CN108796302A - 具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:B:0.3‑0.5wt.%,Sr:1.2‑1.5wt.%,Ti:0.4‑0.6wt.%,Mo:0.5‑0.8wt.%,Nd:0.4‑0.6wt.%,Ge:4.0‑6.0wt.%,Zn:8.0‑12.0wt.%,Cu:10.0‑12.0wt.%,余量为锡。该专利在提供一种具备极其优异性能的黄色仿金合金的同时，也大大丰富了市场上首饰和装饰材料用彩色合金的种类。

Description

具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种仿金合金。

背景技术

人类发现和利用黄金的历史已有数千年，比人类的文字记载悠久。黄金在没有文字之前就与人类为伍，这已为越来越多的出土文物所证实。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。为此，通过在纯金中添加其它元素如Ag, Cu, Ni, Pd, Zn等制成金合金，可以提高金合金的强度、耐磨性并调整金合金色调。即制成所谓K金来代替纯金。多年来，金在西方国家金主要用作饰品，而东方国家则把金主要作为有价物储备。但随着生活水平的提高，审美和消费观念的更新，在青年群体中K金制品已备受青睐。

黄金在国民经济中具有多种用途,但黄金价格昂贵和资源稀少。在装饰材料领域,世界各国正从不同角度努力寻找其代用材料。人们常将代替黄金的材料，称之为人造金或仿金材料。仿金材料是不含金但是具有黄金色泽的多元合金，通常与18K金具有相似的颇色、良好的抗变色能力、铸造、加工及抛光性能。用于珠宝饰品和工艺美术制品深为人们所喜爱。近年来，黄金色以其富丽堂皇、瑰丽悦目的特点使其成为时髦的国际流行色，使得国内外仿金材料的研制和生产迅速发展，其产品波及重要建筑物的室内装磺、建筑五金、工艺制品和旅游纪念品等。随着我国经济形势的发展，人民生活的逐步改善和不断提高，对仿金制品的要求，必将潜在着新的应用前景。

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。颜色多样化的仿金首饰和装饰材料无疑会满足都市女性对首饰色彩多样化的需求。新一代彩仿金材料走的是时尚路线，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。此外，彩色仿金材料经过数十道工序精心制作，在正常佩戴情况下应该不会变色，性质稳定。但是令人遗憾的是，目前市场上的具备黄金色泽的黄色仿金材料，并没有完全达到首饰和装饰材料的使用要求。在使用该类材料制备首饰和装饰材料使用6个月后，都是出现不同程度的表面腐蚀，褪色和脱色的现象。严重的影响到了该类产品的产业化和市场占有量的推广。

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首饰和装饰材料用彩色仿金材料及相关制备技术对于增强我国相关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，提供具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺。按重量百分比计,合金的组成为:B:0.3-0.5wt.%,Sr:1.2-1.5wt.%,Ti:0.4-0.6wt.%,Mo:0.5-0.8wt.%,Nd:0.4-0.6wt.%,Ge:4.0-6.0wt.%,Zn:8.0-12.0wt.%,Cu:10.0-12.0wt.%,余量为锡。

上述具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺的制备方法，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850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在850度保温1分钟并浇铸出炉;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320度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的合金板;在成型过程中，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250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）黄金色以其富丽堂皇、瑰丽悦目的特点使其成为时髦的国际流行色，使得国内外仿金材料的研制和生产迅速发展，其产品波及重要建筑物的室内装磺、建筑五金、工艺制品和旅游纪念品等。但是由于黄金贵金属的特性，即使采用的黄金箔来进行装饰，其成本也是居高不下的。尽管可以在市场上可以找到不含贵金属的仿金材料，但是这些产品在使用6个月后，不是出现褪色，就是发生严重腐蚀的现象，使得采用该装饰材料的行业深受其害。具有黄金般色泽的仿金材料走的是时尚路线，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仿金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）合金的抗变色性(颜色的稳定性)及抗腐蚀性能对装饰用仿金合金来说十分重要。晦暗变色是化学过程与环境和组织结构的综合结果，经过合金的优化和组合后得到的仿金材料有可能得到抗变色能力良好的合金。本专利申请保护的黄色仿金合金除了具有优异的外观色泽外，还具有好的加工、焊接性能，对熔炼、加工无特殊要求，价格较低，是当前色泽优美的代金材料。该材料除了应用于首饰和装饰行业外，还可以广泛用于高档工艺美术品、手表表盘、喷镀于陶先、玻璃表面饰金等方面。经过长时间应用于首饰行业加工的戒指、耳环、项练等试销，受到人们的普遍欢迎。被认为是当前最好的仿18K金首饰用材料，具有价廉物美和实惠的特点。

（3）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。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。该仿金合金延展性好、易抛光、耐高温，具有很好的抗变色性能。

（4） 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，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，目前市场上销售的黄色仿金材料在使用6个月后就发生变色和脱落的现象。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

具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺。按重量百分比计，合金的组成为:B:0.3wt.%,Sr:1.2wt.%,Ti:0.4wt.%,Mo:0.5wt.%,Nd:0.4wt.%,Ge:4.0wt.%,Zn:8.0wt.%,Cu:10.0wt.%,余量为锡。上述具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺的制备方法，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850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在850度保温1分钟并浇铸出炉;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320度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的合金板;在成型过程中，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250度，时间为3-4小时。

本专利申请保护的黄色仿金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。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。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，目前市场上销售的黄色仿金材料在使用6个月后就发生变色和脱落的现象。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

具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺。按重量百分比计，合金的组成为:B:0.5wt.%,Sr:1.5wt.%,Ti:0.6wt.%,Mo:0.8wt.%,Nd:0.6wt.%,Ge:6.0wt.%,Zn:12.0wt.%,Cu:12.0wt.%,余量为锡。上述具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺的制备方法，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850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在850度保温1分钟并浇铸出炉;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320度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的合金板;在成型过程中，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250度，时间为3-4小时。

本专利申请保护的黄色仿金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。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。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，目前市场上销售的黄色仿金材料在使用6个月后就发生变色和脱落的现象。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3

具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺。按重量百分比计，合金的组成为:B:0.4wt.%,Sr:1.4wt.%,Ti:0.5wt.%,Mo:0.6wt.%,Nd:0.5wt.%,Ge:4.2wt.%,Zn:9.0wt.%,Cu:11.0wt.%,余量为锡。上述具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺的制备方法，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850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在850度保温1分钟并浇铸出炉;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320度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的合金板;在成型过程中，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250度，时间为3-4小时。

本专利申请保护的黄色仿金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。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。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，目前市场上销售的黄色仿金材料在使用6个月后就发生变色和脱落的现象。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。

Claims (3)

1.具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺；按重量百分比计，合金的组成为: B:0.3-0.5wt.%,Sr:1.2-1.5wt.%,Ti:0.4-0.6wt.%,Mo:0.5-0.8wt.%,Nd:0.4-0.6wt.%,Ge:4.0-6.0wt.%,Zn:8.0-12.0wt.%,Cu:10.0-12.0wt.%,余量为锡。

2.权利要求1所述具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺，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850度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在850度保温1分钟并浇铸出炉;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所述具有黄金色泽且耐腐蚀无金仿金合金及其制备工艺，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320度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的合金板;在成型过程中，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250度，时间为3-4小时。