CN108707777A

CN108707777A - 具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺

Info

Publication number: CN108707777A
Application number: CN201810753686.XA
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: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2018-10-26

Abstract

本发明公开了具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:B:0.3‑0.5wt.%,Ca:1.2‑1.5wt.%,Hf:0.4‑0.6wt.%,Nb:0.5‑0.8wt.%,Yb:0.3‑0.5wt.%,Zn:5.0‑8.0wt.%,In:3.0‑6.4wt.%,Cu:15.0‑18.0wt.%,余量为铂。该专利在提供一种具备极其优异性能的黄色铂合金的同时，也大大丰富了市场上首饰用铂合金的种类。

Description

具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铂合金。

背景技术

除了黄金以及K金外，铂也是首饰领域常用的一种贵金属。早在公元前700年，古埃及人就用铂金铸成象形文字，装饰神匣。今天，铂金首饰已受到越来越多消费者的青睐。作为世界上最稀有的贵金属之一，铂金的特点是明显的。铂纯度极高，几乎没有杂质，其典雅纯朴的色泽是与生俱来的，不会随着时光的流逝褪缺。铂的白色能最佳地展现钻石的光芒和高贵，是珍贵珠宝的最佳底座。铂的纯净也不会使肌肤有过敏反应。铂的比重高，为21.45g/cm³(黄金和白银的比重分别为19. 3g/cm³和10. 5g/cm³)，具有超强的耐酸碱性。铂具有极其优异的塑性，比如将1克铂金拉成细丝，其长度延伸可达2公里。珠宝商们打造出了极其柔韧的网状铂金首饰，其呈现出的高贵和与众不同，是其它贵金属无法比拟的。铂的诸多优良特性，使其在首饰行业的竞争中一直占据优势，受到了更多消费者的垂青。但为了更适合制作首饰，一般都要在铂金中加入5%至10%的钯，市场上销售的铂金饰品几乎都是铂金含量90%和95%的铂钯合金。

国际首饰业界因铂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铂来制作加工首饰，使之作为首饰和装饰艺术品之用，并且逐渐形成时尚潮流。铂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铂白金，使之作为首饰和装饰艺术品之用，并且逐渐形成时尚潮流。国际上不仅用铂制作首饰，而且在解决了生产技术后，还开发了以铂为材料的名贵腕表。无论单独製作首饰还是镶嵌宝石，铂合金堪称最理想的材质。

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，而目前铂族贵金属首饰的颜色只有白色，比较单一，色彩绚丽的铂无疑满足了都市女性对首饰色彩多样化的需求。新一代彩铂走的是时尚路线，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。彩铂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，目前市场上的铂合金制备的首饰，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铂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，严重地影响了铂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铂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，提供具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为:B:0.3-0.5wt.%,Ca:1.2-1.5wt.%,Hf:0.4-0.6wt.%,Nb:0.5-0.8wt.%,Yb:0.3-0.5wt.%,Zn:5.0-8.0wt.%,In:3.0-6.4wt.%,Cu:15.0-18.0wt.%,余量为铂。

上述具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂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1850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1850度保温1分钟并浇铸出炉;铂合金浇铸采用直径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920度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的铂板;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900度，时间为3-5小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）纯铂作为首饰用材料具有其它金属无法比拟的特点，但是目前为止首饰用铂合金只有白色的铂金。为了克服铂金材料颜色单一的特性，彩色铂合金应运而生。彩色铂合金不仅保持了纯铂的雍容华贵，而且也使得颜色变得丰富多彩。新一代彩铂走的是时尚路线，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。本专利申请保护的黄色铂首饰用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。

（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。该合金具有极其优异的力学性能。该材料的屈服强度为190-200MPa,抗拉强度为320-360MPa,延伸率为50-60%,弹性模量为100-120GPa。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2%，由强度和硬度上升引起的塑性变形量下降不超过4%。因而该材料在制备成首饰后，在使用5年后，不会发生脆断和表面脱落的现象。

（3）该合金的抗变色性能可以通过人工汗液实验来评价其耐腐蚀性。实验周期为60hr，对汗液(放置60hr后)浸泡前后合金测定合金颜色的变化。结果表明，该合金经过汗液腐蚀试验后，表面并没有发生脱色，褪色或者表面产生腐蚀斑点的现象。此外，由于合金中不同元素以及形成的相具有不同的腐蚀热力学倾向，本专利申请保护的黄色铂合金并没有发生选择性腐蚀，没有形成局部性的腐蚀斑点。经过汗液腐蚀试验后，该合金的表面没有发生溶解或者其它形式的变化，仍然保持汗液腐蚀前黄铜般的亮丽颜色。相比而言，目前采用的在白色铂合金在使用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铂合金，由于优化了合金中和相的成分和含量，并在铂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

具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为:B:0.3wt.%,Ca:1.2wt.%,Hf:0.4wt.%,Nb:0.5wt.%,Yb:0.3wt.%,Zn:5.0wt.%,In:3.0wt.%,Cu:15.0wt.%,余量为铂。上述具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂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1850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1850度保温1分钟并浇铸出炉;铂合金浇铸采用直径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920度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的铂板;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900度，时间为3-5小时。

该黄色铂首饰用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。经过汗液腐蚀试验后，该合金的表面没有发生溶解或者其它形式的变化，仍然保持汗液腐蚀前黄铜般的亮丽颜色。相比而言，目前采用的在白色铂合金在使用6个月后就发生变色和脱落的现象。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2%，由强度和硬度上升引起的塑性变形量下降不超过4%。因而该材料在制备成首饰后，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，并在铂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

具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为:B:0.5wt.%,Ca:1.5wt.%,Hf:0.6wt.%,Nb:0.8wt.%,Yb:0.5wt.%,Zn:8.0wt.%,In:6.4wt.%,Cu:18.0wt.%,余量为铂。上述具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂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1850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1850度保温1分钟并浇铸出炉;铂合金浇铸采用直径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920度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的铂板;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900度，时间为3-5小时。

实施例3

具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为:B:0.4wt.%,Ca:1.3wt.%,Hf:0.5wt.%,Nb:0.6wt.%,Yb:0.4wt.%,Zn:5.8wt.%,In:3.2wt.%,Cu:16.0wt.%,余量为铂。上述具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂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1850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1850度保温1分钟并浇铸出炉;铂合金浇铸采用直径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920度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的铂板;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900度，时间为3-5小时。

Claims

1.具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺；按重量百分比计,合金的组成为: B:0.3-0.5wt.%,Ca:1.2-1.5wt.%,Hf:0.4-0.6wt.%,Nb:0.5-0.8wt.%,Yb:0.3-0.5wt.%,Zn:5.0-8.0wt.%,In:3.0-6.4wt.%,Cu:15.0-18.0wt.%,余量为铂。

2.权利要求1所述具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺，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1850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1850度保温1分钟并浇铸出炉;铂合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。

3.据权利要求1所述具有时效稳定性的黄色耐腐蚀铂合金及其加工工艺，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920度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的铂板;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900度，时间为3-5小时。