CN103710565B - 一种高硬度抗时效软化的银合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种高硬度抗时效软化的银合金材料，具有以下有益效果：采用重量组分在92.5-95.0之间，特别优选的是重量组分在92.5的银的成分一方面在银占比例大从而占据价值优势，另一方面在这个比例的银的基础添加其他成分，使得合金的力学性能得到明显性地提高的同时，解决了现社会银合金生产工艺当中银合金抗时效软化性能差的难题；其他合金成分协同使得银合金抗氧化性能提高，具有很大的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及化学材料领域，特别涉及一种高硬度抗时效软化的银合金及其制备方法。
背景技术
我国是一个崇尚金银珠宝饰品文化的国家，随着我国内地黄金白银市场的开放，各类珠宝进口税的下调，国民经济的持续增长，百姓消费能力不断提高，我国已经成为第三大金银珠宝饰品消费大国，仅次于印度、美国，其中K金和抗变色925银合金饰品是市场需求量增长最快的。据世界权威专家预测，随着国内外金银珠宝饰品行业在理念、技术、工艺、人才等方面交流合作的不断深入，我国金银珠宝饰品市场潜力和产业发展空间非常巨大，金银珠宝饰品产业年均增幅将保持在6％以上。纯的金属银硬度低，有延展性，不容易制造成型，而且易于氧化变色，不适用于用在饰品、工艺品及其餐具的加工当中，所以在制造当中会选择在一定重量组分比的银中添加一些其他成分材料。
斯特林银合金是以铜合金元素构成的银-铜二元合金，其中银为92.5wt％，铜为7.5wt％，也就是通常我们所称的925银，虽然添加了铜的银合金提高了一定的硬度，但是还是一样易于硫化变色，为了防止银硫化变色，往往添加金、铂、钯、铑、锇、铱、铑等贵金属，但是仅仅是为了防止银硫化变色从而添加这些贵金属，造成生产成本居高，得不偿失，很难被大众所接受。
随着科技的发展，技术研发人员的研究发现，确实一些由贱金属跟银的合金材料可以稍稍提高银合金的硬度和改善其抗硫化变色的能力，但是所得的材料效果并非非常显著跟明显。
发明内容
为了明显提高银合金材料硬度和抗时效软化的性能，增加其款式的设计自由度，更好地应用到饰品、工艺品等生产工艺当中，，本发明提供一种高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：
银92.5～95.0份，白铜2.6～3.4份，钛0.6～1.0份，铈0.3～0.6份，铕0.8～0.9份，钽0.2～0.5份，和钍0.7～1.1份。
优选的是，所述的高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：
银92.5～94.0份，白铜3.0～3.4份，钛0.8～0.9份，铈0.3～0.5份，铕0.8～0.9份，钽0.3～0.4份，和钍0.8～1.0份。
优选的是，所述的高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：
银92.5份，白铜3.2份，钛0.9份，铈0.4份，铕0.8份，钽0.4份，和钍0.9份。
优选的是，所述的高硬度抗时效软化的银合金，所述白铜按重量份计包括铜78～86份，镍3～5份，锰11～17份。
优选的是，所述的高硬度抗时效软化的银合金，还包括按重量份计的以下组分：
锌1.2～1.4份，硼0.3～0.5份，铝0.2～0.6份，镓0.2～0.4份。
一种制造高硬度抗时效软化的银合金的制备方法，包括以下步骤：
1)、将按重量份计的银92.5～95.0份，白铜2.6～3.4份，铈0.3～0.6份，铕0.8～0.9份，锌1.2～1.4份，硼0.3～0.5份，铝0.2～0.6份，和镓0.2～0.4份的合金材料，放入真空中频感应炉；
2)所述真空中频感应炉抽真空后，充入氩气，在所述氩气保护下通电熔炼，所述氩气的压力为0.02～0.04MPa，熔炼温度为750～1050℃；
3)在所述银合金铸锭之前，将按重量份计的钍0.7～1.1份和钛0.6～1.0份加入到所述真空中频感应炉中，熔炼均匀，
4)将按重量份计的钽0.2～0.5份加入到所述真空中频感应炉中继续熔炼，进行铸锭。
在银中添加的各种元素的作用分别在于：添加了白铜，增强了合金的硬度，不仅可以降低合金熔点，可做脱氧剂，改善熔体的流动性，还具有漂白效果，白铜中的镍，可以细化银合金材料晶粒，提高了银合金材料的硬度、耐磨性和抗高温烧损能力，锰，降低了银合金的熔点，提高了银合金的硬度，提高了银合金的耐腐蚀性；硼，可减少合金熔体的表面张力，使熔体混合均匀；铝，一方面能够有效地提高了合金的抗拉强度跟拉长率，另一方面能够提高合金的高温性能；镓，电阻率小，电阻温度系数小，提高合金的强度以及硬度。
尤其是本发明在银合金中，加了钛，增大了银合金材料晶界面积从而提高了合金的错位密度，增强了铸态硬度跟加工硬度，最大的优点是增加了银合金的抗时效软化性能；加了铈和铕，增加了层错的数量，并钉扎了层错缺陷，有效的阻碍的再结晶晶粒的长大，起到细化晶粒的作用，并进一步提高其热稳定性，增强了抗时效软化性能；加了钽和钍，可以与氧生成一层薄而稳定的氧化层，可保护银合金不受破坏，且当所述氧化层破坏后，能够优先与硫反应，从而提高其抗硫化性能和抗变色性能。
本发明提供的一种高硬度抗时效软化的银合金材料，具有以下有益效果：采用重量组分在92.5-95.0之间，特别优选的是重量组分在92.5的银的成分一方面在银占比例大从而占据价值优势，另一方面在这个比例的银的基础添加其他成分，使得合金的力学性能得到明显性地提高的同时，解决了现社会银合金生产工艺当中银合金抗时效软化性能差的难题；其他合金成分协同使得银合金抗氧化性能提高，具有很大的发展前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例一
一种高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：银92.5份，白铜3.4份，钛1.0份，铈0.6份，铕0.9份，钽0.5份，和钍1.1份，锌1.4份，硼0.5份，铝0.6份，和镓0.4份。
其制备方法，包括以下步骤：
1)将按重量份计的银92.5份，白铜3.4份，铈0.6份，铕0.9份，锌1.4份，硼0.5份，铝0.6份，和镓0.4份的合金材料，放入真空中频感应炉；
2)所述真空中频感应炉抽真空后，充入氩气，在所述氩气保护下通电熔炼，所述氩气的压力为0.04MPa，熔炼温度为750～1050℃；
3)在所述银合金铸锭之前，将按重量份计的钍1.1份和钛1.0份加入到所述真空中频感应炉中，熔炼均匀，
4)将按重量份计的钽0.5份加入到所述真空中频感应炉中继续熔炼，进行铸锭。
硬度测试：将处理好的银合金材料在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为108.9HV；
抗时效软化性能测试：将制备好的银合金材料在50℃的环境中静置90天，在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为108.7HV；
抗硫化测试：将制备出的银合金材料放进浓度为5％的硫化钠浸泡48小时，银合金没有发生变色；
抗氧化测试：24小时中性盐雾试验，银合金材料没有发生变色，24小时醋酸盐雾试验，银合金材料没有发生变色反应，24小时铜盐加速醋酸盐雾试验银合金材料氧化面积占总面积的26％，24小时交变盐雾试验，银合金材料氧化面积占总面积的53％。
实施例二
一种高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：银95.0份，白铜2.6份，钛0.6份，铈0.3份，铕0.8份，钽0.2份，钍0.7份，锌1.2份，硼0.3份，铝0.2份，和镓0.2份。
其制备方法，包括以下步骤：
1)、将按重量份计的银95.0份，白铜2.6份，铈0.3份，铕0.8份，锌1.2份，硼0.3份，铝0.2份，和镓0.2份的合金材料，放入真空中频感应炉；
2)所述真空中频感应炉抽真空后，充入氩气，在所述氩气保护下通电熔炼，所述氩气的压力为0.02～0.04MPa，熔炼温度为750～～1050℃；
3)在所述银合金铸锭之前，将按重量份计的钍0.7份和钛0.6份加入到所述真空中频感应炉中，熔炼均匀，
4)将按重量份计的钽0.2份加入到所述真空中频感应炉中继续熔炼，进行铸锭。
硬度测试：将处理好的银合金材料在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为107.6HV；
抗时效软化性能测试：将制备好的银合金材料在50℃的环境中静置90天，在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为106.8HV；
抗硫化测试：将制备出的银合金材料放进浓度为5％的硫化钠浸泡48小时，银合金没有发生变色；
抗氧化测试：24小时中性盐雾试验，银合金材料没有发生变色，24小时醋酸盐雾试验，银合金材料没有发生变色反应，24小时铜盐加速醋酸盐雾试验银合金材料氧化面积占总面积的26％，24小时交变盐雾试验，银合金材料氧化面积占总面积的53％。
实施例三
一种高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：银92.5份，白铜3.2份，钛0.9份，铈0.4份，铕0.8份，钽0.4份，钍0.9份，锌1.3份，硼0.3份，铝0.4份，镓0.3份。
其制备方法，包括以下步骤：
1)、将按重量份计的银92.5份，白铜3.2份，铈0.4份，铕0.8份，锌1.3份，硼0.3份，铝0.4份，和镓0.3份的合金材料，放入真空中频感应炉；
2)所述真空中频感应炉抽真空后，充入氩气，在所述氩气保护下通电熔炼，所述氩气的压力为0.02～0.04MPa，熔炼温度为750～1050℃；
3)在所述银合金铸锭之前，将按重量份计的钍0.9份和钛0.9份加入到所述真空中频感应炉中，熔炼均匀，
4)将按重量份计的钽0.4份加入到所述真空中频感应炉中继续熔炼，进行铸锭。
硬度测试：将处理好的银合金材料在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为109.1HV；
抗时效软化性能测试：将制备好的银合金材料在50℃的环境中静置90天，在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为108.9HV；
抗硫化测试：将制备出的银合金材料放进浓度为5％的硫化钠浸泡48小时，银合金没有发生变色；
抗氧化测试：24小时中性盐雾试验，银合金材料没有发生变色，24小时醋酸盐雾试验，银合金材料没有发生变色反应，24小时铜盐加速醋酸盐雾试验银合金材料氧化面积占总面积的26％，24小时交变盐雾试验，银合金材料氧化面积占总面积的53％。
实施例四
一种高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：银92.5份，白铜3.4份，钛0.9份，铈0.5份，铕0.9份，钽0.4份，钍1.0份，锌1.3份，硼0.3份，铝0.4份，镓0.3份。
其制备方法，包括以下步骤：
1)、将按重量份计的银92.5份，白铜3.4份，铈0.5份，铕0.9份，锌1.3份，硼0.3份，铝0.4份，和镓0.3份的合金材料，放入真空中频感应炉；
2)所述真空中频感应炉抽真空后，充入氩气，在所述氩气保护下通电熔炼，所述氩气的压力为0.02～0.04MPa，熔炼温度为750～1050℃；
3)在所述银合金铸锭之前，将按重量份计的钍1.0份和钛0.9份加入到所述真空中频感应炉中，熔炼均匀，
4)将按重量份计的钽0.4份加入到所述真空中频感应炉中继续熔炼，进行铸锭。
硬度测试：将处理好的银合金材料在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为108.3HV；
抗时效软化性能测试：将制备好的银合金材料在50℃的环境中静置90天，在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为107.9HV；
抗硫化测试：将制备出的银合金材料放进浓度为5％的硫化钠浸泡48小时，银合金没有发生变色；
抗氧化测试：24小时中性盐雾试验，银合金材料没有发生变色，24小时醋酸盐雾试验，银合金材料没有发生变色反应，24小时铜盐加速醋酸盐雾试验银合金材料氧化面积占总面积的26％，24小时交变盐雾试验，银合金材料氧化面积占总面积的53％。
实施例五
一种高硬度抗时效软化的银合金，包括按重量份计的以下组分：银94.0份，白铜3.0份，钛0.8份，铈0.3份，铕0.8份，钽0.3份，钍0.8份，锌1.3份，硼0.3份，铝0.4份，镓0.3份。
其制备方法，包括以下步骤：
1)、将按重量份计的银94.0份，白铜3.0份，铈0.3份，铕0.8份，锌1.3份，硼0.3份，铝0.4份，和镓0.3份的合金材料，放入真空中频感应炉；
2)所述真空中频感应炉抽真空后，充入氩气，在所述氩气保护下通电熔炼，所述氩气的压力为0.02～0.04MPa，熔炼温度为750～～1050℃；
3)在所述银合金铸锭之前，将按重量份计的钍0.8份和钛0.8份加入到所述真空中频感应炉中，熔炼均匀，
4)将按重量份计的钽0.3份加入到所述真空中频感应炉中继续熔炼，进行铸锭。
硬度测试：将处理好的银合金材料在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为107.4HV；
抗时效软化性能测试：将制备好的银合金材料在50℃的环境中静置90天，在HXS-1000AK型半自动显微硬度计上进行，选择室温，加载载荷0.2克，加载时间20秒，测十个点，取平均值，得出银合金材料的硬度值为107.1HV；
抗硫化测试：将制备出的银合金材料放进浓度为5％的硫化钠浸泡48小时，银合金没有发生变色；
抗氧化测试：24小时中性盐雾试验，银合金材料没有发生变色，24小时醋酸盐雾试验，银合金材料没有发生变色反应，24小时铜盐加速醋酸盐雾试验银合金材料氧化面积占总面积的26％，24小时交变盐雾试验，银合金材料氧化面积占总面积的53％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (5)
1.一种高硬度抗时效软化的银合金，其特征在于，按重量份计，由以下组分组成：
银92.5～95.0份，白铜2.6～3.4份，钛0.6～1.0份，铈0.3～0.6份，铕0.8～0.9份，钽0.2～0.5份，钍0.7～1.1份，锌1.2～1.4份，硼0.3～0.5份，铝0.2～0.6份，和镓0.2～0.4份。
2.如权利要求1所述的高硬度抗时效软化的银合金，其特征在于，按重量份计，由以下组分组成：
银92.5～94.0份，白铜3.0～3.4份，钛0.8～0.9份，铈0.3～0.5份，铕0.8～0.9份，钽0.3～0.4份，钍0.8～1.0份，锌1.2～1.3份，硼0.3～0.5份，铝0.2～0.4份，镓0.2～0.3份。
3.如权利要求2所述的高硬度抗时效软化的银合金，其特征在于，按重量份计，由以下组分组成：
银92.5份，白铜3.2份，钛0.9份，铈0.4份，铕0.8份，钽0.4份，和钍0.9份，锌1.3份，硼0.3份，铝0.4份，和镓0.3份。
4.如权利要求1所述的高硬度抗时效软化的银合金，其特征在于，所述白铜，按重量份计为铜78～86份，镍3～5份，锰11～17份。
5.一种制造如权利要求1所述的高硬度抗时效软化的银合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将按重量份计的银92.5～95.0份，白铜2.6～3.4份，铈0.3～0.6份，铕0.8～0.9份，锌1.2～1.4份，硼0.3～0.5份，铝0.2～0.6份，和镓0.2～0.4份的合金材料，放入真空中频感应炉；
2)所述真空中频感应炉抽真空后，充入氩气，在所述氩气保护下通电熔炼，所述氩气的压力为0.02～0.04MPa，熔炼温度为750～1050℃；
3)在所述银合金铸锭之前，将按重量份计的钍0.7～1.1份和钛0.6～1.0份加入到所述真空中频感应炉中，熔炼均匀，
4)将按重量份计的钽0.2～0.5份加入到所述真空中频感应炉中继续熔炼，进行铸锭。
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