CN103038377B

CN103038377B - 具有提高的硬度的金合金

Info

Publication number: CN103038377B
Application number: CN201180032311.0A
Authority: CN
Inventors: J-F·迪奥纳; S·博尔班
Original assignee: Swatch Group Research and Development SA
Current assignee: Swatch Group Research and Development SA
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: CN103038377A; WO2012000803A3; HK1184198A1; US20130153097A1; EP2402467A1; EP2588635B1; CH705500B1; JP2013531736A; WO2012000803A2; EP2402467B1; EP2588635A2

Abstract

本发明涉及一种金合金。其包含至少75%的金、能够与金形成析出物的0.5%至2.1%的铝、能够有利于稳定的面心立方结构并且能够提高铝在金中的可溶性的附加金属、以及选择成获得超过250HV的硬度的析出物。所选择的铝与金的析出物为铝与金析出物Al₂Au₅，其包含0.5%至2.1%的铝和包含大部分银的附加金属的补足物。获得这种合金的方法调节析出物在稀释和硬化后的结构化回火处理期间的受控生长。本发明涉及使用铝和金析出物Al₂Au₅来使金合金硬化的用途。本发明还涉及包括至少一个由这种类型的合金制成的构件的钟表或珠宝。

Description

具有提高的硬度的金合金

技术领域

本发明涉及一种具有提高的硬度的金基合金。

本发明还涉及一种获得具有提高的硬度的金基合金的方法。

本发明还涉及使用析出物(precipitate)来使金合金硬化的用途。

本发明还涉及包括至少一个由这种类型的合金制成的构件的钟表或珠宝。

本发明的一个目的是制造一种金基合金，其不仅与纯金而且与已知的金基合金相比具有提高的硬度品质。

主要应用是钟表制造术、珠宝和牙科。

背景技术

使金硬化是一个老问题，其自古以来就倾向于使用合金来获得充分的机械特征以至少确保制品的阻力。实际上，通过塑性变形对材料进行冷加工的方法，其非常适合一些金属，不适合金，因为金在变形期间具有很小的固结，并且还在比较低的温度下重新结晶。颗粒尺寸优化法，其理论上提高了材料的弹性极限，也不适合金，因为金由于各个晶粒之间存在用于变位的自由通路的足够的主动滑动系统而具有下文称为“FCC”的面心立方结构。

对合金元素进行溶液热处理是最常用的方法，其通常根据经验进行，且其充其量仅提供以维氏规格计大约150至155HV的中等硬度。

已作出各种尝试，例如以包含金和从铝、镓或硅之中选择的另一种金属的二元合金或者甚至以最大金浓度为15％的包含铜的类似伪二元合金如申请人为Steinemann的EP专利No.0284699中那样来细化颗粒大小。这种类型的化合物提供了中心立方结构和小于50微米的晶粒大小，其提供了一定延展性，该延展性不是在本发明中希望的品质。

从申请人为九州大学的美国专利No.5338378也已知具有随着时间推移并且在体温下提高的硬度的牙科合金的制备，其采用具有67％至82％的金、18％至33％的铜和2％至8％的至少一种从镓、铝和锌之中选择的其他金属的合金。该合金在使用前在被加热至650℃与700℃之间，之后经历硬化操作。类似地，申请人为HafnerGmbH的欧洲专利No.0978572公开了一种包含70％至80％的金、15％至25％的铜、0％至15％的银和0.1％至5％的镓的合金，其接着在800℃下的首次处理的在400℃下的二次处理期间以无法解释的方式几乎不氧化并取得在环境温度下随着时间推移而提高的硬度。

还已知以下文献：

称为D1的文献：申请人为PILOTPEN的日本专利申请No8013060A公开了一种获得具有提高的硬度和若干可能的组分的金基合金的方法：

-15％至19％的铜和4％至10％的银，以及0.3％至1％的铝和/或镁。

-或15％至19％的铜、4％至10％的银、0.3％至1％的铝和/或镁以及0.3％至2％的锌。

0.1％至1％的钌和/或钴被混入该混合物中。

但是，该组分对应于在本发明中不主张权利的玫瑰金。

称为D2的文献：申请人为HAFNER的欧洲专利申请No.09785762A1公开了一种包含70％至80％的金和15％至25％的铜的合金，向其添加0.1％至5％的镓。根据一些变型，其还可包含：0.1％至3％的锌，和/或0.5％至5％的银，和/或0.1至0.5％的硅和/或0.1％至2％的铁和/或0.1％至0.3％的铟，和/或0.1％至0.5％的铝和/或0.1％至3％的锡。

称为D3的文献：申请人为OHTAMICHIO的美国专利申请No.538378A公开了一种牙科用金合金，其在20至30天缓慢老化，在此期间其硬度进一步提高。其包含82％至67％的金、18％至33％的铜和0％至2％的从镓和锌之间选择的硬化加速剂。该合金被加热至650℃与700℃之间并且被水激冷。在另一种组成中，其包含2％至8％的这种类型的加速剂，该加速剂包含从由1％至4％的镓、0.4％至2％的铝和1％至5％的锌组成的群组之中选择的至少一种金属。在另一种组成中，其包含1％至4％的镓。在另一种组成中，其包含1％至5％的锌。

称为D4的文献：2004年刊登的作者为SUSS、RAINER的文章“18caratyellowgoldalloyswithincreasedhardness”公开了具有提高的硬度的金合金以及附加金属在获得物理特性和特定颜色两方面的影响。

称为D5的文献：2010年5月20日刊登的作者为FISCHER-BüHNER的文章“Metallurgyofgold”详细说明了金及其合金的冶炼。

已经表明的是，根据所有完成的许多研究，知道如何选择具有合适硬度的金合金，而不必始终理解行之有效地产生期望硬度的物理-化学机制。

简言之，已知方法常常是根据经验的，未很好地掌握要点，并且形成一方面仅具有平均硬度而另一方面具有与纯金截然不同的很特别的色彩的合金。

发明内容

本发明涉及开发一种合金，该合金具有以维氏规格计大于250HV的良好的硬度特性，以及与当前通过对合金元素进行溶液热处理金属获得的大约155HV的硬度相当的核心硬度特性。

也很重要的是金的外观及其要保留的光彩。

因此，本发明涉及一种称为3N18克拉黄色金基合金，其特征在于，该金基合金由以重量百分比计包含以下成分的混合物构成：

-至少75％的金，

-针对其与金形成析出物的能力而选择的从0.5％至2.1％的第二金属，所述第二金属为铝，

-针对其有利于高温稳定的FCC结构的能力并且针对其提高所述第二金属在金中的可溶性以及调节合金颜色的能力而选择的20％至25％、或者优选地22.4％至24.5％的至少一种附加金属，

-针对所述合金的流动性和颗粒尺寸的优化而选择的0％至0.5％的一种或多种成分，

所述混合物还包含得自所述第二金属和金之间的反应的至少一种析出物，该析出物从所述第二金属与金的析出物之中选择以形成金属间化合物(intermetalliccompound)，从而为所述合金提供超过250HV的硬度以便改善所述合金的结构硬化，所述所选择的析出物为铝与金析出物Al₂Au₅。

根据本发明的另一个特征，所述附加金属是银。

根据本发明的又一个特征，所述附加金属是银，并且通过浓度低于银的另一种附加金属补足(completed)。

根据本发明的一个特别的特征，所述另一种附加金属是铜。

本发明还涉及一种用于获得具有提高的硬度的金基合金的方法，其特征在于：

-针对其与金形成析出物的能力而选择第二金属，所述第二金属是铝；

-一方面针对其有利于稳定的FCC结构的能力且另一方面针对其提高所述第二金属在金中的高温可溶性的能力而选择至少一种附加金属；

-创造用于将所述第二金属与金的析出物嵌入从金、所述第二金属和所述至少一种附加金属的混合物的溶液热处理得到的FCC结构中的条件；

-制备以重量百分比计包含以下成分的混合物：

-至少75％的金，

-0.5％至2.1％的所述第二金属，

-20％至25％、优选从22.4％至24.5％的至少一种所述附加金属，

-0％至0.5％的针对所述合金的流动性和颗粒尺寸的优化而选择的一种或多种成分，

所述第二金属和所述附加金属被选择成从所述第二金属与金的所述第二析出物之中获得，所述第二金属与金的至少一种特定析出物形成金属间化合物从而为所述合金提供超过250HV的硬度的金属间化合物；

-所述混合物通过被加热至650℃与700℃之间而进行溶液热处理；

-在所述溶液热处理后，以环境温度硬化的形式进行快速冷却；

-在所述快速冷却后，在200℃与250℃之间的温度下执行回火结构化处理以形成所述第二金属与金的至少一种所选择的析出物，其为铝与金析出物Al₂Au₅；

-所述至少一种所选择的析出物通过将所述回火结构化处理维持至少60分钟的充足时间段而以受控方式生长，以获得期望硬度；

-执行在环境温度下的冷却。

根据本发明的一个特征，所述至少一个所选择的析出物的选择被限制为单一析出物。

根据本发明的另一个特征，所述回火结构化处理在所述快速冷却后进行至少24小时。

根据本发明的另一个特征，选择银作为所述附加金属。

根据本发明的另一个特征，选择银作为所述附加金属并且添加浓度低于银的另一种附加金属。

特别地，选择铜作为所述另一种附加金属。

本发明还涉及使用析出物来使金合金硬化的用途，其特征在于，所述析出物是用于使金合金硬化的铝与金析出物Al₂Au₅，所述金合金包含至少75％的金、0.5％至2.1％的铝、一方面针对其有利于稳定的FCC结构的能力且另一方面针对其提高铝在金中的可溶性的能力在银和铜之中选择的20％至25％的至少一种附加金属，以及0％至0.5％的针对所述金合金的流动性和颗粒尺寸的优化而选择的一种或多种成分，通过将所述铝与金析出物Al₂Au₅嵌入从包含金、铝、所述至少一种附加金属、所述所选择的成分—如果所述合金具有所述所选择的成分、以及铝与金析出物的所述混合物的溶液热处理获得的FCC结构中而获得所述用途，所述嵌入可通过本发明的方法实现。

本发明还涉及包括至少一个由这种类型的合金制成的构件的钟表、珠宝或牙科部件。

在涉及18克拉合金的描述的优选实施例中，合金保留了纯金的特定外观。由于其提高的硬度，所获得的合金更耐刮擦并且完全适合钟表和珠宝且特别适合于其可视构件例如手表的宝石座和中间部分以及珠宝结构、手镯、别针、扣子和其他物品。

本发明提供了一种实施和复制简单的方法，且其在短处理时间内可靠地生产具有超过250HV的要求硬度的金合金。所获得的合金可以立即使用而无需任何另外的老化处理。

附图说明

在参考附图阅读以下描述后，本发明的其他特征和优点将显而易见，在附图中：

-图1是以18克拉合金为例的根据本发明的伪二元合金Au-Ag-Al的相图，其示出了在x轴上根据铝浓度、也就是铝质量和总合金质量之间的比率且在y轴上根据在此以摄氏度为单位示出的温度的各相。

-图2是与通过标准方法获得18克拉金相比在图1的图表的优选范围A内制造的根据本发明的合金在y轴上根据维氏硬度且在x轴上根据时间的图表。

具体实施方式

本发明的一个目的是制造金基合金，其不仅与纯金而且与已知的金基合金相比具有提高的硬度品质。

本发明通过在此选择成形成特定析出物的特定元素的选择而采用结构硬化法。在金可以在非常特别的物理-化学条件下与其他金属形成的各种析出物之中，应当选择通过实施适当处理可以控制其伟晶作用和生长以优化机械特性且在此特别是提高硬度的那些析出物。

特别地，本发明通过创造特定方法而改善的机械特征是与合金的核心硬度以及对于在钟表术和珠宝中确保耐刮擦性能或者至少使刮擦的影响最小化而言非常重要的表面硬度两者都有关的硬度。

因此，这对于大部分用于珠宝中的金合金而言情况完全不同，所述金合金通常被开发成包括确保与金接近的外观的所需的最低含金量，并且要求高成形水平，以便允许在易于成形和焊接的中空本体或板材中层压或拉伸。

本发明的发明步骤在于研究将析出物嵌入面心立方结构或FCC中并且允许它们以受控方式生长以便获得大于常规硬度的硬度的可行性。

本发明更具体地涉及具有高含金量的合金、且更具体地以重量计包含至少75％的含金量的18克拉合金的领域。

铝的选择由于该金属与金形成不同析出物的能力而为本发明所特有：Al₂Au₅，AlAu₂，AlAu。这三种析出物可产生具有提高的硬度的合金。

这些合金Au/Ag/Al/Al₂Au₅或Au/Cu/Al/Al₂Au₅或Au/Ag/Cu/Al/Al₂Au₅在天然状态下不存在，并且如果使用的话必须制造它们。本发明提出了以下的优选制造方法。

优选执行该方法以获得Al₂Au₅析出物，其当混入合金时在加工或转化操作期间提供通常阻力。因此，形成该Al₂Au₅析出物并且优选仅形成该Al₂Au₅析出物，因为其产生优于其他两种析出物AlAu₂和AlAu的特性。

Al₂Au₅析出物必须在FCC结构的核心获得。仅由金和铝形成的二元合金难以加工并且很脆，这使其不适合于大部分珠宝用途。因此需要通过混入至少一种其他合金元素来稳定FCC相以确保金属间化合物在高温下的可溶性，并且还确保最长可能的FCC相，也就是铝含量的最宽可能的范围。高温稳定性意味着所涉及的温度范围内仅存在FCC相，所述温度范围沿图1的平衡图的长形单个范围可见。

已测试不同的试验用伪二元合金。

第二金属可以从铝、银、铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒之中选择，不过此列表不是穷尽的。

附加金属优选地可从银、铝、铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒之中选择。

实验证明，选择银作为附加金属对于金属间化合物在高温下的可溶性且对于获得长FCC相最特别地有利，这是因为银-金可溶性是完全的，并且银还可以溶解铝。

本发明创新地试图形成如在图1中可见的伪二元合金相Au-Ag-Al。该图表在x轴上根据铝的浓度、也就是铝质量与总合金质量的比率且在y轴上根据在此以摄氏度为单位示出的温度以常规方式示出了各相。图1中的图表示出了75％金质量浓度的优选情况，也就是18克拉合金的优选情况。

该图表是示出了可溶性的极限的部分可溶性图表，所述极限在图表中基本是竖直的，且其分隔各相。每一相都具有与下一相不同的确定的组分。在这些相中的每一相中，原子被局部地重新组织以形成析出物，其是固定组分的确定的化合物。

为了获得期望的Al₂Au₅析出物并且仅获得该析出物，可取的是保持在图1中称为A的第一范围内，其中仅存在一方面FCC形式的合金元素和另一方面Al₂Au₅析出物。为了保持在该范围内，铝的浓度必须保持小于2.1％。将观察到的浓度范围为0.1％至2.1％的铝以确保仅获得Al₂Au₅。

图1中称为B的第二范围对应于Al₂Au₅和AlAu₂析出物与FCC形式的合金元素共存的相。

图1中称为C的第三范围对应于仅AlAu₂析出物与FCC形式的合金元素共存的相。

图1中的图表表明，为了在范围A内获得最佳组分的合金，一种方法在于加热所有合金元素，然后处于图1的范围D内，其对应于铝的溶液热处理。在界定范围D的固相线和液相线之间的温度下的稀释热处理允许均质溶液热处理：金由于所选择的一种或多种附加元素、特别是银而处于FCC结构下，且FCC结构稳定。在高温下，特别是在介于400℃与700℃之间的温度下，在相FCC_A1中观察到铝的高可溶性。一种或多种附加元素也有利于铝在金中可溶性。

合金然后变成亚稳态的。对范围A的极端部分实现的例如在大约400℃与700℃之间且理想地大约650℃的升温接着诸如水淬硬化等快速冷却。因此，铝原子没有时间重组。在可变时间段但优选接近24小时后，合金经历在对于所涉及的铝浓度由范围A的溶线限定的温度范围内经历结构化回火处理。在任何情况下，该结构化回火处理不超过400℃。在回火期间，Al₂Au₅析出物发育并生长。优选地，结构化回火温度高于200℃以有利于析出物生长，并且还限制热处理的持续时间。

图2是在x轴上根据维氏硬度且在横坐标上根据时间的图表。在200℃下的结构化回火处理的图2的示例中可以看到，在大约2小时后很快地获得超过250HV的硬度。如果延长结构化回火处理则该硬度将进一步提高，但不明显，即使希望最大硬度，并且延长处理超过10小时毫无意义，这种情况下获得大约280HV的硬度。图2借助对比示出了以传统18K或18克拉金合金获得150HV的硬度水平。

如果在较低温度例如100℃下进行结构化回火处理，则超过200HV的硬度将仅在10至15小时后获得，并且必须进一步延长处理以达到大约250HV的水平。

所获得的Al₂Au₅析出物比金硬。

根据本发明，必要的是有助于Al₂Au₅析出物的存在并且优选地抑制仅包含金和铝的析出物形成为这一种Al₂Au₅析出物，其具有最佳特征，目的是为了解决使合金硬化的技术问题。

优选地，为使Al₂Au₅析出物最佳地发育，合并不包含任何其他不同于金、铝和附加金属、优选银的任何其他金属，所述附加金属选择成提高金属间化合物可溶性并在铝浓度范围的幅度方面尽可能多地延长相D。

回到一部分前述现有技术教导，显然未论证铝的作用。

文献D1公开了粉色金(pinkgold)合金。通过分析文献D1的结果的变化，无法断定铝作为合金硬化剂的意义。铜与银一样是硬化元素，α＝0.05。铜的作用是与金形成有序/无序反应，形成具有提高的硬度的AuCu型化合物。银/铜混合物的作用与铜本身的作用相似。

也公开了粉色金的文献D2的情况相同。铝的添加看上去并未在其中起到任何特别的作用，如果加工方法并不是出于形成有利于提高合金硬度的单一金与铝析出物的目的而执行，则这是可以理解的。

文献D3也专门用于制造粉色金。该文献声称合金保持单相，这在物理上是不可能的：无法接受该文献的教导。

文献D4公开了一种略带桃色的黄金。不可能评估铝的特定作用，因为合金中存在的所有其他元素已经有助于硬化过程。该文献指出，在铝超过0.4％的情况下，合金变得相当黑。该缺陷在根据本发明形成的合金的情况下并不可见，即使铝含量达2％。应当注意，实验人员按照文献D4的指示将无法获得Al₂Au₅析出物，不仅由于添加了改变铝的可溶性的诸如锌的元素，而且由于＞0.4％的低铝浓度。

文献D5介绍了通过使用铜的公知有序/无序转变来使金(75％)-银-铜合金硬化。文献D5的图7.12的75％金-12.5％银-12.5％铜的组分提供了220HV的预期硬度，其比通过本发明获得的硬度低得多。

简言之，铝和金析出物Al₂Au₅的制造将HV硬度提高了大约50HV。

简言之，本发明与现有技术的不同之处在于，其为在合适组分的合金内发育Al₂Au₅创造了条件，所述合金包含金、铝和针对其有利于稳定的FCC结构和提高铝在金中的可溶性两种能力而选择的至少一种附加金属，该附加金属优选是银。

最佳重量百分比组分为从0.1％至2.1％且优选地从0.5％至2.1％的铝以及至少75％的金以便满足珠宝的法定标准，以及由至少一种附加金属形成的补足物，其可由针对流动性和颗粒尺寸的优化而选择的少量至少一种其他成分补足。

附加金属也可以是铜。也可以结合几种金属，每一种金属都具有要求该附加金属具有的特性，也就是一方面有利于稳定的FCC结构的能力且另一方面提高铝在金中可溶性的能力。

银是最佳元素，并且可添加以上列出的清单中的其他金属元素以调节合金的颜色。该元素清单制订成使得其中包含的元素满足提高铝在高温下在FCC结构中的可溶性的条件。

特别地，铜在存在金和铝的情况下在满足这些特定条件方面次于银。铜的使用由于成本原因而保持可行，但远远不如银有利，并且如果使用的话始终应该与银结合，同时确保银的浓度始终高于合金中的铜的浓度。

在使用从铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒(该清单不是穷尽的)之中选择的不同于银或铜的附加金属的情况下，应该记住铝可以与这些附加金属中的某些金属形成析出物，但优选地希望形成Al₂Au₅析出物。因此，除银和铝外，优选地应当仅使用这些元素：铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒。

而且，包含不同附加金属的每一种新组分都需要完整的测试以确定文献中不存在的对应的相图，以分析在每一相内形成的析出物和金属间化合物成分，并且检查这些化合物是否不利地影响金合金的机械特性。这些研究和实验耗费长时间且昂贵，并且不能随机进行。其目的是基于不同案例确定将观察到的铝浓度范围以获得Al₂Au₅析出物且优选地仅获得该析出物。

简言之，本发明提供了一种称为3N18克拉基于黄金的合金，其特征在于，该合金由以重量百分比计包含以下成分的混合物构成：

-至少75％的金，

-从0.5％至2.1％的针对其与金形成析出物的能力而选择的第二金属，所述第二金属为铝，

-20％至25％、或者优选地22.4％至24.5％的针对其有利于高温稳定的FCC结构的能力并且针对其提高所述第二金属在金中的可溶性以及调节合金颜色的能力而选择的至少一种附加金属，

所述混合物还包括所述第二金属与金的至少一种所述析出物，所述析出物从所述第二金属与金的所述析出物之中选择以形成为所述合金提供超过250HV的硬度以便改善所述合金的结构硬化的金属间化合物，所述所选择的析出物是铝与金析出物Al₂Au₅。

有利地，第二金属是铝并且所选择的析出物是铝与金析出物Al₂Au₅，其为合金提供了具有非常好的硬度特性，也就是超过250HV且接近280HV的硬度。该Al₂Au₅析出物还在转变期间或者在加工时为合金提供非常好的阻力，因为它未使合金变得易碎。

优选地，附加金属为银，其确保了整个混合物适当可溶。

在一个特定实施例中，附加金属为重量百分比含量优选地占重量的10％至12.5％的银，且其通过地重量百分比含量优选占重量的10％至12.5％的另一种附加金属补足，以调节合金的颜色。

有利地，针对所述合金的流动性和颗粒尺寸的优化而选择的至少一种所述成分从锌、钴或铱之中选择。

用于获得具有提高的硬度的金基合金的方法优选包括：

-针对其与金形成析出物的能力而选择第二金属，所述第二金属为铝；

-一方面针对其有利于稳定的FCC的能力且另一方面针对其提高所述第二金属在金中的高温可溶性的能力而选择至少一种附加金属；

-制备以重量百分比计包含以下成分的混合物：

-至少75％的金，

-0.5％至2.1％的所述第二金属，

-20％至25％、优选地从22.4％至24.5％的至少一种所述附加金属，

所述第二金属和所述附加金属被选择成从所述第二金属与金的所述第二析出物之中获得所述第二金属与金的至少一种所述特定析出物以形成为所述合金提供超过250HV的硬度的金属间化合物，所述所选择的析出物是铝与金析出物Al₂Au₅；

-通过加热至400℃与700℃之间且优选地650℃与700℃来对所述混合物进行溶液热处理；

-在所述溶液热处理后，优选地以环境温度硬化的形式执行快速冷却；

-在所述快速冷却后，在200℃与400℃之间且优选200℃与250℃之间的温度下进行结构化回火处理以形成所述第二金属与金的所述至少一种所选择的析出物，其是铝与金析出物Al₂Au₅；

-通过维持所述结构化回火处理充分的时段或时间、优选至少60分钟来允许所述至少一种所选择的析出物的受控生长，以获得所需硬度；

-在环境温度下冷却。

优选地，所选择的析出物的选择局限于一种析出物，在此情况下是铝与金析出物Al₂Au₅。

有利地，在快速冷却后进行结构化回火处理至少24小时。

优选地，选择铝作为第二金属，并且选择铝和金析出物Al₂Au₅作为所选择的析出物。

有利地，选择银作为附加金属。

在一个变型中，选择银作为附加金属并添加具有与银相似的特性的另一种附加金属，以调节合金的颜色。

诸如机械合金法或PVD的其他方法也可包括形成铝与金析出物Al₂Au₅。但是，与以上列举的操作模式中一样，应当创造用于将这种很特别的析出物嵌入合金的面心立方结构中的条件和用于发育这种析出物以便为合金提供期望的硬度特性的条件。

本发明还涉及析出物用于使金合金硬化的用途。根据本发明，该析出物是用于使金合金硬化的铝与金析出物Al₂Au₅，所述金合金包含至少75％的金、从0.5％至2.1％的铝和从20％至25％或优选从22.4％至24.5％的至少一种附加金属，所述附加金属一方面针对其有利于稳定的FCC结构的能力且另一方面针对其提高铝在金中的可溶性的能力而在银和铜之中选择，以及从0％至0.5％的针对所述金合金的流动性和颗粒尺寸的优化而选择的一种或多种成分，所述用途得自所述铝与金析出物Al₂Au₅嵌入从由金、铝、所述至少一种附加金属、如果所述合金包含的话所述所选择的成分以及铝与金析出物构成的所述混合物的溶液热处理获得的FCC结构中，所述嵌入优选可通过上述方法实现。

Claims

1.一种3N18克拉黄色金基合金，其特征在于，所述合金由以重量百分比计包含以下成分的混合物构成：

-至少75％的金，

-针对与金形成析出物的能力而选择的大于1.0％且小于或等于2.1％的第二金属，所述第二金属为铝，

-一方面针对有利于稳定的面心立方(FCC)结构的能力且另一方面针对提高所述第二金属在金中的高温可溶性的能力而选择的从22.4％至24.5％的至少一种附加金属，所述附加金属是从由以下元素组成的群组中选择的：银、铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒；

-针对所述合金的流动性和颗粒尺寸的优化而选择的从0％至0.5％的从锌、钴或铱之中选择的一种或多种成分，

所述混合物还包括从所述第二金属与金的析出物之中选择的至少一种析出物，以便形成金属间化合物，从而为所述合金提供超过250HV的硬度以便改善所述合金的结构硬化，所选择的析出物是铝与金析出物Al₂Au₅，并且，从铝和金获得的存在于所述金基合金中的唯一析出物是铝与金析出物Al₂Au₅，

通过以下步骤获得所述铝与金析出物Al₂Au₅：

-所述混合物通过被加热至400℃与700℃之间而进行溶液热处理；

-在所述溶液热处理后，进行快速冷却；

-在快速冷却后，在200℃与400℃之间的温度下执行回火结构化处理以形成所述第二金属与金的唯一一种所选择的析出物，该所选择的析出物是铝与金析出物Al₂Au₅；

-所述所选择的析出物通过将所述回火结构化处理维持充足时间段而以受控方式生长，以获得期望硬度；

-执行在环境温度下的冷却。

2.根据权利要求1所述的3N18克拉黄色金基合金，其特征在于，所述至少一种附加金属为银。

3.根据权利要求2所述的3N18克拉黄色金基合金，其特征在于，所述附加金属是重量百分比含量为10％至12.5％的银，并且由浓度低于银且重量百分比含量为10％至12.5％的另一种附加金属补足，所述另一种附加金属为第二附加金属，所述第二附加金属是从由以下元素组成的群组中选择的：铝、铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒。

4.根据权利要求3所述的3N18克拉黄色金基合金，其特征在于，所述第二附加金属为铜。

5.根据权利要求2所述的3N18克拉黄色金基合金，其特征在于，所述附加金属仅为银。

6.一种用于获得具有提高的硬度的金基合金的方法，其特征在于：

-针对与金形成析出物的能力而选择第二金属，所述第二金属是铝；

-一方面针对有利于稳定的FCC的能力且另一方面针对提高所述第二金属在金中的高温可溶性的能力而选择至少一种附加金属；

-制备以重量百分比计包含以下成分的混合物：

-至少75％的金，

-大于1.0％且小于或等于2.1％的所述第二金属，

-22.4％至24.5％的至少一种附加金属，所述附加金属是从由以下元素组成的群组中选择的：银、铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒，

所述第二金属和所述附加金属被选择成从所述第二金属与金的析出物之中获得，所述第二金属与金的至少一种特定析出物形成金属间化合物从而为所述合金提供超过250HV的硬度；

-在快速冷却后，在200℃与250℃之间的温度下执行回火结构化处理以形成所述第二金属与金的唯一一种所选择的析出物，该所选择的析出物是铝与金析出物Al₂Au₅；

-所述所选择的析出物通过将所述回火结构化处理维持至少60分钟的充足时间段而以受控方式生长，以获得期望硬度；

-执行在环境温度下的冷却。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述快速冷却通过水淬硬化而实现。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述快速冷却后，进行所述结构化回火处理至少24小时。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，选择银作为所述至少一种附加金属，所述至少一种附加金属为第一附加金属。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，选择银作为所述至少一种附加金属，并且添加浓度低于银的至少另一种附加金属，所述至少另一种附加金属为第二附加金属，所述第二附加金属是从由以下元素组成的群组中选择的：铝、铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，选择铜作为所述第二附加金属。

12.一种钟表或珠宝，包括至少一个由具有提高的硬度的根据权利要求1所述的3N18克拉黄色金基合金制成的构件和/或通过根据权利要求6所述的方法获得的金合金制成的构件。

13.一种利用铝与金析出物来使18克拉金基合金硬化的用途，以便为所述合金提供超过250HV的硬度，其特征在于，所述析出物是铝与金析出物Al₂Au₅并且所述析出物由金属间化合物组成以改善所述合金的结构硬化，所述析出物是用于使金合金硬化的铝与金析出物Al₂Au₅，所述金合金包含至少75％的金、大于1.0％且小于或等于2.1％的铝、一方面针对有利于稳定的FCC结构的能力且另一方面针对提高铝在金中的可溶性的能力而选择的22.4％至24.5％的至少一种附加金属，以及针对所述金合金的流动性和颗粒尺寸的优化而选择的0％至0.5％的从锌、钴或铱之中选择的一种或多种成分，通过将所述铝与金析出物Al₂Au₅嵌入从包含金、铝、所述至少一种附加金属、所述所选择的成分—如果所述合金具有所述所选择的成分、以及铝与金析出物的混合物的溶液热处理获得的FCC结构中而获得所述用途，并且，所述附加金属是从以下元素之中选择的：银、铬、铜、铁、铪、锰、铌、钯、铂和钒，并且，从铝和金获得的存在于所述金基合金中的唯一析出物是铝与金析出物Al₂Au₅，

通过以下步骤获得所述铝与金析出物Al₂Au₅：

-在所述溶液热处理后，进行快速冷却；

-在快速冷却后，在200℃与400℃之间的温度下执行回火结构化处理以形成铝与金的唯一一种所选择的析出物，该所选择的析出物是铝与金析出物Al₂Au₅；

-执行在环境温度下的冷却。

14.根据权利要求13所述的利用铝与金析出物来使18克拉金基合金硬化的用途，其特征在于，所述至少一种附加金属是从银和铜之中选择的。

15.根据权利要求14所述的利用铝与金析出物来使18克拉金基合金硬化的用途，其特征在于，所述附加金属是银。

16.根据权利要求14所述的利用铝与金析出物来使18克拉金基合金硬化的用途，其特征在于，所述附加金属是银，并且所述附加金属由浓度低于银的另一种附加金属补足。

17.根据权利要求16所述的利用铝与金析出物来使18克拉金基合金硬化的用途，其特征在于，所述另一种附加金属是铜。

18.根据权利要求17所述的利用铝与金析出物来使18克拉金基合金硬化的用途，其特征在于，通过根据权利要求6所述的方法来实现所述嵌入。