒0.2%。

所述银合金的制造工艺,包括如下步骤:

1)将实施例5提供的银合金组分的各金属元素进行混合至均匀;

2)在真空度为10-1Pa的真空感应熔炼炉中进行高频真空熔炼,熔炼温度为1000℃,待各组分全部熔化后,向其中通入高纯度的氩气作为保护气氛,并浇铸成银合金带材;

3)将所述银合金带材置于750℃环境中进行均匀化热处理,处理时间6h,然后经过室温冷压制成银合金坯料;

4)将所述银合金坯料置于500℃环境中进行再退火处理,时间为1h,退火处理后将其进行机加工成所需形状的表带;

5)将所述表带置于700℃环境中进行固溶处理,固溶处理的时间为3.0h,采用水冷的方式进行冷却,随后置于300℃中进行时效处理6h;

6)时效处理后,对得到的表带进行打磨抛光处理,得到目标表带,检测表带的硬度,结果为157HV,并且表带的抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍。

实施例6

一种银合金,按照重量100%计,所述银合金含有如下的组分:

银92.5%;

铜7.0%

硅0.1%;

锌0.1%;

钛0.08%;

铝0.11%;

锗0.05%;

铟0.05%;

铈0.01%。

所述银合金的制造工艺,包括如下步骤:

1)将实施例6提供的银合金组分的各金属元素进行混合至均匀;

2)在真空度为10-1Pa的真空感应熔炼炉中进行高频真空熔炼,熔炼温度为950℃,待各组分全部熔化后,向其中通入高纯度的氩气作为保护气氛,并浇铸成银合金带材;

3)将所述银合金带材置于800℃环境中进行均匀化热处理,处理时间4h,然后经过室温冷压制成银合金坯料;

4)将所述银合金坯料置于700℃环境中进行再退火处理,时间为1.5h,退火处理后将其进行机加工成所需形状的表带;

5)将所述表带置于800℃环境中进行固溶处理,固溶处理的时间为1.0h,采用水冷的方式进行冷却,随后置于250℃中进行时效处理6h;

6)时效处理后,对得到的表带进行打磨抛光处理,得到目标表带,检测表带的硬度,结果为153HV,并且表带的抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍。

实施例7

一种银合金,按照重量100%计,所述银合金含有如下的组分:

银92.5%;

铜7.0%

硅0.1%;

锌0.1%;

钛0.1%;

铝0.2%。

所述银合金的制造工艺,包括如下步骤:

1)将实施例7提供的银合金组分的各金属元素进行混合至均匀;

2)在真空度为10-1Pa的真空感应熔炼炉中进行高频真空熔炼,熔炼温度为1150℃,待各组分全部熔化后,向其中通入高纯度的氩气作为保护气氛,并浇铸成银合金带材;

3)将所述银合金带材置于650℃环境中进行均匀化热处理,处理时间10h,然后经过室温冷压制成银合金坯料;

4)将所述银合金坯料置于500℃环境中进行再退火处理,时间为3h,退火处理后将其进行机加工成所需形状的表带;

5)将所述表带置于700℃环境中进行固溶处理,固溶处理的时间为2.5h,采用水冷的方式进行冷却,随后置于250℃中进行时效处理10h;

6)时效处理后,对得到的表带进行打磨抛光处理,得到目标表带,检测表带的硬度,结果为165HV,并且表带的抗硫化变黑能力是传统斯特林银的2倍。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包括在本发明的保护范围之内。

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