CN101565783B

CN101565783B - 具有18k斯斑效应金合金及其制备方法

Info

Publication number: CN101565783B
Application number: CN2009100521309A
Authority: CN
Inventors: 金学军; 张心一; 王若川; 朱冬亮; 陈捷; 张伟民; 金明江; 顾一嘉
Original assignee: LAOFENGXIANG CO Ltd SHANGHAI; Shanghai Jiaotong University
Current assignee: LAOFENGXIANG CO Ltd SHANGHAI; Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: CN101565783A

Abstract

一种贵金属合金热处理技术领域的具有18K斯斑效应金合金及其制备方法，其成分及质量百分比为：Au 75.00～82％，Cu 13.1～19.01％，Al 4.0～6.0％。本发明无需进行时效即可获得马氏体相变，获得的18K斯斑在室温下具有很好的稳定性，马氏体逆相变温度在60℃以上。

Description

具有18K斯斑效应金合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种贵金属和热处理技术领域的合金及其制备方法，具体是一种用于首饰加工制造的具有18K斯斑效应金合金及其制备方法。

背景技术

传统首饰材料的表面处理往往是通过表面打磨抛光获得镜面般光整的表面。斯斑金是一种新型的装饰K金材料。斯斑效应很早就已经提出，它实质是马氏体相变产生的表面浮突。许多合金在奥氏体状态下经过表面抛光后，经过马氏体转变，表面便出现细密的浮突条纹，在光线照射下出现色彩斑斓的效果，通常称之为“斯斑效应”。研究发现，CuZnAl，CuSn，PtTi，PtAlCu，AuCu，AuCuZn等合金中均会产生这种斯斑效应。这类合金的“斯斑效应”特征被引入到装饰首饰类贵金属合金中，在国外受到广泛关注。其中在AuCu合金中添加Al元素可以使得相变更加充分，产生很好的斯斑效应。目前开发的18K斯斑金制备通常采用的是高温淬火加长时间时效的方式，其工艺路线比较繁琐，对控制成本不利。因此，通过研究AuCuAl合金的相变机理，简化获得斯斑效应的工艺路线具有非常现实的必要性。

经过对现有技术的检索发现：F.Levey等人在《Metallurgical andMaterials Transactions A》(冶金与材料学报A)(2000年31A卷1917页)上发表了文章“Displacive Transformations in Au-18Wt Pct Cu-6Wt Pct Al”(Au18Cu6Al中的切变转变)。该文章中指出含Al 5～6％(质量百分比)的18KAuCuAl合金经过80～250℃的时效处理(100℃需时效约1小时，温度越低所需时效时间越长)，母相发生L2₁有序转变，具有L2₁有序结构的母相会在淬火过程中发生切变转变产生表面浮突(斯斑效应)。其马氏体转变温度在20℃到30℃之间，逆相变温度在55℃到80℃之间。M.Cortie等人在《Intermetallics》(金属间化合物)(2000年第8卷第7期793-804页)上发表的文章“Structure andOrdering of 18-carat Al-Au-Cu β-Phase”(18K Al-Au-Cu合金β相的结构与有序化)中指出，含铜30％铝25％(原子百分比)的18K AuCuAl合金如果不经过100～200℃的时效处理，直接淬火到冰水中就不会有切变转变发生，也就不会产生斯斑效应。通过时效获得母相有序进而淬火得到斯斑效应的热处理工艺过程较为繁琐，在表面打磨抛光之后仍需进行长时间时效，耗时耗能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有18K斯斑效应金合金及其制备方法，无需进行时效即可获得马氏体相变，获得的18K斯斑在室温下具有很好的稳定性，马氏体逆相变温度在60℃以上。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及的具有18K斯斑效应金合金，其成分及质量百分比为：Au 75.00～82.00％，Cu 13.1～19.01％，Al 4.0～6.0％。

本发明涉及的具有18K斯斑效应金合金的制备方法，包括以下步骤：

1、制备金合金铸坯：选取99.9％纯金，99.9％纯铜，99.9％纯铝，按照质量百分比为：Au 75.00～82.00％，Cu 13.1～19.01％，Al 4.0～6.0％进行配料，然后将配料依次进行真空熔炼处理和退火处理，制得金合金铸坯；

所述的真空熔炼处理是指：在真空或者惰性气体保护下，将配料置于坩埚内，加热至熔点以上50～200℃，搅拌均匀后冷却，得到合金铸坯；

所述的退火处理是指：在真空环境下进行退火处理，退火温度为600～680℃，时间大于4小时。

2、获得斯斑效应：将金合金铸坯熔化后，浇铸进入设计好的模型中，得到合金铸件，接着将合金铸件依次进行抛光处理、加热保温处理和淬火处理，或者将合金铸件依次进行加热保温处理、抛光处理和淬火处理，获得具有18K斯斑效应金合金。

所述的抛光处理是指：采用机械抛光或化学抛光的方法对铸件表面进行抛光处理，获得带有光整表面的合金铸件；

所述的加热保温处理是指：在真空保护下将合金铸件加热至630～680℃并保温30分钟，然后通过常温纯水将将合金铸件进行淬火；

所述的淬火处理是指：通过液氮将合金铸件置于-30℃以下环境进行淬火。

本发明对18K斯斑金的处理工艺中在630～680℃保温一段时间之后，直接淬火，无论在这个工艺之前或之后进行抛光处理，淬火到-30℃以下之后，均能产生表面斯斑效应，而且整个工艺无需进行时效。从相变机理上看，由于该合金的马氏体相变发生必须基于具有L2₁有序结构的母相，而以往文献中使用的热处理工艺之所以要在80～250℃时效，就是为了使母相充分有序得到L2₁有序结构，从而使马氏体转变成为可能(马氏体转变温度在20～30℃)。而我们所采取的这个工艺，淬火过程虽然很短，但是样品中也会发生有序转变生成L2₁结构的母相。只是由于有序化程度比原低温时效处理的样品低，所以马氏体转变温度就比较低(低于0℃)。但是马氏体转变依然会发生，从而也会有斯斑效应，产生大量的表面浮突。

附图说明

图1为本发明的低温马氏体相变温度曲线示意图；

图2为实施例一效果示意图；

图3为实施例二效果示意图；

图4为实施例三效果示意图；

图5为实施例四效果示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：制备含有18k金的具有斯斑效应的金合金，其成分及质量百分比为：Au 75.00％、Cu 19.01％和Al 5.99％。

本实施例所述的具有18K斯斑效应金合金通过以下步骤制备：

第一步、选取99.9％纯金，99.9％纯铜，99.9％纯铝，按照Au∶Cu∶Al＝75∶19.01∶5.99的重量百分比进行配料；然后在惰性气体保护下，将配料进行真空熔炼，获得金合金铸坯，最后在真空环境下进行退火处理，退火温度为600℃，时间5小时；

第二步、将金合金铸坯熔化后，浇铸进入设计好的模型中，得到合金铸件；然后对合金铸件依次进行机械抛光处理，获得光整的表面；再在真空保护下加热至680℃，保温30分钟，然后通过常温纯水将将合金铸件进行淬火，最后通过液氮将合金铸件置于-30℃以下环境进行淬火，获得具有18K斯斑效应金合金。

所述的机械抛光是指：采用金相砂纸对合金铸件进行打磨，然后用布轮抛光，直至没有肉眼或50～100倍光学显微镜观察可见的划痕为止。

如图2所示，为本实施例制备获得的具有18K斯斑效应金合金的金相照片示意图。

实施例二：制备含有18k金的具有斯斑效应的金合金，其成分及质量百分比为：Au 81.21％，Cu 14.47％，Al 4.32％。

本实施例所述的具有18K斯斑效应金合金具体通过以下步骤制备：

第一步、选取99.9％纯金，99.9％纯铜，99.9％纯铝，Au∶Cu∶Al＝81.21∶14.47∶4.32的重量百分比进行配料；然后在惰性气体保护下，将配料进行真空熔炼，获得金合金铸坯，最后在真空环境下进行退火处理，退火温度为600℃，时间4小时。

第二步、将金合金铸坯熔化后，浇铸进入设计好的模型中，得到合金铸件，然后将合金铸件依次在真空保护下加热至680℃，保温30分钟后通过常温纯水将将合金铸件进行淬火，最后进行化学抛光处理之后，再通过液氮将合金铸件置于-30℃以下环境进行淬火，获得具有18K斯斑效应金合金。

所述的化学抛光是将合金铸件放入强酸溶液中浸泡，由于强酸溶液的氧化作用，使合金铸件的表面微观凸出的部分较凹洼部位优先溶解。

如图3所示，为本实施例制备获得的具有18K斯斑效应金合金的金相照片示意图。

实施例三：制备含有18k金的具有斯斑效应的金合金，其成分及质量百分比为：Au 82.00％、Cu 13.10％和Al 4.90％。

本实施例所述的具有18K斯斑效应金合金通过以下步骤制备：

第一步、选取99.9％纯金，99.9％纯铜，99.9％纯铝，按照Au∶Cu∶Al＝82∶13.10∶4.90的重量百分比进行配料；然后在惰性气体保护下，将配料进行真空熔炼，获得金合金铸坯，最后在真空环境下进行退火处理，退火温度为600℃，时间5小时；

如图4所示，为本实施例制备获得的具有18K斯斑效应金合金的金相照片示意图。

实施例四：制备含有18k金的具有斯斑效应的金合金，其成分及质量百分比为：Au 77.79％、Cu 18.21％和Al 4.00％。

本实施例所述的具有18K斯斑效应金合金通过以下步骤制备：

第一步、选取99.9％纯金，99.9％纯铜，99.9％纯铝，按照Au∶Cu∶Al＝77.79∶18.21∶4.00的重量百分比进行配料；然后在惰性气体保护下，将配料进行真空熔炼，获得金合金铸坯，最后在真空环境下进行退火处理，退火温度为600℃，时间5小时；

如图5所示，为本实施例制备获得的具有18K斯斑效应金合金的金相照片示意图。

Claims

1.一种具有18K斯斑效应金合金的制备方法，所述金合金的成分及质量百分比为：Au 75.00～82％，Cu 13.1～19.01％，Al 4.0～6.0％，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

第一步、制备金合金铸坯：选取99.9％纯金，99.9％纯铜，99.9％纯铝，进行配料，然后将配料依次进行真空熔炼处理和退火处理，制得金合金铸坯；

第二步、获得斯斑效应：将金合金铸坯熔化后，浇铸进入设计好的模型中，得到合金铸件，接着将合金铸件依次进行抛光处理、加热保温处理和淬火处理，或者将合金铸件依次进行加热保温处理、抛光处理和淬火处理，获得具有18K斯斑效应金合金；

所述的加热保温处理是指：在真空保护下将合金铸件加热至630～680℃并保温30分钟，然后通过常温纯水将合金铸件进行淬火。

2.根据权利要求1所述的具有18K斯斑效应金合金的制备方法，其特征是，所述的真空熔炼处理是指：在真空或者惰性气体保护下，将配料置于坩埚内，加热至熔点以上50～200℃，搅拌均匀后冷却，得到合金铸坯。

3.根据权利要求1所述的具有18K斯斑效应金合金的制备方法，其特征是，所述的退火处理是指：在真空环境下进行退火处理，退火温度为600～680℃，时间大于4小时。

4.根据权利要求1所述的具有18K斯斑效应金合金的制备方法，其特征是，所述的抛光处理是指：采用机械抛光或化学抛光的方法对铸件表面进行抛光处理，获得带有光整表面的合金铸件。

5.根据权利要求4所述的具有18K斯斑效应金合金的制备方法，其特征是，所述的机械抛光是指：采用金相砂纸对合金铸件进行打磨，然后用布轮抛光。

6.根据权利要求4所述的具有18K斯斑效应金合金的制备方法，其特征是，所述的化学抛光是将合金铸件放入强酸溶液中浸泡，由于强酸溶液的氧化作用，使合金铸件的表面微观凸出的部分较凹洼部位优先溶解。

7.根据权利要求1所述的具有18K斯斑效应金合金的制备方法，其特征是，所述的淬火处理是指：通过液氮将合金铸件置于-30℃以下环境进行淬火。