CN108796270A

CN108796270A - 一种具有优异弹性性能的18k黄金用金合金

Info

Publication number: CN108796270A
Application number: CN201810705054.6A
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: 2018-07-01
Filing date: 2018-07-01
Publication date: 2018-11-13

Abstract

本发明公开了一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金。按照重量百分比,该合金的成分为:Sr:0.8‑1.0wt.%,Ge:1.0‑1.2wt.%,Ho:0.2‑0.3wt.%,Pr:0.2‑0.4wt.%,V:0.3‑0.5wt.%,S:0.1‑0.3wt.%,Ag:8.0‑10.0wt.%,Au:74.0‑76.0wt.%,余量为铂。该专利解决了目前18K黄金材料弹性不足，且技术落后的现状。通过先进的材料设计在大大提高18K黄金弹性性能的同时，也解决了该类合金在低温使用后脆断的现象。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

一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金

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。

我国的黄金珠宝首饰消费从20世纪80年代初发展至今，从发展初期以购买纯金饰品为主，注重保值作用，但款式、风格极少变化，品种单调。演化到现在K金首饰开始大量面市，而且发展势头迅猛。很明显的可以看到,人们的消费观念由注重价值转向追求个性化，讲究首饰的款式、工艺，讲究首饰与自身个性、穿着的匹配。K金首饰由于款式新潮、颜色丰富、价格低、多元化、个性化的款式满足了消费者的需求，而它也因此得到不断发展。甚至有人说，21世纪金首饰业的天下非K金首饰莫属。

K金首饰之所以受到欢迎，是因为它们在许多方面优于纯金首饰款式新潮。K金因加入了其它金属成了金合金，具有较高的硬度和好的耐磨性、耐腐蚀性、不易变形及良好的铸造性等特性。由于金硬度的提高促进了首饰业的迅猛发展，也改变了原来落后的加工工艺，可以大量生产，再加上镶嵌的材料采用高科技合成，达到与天然高档品真假难分的程度。因此，合金与不同镶嵌材料的有机结合，使K金首饰的款式更加丰富多彩，多达几万种、十几万种，它的新颖、美感完全可与时代同步。

但是必须看到,尽管我国珠宝首饰业,尤其是首饰用金合金,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。在K金领域还有很多没有解决的行业难题,例如K金的脆断,K金的耐摩擦和耐腐蚀,K金的使用变色等,这些问题的长时间不解决,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。对于18K黄金用合金来说,该合金具有优异的抗晦暗和抗腐蚀能力方面,这对首饰十分重要。因而这些材料可以使得首饰品长时间保持高光亮度。但是必须看到,目前18K黄金用材料在制备一些首饰品结构件，如耳针、耳钩、胸针、弹簧等时，需要有良好的弹性，也需要提高合金的硬度。但是18K黄金用合金本身的硬度和强度不低，可以满足表面耐摩擦和耐磨损的要求。但是作为一些细长件且经常经受变形的首饰部件,如上所述的各种针形物或者弹簧,就必须使得18K黄金用金合金具有极其优异的弹性性能,即弹性模量。令人遗憾的是,目前的这种细长部件所制备的方法就是采用传统的银合金并镀上或者包覆上一层18K黄金合金来暂时解决这个问题。

18K黄金用金合金的弹性低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。并对一系列具有代表性的18K黄金用合金进行了细致的探索,包括其中的合金成分-组织结构-性能变化之间的相互关系和作用规律。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18K黄金的弹性性能不足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，提供一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金。按重量百分比计,合金的组成为:Sr:0.8-1.0wt.%,Ge:1.0-1.2wt.%,Ho:0.2-0.3wt.%,Pr:0.2-0.4wt.%,V:0.3-0.5wt.%,S:0.1-0.3wt.%,Ag:8.0-10.0wt.%,Au:74.0-76.0wt.%,余量为铂。

上述一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金的制备方法，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1150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）当采用18K金合金制备的一些首饰品结构件，如耳针、耳钩、胸针、弹簧等时，需要有良好的弹性。目前传统18K黄金用合金本身的硬度和强度可以满足表面耐摩擦和耐磨损的要求,但是用来制备如上所述的各种针形物或者弹簧时,现有的弹性性能就不能满足要求。令人遗憾的是,目前的这些细长部件的解决方法就是采用传统的银合金并镀上或者包覆上一层18K黄金合金来暂时解决这个问题。本专利申请保护的18K黄金用金合金在满足对抗拉强度和表面硬度的要求下,还具有极其优异的弹性性能。该材料的屈服强度为100-120MPa,抗拉强度为280-320MPa,延伸率为40-50%,弹性模量为80-90GPa。相比而言,传统的18K黄金用金合金的屈服强度为90-110MPa,抗拉强度为250-280MPa,延伸率为20-30%,弹性模量为50-60GPa。可见,该材料在继承传统18K黄金用金合金的拉伸强度的同时,可以获得更大的弹性模量和延伸率。这些优良的性能使得该合金可以广泛的用于针形物件和弹簧物件的生产,完全解决了目前首饰行业对于18K黄金用金合金材料性能不足的现状。

（2）本专利申请的合金化方法，合金化元素选择可以使得最终的合金组织均得到细化。由于合金元素和基体金元素形成了高熔点的化合物，作为异质晶核而细化组织。此外，在凝固的时候合金元素在固-液界面前沿富集，增大合金的成分过冷，且阻碍枝晶生长，细化了铸态组织。同时，合金元素的优化和组合对金合金的固相线和液相线温度影响不大。在凝固时合金元素在固-液界面前沿富集，可使枝晶连成骨架的温度推迟，使准固相线下降，增大合金的液相温度区间，提高了合金的铸造性能。最重要的是，合金元素对金合金的颜色影响不大，合金在制备和加工后显示出纯金特有的黄色，具有靓丽的色彩饱和度。

（3）传统的18K黄金在均匀化处理后，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。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。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

一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金。按重量百分比计,合金的组成为:Sr:0.8wt.%,Ge:1.0wt.%,Ho:0.2wt.%,Pr:0.2wt.%,V:0.3wt.%,S:0.1wt.%,Ag:8.0wt.%,Au:74.0wt.%,余量为铂。

该合金在满足对抗拉强度和表面硬度的要求下,还具有极其优异的弹性性能。该材料的屈服强度为100-120MPa,抗拉强度为280-320MPa,延伸率为40-50%,弹性模量为80-90GPa。相比而言,传统的18K黄金用金合金的屈服强度为90-110MPa,抗拉强度为250-280MPa,延伸率为20-30%,弹性模量为50-60GPa。可见,该材料在继承传统18K黄金用金合金的拉伸强度的同时,可以获得更大的弹性模量和延伸率。这些优良的性能使得该合金可以广泛的用于针形物件和弹簧物件的生产,完全解决了目前首饰行业对于18K黄金用金合金材料性能不足的现状。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。在腐蚀环境中，能形成钝化的保护膜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。

实施例2

一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金。按重量百分比计，合金的组成为:Sr:1.0wt.%,Ge:1.2wt.%,Ho:0.3wt.%,Pr:0.4wt.%,V:0.5wt.%,S:0.3wt.%,Ag:10.0wt.%,Au:76.0wt.%,余量为铂。上述一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金的制备方法，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1150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。

实施例3

一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金。按照重量百分比,该合金的成分为:Sr:0.9wt.%,Ge:1.1wt.%,Ho:0.2wt.%,Pr:0.3wt.%,V:0.4wt.%,S:0.2wt.%,Ag:9.0wt.%,Au:75.0wt.%,余量为铂。上述一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金的制备方法，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1150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。

Claims

1.一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金；按照重量百分比,该合金的成分为:Sr:0.8-1.0wt.%,Ge:1.0-1.2wt.%,Ho:0.2-0.3wt.%,Pr:0.2-0.4wt.%,V:0.3-0.5wt.%,S:0.1-0.3wt.%,Ag:8.0-10.0wt.%,Au:74.0-76.0wt.%,余量为铂。

2.权利要求1所述一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金，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1150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所述一种具有优异弹性性能的18K黄金用金合金，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。