CN109778013A - 变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于银合金技术领域，具体公开一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺和应用。按照重量含量为100％计，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金包含以下组分：锌30％～65％；银35％～70％；以及不可避免的杂质元素。本发明提供的银锌合金具有良好的铸造成型性能和冲压成型性能，色泽可控且变色性能可逆性好，具有良好的抗变色、耐腐蚀性能，因而在银饰品行业、工业中具有极大的应用及产业化价值。

Description

变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺和应用

技术领域

本发明属于银合金技术领域，具体涉及一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺和应用。

背景技术

银是一种重要的贵金属，自从人类发现银以来，银及银合金的应用已经有数千年的历史。银及银合金通常具有良好的导热、导电性能，同时具有优异的加工性能，此外，反射率极高，并拥有较为稳定的理化性质，因此被广泛应用于电子电器和工艺饰品中。

将银及银合金用在珠宝首饰中既有优点也有缺点，表1中总结了各种银及银合金作为珠宝首饰的组成成分、优缺点。从表1可知，通过不同的合金成分的设计及处理工艺，可以使得银及银合金各具特色。但是，容易氧化变黑是这些银及银合金面临的一个共同问题。特别地，这些银饰品在佩戴时与人体汗液、空气中的硫化氢和氧气等接触时，容易被腐蚀氧化，从而产生发黑、色泽不均等问题。为了防止出现这样的问题，目前通过在银饰品表面进行防腐处理，即使用表面镀膜、表面改性等表面处理工艺，使得银饰品具有一定的防腐效果，在一定程度上延缓了银及银合金的氧化发黑问题，并且可以赋予银合金某些特别的外观颜色，比如玫瑰金色。然而实际效果并不理想，首饰佩戴一段时间后因为镀层磨损而失去光泽和颜色，露出的首饰基底与残留的镀层同时存在，从而产生明显的反差，严重影响装饰效果。综合各方面考虑，通过表面处理的首饰，并不能彻底解决首饰容易腐蚀的问题，并且还会带来其他外观方面的问题。

表1常见的珠宝首饰用银及银合金的优缺点

现有技术公开一种包括银、铜、金、钯、锗五种组分的粉色银合金，该银合金可以在不同程度上获得粉色的效果。然而因为其中含有较多的价格昂贵的金、钯、锗等金属，成本和价格远远超出常规银合金首饰所能接受的范围，因此难以被市场接受。另一现有技术公开一种包含银、铜、钯、铟、金的粉色合金，其中钯含量高达3～2％，同样是因为其含有金、钯、铟等贵金属而导致价格昂贵，同样无法被市场接受。又一项现有技术公开一种包含银、铜的首饰用粉色银合金，其银合金组分按照质量百分含量计，包含：银33.1～42.5％，铜55.0～61.5％。其主要是通过添加大量的铜元素使得合金颜色偏向于铜，从而改变合金的颜色，但是这种颜色不具有可逆性，铜的色泽完全盖住了银的色泽，在美观效果上与银的色泽有一定的差异。

由以上可知，通过表面处理工艺以及通过合金搭配都无法充分满足珠宝首饰对外观色泽、耐腐蚀等性能的要求。

发明内容

针对目前银合金珠宝首饰存在的表面色泽及耐腐蚀性能无法充分满足市场需求，耐腐蚀性能差等问题，本发明提供一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

进一步地，本发明提供该变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺。

更进一步地，本发明还提供该合金作为珠宝首饰、餐具、功能材料的应用。

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，按照重量含量为100％计，所述银锌合金包含以下组分：

锌 30％～65％；

银 35％～70％；

以及不可避免的杂质元素。

相应地，如上所述的耐腐蚀银锌合金的变色工艺，将所述耐腐蚀银锌合金置于150℃～280℃的环境中保温，随后退火处理，即可使得所述耐腐蚀银锌合金呈银白色；将所述耐腐蚀银锌合金置于温度≥285℃的环境中保温后淬火处理，即可使所述耐腐蚀银锌合金呈粉色。

以及，一种珠宝首饰，所述珠宝首饰的材料为如上所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，或者所述珠宝首饰的涂层材料为如上所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

一种餐具，所述餐具的材料为如上所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金；或者所述餐具表面具有涂层，所述涂层的材料为如上所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

一种功能材料，所述功能材料为如上所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

本发明的有益效果为：

相对于现有技术，本发明提供的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，在不同的热处理条件下，能够形成不同的物相，使得合金对不同波长的可见光的反射率有所不同，最终呈现出不同的颜色，并且颜色的变化具有可逆性，这种变化不因为磨损而出现掉色，颜色变化具有可逆性，拥有现有粉色银合金所不具有的功能。此外，由于合金成分中含有锌组分，在使用过程中在合金表面形成一层致密而透明的氧化锌薄膜，提高合金的耐腐蚀性能。因此，本发明的银锌合金具有良好的抗变色、耐腐蚀性能。

上述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺具有工艺简单、不需要复杂的设备、可操作性强的特点。

本发明提供的珠宝首饰，由于其材料或者涂层是本发明提供的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，因此其具有良好的色泽可变性能和耐腐蚀性能，不会因为磨损而变色，而且能够很好的抵抗汗液、空气等的腐蚀。

本发明提供的餐具，无论是直接以变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金作为餐具材料还是以变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金作为餐具表面的涂层，都使得餐具具有良好的色泽可变性能和耐腐蚀性能。

本发明所提供的功能材料，由于其具有变色性能可逆和耐腐蚀性能，可以作为包装涂层或者功能性零部件的材料，使得包装和功能性零部件具有多样的色彩。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺在不同温度下的变色特性示意图，其中R.T.表示室温；

图2是本发明实施例1变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金在285℃保温10min后水淬得到的银锌合金的粉红色外观效果图；

图3是本发明实施例1变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金在150℃保温30min后空气冷却得到的银锌合金的银白色外观效果图；

图4是本发明变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的相图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，按照重量含量为100％计，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金包含以下组分：

锌 30％～65％；

银 35％～70％；

以及不可避免的杂质元素。

本发明的银锌合金，具有良好的铸造成型性能和冲压成型性能，可以通过调整银和锌的组分比而在室温内获得在一定程度内有变化的颜色。而通过热处理工艺，使得室温时呈现的颜色发生改变，并且可以通过再次热处理使得其颜色被还原。因此，本发明提供的银锌合金，具有颜色变化可逆的效果。其主要原因在于本发明提供的银锌合金可以同时含有ξ相和β₁相(β₁相为β相淬火得到的亚稳定相)两种物相，或者含有其中的某一种物相，如含有ξ相和其他物相，或者含有β₁相和其他物相，通过热处理即可实现物相的转变，具体详见图4所示。该合金的颜色的不同也正是由于两相的含量不同而造成的。当为银白色时组织中基本没有β₁相；当组织中有β₁相时，β₁相的含量不同，合金呈现的粉色也不同。而这两种物相对不同波长的可见光的反射率不一样，因此能够呈现出不同的颜色。通常当该银锌合金的组织为ξ相时，银锌合金呈现出银白色；当该银锌合金的组织为β₁相时呈现出粉色。通过简单的热处理，使得这两种物相发生转换，从而使得该银锌合金在室温时能够呈现出不同的颜色。这种颜色的变化可以根据使用者的需求进行调整，并且这种变化是可逆的。此外，这种颜色的变化是基于整体银锌合金化来实现，因此不会像电镀薄膜等表面处理工艺会因磨损而掉色。

由于本发明的银锌合金中，含有锌组分，因此银锌合金表面具有一层氧化膜。该氧化膜为氧化锌膜，该氧化锌膜致密且透明，因此不会对银锌合金的颜色产生影响。而且氧化锌膜的存在，使得银锌合金具有良好的耐腐蚀性能。

优选地，所述氧化膜的厚度为0～10μm。正因为本发明的银锌合金具有变色性能可逆、抗变色性能以及耐腐蚀性能优异等特点，其可以广泛应用于珠宝首饰、餐具、功能材料等领域中。

基于上述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的特性，本发明提供一种珠宝首饰，该珠宝首饰的材料或者珠宝首饰的表面涂层材料为本发明提供的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

本发明还提供一种餐具，该餐具的材料或者餐具的表面涂层材料为本发明提供的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

本发明提供的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金作为功能材料时，可以用做包装装饰、功能性零部件的材料，使得包装和功能性零部件具有多样的色彩。

相应地，本发明所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺如下：

将上述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金置于150℃～280℃的环境中保温，随后退火处理，即可使得所述耐腐蚀银锌合金呈银白色；

或者将上述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金置于温度≥285℃的环境中保温后淬火处理，即可使所述耐腐蚀银锌合金呈粉色，且获得粉色效果的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的处理温度最高不超过700℃，否则合金发生熔化。

优选地，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金置于150℃～280℃的环境中保温的时间为10min～60min。时间过短，少于10min时，银锌合金受热不均匀，相变可能未完成，退火后获得的颜色效果不佳，而保温时间过长，受热均匀后会造成能源的浪费。

优选地，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金置于温度≥285℃的环境中保温的时间为10min～40min。保温时间过短，银锌合金受热不均匀，相变可能未完成，淬火后获得的颜色效果不佳，而保温时间过长，在银锌合金受热均匀后，会造成能源的浪费。

本发明涉及的退火和淬火工艺为金属加工常见的工艺，在此不再展开赘述。

为了更好的说明本发明的技术方案，以下通过多个实施例来举例说明本发明的技术方案。

实施例1

一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺，其中，按照重量含量为100％计，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金含有：银70％；锌30％。

该变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺如下：

将上述银和锌按照重量含量进行混合，按照常规铸造工艺铸造成铸态的银锌合金，此时银锌合金颜色是银白色；

将上述铸态的银锌合金置于650℃中保温10min，随后水淬，经过水淬的银锌合金呈粉红色，具体详见图2所示，其颜色的L、a、b值分别为84、11、16；此时合金的组织中有18％的β₁相和82％的α(Ag)相。

将呈分红色的银锌合金置于150℃中保温30min，随后在空气中冷却，由此观察到的银锌合金呈银白色，具体详见图3所示，此时合金组织中有18％的ξ相和82％的α(Ag)相。

实施例2

一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺，其中，按照重量含量为100％计，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金含有：银64％；锌36％。

该变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺如下：

将上述银和锌按照重量含量进行混合，按照常规铸造工艺铸造成铸态的银锌合金，此时银锌合金颜色是银白色；

将上述铸态的银锌合金置于500℃中保温10min，随后水淬，经过水淬的银锌合金呈玫瑰金色，其颜色的L、a、b值分别为62、25、26，此时合金的组织中有32％的β₁相和68％的α(Ag)相；

将呈分红色的银锌合金置于280℃中保温10min，随后在空气中冷却，由此观察到的银锌合金呈银白色，此时合金的组织中有32％的ξ相和68％的α(Ag)相。

实施例3

一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺，其中，按照重量含量为100％计，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金含有：银50％；锌50％。

该变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺如下：

将上述银和锌按照重量含量进行混合，按照常规铸造工艺铸造成铸态的银锌合金，此时银锌合金颜色是银白色；

将上述铸态的银锌合金置于350℃中保温10min，随后水淬，经过水淬的银锌合金呈粉红色，其颜色的L、a、b值分别为62、55、-6，此时合金的组织中有100％的β₁相；

将呈分红色的银锌合金置于200℃中保温15min，随后在空气中冷却，由此观察到的银锌合金呈银白色，此时合金的组织中有10％的γ相和90％的ξ相。

实施例4

一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金及其变色工艺，其中，按照重量含量为100％计，所述变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金含有：银40％；锌60％。

该变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺如下：

将上述银和锌按照重量含量进行混合，按照常规铸造工艺铸造成铸态的银锌合金，此时银锌合金颜色是银白色；

将上述铸态的银锌合金置于320℃中保温10min，随后水淬，经过水淬的银锌合金呈亮粉色，其颜色的L、a、b值分别为68、16、18，此时合金的组织中有20％的β₁相和80％的γ相；

将呈分红色的银锌合金置于250℃中保温20min，随后在空气中冷却，由此观察到的银锌合金呈银白色，此时合金的组织中有20％的ξ相和80％的γ相。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，其特征在于，按照重量含量为100％计，所述银锌合金包含以下组分：

锌30％～65％；

银35％～70％；

以及不可避免的杂质元素。

2.如权利要求1所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，其特征在于，所述耐腐蚀银锌合金的物相中包含ξ相和β₁相中的至少一种。

3.如权利要求1所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，其特征在于，所述耐腐蚀银锌合金的表面具有一层氧化膜。

4.如权利要求3所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，其特征在于，所述氧化膜为氧化锌膜。

5.如权利要求3所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，其特征在于，所述氧化膜的厚度为0～10μm。

6.如权利要求1～5任一项所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺，其特征在于，将所述耐腐蚀银锌合金置于150℃～280℃的环境中保温，随后退火处理，即可使得所述耐腐蚀银锌合金呈银白色；将所述耐腐蚀银锌合金置于温度≥285℃的环境中保温后淬火处理，即可使所述耐腐蚀银锌合金呈粉色。

7.如权利要求6所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金的变色工艺，其特征在于，所述耐腐蚀银锌合金置于150℃～280℃的环境中保温的时间为10min～60min；

所述耐腐蚀银锌合金置于温度≥285℃的环境中保温的时间为10min～40min。

8.一种珠宝首饰，其特征在于，所述珠宝首饰的材料为权利要求1～5任一项所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金，或者所述珠宝首饰的涂层材料为权利要求1～5任一项所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

9.一种餐具，其特征在于，所述餐具的材料为权利要求1～5任一项所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金；或所述餐具具有涂层，所述涂层的材料为权利要求1～5任一项所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。

10.一种功能材料，其特征在于，所述功能材料为权利要求1～5任一项所述的变色性能可逆的耐腐蚀银锌合金。