CN106756383B - 一种硬质足银补口材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硬质足银补口材料及其制备方法，该补口材料包括以下组分及重量百分比：钆65%~80%、锗15%~25%和铟5%~20%；通过纯银和补口材料重量比99:1的比例进行配料并使用传统工艺熔炼，获得硬质足银。本发明的补口材料使得足银硬度达到62.7HV以上，并且具有良好的抗变色效果，满足各类首饰特别是珠宝镶嵌类饰品的选用。
Description
技术领域
本发明涉及足银微合金硬化技术领域，具体公开了一种硬质足银补口材料及其制备方法。
背景技术
白银是用来制作首饰或者制造钱币等金融用途的最重要的贵金属材料。银还被认为具有保健效果，做成杯具、筷子等工艺品在市场流通。银在钱币、首饰领域的应用过程中，关键的要素之一是纯度，使用最为广泛的银饰材料为足银和925银(斯特林银)。其中，足银指含银量千分数不小于990的银。常常用来加工成手镯，吊坠，长命锁等，也作为翡翠、宝石等镶嵌类首饰的托架材料使用。足银饰通常有几种标志，一种是S99，一种为S990，S是英文单词silver(银)的首字母，代表银。
足银具有很好的延展性，但是通常来讲强度非常低，其硬度值仅为28Hv左右。因此，足银首饰往往非常容易变形和磨损。而足银作为托架材料时，其偏软的属性使其支撑度不够，也会严重影响这些首饰的款式设计。此外，足银的抗腐蚀能力也较弱，在空气中暴露一定的时间之后，首饰会发生晦暗乃至变黑。足银变色会导致银饰品外观损坏，使用美化装饰效果。
目前，市场上主要以纯度为92.5％斯特林银作为银饰材料，通过添加7.5％的以铜为主的合金化元素，通过成分优化显著提高银饰品的硬度、强度和抗变色效果，受到市场的欢迎和大范围使用。但是目前还没有看到硬度和抗腐蚀效果能够达到或接近斯特林银综合效果的足银材料相关的研究报告或商业开发。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的缺陷，提供一种硬质足银补口材料及其制备方法，由补口材料制备的足银具有较高的硬度，同时具有抗变色性能，能够达到斯特林银综合效果。
为了实现以上目的，本发明通过包括以下技术方案实现的：一种补口材料，包括以下组分及重量百分比：钆65％～80％、锗15％～25％和铟5％～20％。本发明中以钆作为主要的硬化元素，锗提高足银的抗变色性能，而铟用来降低补口合金的熔点，同时提高流动性。
优选地，该补口材料由以下组分及重量百分比组成：钆75％～80％、锗15％～20％和铟5％～10％。
本发明公开一种制备上述所述补口材料的方法，包括以下步骤：1)在惰性气氛保护下，按照重量百分比称取所述钆、所述锗和所述铟，加入至熔炼炉内进行熔炼；2)待所述钆、所述锗和所述铟合金熔炼完成，然后降温精炼，浇注成补口材料块体。
优选地，所述制备方法还包括将补口块体加工成丝材或颗粒的步骤。进一步将补口材料块体加工成丝材或颗粒状有利于硬质足金制备过程的配料。
优选地，在所述步骤1)中，所述熔炼的温度为1300～1500℃。用来确保钆、锗和铟合金完全熔化。
优选地，在所述步骤2)中，所述降温精炼的温度为850～1000℃，时间为30～60s。降温精炼使得补口材料内的成分均匀。
本发明公开一种硬质足银的制备方法，包括以下步骤：将上述所述的补口材料与纯度不小于99.9％的纯银按重量比为1:99进行配料，使用熔炼工艺进行熔炼，然后通过铸造或浇注获得硬质足银。本发明在熔炼完成后可直接铸造获得足银饰品，也可浇注获得硬质足银块体，再后续加工成饰品。
优选地，所述熔炼的温度为950℃～1200℃。
优选地，所述硬质足银硬度达到62.7Hv以上。
本发明还公开一种上述所述的方法制备的硬质足银。本发明中硬质足银既有较高的硬度，也具有良好的抗变色效果。
综上所述，本发明提供一种硬质足银补口材料及其制备方法，本发明的有益效果：
本发明以钆作为主要的硬化元素，其硬化效果高于其它轻金属和稀土材料；锗和铟起到辅助作用，锗提高足银的抗变色性能，而铟用来降低补口合金的熔点，同时提高流动性。本发明获得的硬质足银的硬度可达到62.7HV以上，并且具有良好的抗变色效果，提高足银综合力学性能，满足各类首饰特别是珠宝镶嵌类饰品的选用。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1
首先和制备补口材料，按重量百分比配料：钆77％、锗16％和铟7％。将纯度均为不小于99.9％的钆、锗和铟三种元素按比例混合后，抽真空至3*10-3Pa，充入氩气，至0.8个大气压，开电源感应加热至1350℃以上，获得钆、锗和铟三元合金熔体；然后迅速降至920℃精炼30s，使其成分均匀，随后浇注进入预先准备的石墨模具，获得补口合金。
补口加工完成后，使用线切割方法切下5g小块补口合金，然后与495g纯度不小于99.9％的纯银混合进行配料，使用首饰行业传统的安井熔炼炉进行熔炼和浇注，熔炼温度设置为1100℃，浇注获得硬质足银块体。
从硬质足银块体中间部位切块进行硬度分析，随机5个点测试硬度，取平均值。
实施例2
首先制备补口材料，按重量百分比配料：钆65％、锗20％和铟15％。将纯度均为不小于99.9％的钆、锗和铟三种元素按比例混合后，抽真空至3*10-3Pa，充入氩气，至0.6个大气压，开电源感应加热至1350℃以上，获得钆、锗和铟三元合金熔体；然后迅速降至850℃精炼40秒，使其成分均匀，随后浇注进入预先准备的石墨模具，获得补口合金。
补口加工完成后，使用线切割方法切下5g小块补口合金，然后与495g纯度不小于99.9％的纯银混合进行配料，使用安井熔炼炉进行熔炼和浇注，熔炼温度设置为1050℃，浇注获得硬质足银块体。
从硬质足银块体中间部位切块进行硬度分析。
实施例3
首先制备补口材料，按重量百分比配料：钆80％、锗15％和铟5％。将纯度均为不小于99.9％的钆、锗和铟三种元素按比例混合后，抽真空至3*10-3Pa，充入氩气，至0.5个大气压，开电源感应加热至1350℃以上，获得钆、锗和铟三元合金熔体；然后迅速降至1000℃精炼30秒，使其成分均匀，随后浇注进入预先准备的石墨模具，获得补口合金。
补口加工完成后，使用线切割方法切下5g小块补口合金，然后与495g纯度不小于99.9％的纯银混合进行配料，使用安井熔炼炉进行熔炼和浇注，熔炼温度设置为1150℃，浇注获得硬质足银块体。
从硬质足银块体中间部位切块进行硬度分析。
实施例4
首先制备硬质足银的补口材料，按重量百分比配料：钆68％、锗25％和铟7％。将纯度均为不小于99.9％的钆、锗和铟三种元素按比例混合后，抽真空至3*10-3Pa，充入氩气，至0.7个大气压，开电源感应加热至1350℃以上，获得钆、锗和铟三元合金熔体；然后迅速降至880℃精炼60秒，使其成分均匀，随后浇注进入预先准备的石墨模具，获得补口合金。
补口加工完成后，使用线切割方法切下5g小块补口合金，然后与495g纯度不小于99.9％的纯银混合进行配料，使用首饰行业传统的安井熔炼炉进行熔炼和浇注，熔炼温度设置为980℃，浇注获得硬质足银块体。
从硬质足银块体中间部位切块进行硬度分析。
实施例5
首先制备补口材料，按重量百分比配料：钆66％、锗16％和铟18％。将纯度均为不小于99.9％的钆、锗和铟三种元素按比例混合后，抽真空至3*10-3Pa，充入氩气，至0.6个大气压，开电源感应加热至1350℃以上，获得钆、锗和铟三元合金熔体；然后迅速降至980℃精炼45秒，使其成分均匀，随后浇注进入预先准备的石墨模具，获得补口合金。
补口加工完成后，使用线切割方法切下5g小块补口合金，然后与495g纯度不小于99.9％的纯银混合进行配料，使用首饰行业传统的安井熔炼炉进行熔炼和浇注，熔炼温度设置为1200℃，浇注获得硬质足银块体。
从硬质足银块体中间部位切块进行硬度分析。
测试结果
将实施例1至5获得的硬质足银块体进行硬度分析，测试结果如见表1所示。
表1实施例硬度数据表(硬度单位：Hv)
| 实施例 | 硬度1 | 硬度2 | 硬度3 | 硬度4 | 硬度5 | 平均硬度 |
| 1 | 75.2 | 73.1 | 72.8 | 73.6 | 74.0 | 73.7 |
| 2 | 65.9 | 66.7 | 68.2 | 65.3 | 67.2 | 66.7 |
| 3 | 75.6 | 77.8 | 78.1 | 77.1 | 79.0 | 77.5 |
| 4 | 66.4 | 64.1 | 65.2 | 67.8 | 63.2 | 65.3 |
| 5 | 63.2 | 61.9 | 60.8 | 62.5 | 65.0 | 62.7 |
由表1中实施例1至5的获得的硬质足银块体的硬度结果来看，本发明获得的硬质足银的平均硬度达到62.7Hv以上，比普通足银提高了一倍以上。从实际效果来看，钆的硬化效果非常明显，补口中钆的比重越高，获得的足银样品硬度就越高。因此，对于铸造件等对足银流动性要求较高的场合，需要适当降低钆含量，而在银饰品加工件而言，适当取钆含量较高的补口，更加有助于提高足银的硬度。
综上，本发明以钆作为主要的硬化元素，其硬化效果高于绝大多数轻金属和稀土材料；锗元素和铟元素起到辅助作用，锗提高足银的抗变色性能，而铟用来降低补口合金的熔点，同时提高流动性。本发明获得的硬质足银的硬度可达到62.7HV以上，并且具有良好的抗变色效果，满足各类首饰的需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种补口材料，其特征在于：包括以下组分及重量百分比：钆65％～80％、锗15％～25％和铟5％～20％；所述补口材料由以下方法制得，包括以下步骤：
1)在惰性气氛保护下，按照重量百分比称取所述钆、所述锗和所述铟，加入至熔炼炉内进行熔炼；
2)待所述钆、所述锗和所述铟合金熔炼完成，然后降温精炼，浇注成补口材料块体。
2.如权利要求1所述的补口材料，其特征在于：由以下组分及重量百分比组成：钆75％～80％、锗15％～20％和铟5％～10％。
3.一种制备如权利要求1或2所述的补口材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在惰性气氛保护下，按照重量百分比称取所述钆、所述锗和所述铟，加入至熔炼炉内进行熔炼；
2)待所述钆、所述锗和所述铟合金熔炼完成，然后降温精炼，浇注成补口材料块体。
4.如权利要求3所述的补口材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)中，所述熔炼的温度为1300～1500℃。
5.如权利要求3所述的补口材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述降温精炼的温度为850～1000℃，时间为30～60s。
6.如权利要求3所述的补口材料的制备方法，其特征在于：所述方法还包括将所述补口材料块体加工成丝材或颗粒的步骤。
7.一种硬质足银的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将如权利要求1或2所述的补口材料与纯度不小于99.9％的纯银按重量比为1:99进行配料，使用熔炼工艺进行熔炼，然后通过铸造或浇注获得硬质足银。
8.如权利要求7所述的硬质足银的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为950～1200℃。
9.一种由权利要求7至8任一所述的方法制备的硬质足银。
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