CN108425062A - 具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金。按照重量百分比,该合金的成分为:Li:0.2‑0.4wt.%,Re:0.3‑0.5wt.%,Ti:0.2‑0.3wt.%,Sn:3.0‑4.5wt.%,Ag:25.0‑32.0wt.%,Au:41.0‑43.0wt.%,余量为铜。该专利解决了目前10K红金具材料具有低温脆断，且技术落后的现状。通过合金成分的创新和优化突破首饰用10K红金材料的发展瓶颈。可以预计，该材料的实施和产业化会取得丰硕的经济成果和社会效益。

Description

具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种金合金。
背景技术
黄金是一种贵重金属，是人类最早发现和开发利用的金属之一。它是制作首饰和钱币的重要原料，又是国家的重要储备物资，素以金属之王著称。它不仅被视为美好和富有的象征，而且还以其特有的价值，造福于人类的生活。黄金的一个重要应用领域是装饰材料，包括首饰等。黄金还可以用于日用品，如镀金钟表、皮带扣、打火机、钢笔等。钟表王国瑞士国度不大，但其饰品业每年用金量达40吨左右，其中95％都用在制表业上。日本仅一家手表厂一年消耗金盐就达1吨，相当于消耗黄金680公斤。黄金的用途越来越广，消耗量也越来越大，因而引起世界各国对黄金的格外关切和浓厚的兴趣。
柔软的黄金很容易变形，也很容易磨损。因此，人们就开始尝试在纯金中加入少量其它合金元素来增加黄金的硬度,其中银、铜、锌等都是现在常用被添加到黄金中增加强度和韧性的金属。加入了合金元素的金，也就是金合金。确定金合金中金含量的制位在英文中叫Karat，按英文字头也可简称K。因此，装饰用的金合金又称为K金。
想要计算出每种K金中黄金的含量，可以用K 之前的数字除以24，得到的就是黄金在这种合成金属中的含量。拿18K金来说，18÷24=0.75，也就是18K金中的黄金含量为75%。现在K金的色彩很多，黄金在和其它金属进行合金化时，只要加入不同种类和含量的合金化元素，就形成不同颜色的K 金。
金合金的颜色随着合金元素的选择不同而有很大的改变。当金中加入铜时,便形成了红金;加入了银,镍或者钯便形成了白金。当形成红金时,在75%的黄金中加入25%的电解纯铜就为红金，这种比例下形成的18K 金颜色最红。加入银的话，颜色会变浅，加入越多的银，红色就会越浅。在18K金中，银的含量增加到10%，铜退至15% 左右的时候，颜色就会比较偏粉，也就成为了玫瑰金。玫瑰金是目前装饰领域最受欢迎的一种颜色,包括首饰和电子产品的外观。在iPhone6s推出玫瑰金版本之后，许多厂商也纷纷开始在自家的产品上加入玫瑰金的配色来吸引用户，玫瑰金已经成为电子产品的主流颜色。
但是目前而言,玫瑰金的18K红金材料很容易发生脆性断裂，严重时就像干柴一样易折，并没有表现出韧塑性优良的贵金属合金的力学性能。这种脆性断裂以及裂纹的产生不仅在首饰制造过程中会产生,在首饰的使用过程中也会突然发生。经常的在首饰制造车间,当18K红金材料铸造后就能发现多处的裂纹,且断口处没有任何塑性变形,呈现典型的脆性断裂。实际生产经验表明，这种裂纹在常用的18K,14K和10K红金合金中经常出现，特别是在18K红金合金中脆裂的问题尤其突出，生产厂家常受这个问题所困扰。
由于常用的18K红金、14K红金和10K红金都在可形成有序化结构的成分范围内，因此在铸造后的冷却过程中，或者在焊接后的冷却过程中，甚至在镶石上火漆的冷却过程中，都有可能形成有序化结构而增加材料的脆性，使得在对饰件进行铸造后处理过程中，稍微受到外力或冲击就可能引起饰件断裂，给首饰生产带来很大困扰和难度。
10K红金的低温脆断已经是首饰领域不可避免的问题,长久以来国内外的企业和研究机构进行了很多的尝试很研究。但是目前而言,对于10K红金的脆断问题只能采用间接的方法来解决,例如加快铸件的凝固速度,采用再均匀化后变形的工艺等。但是,这些方式并不能从根本上为10K红金的低温脆断提供彻底的解决方案,在长时间使用后10K红金还是会发生脆性断裂。通过先进的材料设计技术可以通过底层性的热力学和动力学手段对合金材料进行创新,并且对10K红金的低温脆断问题的解决和产业化会有很大的市场价值。面对日趋激烈的国际国内市场竞争，必须加快结构调整步伐，这不仅是我国首饰行业生存与发展的需要，也是当今世界相关领域的发展趋势。简单而言,通过技术创新和优化设计来突破制约我国10K红金生产与使用发展瓶颈。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金。按重量百分比计,合金的组成为Li:0.2-0.4wt.%,Re:0.3-0.5wt.%,Ti:0.2-0.3wt.%,Sn:3.0-4.5wt.%,Ag:25.0-32.0wt.%,Au:41.0-43.0wt.%,余量为铜。
上述具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金。的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1050度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）传统的10K红金在均匀化处理后，轧制之前需进行中温热锻加工。但是由于铸锭内部质量差，残存有氧化物夹杂，锻造时将在氧化夹杂处产生微裂纹。在锻造过程中，微裂纹进一步扩展，造成成材率低。本专利申请保护的金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。
（2）常用的10K红金可以在常见的冷却速度下形成有序化结构，因而导致了红金合金的结构脆性。在常见的金合金成分范围内，在铸造后的冷却过程中或者在焊接后的冷却过程中，甚至在镶石上火漆的冷却过程中，都会形成有序化结构而增加材料的脆性，使得在对饰件进行铸造后处理过程中，稍微受到外力或冲击就可能引起饰件断裂，给首饰生产带来很大困扰和难度。本合金的材料新型设计可以在降温冷却或者以后的使用过程中大大降低了有序化的进程，因而可以在加工和使用过程中（10-20年内）完全避免因为合金的有序化过程导致的材料脆断。
（3）该合金在空气中的耐蚀性属于较稳定材料，在弱酸、弱碱汗水中属于稳定型材料，其耐蚀性靠加入热力学稳定性较高的合金元素。在腐蚀环境中，能形成钝化的保护膜，这种膜在不同的介质中，由于去极化作用的结果，从而表现出不同的耐腐蚀性能，对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。可以预计，该材料的实施和产业化毕竟取得优异的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
一种具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金。按重量百分比计，合金的组成为Li:0.2wt.%,Re:0.3wt.%,Ti:0.2wt.%,Sn:3.0wt.%,Ag:25.0wt.%,Au:41.0wt.%,余量为铜。上述具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1050度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。
本专利申请保护的金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。本合金的材料新型设计可以在降温冷却或者以后的使用过程中大大降低了有序化的进程，因而可以在加工和使用过程中（10-20年内）完全避免因为合金的有序化过程导致的材料脆断。该合金在空气中的耐蚀性属于较稳定材料，在弱酸、弱碱汗水中属于稳定型材料，其耐蚀性靠加入热力学稳定性较高的合金元素。在腐蚀环境中，能形成钝化的保护膜，这种膜在不同的介质中，由于去极化作用的结果，从而表现出不同的耐腐蚀性能，对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。可以预计，该材料的实施和产业化毕竟取得优异的经济效益和社会效益。
实施例2
一种具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金。按重量百分比计，合金的组成为Li:0.4wt.%,Re:0.5wt.%,Ti:0.3wt.%,Sn:4.5wt.%,Ag:32.0wt.%,Au:43.0wt.%,余量为铜。上述具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1050度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。
本专利申请保护的金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。本合金的材料新型设计可以在降温冷却或者以后的使用过程中大大降低了有序化的进程，因而可以在加工和使用过程中（10-20年内）完全避免因为合金的有序化过程导致的材料脆断。该合金在空气中的耐蚀性属于较稳定材料，在弱酸、弱碱汗水中属于稳定型材料，其耐蚀性靠加入热力学稳定性较高的合金元素。在腐蚀环境中，能形成钝化的保护膜，这种膜在不同的介质中，由于去极化作用的结果，从而表现出不同的耐腐蚀性能，对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。可以预计，该材料的实施和产业化毕竟取得优异的经济效益和社会效益。
实施例3
一种具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金。按重量百分比计，合金的组成为Li:0.3wt.%,Re:0.4wt.%,Ti:0.2wt.%,Sn:3.8wt.%,Ag:28.0wt.%,Au:42.0wt.%,余量为铜。上述具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1050度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。
本专利申请保护的金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。本合金的材料新型设计可以在降温冷却或者以后的使用过程中大大降低了有序化的进程，因而可以在加工和使用过程中（10-20年内）完全避免因为合金的有序化过程导致的材料脆断。该合金在空气中的耐蚀性属于较稳定材料，在弱酸、弱碱汗水中属于稳定型材料，其耐蚀性靠加入热力学稳定性较高的合金元素。在腐蚀环境中，能形成钝化的保护膜，这种膜在不同的介质中，由于去极化作用的结果，从而表现出不同的耐腐蚀性能，对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。可以预计，该材料的实施和产业化毕竟取得优异的经济效益和社会效益。

Claims (3)

1.一种具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金；按照重量百分比,该合金的成分为:Li:0.2-0.4wt.%,Re:0.3-0.5wt.%,Ti:0.2-0.3wt.%,Sn:3.0-4.5wt.%,Ag:25.0-32.0wt.%,Au:41.0-43.0wt.%,余量为铜。
2.权利要求1所述具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金，其特征在于包括如下冶炼步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1050度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。
3.据权利要求1所述具有抑制低温脆性的10K红金用含Li和Re金合金，其特征在于包含如下使用步骤：将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。
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