CN108866395A - 一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10k金及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:B:0.3‑0.5wt.%,Nb:1.0‑1.8wt.%,Hf:0.5‑0.9wt.%,Si:1.8‑2.5wt.%,Y:0.6‑0.8wt.%,Ho:0.1‑0.2wt.%,Au:41.0‑42.0wt.%，余量为铝。该专利解决了目前蓝色K金性能不足的现状，并有效地突破了首饰领域内的发展瓶颈。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

一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺

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。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。金合金的颜色随着合金元素的选择不同而有很大的改变。K金可以根据需要配制成各种彩色，在国际上流行的K金首饰各种颜色都有，常见的一般有黄色和白色及玫瑰色K金。

K金按含金量多少又分24K金、22K金、18K金、14K金等。国际标准把理论上100%纯度的黄金称为24K金，1K含金量约为4.166%，22K金就是指含金量为22K的黄金饰品。22K金含金量约为91.6%。根据国家的标准，24K金的含金量应该是百分之百的，但是金无足赤，24K金的含金量就是含金量达到99.96wt%的黄金就称作24K金，也叫做千足金。不同的含金量，就有着不同的硬度和不同的颜色。

K金首饰之所以受欢迎，这是因为它许多方面优于纯金首饰。纯金首饰较软，容易变形和磨损。而K金首饰由于加入了其它金属成了金合金，成了既耐磨，耐腐蚀，又不易变形的合金金属。由于金硬度的提高促进了首饰业的迅猛发展，打破了几千年来传统手工加工首饰的习惯，也改变了原来落后的加工工艺。现在首饰加工不仅有包镶，还有钉镶、爪镶等。这是纯金首饰所无法办到的。K金颜色丰富，而纯金首饰只是一种颜色，即金的本色。 K金的出现，把人们带到了一个五彩缤纷的世界。当纯金与其它金属巧妙的结合，就会呈现不同的颜色。此外，K金款式新潮，而纯金首饰款式比较单调，呆板。市场上K首饰的款式，可多达几万种，十几万种，它的新颖，美感完全可与时代同步。

传统上，当纯金中加入适量的钴后便会具有迷人的蓝色光泽。因而国际上也将金钴合金制成蓝色的首饰进行销售，并取得了不小的市场销售量。同时，蓝色的K金因其具有美丽的光泽、广泛应用于首饰材料，深受消费者的喜爱。但是蓝色的K金在空气中易被硫化变黑，影响美观。加之质地比较脆，不能牢固镶嵌宝石，制约着蓝色K金饰品的推广。目前普遍采用在蓝色K金表面进行镀膜来缓解金钴合金变色，但是膜层磨损后，内部的蓝色K金会继续硫化变色，这是目前蓝色K金及其首饰制品在生产和制备中出现的主要问题。

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。开发并产业化具有先进性能的蓝色K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K金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，提供一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为B:0.3-0.5wt.%,Nb:1.0-1.8wt.%,Hf:0.5-0.9wt.%,Si:1.8-2.5wt.%,Y:0.6-0.8wt.%,Ho:0.1-0.2wt.%,Au:41.0-42.0wt.%，余量为铝。

上述一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺的制备方法，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1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm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380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350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） 传统上，当纯金中加入适量的钴后便会具有迷人的蓝色光泽。因而国际上也将金钴合金制成蓝色的首饰进行销售，并取得了不小的市场销售量。同时，蓝色的K金因其具有美丽的光泽、广泛应用于首饰材料，深受消费者的喜爱。但是蓝色的K金在空气中易被硫化变黑，影响美观。加之质地比较脆，不能牢固镶嵌宝石，制约着蓝色K金饰品的推广。目前普遍采用在蓝色K金表面进行镀膜来缓解金钴合金变色，但是膜层磨损后，内部的蓝色K金会继续硫化变色，这是目前蓝色K金及其首饰制品在生产和制备中出现的主要问题。本专利通过先进的材料学技术对蓝色K金进行了多方位的创新和提高。也就是说，本专利解决了首饰领域蓝色K金材料难以兼顾的颜色，耐腐蚀能力和加工性能不能同时得到的现状。

（2） 该合金成分均匀、无偏析、组织微密、无氧化夹杂及气孔，抗晶间腐蚀能力强。特别是在比较高的温度条件下（80-100度）经硫化氢环境下168小时表面不褪色。更具有良好的冷弯成形性能及焊接性能，表面美观。该材料经过成分和结构优化后，解决了目前国际上蓝色K金浇铸后枝晶偏析严重，不利于其加工性能与耐蚀性。在加工前必须进行均匀化处理，造成了加工过程的繁琐以及使用时耐腐蚀性能不足。本专利申请保护的合金具有接近共晶组织，拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生，并细化组织。同时，该合金由于液相线比较低，因而适合于铸造。

（3） 本专利的合金在进行合金成分和性能优化的时候，合金成分的筛选首先从电化学腐蚀机理的角度考虑，选择加入到金合金中的合金元素能在表面形成钝化膜，从而对周围环境腐蚀起到保护作用。该蓝色K金的组织结构具有网络结构的特点，这种微观结构对镀层的耐腐蚀能力有很大的影响。当镀层受到腐蚀时，其中的枝晶间富活性金属相的腐蚀电位较负，首先被腐蚀。伴之产生的絮状腐蚀产物被富金相的网络结构所包留，填充在枝晶问的网隙处，并逐步在镀层表而形成一层具有阻挡作用的产物膜，起到抑制腐蚀的作用，这一点是目前传统蓝色K金所不具备的。

（4） 由于首饰的使用环境中腐蚀介质为人体汗液，因而在人造汗液环境下的腐蚀测试具有实际意义。依据ISO3160-2:2003《表壳和附件金合金壳第2部分:光洁度、厚度、抗腐蚀性和粘附性测定》，对本专利申请保护的K金合金进行了24 h和48 h人工汗腐蚀试验。试验结果表明，依次经24 h和48 h人工汗腐蚀试验后，K金颜色均无明显变化，合金表面均无锈蚀物及盐析等不良现象，折合为佩戴腐蚀变色时问可达10年。说明了该材料具有良好的耐汗液腐蚀性能。

具体实施方式

实施例1

一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为B:0.3wt.%,Nb:1.0wt.%,Hf:0.5wt.%,Si:1.8wt.%,Y:0.6wt.%,Ho:0.1wt.%,Au:41.0wt.%，余量为铝。上述一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺，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1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm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380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350度，时间为1-2小时。

该合金成分均匀、无偏析、组织微密、无氧化夹杂及气孔，抗晶间腐蚀能力强。特别是在比较高的温度条件下（80-100度）经硫化氢环境下168小时表面不褪色。更具有良好的冷弯成形性能及焊接性能，表面美观。合金具有接近共晶组织，拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生，并细化组织。同时，该合金由于液相线比较低，因而适合于铸造。合金成分的筛选首先从电化学腐蚀机理的角度考虑，选择加入到金合金中的合金元素能在表面形成钝化膜，从而对周围环境腐蚀起到保护作用。该合金具有优异的耐汗液腐蚀能力，在模拟人体汗液的实验结果表明该材料佩戴腐蚀不变色时间可达10年。

实施例2

一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为B:0.5wt.%,Nb:1.8wt.%,Hf:0.9wt.%,Si:2.5wt.%,Y:0.8wt.%,Ho:0.2wt.%,Au:42.0wt.%，余量为铝。上述一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺，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1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm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380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350度，时间为1-2小时。

该合金成分均匀、无偏析、组织微密、无氧化夹杂及气孔，抗晶间腐蚀能力强。特别是在比较高的温度条件下（80-100度）经硫化氢环境下168小时表面不褪色。更具有良好的冷弯成形性能及焊接性能，表面美观。合金具有接近共晶组织，拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生，并细化组织。同时，该合金由于液相线比较低，因而适合于铸造。合金成分的筛选首先从电化学腐蚀机理的角度考虑，选择加入到金合金中的合金元素能在表面形成钝化膜，从而对周围环境腐蚀起到保护作用。该合金具有优异的耐汗液腐蚀能力，在模拟人体汗液的实验结果表明该材料佩戴腐蚀不变色时间可达10年。

实施例3

一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为B:0.4wt.%,Nb:1.5wt.%,Hf:0.4wt.%,Si:1.9wt.%,Y:0.7wt.%,Ho:0.1wt.%,Au:41.0wt.%，余量为铝。上述一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺，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1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm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380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350度，时间为1-2小时。

该合金成分均匀、无偏析、组织微密、无氧化夹杂及气孔，抗晶间腐蚀能力强。特别是在比较高的温度条件下（80-100度）经硫化氢环境下168小时表面不褪色。更具有良好的冷弯成形性能及焊接性能，表面美观。合金具有接近共晶组织，拥有最佳的抗蚀性能和加工变形性能。在铸造后能有效地控制初生相的产生，并细化组织。同时，该合金由于液相线比较低，因而适合于铸造。合金成分的筛选首先从电化学腐蚀机理的角度考虑，选择加入到金合金中的合金元素能在表面形成钝化膜，从而对周围环境腐蚀起到保护作用。该合金具有优异的耐汗液腐蚀能力，在模拟人体汗液的实验结果表明该材料佩戴腐蚀不变色时间可达10年。

Claims (3)

1.一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺；按重量百分比计,合金的组成为B:0.3-0.5wt.%,Nb:1.0-1.8wt.%,Hf:0.5-0.9wt.%,Si:1.8-2.5wt.%,Y:0.6-0.8wt.%,Ho:0.1-0.2wt.%,Au:41.0-42.0wt.%，余量为铝。

2.权利要求1所述一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺，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1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。

3.据权利要求1所述一种耐硫化氢腐蚀的首饰用蓝色10K金及其工艺，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30-40%;每两次轧制后中间退火温度为380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350度，时间为1-2小时。