CN107974571B - 一种金瓷合金丝材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金瓷合金丝材及其制备方法，所述合金包括以下含量的成分：Ag 11～13wt％，Pt 1～2wt％，Zn 12～14wt％，Au余量。该合金丝材的制备方法步骤如下：(1)以银、锌为原料，熔化得到银锌中间合金；(2)以金、铂、银及银锌中间合金为原料，熔炼铸造制备金瓷合金铸锭；(3)将铸锭轧制成棒材，温度450℃～650℃，道次变形量1％～20％；(4)热拉丝，温度400℃～650℃，道次变形量1％～20％。本发明的制备方法可精确控制合金各成分的含量，且能够克服材料本身的脆性，明显改善加工性能。

Description

一种金瓷合金丝材及其制备方法
技术领域
本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及一种金瓷合金丝材及其制备方法。
背景技术
随着生物医学的不断发展，新材料、新技术的应用不断扩大，对牙科材料的发展和连接工艺不断提出新的要求。牙科材料的种类繁多，而使用最多的是金属材料。牙科金属材料虽具有稳定性好，优良的生物相容性、耐蚀性、耐磨性及机械性能，但是若连接不可靠，则在口腔内可能发生断裂，对患者造成新的伤害，因此，齿科材料的焊接可靠性问题，越来越受到高度关注。目前很多齿科焊料来自于国外进口，价格昂贵，希望国内能研制性能优越的焊料，替代进口产品。
结合金属材料的特点：金具有优异的延展性和耐磨性、耐蚀性，但强度低、质地软；银有增强合金强度，改善流动性等特点；铂可提高材料硬度、强度，加强合金稳定性；锌可降低合金熔点，改善合金流动性。制备一种金银铂锌四元合金焊料，该金瓷合金化学性能稳定，不易被氧化和分解，具有极强的抗腐蚀性；且熔点低(695～750℃)，同时有良好的焊接性能，色泽浅黄色，与金瓷齿科铸造合金的颜色很接近，其可以广泛用于齿科修复中的焊接。但是加工制备该合金丝材的难度较大，首先是由于形成该合金的四组元的熔点差异较大，且Zn含量高，故在合金熔炼过程中Zn易挥发损耗，致使合金的成分难以准确控制；其次，Zn的添加虽降低了合金的熔点，但同时给材料带来脆性大而难加工的问题。
因此，发明一种精确控制合金成分且易加工的金瓷合金丝材制备方法对医疗行业口腔修复方面具有非常重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种金瓷合金丝材及其制备方法。本发明提供的制备方法能精确控制合金材料成分，可有效改善合金丝材的加工性能，提高加工效率，减少贵金属损耗。
为实现上述目的，本发明制备的金瓷合金丝材包括以下含量的成分：
Ag 11～13wt％，Pt 1～2wt％，Zn 12～14wt％，Au余量。
本发明金瓷合金丝材的制备方法包括以下步骤：
(1)中间合金制备：以银、锌金属为原材料，利用真空感应熔炼炉进行熔化，熔化前充氩气保护，熔化后凝固得到银锌中间合金，并检测银锌中间合金中Zn的含量；
(2)铸锭制备：以金、铂、银及银锌中间合金为原材料，利用真空感应熔炼炉进行熔炼铸造得到金瓷合金铸锭；
(3)热轧开坯：铸锭通过孔型轧机进行热轧，轧制成为棒材；
(4)热拉丝：获得金瓷合金丝材。
如上所述的金瓷合金丝材制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中银锌中间合金按照Zn含量50wt％～90wt％进行配料。
如上所述的金瓷合金丝材制备方法，其特征在于所述步骤(3)热轧温度450℃～650℃，道次变形量1％～20％。
如上所述的金瓷合金丝材制备方法，其特征在于所述步骤(4)热拉温度400℃～650℃，道次变形量1％～20％。
如上所述的金瓷合金丝材制备方法，其特征在于所述成品丝材直径为φ0.2～φ1.5mm。
本发明方法通过两次真空感应熔炼制备金瓷合金铸锭，再通过热轧结合热拉工艺制备金瓷合金丝材。其有益效果包括以下几个方面：
1.本发明金瓷合金的制备方法，能制备高含锌量的合金材料，且制备的金瓷合金各合金成分能实现精准控制。由于组成该合金各组元间的熔点差异大，尤其是Zn的沸点低于其他组元的熔点，若以Au、Ag、Pt、Zn为原材料直接进行熔炼，Zn挥发损耗严重，难以准确控制合金成分。本发明首先合成Ag-Zn合金作为中间合金，检测出Zn的含量，再配料熔炼金瓷合金，合金成分得到准确控制。
2.在金瓷合金加工方面，由于该合金中Zn含量较高，导致材料脆性大，加工难度很大，无法按照常规合金丝材加工方法直接进行加工。本发明提出一条热轧、热拉丝加工流程及工艺参数，改善了金瓷合金的加工性能，有效缩短加工周期。
3.本发明金瓷合金丝材化学性能稳定，不易被氧化和分解，具有极强的抗腐蚀性；熔点较低，流动性好，有良好的焊接性能，色泽浅黄色，与金瓷齿科铸造合金很接近，可满足医疗行业口腔修复中的焊接使用。
附图说明
图1为本发明制备金瓷合金丝材方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
制备一种金瓷合金丝材，其设计成分为Ag 12.75wt％、Pt 1wt％、Zn 12.25wt％、Au余量。
具体步骤如下：
(1)以银、锌为原材料，按照Ag-60％Zn配料，利用真空感应熔炼炉进行熔炼，熔化前充氩气保护，熔化后凝固得到银锌中间合金。在银锌中间合金上不同位置随机取三份样品，分析检测Zn的实际含量。Zn含量结果分别为：59.64％、60.04％、59.84％。三组结果接近，说明所合成的银锌中间合金成分均匀；
(2)铸锭制备：以金、铂、银及银锌中间合金为原材料，按照以下比例配料：Ag12.75wt％、Pt 1wt％、Zn 12.25wt％、Au余量。利用真空感应熔炼炉进行熔炼铸造得到金瓷合金铸锭；检测铸锭的合金成分含量。
(3)热轧：铸锭采用630℃热轧，道次变形量15％，终轧至φ8mm的细棒材；
(4)热拉丝：热拉温度500℃，道次变形量10％，终拉至φ0.7mm的金瓷合金丝材。
金瓷合金铸锭取样检测合金成分，结果见表1，合金元素Ag、Pt、Zn的实际检测数据与设计成分接近。
实施例2
制备一种金瓷合金丝材，其设计成分为Ag 11.15wt％、Pt 1.5wt％、Zn13.75wt％、Au余量。
具体步骤如下：
(1)以银、锌金属为原材料，按照Ag-70％Zn配料，利用真空感应熔炼炉进行熔炼，熔化前充氩气保护，熔化后凝固得到银锌中间合金。在银锌中间合金上不同位置随机取三份样品，分析检测Zn的实际含量。Zn含量结果分别为：69.3％、69.88％、69.05％。三组结果接近，说明所合成的银锌中间合金成分均匀；
(2)铸锭制备：以金、铂、银及银锌中间合金为原材料，按照以下比例配料：Ag11.15wt％、Pt 1.5wt％、Zn 13.75wt％、Au余量。利用真空感应熔炼炉进行熔炼铸造得到金瓷合金铸锭；检测铸锭的合金成分含量。
(3)热轧：铸锭采用480℃热轧，道次变形量10％，终轧至φ8mm的细棒材；
(4)热拉丝：热拉温度430℃，道次变形量5％，终拉至φ1mm的金瓷合金丝材。
金瓷合金铸锭取样检测合金成分结果见表1，合金元素Ag、Pt、Zn的实际检测数据与设计成分接近。
对比例1
合金元素Zn不以中间合金形式添加到金瓷合金铸锭中。
铸锭制备：直接以金、铂、银、锌金属为原材料，按照以下比例配料：Ag 12.75wt％、Pt 1wt％、Zn 12.25wt％、Au余量。利用真空感应熔炼炉进行熔炼铸造得到金瓷合金铸锭。
金瓷合金铸锭取样检测合金成分，Zn含量偏低，导致其他成分相对偏高，具体见表1。原因为：单质Zn与其他三组元一同熔炼时，严重挥发。
对比例2
制备一种金瓷合金丝材，其设计成分为Ag 12.75wt％、Pt 1wt％、Zn 12.25wt％、Au余量。
步骤如下：
(1)以实施例1的方法制备金瓷合金铸锭；
(2)热轧：铸锭采用680℃热轧，道次变形量15％，轧制过程中，铸锭出现开裂，无法有效生产棒材。
对比例3
制备一种金瓷合金丝材，其设计成分为Ag 12.75wt％、Pt 1wt％、Zn 12.25wt％、Au余量。
步骤如下：
(1)以实施例1的方法制备金瓷合金铸锭；
(2)热轧：铸锭采用600℃热轧，道次变形量15％，终轧至φ8mm的细棒材；
(3)热拉丝：热拉温度380℃，道次变形量5％，加工过程中，因丝材脆性大而出现断裂现象。
表1实施例和对比例1金瓷合金铸锭中合金成分含量(wt％)
表2实施例1、2和对比例2、3金瓷合金的制备条件和结果
上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种金瓷合金丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)中间合金制备：以银、锌为原料，利用熔炼炉熔化，熔化前充氩气保护，熔化后凝固得到银锌中间合金，检测Zn的含量；
(2)铸锭制备：以金、铂、银及银锌中间合金为原料，利用熔炼炉熔炼铸造得到金瓷合金铸锭；
(3)热轧开坯：将步骤(2)所得铸锭轧制成棒材；所述热轧温度450～650℃，道次变形量1％～20％；
(4)热拉丝：将步骤(3)所得棒材热拉丝获得金瓷合金丝材成品；所述热拉丝温度400～650℃，道次变形量1％～20％；
所述丝材成品包括以下成分：Ag 11～13wt％，Pt 1～2wt％，Zn 12～14wt％，Au余量。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中按照银锌中间合金中Zn含量50～90wt％进行配料。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中的熔炼炉是真空感应熔炼炉。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)中使用孔型轧机进行热轧。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述丝材成品直径为φ0.2～1.5mm。
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