CN108677055A - 一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金。按照重量百分比,该合金的成分为:Mg:0.8‑1.2wt.%,Al:2.0‑3.0wt.%,Nb:1.2‑1.5wt.%,Ti:2.4‑2.6wt.%,C:0.2‑0.3wt.%,Re:2.0‑2.5wt.%,Sc:3.0‑3.2wt.%,Cu:35.0‑38.0wt.%,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玫瑰色泽的钯合金，且大大丰富了市场上首饰用钯合金种类。

Description

一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种钯合金。
背景技术
钯外观与铂金相似，呈银白色金属光泽，色泽鲜明，延展性强。钯是世界上最稀有的贵金属之一，比黄金要稀少很多。世界上只有俄罗斯和南非等少数国家出产，每年总产量不到黄金的 5%。钯的外观闪耀著洁白的光芒，纯度还十分适合肌肤，不会造成皮肤过敏。钯异常坚韧，制成的首饰不仅具有铂般自然天成的迷人光彩，而且经得住岁月的磨砺，历久如新。
钯作为拥有白色金属光泽的稀有贵金属，其拥有独特的气质，钯首饰在首饰市场备受关注，可以说钯正逐渐成为市场的新宠。钯首饰的美丽，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、永恒的象徵。由于其性质和铂的相似性，起初人们将钯作为铂首饰的一种添加元素。直到近年人们才将其作为主体元素制作珠宝首饰。
在国际时尚持续的色彩潮流引领下，越来越多的都市女性成为现代色彩时尚的追随者，希望通过多变的色彩搭配展现与众不同的个性。为了满足消费者对首饰色彩多样化的需求，以丰富的色彩开辟彩色贵金属首饰新品种，必将填补了国内外市场空白，引起行业的极大关注。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。
在闪闪发光的黄金饰品与经典高雅的铂金饰品之后，色调柔和迷人的玫瑰色饰品渐成为时尚人士的新宠，以它特有的风格与文化，演绎出贵金属饰品的又一片崭新天地。与传统的黄金和铂金相比，玫瑰色的贵金属不但能使有色宝石的色彩更加浓重，还体现了金属材质的精致、细腻。在款式上也是千姿百态，有心形、榄尖形、椭圆形、梨形、祖母绿形。各种风格迥异的饰品，可谓璀璨耀眼，女性无论是着职业装，还是晚礼服及吊带裙，与之相配都显出高雅的气质。
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,目前钯首饰用合金中并没有高质量具备玫瑰色的钯合金。市场上销售的玫瑰色钯合金，是通过表面离子镀的方法获得的。由于TiCN具有玫瑰金类似的颜色和色泽,可以在贵金属表面镀上一层TiCN。但是由于TiCN的色泽和玫瑰金有些差距,通常还在TiCN的上边镀上一层薄的玫瑰金来提升玫瑰色的观感。但是,这些玫瑰金的镀层在使用几个月后经常出现镀层脱落,镀层变色的现象。严重的影响了钯合金表面通过镀层的办法获得玫瑰的观感。因而,直接开发具有玫瑰色的钯合金是一种底层性的解决方案。
尽管我国珠宝首饰业,尤其是首饰用合金,发展迅速，但由于起步晚，起点低，在一些技术环节上与国际水平相比还有很大差距。行业难题长时间不解决,不仅影响了相关产品的市场销售量和使用体验,也严重的限制了该类产品在国际领域的市场占有量。开发并产业化具有玫瑰色的钯合金已经是首饰领域不可避免的问题，长久以来国内的很多研究机构和企业进行了多方位的尝试，但是令人遗憾的是，目前为止尚未取得任何实质性的进展。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,并且对研制和开发玫瑰钯的难题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。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金。按重量百分比计,合金的组成为:Mg:0.8-1.2wt.%,Al:2.0-3.0wt.%,Nb:1.2-1.5wt.%,Ti:2.4-2.6wt.%,C:0.2-0.3wt.%,Re:2.0-
2.5wt.%,Sc:3.0-3.2wt.%,Cu:35.0-38.0wt.%,余量为钯。
上述一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金的制备方法，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）尽管玫瑰金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备玫瑰色的产品。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。现有的玫瑰钯首饰是通过表面镀层的办法镀上具备玫瑰色的TiCN镀层以及一层薄的玫瑰金来获得玫瑰色，但是该类产品耐腐蚀性能特差，容易变色，性质不稳定。因而，直接开发新一代玫瑰色钯合金材料是一种底层性的解决方案。本专利申请保护的玫瑰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。
（2）该合金的色泽测定采用在D65标准光源和日本柯尼卡美能达公司的CM-700d型分光测色仪测定合金表面的明度L*，红绿色度a*和黄蓝色度b*。对于传统玫瑰金而言，L*，a*和，b*分别为84.0，11.0和16.0，而本材料的这些参数分别为83.8，11.0和15.4。因而产品的视觉效果和玫瑰金的色差不明显，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。
（3）该合金中通过添加的少量合金元素形成金属间化合物作为晶粒的细化剂，以使得该合金在凝固或者随后冷加工后的再结晶过程中作为新晶粒的形核中心而使得晶粒得到细化，硬度和强度增加，热稳定性提高。此外，还可以使得首饰的耐疲劳性能得到提升和改善，并可以消除过早的失效。该合金具有极其优异的力学性能。该材料的屈服强度为180-210MPa,抗拉强度为360-390MPa,延伸率为40-60%,弹性模量为120-140GPa。且该合金具备长时间的时效稳定性。在使用5年后，该合金的力学性能变化不超过5%，由强度和硬度上升引起的塑性变形量下降不超过2%。因而该材料在制备成玫瑰钯首饰后，在使用5年后，不会发生脆断和表面脱落的现象。
（4）该材料制备的首饰件，在海洋环境下的腐蚀速度为2.9×10-6mm/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，目前采用的在钯合金表面镀上TiCN和玫瑰金镀层的玫瑰色首饰，在使用6个月后就发生变色和脱落的现象。本专利申请保护的玫瑰钯合金，由于优化了合金中和相的成分和含量，并在玫瑰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，玫瑰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
一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金。按重量百分比计，合金的组成为: Mg:0.8wt.%,Al:2.0wt.%,Nb:1.2wt.%,Ti:2.4wt.%,C:0.2wt.%,Re:2.0wt.%,Sc:3.0wt.%,Cu:35.0wt.%,余量为钯。上述一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金的制备方法，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。
该合金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。该产品的视觉效果和玫瑰金的色差不明显，具有非常优异的装饰效果。该合金具有极其优异的力学性能。该材料的屈服强度为180-210MPa,抗拉强度为360-390MPa,延伸率为40-60%,弹性模量为120-140GPa。且该合金具备长时间的时效稳定性。在使用5年后，该合金的力学性能变化不超过5%，由强度和硬度上升引起的塑性变形量下降不超过2%。因而该材料在制备成玫瑰钯首饰后，在使用5年后，不会发生脆断和表面脱落的现象。由于优化了合金中和相的成分和含量，并在玫瑰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，玫瑰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
一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金。按重量百分比计，合金的组成为:Mg:1.2wt.%,Al:3.0wt.%,Nb:1.5wt.%,Ti:2.6wt.%,C:0.3wt.%,Re:2.5wt.%,Sc:3.2wt.%,Cu:38.0wt.%,余量为钯。上述一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金的制备方法，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。
该合金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。该产品的视觉效果和玫瑰金的色差不明显，具有非常优异的装饰效果。该合金具有极其优异的力学性能。该材料的屈服强度为180-210MPa,抗拉强度为360-390MPa,延伸率为40-60%,弹性模量为120-140GPa。且该合金具备长时间的时效稳定性。在使用5年后，该合金的力学性能变化不超过5%，由强度和硬度上升引起的塑性变形量下降不超过2%。因而该材料在制备成玫瑰钯首饰后，在使用5年后，不会发生脆断和表面脱落的现象。由于优化了合金中和相的成分和含量，并在玫瑰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，玫瑰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3
一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金。按重量百分比计，合金的组成为: Mg:0.9wt.%,Al:2.5wt.%,Nb:1.4wt.%,Ti:2.5wt.%,C:0.2wt.%,Re:2.4wt.%,Sc:3.1wt.%,Cu:36.0wt.%,余量为钯。上述一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金的制备方法，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。
该合金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。该产品的视觉效果和玫瑰金的色差不明显，具有非常优异的装饰效果。该合金具有极其优异的力学性能。该材料的屈服强度为180-210MPa,抗拉强度为360-390MPa,延伸率为40-60%,弹性模量为120-140GPa。且该合金具备长时间的时效稳定性。在使用5年后，该合金的力学性能变化不超过5%，由强度和硬度上升引起的塑性变形量下降不超过2%。因而该材料在制备成玫瑰钯首饰后，在使用5年后，不会发生脆断和表面脱落的现象。由于优化了合金中和相的成分和含量，并在玫瑰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，玫瑰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。

Claims (3)

1.一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金；按照重量百分比,该合金的成分为: Mg:0.8-1.2wt.%,Al:2.0-3.0wt.%,Nb:1.2-1.5wt.%,Ti:2.4-2.6wt.%,C:0.2-0.3wt.%,Re:2.0-2.5wt.%,Sc:3.0-3.2wt.%,Cu:35.0-38.0wt.%,余量为钯。
2.权利要求1所述一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金，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所述一种具有优异韧性和时效稳定性的首饰用玫瑰钯合金，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。
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