CN101693963B - 一种环保型金属饰品材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型金属饰品新材料，由下述重量百分比的组分组成：2.3％-4.3％铝、0.01％-1.25％铜、0.01％-0.08％镁、0.005％-0.01％钛硼合金、0.005％-0.02％富铈混合稀土、0.002％-0.01％稀散元素、余量为锌。本发明的环保型金属饰品材料熔点低，具有良好的流动性，可以浇铸出各种造型复杂、细腻的精美饰品；具有合适的硬度、强度、良好的塑性以及较好的力学性能和良好的离心铸造光面，能很好地满足实际生产的需要；具有良好的抛光性能及电镀性能，能提高产品的生产效率和成品率。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种金属饰品材料，尤其是涉及一种环保型金属饰品材料。
(二)背景技术
随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对金属饰品的外观设计、表面质量和材料性能有了更高的要求。当前生产各种金属饰品、工艺品产品，广泛采用铅锡合金等材料。铅锡合金熔点低、流动性较好、无热裂倾向，是各种中高档饰品、工艺品产品的基材。但由于铅锡合金的生产工艺可控性差和材料标准的不统一性，造成多数饰品企业的材料质量和性能不稳定，特别是铅锡合金中含有较高含量的铅(部分还含有少量的镉)。铅是一种对环境和人体有害的元素，会对人体血液和神经系统造成不可逆转的损伤，严重的会造成血铅、脑铅中毒，引起神经受阻、智力迟钝、痴呆、好动等不良后果，镉会对人体骨胳造成严重的损伤。
近年来世界各国的医学专家已发现含铅、含镉合金对人类健康和环境卫生构成了威胁，欧盟、美国、日本和中国等医学研究机构均已做出了铅、镉对人类环境造成危害的报告，欧盟、美国、日本政府也相继提出了对含铅、含镉合金用的政府限令，因而含铅、含镉合金、包括金属饰品产品的应用将面临严格的限制，铅锡合金已不能满足人们对现代生活质量和金属饰品性能及安全性的追求。因而开发无铅、无镉、对环境友好的环保型合金代替含铅、镉合金，是当今世界金属材料制造业所面临的刻不容缓的课题。
(三)发明内容
本发明的目的是要解决目前现有技术中金属饰品材料存在的一些问题，提供一种环保型金属饰品材料。
一种环保型金属饰品材料，由下述重量百分比的组分组成：2.3％-4.3％铝、0.01％-1.25％铜、0.01％-0.08％镁、0.005％-0.01％钛硼合金、0.005％-0.02％富铈混合稀土、0.002％-0.01％稀散元素、余量为锌。
优选地，所述金属饰品材料由下述重量百分比的组分组成：2.50％铝、0.80％铜、0.04％镁、0.01％钛硼合金、0.008％富铈混合稀土、0.003％稀散元素、余量为锌。
本发明的一种环保型金属饰品材料的制备过程如下：
首先在中频感应熔炉底部加入干燥的3/4用量的高蒸汽压金属锌，在锌锭上面加入计算量的工业用纯铝、工业用纯铜和钛-硼中间合金，然后添加富含铈的混合稀土及稀散金属，一起加热融化；待合金全部熔化融合后，用钟罩压入计算量的镁并搅拌，接着加入剩余1/4用量的锌块，待炉料降温到500～560℃时，搅拌均匀，静置8～10分钟后浇铸成锭即得所述环保型金属饰品材料。
进一步，再将铸锭在电阻炉中重新加热熔化，以离心铸造的方式在硅胶模中成型，最后加工生产成各种金属饰品产品。
本发明材料是通过在以Zn为主要原料的前提下添加了Al、少量的Cu、Mg、Ti-B、以及微量的富Ce混合稀土/希散元素等合金元素，改善了合金的塑性。
Al能够强化材料，增加材料的冷却速度，并延长硅胶模使用寿命。
加入少量的Cu，可均匀合金组织、细化合金晶粒，改善离心铸造光面质量，提高合金的塑韧性。
加入少量的Mg能够对材料进行调色、脱氧、并能提高材料的表面光亮度；镁的加入量是非常重要的，过量的Mg降低合金的流动性，增加合金的热脆性。
加入少量的Ti-B的目的是细化晶粒，改善材料力学性能，提高离心铸造表面质量，使其平整、光洁、细腻，满足光面产品生产需要，大幅降低制造成本，提高生产效率和成品率。
新材料中还添加了富Ce稀土和微量希散元素作为变质剂，变质剂的添加可以人为增加形核质点，以获得理想的细晶组织，提高饰品塑性。同时，添加的变质剂作为液态金属凝固核心在外加运动场(离心铸造)作用下将优先在金属间化合物周围形核长大，避免脆性相周围缩孔形成，改善了离心铸造光面质量。富Ce混合稀土在熔炼时，具有脱气(氧)、除渣作用，微量稀散元素在熔炼时，与Ce、Ti、Mg形成自洁净熔炼环境，均明显改善了合金的冶金质量，使合金的成分和组织更均匀，结晶更细腻，对提高离心铸造光面效果具有重要作用。
基于上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
1、熔点低，具有良好的流动性，熔点在380-400℃，可以浇铸出各种造型复杂、细腻的精美饰品；
2、具有合适的硬度、强度、良好的塑性以及较好的力学性能和良好的离心铸造光面，能很好地满足实际生产的需要；
3、由于微量混合稀土/稀散元素的加入，脱氧(脱气)，使产品表面气孔、夹渣等铸造缺陷明显减少，具有良好的光面效果；
4、具有良好的抛光性能及电镀性能，能提高产品的生产效率和成品率。
(四)具体实施方式
实施例1
一种环保型金属饰品材料，由下述重量百分比的组分组成：2.50％铝、0.80％铜、0.04％镁、0.01％钛硼合金、0.008％富铈混合稀土、0.003％稀散元素、余量为锌。
上述环保型金属饰品材料的制备方法，包括下述步骤：
首先在中频感应熔炉底部加入干燥的3/4用量的高蒸汽压金属锌，在锌锭上面加入计算量的工业用纯铝、工业用纯铜和钛-硼中间合金，然后添加富含铈的混合稀土及稀散金属，一起加热融化；待合金全部熔化融合后，用钟罩压入计算量的镁并搅拌，接着加入剩余1/4用量的锌块，待炉料降温到500～560℃时，搅拌均匀，静置8～10分钟后浇铸成锭即得所述环保型金属饰品材料。再将铸锭在电阻炉中重新加热熔化，以离心铸造的方式在硅胶模中成型，最后加工生产成各种金属饰品产品。
实施例2
一种环保型金属饰品材料，由下述重量百分比的组分组成：3.0％铝、0.60％铜、0.05％镁、0.008％钛硼合金、0.015％富铈混合稀土、0.004％稀散元素、余量为锌。本实施例的制备方法与实施例1相同。
测试例
将实施例1、2得到的环保型金属饰品材料与现有技术中的铅锡合金饰品材料进行力学性能测试，结果如下表1所示：
表1
| 本发明环保型金属饰品材料 | 铅锡合金饰品材料 | |
| 抗张强度(MPa) | ≥160MPa | 40-45 |
| 塑性(％) | ≥3％ | 18-23％ |
| 硬度(HB) | ≥HB70 | 11-13 |
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明作限制性理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种环保型金属饰品材料，其特征在于由下述重量百分比的组分组成：2.3％-4.3％铝、0.01％-1.25％铜、0.01％-0.08％镁、0.005％-0.01％钛硼合金、0.005％-0.02％富铈混合稀土、0.002％-0.01％稀散元素、余量为锌，所述稀散元素不为镉。
2.根据权利要求1所述的环保型金属饰品材料，其特征在于由下述重量百分比的组分组成：2.50％铝、0.80％铜、0.04％镁、0.01％钛硼合金、0.008％富铈混合稀土、0.003％稀散元素、余量为锌。
3.一种权利要求1所述环保型金属饰品材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
首先在中频感应熔炉底部加入干燥的3/4用量的高蒸汽压金属锌，在锌锭上面加入计算量的工业用纯铝、工业用纯铜和钛-硼中间合金，然后添加富含铈的混合稀土及稀散金属，一起加热融化；待合金全部熔化融合后，用钟罩压入计算量的镁并搅拌，接着加入剩余1/4用量的锌块，待炉料降温到500～560℃时，搅拌均匀，静置8～10分钟后浇铸成锭即得所述环保型金属饰品材料。
4.根据权利要求3所述环保型金属饰品材料的制备方法，其特征在于：再将铸锭在电阻炉中重新加热熔化，以离心铸造的方式在硅胶模中成型，最后加工生产成各种金属饰品产品。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 322013 Qingkou Industrial Zone, Zhejiang, Yiwu Applicant after: ZHEJIANG NEOGLORY JEWELRY Co.,Ltd. Address before: 322013 Qingkou Industrial Zone, Zhejiang, Yiwu Applicant before: Zhejiang Neoglory Jewelry Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: XINGUANG ORNAMENT CO., LTD., ZHEJIANG TO: ZHEJIANG NEOGLORY JEWELRY CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20210305 Granted publication date: 20140521 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20240305 Granted publication date: 20140521 |