CN108467963A

CN108467963A - 具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺

Info

Publication number: CN108467963A
Application number: CN201810743348.8A
Authority: CN
Inventors: 杨长江
Original assignee: Guangzhou Xianzhi Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xianzhi Technology Co Ltd; Guangzhou Yuzhi Technology Co Ltd
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2018-08-31

Abstract

本发明公开了具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为:Ca:0.3‑0.8wt.%,Sn:2.4‑5.8wt.%,Bi:2.2‑3.6wt.%,Mo:0.4‑1.2wt.%,C:0.2‑0.4wt.%,Pd:4.0‑6.5wt.%,Mn:1.0‑1.5wt.%,Zn:20.0‑25.0wt.%,余量为钯。该专利提供了一种市面上尚没有的具有优异性能黄色的钯合金，且大大丰富了市场上首饰用钯合金种类。

Description

具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种钯合金。

背景技术

纯金首饰历来是人们普遍喜爱的，这是由于纯金具有纯正、耐酸耐碱、经久不变的特征，且价值量最大，能充分体现拥有者的富足、华贵、稳重、忠诚等品性。但是作为饰品使用纯金时，由于其耐磨性差，经常佩带其表面易被磨蚀刻画，造成金损耗并影响首饰光洁度。首饰领域的贵金属，钯是除了黄金之外的一种重要的首饰用金属。

钯具有银白色，延展性强，比铂稍硬。钯金具有极佳的物理与化学性能，耐高温、耐腐蚀、耐磨损和具有极强的伸展性，在纯度、稀有度及耐久度上，都可与铂金互相替代。常见的钯合金的主要合金系有：（1）钯金合金Pd-Au合金，由于这类合金的熔点高和耐蚀性高，故用来制造化工器皿和制造人造纤维拉模；（2）钯银合金Pd-Ag合金，含50%以下银Ag的合金的耐蚀性接近于钯，含50%Ag和10%Pt或Au的Pd-Ag合金可用来制造光学仪器耐蚀零件和表壳；（3）钯铱合金Pd-Ir合金，铱Ir能显著提高Pd的耐蚀性，Pd-Ir合金用作电接触点。钯合金拥有重要的工业用途，常用作制备汽车行业尾气排放的催化剂转化器。

作为自然界的组成物质，钯在1803年被英国化学和物理学家沃拉斯顿从粗铂中分离出来。由于其性质和Pt的相似性，起初人们将钯作为铂金首饰的一种添加元素。近些年来，国际首饰业界开始加工钯白金，使之作为首饰和装饰艺术品之用，并且逐渐形成时尚潮流。钯合金可与铂金互相替代，无论单独制作首饰还是镶嵌宝石，堪称最理想的材质。钯金首饰的美丽，源于古希腊人浓郁的浪漫时尚气质和古典生活情调，从而使人们得到美的享受。它是纯洁、美丽、智慧、永恒的象征。钯制成的首饰不仅具有铂金般自然天成的迷人光彩，而且经得住岁月的磨砺，历久如新。钯金几乎没有杂质，纯度极高，闪耀着洁白的光芒。钯金的纯度还十分适合肌肤，不会造成皮肤过敏。

国际首饰业界因钯独特的化学及物理特性活跃，致使首饰加工工艺难度大，熔炼时容易飞溅，损耗大，所以国内外首饰业也是近些年才开始用钯来制作加工首饰，使之作为首饰和装饰艺术品之用，并且逐渐形成时尚潮流。钯首饰的加工制作都特别复杂，对各个环节的要求非常挺高。经过多年的发展，国际首饰业界开始加工各种钯白金，使之作为首饰和装饰艺术品之用，并且逐渐形成时尚潮流。国际上不仅用钯制作首饰，而且在解决了生产技术后，还开发了以钯为材料的名贵腕表。无论单独製作首饰还是镶嵌宝石，钯合金堪称最理想的材质。

据悉，近年来色彩流行趋势日新月异，爱美的都市女性不断追求首饰色彩的多样性，而目前钯族贵金属首饰的颜色只有白色，比较单一，色彩绚丽的彩钯无疑满足了都市女性对首饰色彩多样化的需求。新一代彩钯走的是时尚路线，不仅色彩具有差异化优势，而且设计上注入了更多时尚元素，更能彰显个性、体现品位。彩钯经过数十道工序精心制作，在正常佩戴情况下不会变色，性质稳定。但是令人遗憾的是，目前市场上的钯合金制备的首饰，只有白色的达到了首饰用的使用性能。尽管可以通过离子镀的方法在钯首饰的表面制备一层彩色的镀层，但这些镀层在使用6个月后一般都会镀层脱落，褪色和腐蚀的现象发生，严重地影响了钯合金作为首饰用合金的进一步推广和市场占有量的扩大。

我国珠宝业虽然在数量和产量上的绝对数字较大，但是企业规模小、核心竞争力不强。在发展过程中，珠宝企业通常作为加工者，并未在生产积累的过程中创新，形成出自己的特色。长期以来，国内大部分珠宝企业都停留在接单加工生产的OEM形式，使用自己的生产线，生产自己的产品，最后却贴上他人的品牌。即使是一些较大的企业，其首饰用合金生产的关键材料却几乎完全依赖进口，在新型饰品材料研发方面几乎是一片空白。因此，研发并产业化高性能具有自主知识产权的饰品钯合金材料及相关材料的制备技术对于增强我国珠宝产业的竞争力将具有十分积极的作用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为:Ca:0.3-0.8wt.%,Sn:2.4-5.8wt.%,Bi:2.2-3.6wt.%,Mo:0.4-1.2wt.%,C:0.2-0.4wt.%,Pd:4.0-6.5wt.%,Mn:1.0-1.5wt.%,Zn:20.0-25.0wt.%,余量为钯。

上述具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺的制备方法，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1650度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1650度保温1分钟并浇铸出炉;钯合金浇铸采用直径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20-30%;每两次轧制后中间退火温度为820度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的钯板;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3-4小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）尽管钯首饰的销售和产业化已经取得了很亮丽的成绩,但是很遗憾的是,目前首饰用钯合金中并没有具色黄色的产品。新一代彩钯走的是时尚路线，不仅色彩具有差异化优势，而且设计上注入了更多时尚元素，更能彰显个性、体现品位。因而，直接开发新一代黄色钯合金材料是一种底层性的解决方案。本专利申请保护的黄色钯在本质上克服了化学不稳定性以及容易褪色的现象。通过引入合适的微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以稳定相的形式存在。该合金具有类似黄铜的鲜艳黄色，因而产品的视觉效果具有非常优异的装饰效果。该合金由于进行了材料成分和结构的创新来获得优异的外表观感，因而是一种底层性的解决方案。

（2）该合金表面光亮，填充性能好，显微组织显示合金内部干净，无夹杂，很少气孔。铸锭基本为等轴晶，偏析不严重。合金元素的优化能显著提高合金流动性，从而有效提高合金的填充性能以及表面质量，它使得合金在铸态下可以直接获得光亮的表面。此外，合金元素的优化还能使得形成稳定的氧化物，降低合金与铸模以及氧气的反应倾向，使最终产品杂质含量减少。减少低熔点的共晶化合物的生成，使得它们不容易在晶界偏析聚集，从而导致合金脆化和在加热条件下往往会导致脆性裂纹出现。本专利在本质上克服了由于结构有序化的造成的结构应力以及脆性。通过引入微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以单相的形式存在。由于没有有序化的产生或者相变应力的生成，因而该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。

（3）该材料制备的首饰件，在海洋环境下的腐蚀速度为1.2×10^-6mm/年。因而在海洋气候下，该材料可以安全使用10年以上而没有明显的腐蚀现象发生。相比而言，目前采用的在白色钯合金在使用6个月后就发生变色和脱落的现象。本专利申请保护的黄色钯合金，由于优化了合金中和相的成分和含量，并在钯表面形成了一层致密的保护膜而使得该合金具有优异的耐腐蚀，抗氧化作用看，因而延长了该合金的使用时间。该合金在日常佩戴后，黄色的表面没有发生明显的腐蚀现象或者表面划痕出现，且具有良好的耐人工汗液腐蚀的能力。可以预计，该材料的实施和产业化必将取得优异的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1

具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为:Ca:0.3wt.%,Sn:2.4wt.%,Bi:2.2wt.%,Mo:0.4wt.%,C:0.2wt.%,Pd:4.0wt.%,Mn:1.0wt.%,Zn:20.0wt.%,余量为钯。上述具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺的制备方法，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1650度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1650度保温1分钟并浇铸出炉;钯合金浇铸采用直径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20-30%;每两次轧制后中间退火温度为820度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的钯板;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3-4小时。

该黄色钯在本质上克服了化学不稳定性以及容易褪色的现象。通过引入合适的微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以稳定相的形式存在。该合金具有类似黄铜的鲜艳黄色，因而产品的视觉效果具有非常优异的装饰效果。通过引入微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以单相的形式存在。由于没有有序化的产生或者相变应力的生成，因而该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。由于优化了合金中和相的成分和含量，并在钯表面形成了一层致密的保护膜而使得该合金具有优异的耐腐蚀，抗氧化作用看，因而延长了该合金的使用时间。该合金在日常佩戴后，黄色的表面没有发生明显的腐蚀现象或者表面划痕出现，且具有良好的耐人工汗液腐蚀的能力。

实施例2

具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为:Ca:0.8wt.%,Sn:5.8wt.%,Bi:3.6wt.%,Mo:1.2wt.%,C:0.4wt.%,Pd:6.5wt.%,Mn:1.5wt.%,Zn:25.0wt.%,余量为钯。上述具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺的制备方法，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1650度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1650度保温1分钟并浇铸出炉;钯合金浇铸采用直径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20-30%;每两次轧制后中间退火温度为820度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的钯板;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3-4小时。

实施例3

具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为:Ca:0.5wt.%,Sn:2.8wt.%,Bi:2.5wt.%,Mo:0.6wt.%,C:0.3wt.%,Pd:4.2wt.%,Mn:1.4wt.%,Zn:24.0wt.%,余量为钯。上述具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺的制备方法，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1650度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1650度保温1分钟并浇铸出炉;钯合金浇铸采用直径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20-30%;每两次轧制后中间退火温度为820度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的钯板;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3-4小时。

Claims

1.具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺；按重量百分比计,合金的组成为:Ca:0.3-0.8wt.%,Sn:2.4-5.8wt.%,Bi:2.2-3.6wt.%,Mo:0.4-1.2wt.%,C:0.2-0.4wt.%,Pd:4.0-6.5wt.%,Mn:1.0-1.5wt.%,Zn:20.0-25.0wt.%,余量为钯。

2.权利要求1所述具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺，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1650度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1650度保温1分钟并浇铸出炉;钯合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。

3.据权利要求1所述具有大变量能力黄色首饰用钯合金及其加工工艺，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20-30%;每两次轧制后中间退火温度为820度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的钯板;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3-4小时。