CN106244842B - 一种硬铂合金及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬铂合金及制备方法，该硬铂合金含有89.9‑95.99wt％的铂、4.0‑9.6wt％的钴和0.01‑0.5wt％的X；该制备方法包括以下步骤：配料、金属熔解和成型，金属熔解是将称量好的金属放入到氧化铝坩埚内加热到1850‑1900℃进行熔解；成型是将熔解成液体后的铂合金浇进条型槽中，获得凝固后的铂合金；将冷却后的铂合金加热到700‑800℃，保温1‑3小时后，进行随炉缓慢冷却，实现退火处理。本发明有效地防止了在铸造铂合金粗坯时出现铸件断裂和变形，避免了铂合金铸件内部出现收缩性和气化性的沙眼，且防止了在镶石工序中发生松石和掉石的情况。

Description

一种硬铂合金及制备方法
技术领域
本发明涉及金属和合金材料领域，特别是涉及一种硬铂合金及制备方法。
背景技术
铂合金是指铂与其他金属混合而成的合金，如与钯、铑、钇、钌、钴、锇、铜等。尽管铂的硬度比金高，但作为镶嵌之用尚显不足，必须与其他金属形成合金，方能用来制作首饰。
目前，中国加工成铂金珠宝首饰的铂合金种类包括PT900、PT950和PT999。其中，PT900铂合金的成分为90％的铂和10％的钯或10％的铜，PT950铂合金的成分为95％的铂和5％的钯或5％的铜。但是钯是很活泼的金属，在高温下会吸收大量的氢气，导致合金内部产生大量的气体，且这些气体很难除尽；最终造成铂合金铸件存在收缩性和气化性的气孔，容易发生断裂；而且，铂钯合金硬度低，容易变形，在镶石过程中容易发生掉石和松石。同时，铂铜合金的铸件中也会出现收缩性和气化性的气孔。上述两种情况均降低了后工序的加工效率，提高了加工成本。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种硬铂合金及制备方法，可以提高铂合金的硬度，消除铂合金内部的气体，提高加工效率。
一种硬铂合金,所述硬铂合金含有89.9-95.99wt％的铂、4.0-9.6wt％的钴和0.01-0.5wt％的X，所述X选自钨、铱、钌、锆、锇、铬、铑、钛、钼中的一种。
优选地，所述硬铂合金含有90.2wt％的铂、9.6wt％的钴和0.2wt％的X。
优选地，所述硬铂合金含有95.2wt％的铂、4.8wt％的钴和0.2wt％的X。
优选地，所述硬铂合金含有95.8wt％的铂、4.0wt％的钴和0.2wt％的X。
一种硬铂合金的制备方法，包括以下步骤：
a.配料：铂的重量百分比为89.9-95.99％，钴的重量百分比为4.0-9.6％，X的重量百分比为0.01-0.5％，所述X选自钨、铱、钌、锆、锇、铬、铑、钛、钼中的一种；
b.金属熔解：将称量好的铂放入到氧化铝坩埚内，再将坩埚放进保护气氛感应炉中加热到1850-1900℃进行熔解，当坩埚中的铂溶解成液体后保持1-2分钟，再依次加入X和钴；待三种金属均熔解成液体后，保温2-5分钟停止加热；然后重新加热到1850-1900℃反复熔解2-3次，以除去液体掺杂中的气体；
c.成型：将熔解成液体后的铂合金浇进条型槽中，获得凝固后的铂合金；当凝固后的铂合金的温度下降到1500-1600℃时，对其进行快速冷却，以获得良好硬度的铂合金条。
优选地，将所获得的铂合金条放入离心铸造机或真空加压铸造机中，加热到1950-2050℃进行溶解，将熔解后的铂合金条浇入900℃的石膏模中，保持1分钟后，再将石膏模放入水中进行冷却，获得铂合金饰品粗坯。
优选地，所述步骤b中，所述保护气氛感应炉中的保护气体采用氩气。
优选地，所述步骤c中，所述条型槽为石墨槽或水冷铜槽，且条型槽呈长方体形；所述快速冷却采用水冷却方式。
优选地，将上述冷却后的铂合金条加热到700-800℃，保温1-3小时后，进行随炉缓慢冷却，实现退火处理。
本发明的有益效果体现在：
本发明摒弃了铂钯合金中钯这种活泼金属，因而合金不会在高温下产生大量气体而导致机械加工性能下降；本发明的金属钴具有优良的物理、化学和机械性能，金属钴是生产耐高温、耐腐蚀、高强度和强磁性等材料的重要原料，因此金属钴加入到铂合金中，可提高铂合金的强度。所述坩埚中的三种金属加热到1850-1900℃反复熔解2-3次，可进一步除去液体中的杂质和掺杂在液体中的气体。所述X为钨、铱、钌、锆、锇、铬、铑、钛、钼中的一种金属，加入铂合金中，可提高铂合金的硬度。条型槽中的凝固铂合金的温度下降到1500-1600℃时，采用水冷却方式进行快速冷却，可实现固溶硬化，以获得良好硬度的铂合金。步骤c中成型后的铂合金经离心铸造机或真空加压铸造机再次铸造成形后，可获得优良性能和所需尺寸的铂合金饰品粗坯。将铸造后的铂合金加热到700-800℃，保温1小时后，进行随炉冷去，实现退火处理，可改善或消除工件在加工过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形和开裂；软化工件以便进行切削加工；细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。本发明有效地防止了在铸造铂合金粗坯时出现铸件断裂和变形，避免了铂合金铸件内部出现收缩性和气化性的沙眼，且防止了在镶石工序中发生松石和掉石的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利的保护范围。
实施例1
如图1，本实施例公开了一种硬铂合金，该硬铂合金含有89.9-95.99wt％的铂、4.0-9.6wt％的钴和0.01-0.5wt％的X，X选自钨、铱、钌、锆、锇、铬、铑、钛、钼中的一种；该硬铂合金的制备方法，包括如下步骤：
按照重量百分比为90.2wt％的铂、9.6wt％的钴和0.2wt％的X对铂合金中的金属原料进行配料。金属钴具有优良的物理、化学和机械性能，金属钴是生产耐高温、耐腐蚀、高强度和强磁性等材料的重要原料；因此金属钴加入到铂合金中，可提高铂合金的强度。本实施例中，X采用钌，可提高铂合金的硬度。将称量好的铂放入到氧化铝坩埚内，再将坩埚放进保护气氛感应炉中加热到1850-1900℃进行熔解，本实施例中保护气体为氩气，当坩埚中的铂溶解成液体后保持1分钟，再行依次加入X和钴；待三种金属均熔解成液体后，保温2分钟停止加热；将坩埚中的三种金属加热到1850-1900℃反复熔解2-3次，可进一步除去液体中的杂质和掺杂在液体中的气体。
将熔解成液体后的铂合金浇进条型槽中，获得凝固后的铂合金，本实施例中条型槽采用石墨槽，呈长方体形；当凝固后的铂合金的温度下降到1500-1600℃时，采用水冷却方式进行快速冷却，可实现固溶硬化，以获得良好硬度的铂合金。经过成型后的铂合金根据需求选择进行直接退火处理或铸造成形处理，本实施例中采用先进行铸造成形处理，在进行退火处理。将成型后的铂合金放入到离心铸造机或真空加压铸造机中，加热到1950-2050℃进行溶解，将熔解后的铂合金浇入900℃的石膏模中，实现铸造成形，保持1分钟后，再将石膏模放入水中进行冷却，最后获得优良性能和所需尺寸的铂合金，铂合金的硬度为HV130。
将铸造后的铂合金加热到700-800℃，保温1小时后，进行随炉冷去，实现退火处理，可获得铂合金粗坯，其硬度为HV300；可改善或消除工件在加工过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形和开裂；软化工件以便进行切削加工；细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。得到的铂合金粗坯用于执模、镶嵌、抛光等后加工工序。
本发明有效地防止了在铸造铂合金粗坯时出现铸件断裂和变形，避免了铂合金铸件内部出现收缩性和气化性的沙眼，且防止了在镶石工序中发生松石和掉石的情况。
实施例2
本实施例所包括的装置、工艺参数和工艺流程与实施例1基本相同，所不同的是铂合金中铂的重量百分比为95.2％、钴的重量百分比为4.6％和钌的重量百分比为0.2％。相比实施例1而言，本实施例中，铂的重量百分比增加了5％，钴的重量百分比减少了5％，增加了铂合金的稳定性，强化了钻石镶嵌的牢固性。
实施例3
本实施例所包括的装置、工艺参数和工艺流程与实施例1基本相同，所不同的是铂合金中铂的重量百分比为95.8％、钴的重量百分比为4.0％和钌的重量百分比为0.2％。相比实施例2而言，本实施例中，铂的重量百分比增加了0.6％，钴的重量百分比减少了0.6％，进一步增加了铂合金的稳定性，强化了在镶嵌工序中铂合金的牢固性。
实施例4
本实施例所包括的装置、工艺参数和工艺流程与实施例1基本相同，所不同的是X采用钨，铂合金中铂的重量百分比为90.2％、钴的重量百分比为9.6％和钨的重量百分比为0.2％。钨可以提高铂合金的金属光泽，增强铂合金的硬度。
实施例5
本实施例所包括的装置、工艺参数和工艺流程与实施例1基本相同，所不同的是X采用铬，铂合金中铂的重量百分比为95.8％、钴的重量百分比为4.0％和铬的重量百分比为0.2％。铬作为硬度最大的金属，可以极大化的强化铂合金的硬度，增强铂合金的稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (3)

1.一种硬铂合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.配料：铂的重量百分比为89.9-95.99％，钴的重量百分比为4.0-9.6％，X的重量百分比为0.01-0.5％，所述X选自钨、铱、钌、锆、锇、铬、铑、钛、钼中的一种；
b.金属熔解：将称量好的铂放入到氧化铝坩埚内，再将坩埚放进保护气氛感应炉中加热到1850-1900℃进行熔解，当坩埚中的铂熔解成液体后保持1-2分钟，再依次加入X和钴；待三种金属均熔解成液体后，保温2-5分钟停止加热；然后重新加热到1850-1900℃反复熔解2-3次，以除去液体掺杂中的气体；
c.成型：将熔解成液体后的铂合金浇进条型槽中，获得凝固后的铂合金；当凝固后的铂合金的温度下降到1500-1600℃时，对其进行快速冷却，以获得良好硬度的铂合金条；
d.将所获得的铂合金条放入离心铸造机或真空加压铸造机中，加热到1950-2050℃进行熔解，将熔解后的铂合金条浇入900℃的石膏模中，保持1分钟后，再将石膏模放入水中进行冷却，获得铂合金饰品粗坯；
e.将冷却后的铂合金饰品粗坯加热到700-800℃，保温1-3小时后，进行随炉缓慢冷却，实现退火处理。
2.如权利要求1所述的硬铂合金的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，所述保护气氛感应炉中的保护气体采用氩气。
3.如权利要求1所述的硬铂合金的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，所述条型槽为石墨槽或水冷铜槽，且条型槽呈长方体形；所述快速冷却采用水冷却方式。
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