CN108950354A - 一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10k绿金及其加工工艺 - Google Patents

一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10k绿金及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:Li:1.0‑1.4wt.%,Mn:2.0‑4.0wt.%,Fe:4.0‑6.0wt.%,Cd:8.0‑12.0wt.%,Zn:6.0‑8.0wt.%,In:15.0‑20.0wt.%,Au:40.0‑42.0wt.%,余量为锡。该专利解决了目前绿K金耐腐蚀能力严重不足，在使用6个月后就会出现腐蚀斑的现象。该材料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

一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种金合金。
背景技术
黄金是高贵、富有的象征，黄金首饰自身具有无穷的美感，能起到装饰、增辉的作用，增强佩戴者的魅力和信心。伴随着中国经济的发展，国内黄金珠宝市场也逐渐繁荣起来。由最初的黄金饰品一统天下，到上世纪90年代，钻石、铂金饰品的加入，国内黄金珠宝市场基本形成了三分天下的格局。传统的黄金产品越来越不能满足日益提高的消费需求，黄金深加工成为许多企业攻占市场的必经之路。
当黄金中加入其它元素形成金合金时，所得合金首饰市场上称为K金。黄金与其它金属熔合时，由于金属的种类和掺入量的比例不同，可以获得不同颜色的K金。例如黄金与铜、银、镍、钯等按不同比例熔合后，呈现绿色的合金，称为绿K金；黄金与铜按一定比例熔合后，可呈现玫瑰红色的合金，称为红K金；黄金与银、锌、镍按不同比例熔合后，可获得银白色的K金，称之为白K金，此外，还有蓝K金、黑K金等。
随着市场的逐渐成熟，消费多元化的趋势日益明显，款式多样且极具时尚气息的K金首饰越来越受到人们的欢迎。由于K金的颜色丰富多变，设计师在材质搭配、创意理念等方面有更多发挥的空间。K金有不同的款式和颜色，可以与不同款式的服装搭配，可以根据搭配需求来购买K金首饰。K金的高硬度和耐磨性特点，使其成为镶嵌类首饰的主要配饰，它不仅能牢固地固定住宝玉石，而且款式多样，可以满足消费者对首饰时尚外观的多样需求，其多样的色彩也可以满足珠宝设计师对时尚的诊释。
K金彻底推翻了国内消费者对珠宝首饰的传统认识，顺应了消费者在全新的市场条件及审美能力下消费观念的改变，一股K金时尚消费潮开始在市场上涌动。发展K金市场，有助于发挥原创设计的长处，为消费者带来更多体现设计感的千变万化的产品，有助于行业在产品设计上的提升。以金合金为基体材料或镶嵌各种人工合成宝石而加工制作的K金首饰在颜色、品种、款式等方面都优于纯金首饰，并随着设计及加工工艺水平的不断提高，K金首饰以其个性化、艺术化的创意在市场的份额越来越大。
尽管绿色的K金不是首饰中的主流颜色，但是绿色K金的出现为首饰设计提供了一种重要的选项。在面世后，在首饰领域取得了非常优秀的销售量。但是目前的绿K金在使用6个月以后，经常在表面出现腐蚀产生的腐蚀斑点，以及褪色和掉色现象。因而，在首饰行业内，开发和产业化一种具有优异耐腐蚀耐氧化性能的绿K金具有极其现实的市场意义。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。简单而言,通过技术创新和优化设计来突破制约我国K金生产与使用发展瓶颈。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为Li:1.0-1.4wt.%,Mn:2.0-4.0wt.%,Fe:4.0-6.0wt.%,Cd:8.0-12.0wt.%,Zn:6.0-8.0wt.%,In:15.0-20.0wt.%,Au:40.0-42.0wt.%,余量为锡。
上述一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿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） 传统的绿K金材料浇铸后枝晶偏析严重，不利于其加工性能与耐蚀性。此外，传统材料中合金元素的选择也不能保证该材料表面能形成一层致密的保护薄膜来阻挡环境的腐蚀作用。因而，采用传统的绿K金材料制备的首饰在使用6个月后就会出现脱色或者褪色的现象发生。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。
（2） 该合金具有低的液固相凝固温度范围，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。该材料可进行中温及冷加工，切削料可重熔。焊接性可用铜焊料与金、银焊料及自配仿金焊料焊接。该材料具有常用绿K金等同的颜色，有好的加工、焊接性能，对熔炼、加工无特殊要求，价格较低。该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。
（3） 该材料制备的首饰在人造汗水环境下(酸性汗水pH 4-5,碱性汗水pH=8-9，6%氯化钠溶液)中240 h以上，颜色没有改变。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。该材料制备的绿金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的绿K金在使6个月以后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹。可以预计，该材料的实施和产业化毕竟取得优异的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为Li:1.0wt.%,Mn:2.0wt.%,Fe:4.0wt.%,Cd:8.0wt.%,Zn:6.0wt.%,In:15.0wt.%,Au:40.0wt.%,余量为锡。上述一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺，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。该材料具有常用绿K金等同的颜色，有好的加工、焊接性能，对熔炼、加工无特殊要求，价格较低。该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。该材料制备的绿金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的绿K金在使6个月以后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹。
实施例2
一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为Li: 1.4wt.%,Mn:4.0wt.%,Fe:6.0wt.%,Cd:12.0wt.%,Zn:8.0wt.%,In:20.0wt.%,Au:42.0wt.%,余量为锡。上述一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺，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。该材料具有常用绿K金等同的颜色，有好的加工、焊接性能，对熔炼、加工无特殊要求，价格较低。该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。该材料制备的绿金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的绿K金在使6个月以后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹。
实施例3
一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为Li:1.2wt.%,Mn:3.0wt.%,Fe:5.0wt.%,Cd:9.0wt.%,Zn:7.0wt.%,In:18.0wt.%,Au:41.0wt.%,余量为锡。上述一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺，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。该材料具有常用绿K金等同的颜色，有好的加工、焊接性能，对熔炼、加工无特殊要求，价格较低。该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。该材料制备的绿金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的绿K金在使6个月以后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹。

Claims (3)

1.一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺；按重量百分比计,合金的组成为Li:1.0-1.4wt.%,Mn:2.0-4.0wt.%,Fe:4.0-6.0wt.%,Cd:8.0-12.0wt.%,Zn:6.0-8.0wt.%,In:15.0-20.0wt.%,Au:40.0-42.0wt.%,余量为锡。
2.权利要求1所述一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺，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所述一种耐腐蚀耐氧化的首饰用10K绿金及其加工工艺，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。
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