具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺的制作方法

文档序号:15937777发布日期:2018-11-14 02:40阅读:205来源:国知局

本发明涉及合金技术领域,具体地说,涉及一种银合金。

背景技术

头戴银冠,脖挂银项圈,胸前铺满银饰的苗女盛装形象,构成了绝大多数人心中的苗人印象。早在清代,苗族银饰的使用已经非常普遍,苗族无论男女老少,都以戴银饰为美。在银饰的使用上,黔东南最为厚重,台江、凯里、雷山等地区银饰种类纷杂,盛装银饰甚至高达五十余种。苗寨里姑娘一身银饰盛装,饰品可达半人高,部件多可达数百件,重逾二三十斤。这一身繁复的盛装银饰,承载了丰富而生动的苗族历史与文化。

在贵州苗族人们生活中银饰作为不可或缺的部类,从来就不是单独出现的,苗族银饰更多的是和苗族的服饰艺术和谐共生。在苗族的银饰中一些以整体银件的方式出现,部分银饰则作为散件点缀苗族服饰的衣服、帽子、围帕中。就苗族银饰来看古朴富贵,佩戴着盛装的苗女们在节日的欢快中载歌载舞,对比强烈、颜色艳丽,使得整个饰品具有一种少数民族热烈奔放的原始张力。银饰也是苗族精神文化的重要代表,银饰上的纹样记录了苗族的历史文化。

苗银是苗族特有的一种银合金,一般添加白铜、镍等。苗银中含银量为20-60wt%,具有良好的加工性能。我国首饰工艺历史悠久,制作技艺精湛,品种繁多,风格独特。现在随着手工业的发展以及科技的进步,使用工具的多种开发,饰品的加工越来越精致,在继承传统的基础上内涵上又有了新的表达。结合材质的自身的特点,应用适当的表面处理工艺,赋予了苗银质感更多的感染力和表现力。

银饰品的最大问题是容易变色。银抗硫化性能差,表面很容易变黑,在自然环境中,特别是在工业较为集中的城市空气中,含有工业化有害气体,使银表而层易产生腐蚀变色,由银白色-浅黄色-褐色-黑色逐步过渡。尤其是在高温、高湿条件下,这种变色更加剧烈,严重影响了银器和银饰品的外观质量。作为具有浓厚装饰性的银饰件,大都形状复杂、结构灵巧,不宜进行机械加工,对铸件和首饰表面质量的要求极高,不允许有任何损伤外观的缺陷,这就对银合金材料的成分选择和使用性能提出了较高的要求。

银首饰或者器皿变黑,主要是由于银和硫化氢或者硫离子作用生成硫化银所致。很多含硫化合物会对银产生硫化作用,其中,硫化氢气体可能最具腐蚀性,当硫化氢的含量为万分之一时就足以对银腐蚀,它的蔓延速度很快,且湿度较高时,腐蚀加剧。此外,在潮湿环境下电化学过程的影响下,银首饰或者器皿也会变色。在潮湿环境下,由于银表而状态的不均匀性(合金成分不均匀,或者物理状态如内应力、表而光洁度等的不均匀),会造成水膜下方金属表而不同区域的电位不同,使各区域间产生电位差。两个邻近的、电位不同的区域连接在一起,在金属表而形成许许多多的腐蚀微电池。从而,造成了电化学上的银变色。

一般而言,银的化学物质在贵金属元素中较为活泼,在银中添加比其化学电位高的贵金属元素可以够提高银的电极电位,使银合金具备抗变色性能。但是实践表明,只有通过添加钯才能提高该材料的抗变色性能,但是钯的含量必须在40wt%以上。在要求价格低廉的苗银用领域显然不合适。此外,尽管可以通过在苗银首饰表面通过离子镀的方法镀上一层具有色彩的膜,但是这种彩色膜在使用后不可避免的会由于腐蚀褪色或者磨损而露出新鲜的基体合金,造成硫化腐蚀的进一步恶化。

但是令人遗憾的是,目前苗银合金并没有形成像彩色k金那样的丰富的彩色银系列。随着近年来苗银首饰风暴的到来,苗银饰品走俏街头,需求量显著增加。在首饰加工的工艺技术方面,我国的银饰品厂已有相当水平,如有代表当今国际首饰最新工艺的中空电铸成型,三维立体车花;有领先国内首饰技术的全自动制链流水线,精密浇铸流水线;还有点金、喷砂、彩镀等加工技法。而且国内产家正大力开发新的苗银合金产品,以品牌和技术迎接市场的检验与挑战。



技术实现要素:

本发明目的在于克服现有技术的不足,提供具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为sr:0.5-0.8wt.%,al:5.0-8.0wt.%,mg:2.0-3.0wt.%,be:0.5-0.8wt.%,co:4.0-5.0wt.%,in:12.0-15.0wt.%,ag:30.0-50.0wt.%,余量为铜。

上述具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内,并采用石墨坩埚;熔炼时在1400度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1400度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为20-30%;每两次轧制后中间退火温度为420度,保温0.4小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的合金板;在首饰成型过程中,需要进行真空退火处理,消除加工过程中的应力;其中,温度为400度,时间为0.6小时;最后在首饰着色的过程中,需要进行微氧化操作,大气环境下温度250度,时间为0.4小时。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

(1)但是令人遗憾的是,目前苗银合金并没有形成像彩色k金那样的丰富的彩色银系列。因而,市场上的银首饰大多是白色,或者采用离子镀的办法获得的镀膜彩银合金。这种类型的合金在使用后不具备足够的耐腐蚀性能而变色,或者因为磨损而漏出基体合金而使得硫化变黑加速。随着近年来苗银首饰风暴的到来,苗银饰品走俏街头,需求量显著增加。同时具备蓝色光泽且具有优异耐硫化褪色的苗银用合金并没有面世。此外,苗寨里姑娘一身银饰盛装,饰品可达半人高,部件多可达数百件,重逾二三十斤。这一身繁复的盛装银饰,承载了丰富而生动的苗族历史与文化。显然,如果能获得低密度且具有银首饰外观和保值性能的新型苗银用合金,对于促进我国首饰材料行业发展迅速,提高相关产品的市场销售量和使用体验,加快该类产品在国际领域的市场占有量起到了非常积极的作用。

(2)该材料具有优异的回用性能。对铸造首饰工艺而言,铸造工艺出品率一般较低,生产过程中会产生大量的浇道、废品等回用料。合金重复使用过程中的性能恶化问题与合金本身的回用性能有密切关系。本专利申请保护的合金由于进行了性能优化,合金的熔点相对较低(830-860度),金属液与铸型发生反应的机会和程度更小,且合金的抗吸气氧化能力较强,金属液的纯净度提高,改善了合金的回用性能。该合金经4次回用后铸造首饰件的外形轮廓清晰,表面光洁,无明显黑斑或变色,说明合金的回用性能良好。因而,该材料的产业化,不仅可以提高成品率,还可以通过多次回用大大降低生产成本。该合金可以制造出高尺寸精度和低表面粗糙度的薄壁铸件,压铸件壁厚可达到最小壁厚为1mm的铸件,可铸出直径为0.2mm左右的小孔。

(3)本专利申请保护的蓝色苗银合金,在热加工和冷加工成型后该合金在轧制或者冲压后晶粒明显被轧扁、拉长整体呈线条状分布。合金表面不会出现裂纹,晶粒的边界处也不会有开裂发生,保持极好的塑性状态。合金元素不会在偏聚在晶界处,晶界处晶粒间的结合能较强,界面能比较低,因而具有极高的塑性,延伸率可以达到50%左右。因而在压力加工中可以经受每道次30%以上的变形而不用中间退火热处理。此外,该材料具有优异的低密度特性,密度维持在8.4-8.6g/cm3,而传统苗银合金的密度一般在10.0g/cm3左右变动。由于大大降低了密度,对于一身银饰盛装,饰品可达半人高,部件多可达数百件,重逾二三十斤的苗族妇女而言,可以达到明显的减低首饰重量的效果,同时还具有优异的保值性能。

(4)该合金在空气中的耐蚀性属于较稳定材料,在弱酸、弱碱汗水中属于稳定型材料,其耐蚀性靠形成热力学稳定性较高的合金元素氧化膜。在腐蚀环境中,能形成钝化的保护膜,这种膜在不同的介质中,由于去极化作用的结果,从而表现出不同的耐腐蚀性能,对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。该合金在海洋性环境下腐蚀速度为2.110-4mm/年,因而采用该材料制备的首饰在相关环境下使用4内都没有明显的腐蚀现象发生。而传统的苗银首饰在使用4个月后就会发生明显的硫化发黑的现象。可以预计,该材料的实施和产业化必将取得优异的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1

具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为sr:0.5wt.%,al:5.0wt.%,mg:2.0wt.%,be:0.5wt.%,co:4.0wt.%,in:12.0wt.%,ag:30.0wt.%,余量为铜。上述具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内,并采用石墨坩埚;熔炼时在1400度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1400度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为20-30%;每两次轧制后中间退火温度为420度,保温0.4小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的合金板;在首饰成型过程中,需要进行真空退火处理,消除加工过程中的应力;其中,温度为400度,时间为0.6小时;最后在首饰着色的过程中,需要进行微氧化操作,大气环境下温度250度,时间为0.4小时。

该合金可以制造出高尺寸精度和低表面粗糙度的薄壁铸件,压铸件壁厚可达到最小壁厚为1mm的铸件,可铸出直径为0.2mm左右的小孔。该材料具有优异的低密度特性,密度维持在8.4-8.6g/cm3,而传统苗银合金的密度一般在10.0g/cm3左右变动。由于大大降低了密度,对于一身银饰盛装,饰品可达半人高的苗族妇女而言,可以达到明显的减低首饰重量的效果,同时还具有优异的保值性能。采用该材料制备的首饰在相关环境下使用4内都没有明显的腐蚀现象发生。而传统的苗银首饰在使用4个月后就会发生明显的硫化发黑的现象。

实施例2

具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为sr:0.8wt.%,al:8.0wt.%,mg:3.0wt.%,be:0.8wt.%,co:5.0wt.%,in:15.0wt.%,ag:50.0wt.%,余量为铜。上述具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内,并采用石墨坩埚;熔炼时在1400度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1400度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为20-30%;每两次轧制后中间退火温度为420度,保温0.4小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的合金板;在首饰成型过程中,需要进行真空退火处理,消除加工过程中的应力;其中,温度为400度,时间为0.6小时;最后在首饰着色的过程中,需要进行微氧化操作,大气环境下温度250度,时间为0.4小时。

该合金可以制造出高尺寸精度和低表面粗糙度的薄壁铸件,压铸件壁厚可达到最小壁厚为1mm的铸件,可铸出直径为0.2mm左右的小孔。该材料具有优异的低密度特性,密度维持在8.4-8.6g/cm3,而传统苗银合金的密度一般在10.0g/cm3左右变动。由于大大降低了密度,对于一身银饰盛装,饰品可达半人高的苗族妇女而言,可以达到明显的减低首饰重量的效果,同时还具有优异的保值性能。采用该材料制备的首饰在相关环境下使用4内都没有明显的腐蚀现象发生。而传统的苗银首饰在使用4个月后就会发生明显的硫化发黑的现象。

实施例3

具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为sr:0.6wt.%,al:5.8wt.%,mg:2.4wt.%,be:0.6wt.%,co:4.2wt.%,in:12.5wt.%,ag:40.0wt.%,余量为铜。上述具有优异压铸性能轻量化高强度蓝色苗银合金及其工艺,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内,并采用石墨坩埚;熔炼时在1400度保温10分钟,靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1400度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模,并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制,每道次轧下量为20-30%;每两次轧制后中间退火温度为420度,保温0.4小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的合金板;在首饰成型过程中,需要进行真空退火处理,消除加工过程中的应力;其中,温度为400度,时间为0.6小时;最后在首饰着色的过程中,需要进行微氧化操作,大气环境下温度250度,时间为0.4小时。

该合金可以制造出高尺寸精度和低表面粗糙度的薄壁铸件,压铸件壁厚可达到最小壁厚为1mm的铸件,可铸出直径为0.2mm左右的小孔。该材料具有优异的低密度特性,密度维持在8.4-8.6g/cm3,而传统苗银合金的密度一般在10.0g/cm3左右变动。由于大大降低了密度,对于一身银饰盛装,饰品可达半人高的苗族妇女而言,可以达到明显的减低首饰重量的效果,同时还具有优异的保值性能。采用该材料制备的首饰在相关环境下使用4内都没有明显的腐蚀现象发生。而传统的苗银首饰在使用4个月后就会发生明显的硫化发黑的现象。

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