CN110004318A

CN110004318A - 一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺

Info

Publication number: CN110004318A
Application number: CN201910453110.6A
Authority: CN
Inventors: 刘亚军
Original assignee: Hangzhou Chenzuo Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Chenzuo Technology Co Ltd
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2019-07-12

Abstract

本发明公开了一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺。按重量百分比计，合金的组成为：Mn:0.5‑1.2wt.%,Ga:0.4‑0.5wt.%,Ni:4.0‑6.0wt.%,Hf:0.1‑0.3wt.%,In:5.0‑10.0wt.%,Pd:1.0‑2.0wt.%,Os:0.1‑0.2wt.%,Au:10.0‑15.0wt.%,余量为铂。该材料可以为首饰行业提供一种具有斯斑效应的铂合金，也就是合金表面可以形成由马氏体相变过程中浮凸和精细层状结构导致的入射光衍射效应。除了能形成色彩斑斓的外观外，该合金在满足高端首饰用铂合金的需求外，还可以获得极大的社会价值和经济价值。

Description

一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铂合金。

背景技术

铂及其铂合金广泛的应用于首饰，工艺品，牙科材料，餐具和货币等领域。在工业方面，铂合金还可以作为电接触材料和医疗器械材料等。采用铂合金制备的首饰具有非常美丽高雅的色调，相对于K金。由于其格调高雅和保值的优势，深受人们的喜爱。在国内，特别是少数民族平时穿戴或者节日装饰用，需求量非常的大。近年来，随着人们生活水平的提高，首饰用铂合金的市场需求量份额急速扩展，这也间接的说明了铂合金在首饰领域的重要地位。

目前而言，国内外已经开发了很多种类的首饰用铂合金。这些多种类的铂合金不仅种类众多，而且外表色泽多变。但是目前在首饰界，首饰用贵金属合金最令人瞩目的品种是金合金中的斯斑金。斯斑金是利用金合金中的马氏体或者类似于马氏体的相变所产生的表面浮凸与精细层状结构在光线作用下产生的光栅栏衍射效应，从而使得金合金表面能产生类似于贝壳的斑斓闪烁的效果。这就是人们所称的斯斑效应，具有这种效应的金合金也被称为斯斑金。采用这种金合金制作的首饰在国内外取得了非常令人满意的接受程度和销售量，也变成了首饰用金合金在未来几十年内的研发和产业化目标。

和金比起来，铂也具有贵金属的突出特点。除了价格昂贵外，还具有高贵典雅的色泽。首饰用铂合金在添加了合适的合金元素后，除了具有非常优异的颜色，还能具有突出的性能（力学性能，耐腐蚀性能等）。特别是，铂合金的强度和加工硬化性能特别适合于镶嵌钻石，可以做成非常漂亮的首饰。

尽管目前首饰行业在金合金领域内成功的开发出了具有斯斑效应的金合金，也就是利用金的马氏体相变在表面产生的光栅效应。在国际范围，关于利用马氏体相变在铂合金领域研制斯斑铂的报道还非常的少，以至于在国内外相关的斯斑铂首饰还没有大规模的产业化。我国目前对斯斑铂的开发还处在初级阶段，这些现状严重的制约了我国相关行业对国际首饰市场的占有和扩展。

人们对先进首饰材料的需求是随着我国经济的快速发展而急剧提高的。随着国内外首饰市场竞争的激烈化，必须加快创新步伐来开发新型斯斑铂。这不仅是我国首饰行业生存和发展的需求，也是当今首饰行业发展的主要方向。本专利就是为了解决这些现状而提出的一种材料学上的解决方案，也就是通过底层的热力学和晶体学信息来调控和由于铂合金中的相变和晶体学的信息，开发出具有微结构衍射效应的首饰用铂合金来满足国内外的需求。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺。该合金由于组织结构上产生了马氏体相变而生成了能够对入射光产生衍射的表面浮凸和精细的层状结构。除了当光线照射到该合金表面后能够产生珍珠斑的色彩斑斓的效果外，还能够具有非常优异的力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺。按重量百分比计,该合金组成为：Mn:0.5-1.2wt.%,Ga:0.4-0.5wt.%,Ni:4.0-6.0wt.%,Hf:0.1-0.3wt.%,In:5.0-10.0wt.%,Pd:1.0-2.0wt.%,Os:0.1-0.2wt.%,Au:10.0-15.0wt.%,余量为铂。

上述一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺，包括如下的步骤：（a）配料：按照如上的质量百分比进行原料的称量；（b）冶炼：采用氩气保护的非真空感应熔炼炉进行熔炼，其中坩埚采用石墨坩埚；在1600-1700度保温10分钟并利用电磁搅拌将合金熔体充分搅拌，然后进行铁模具进行铸造，并采用水冷进行快速冷却;（c）随后的压力加工和热处理：将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为10-15%;每两次轧制后中间真空退火温度为800-900度，保温1.0-2.0小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的板材;在首饰成型过程中抛光后，需要进行最后的淬火工程，工艺为在真空加热到1050-1100度并保温1.0-1.5小时后，将合金进行水淬。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）具有斯斑效应的金合金（斯斑金）表面具有非常奇特的花纹，会产生斑斓闪烁的效果。斯斑金表面的花纹即使被磨掉，也能重新产生。此外，可以根据不同的艺术欣赏角度和要求来获得各种尺寸，粒度，颜色的花纹。斯斑金表面斑斓闪烁的效果是由于材料发生马氏体相变或者类马氏体相变而产生的。马氏体与类马氏体相变产生的马氏体具有片状的亚结构。因此，马氏体和类马氏体相变所产生的结构特征是形成了精细层状结构和表面浮凸。这些微结构会形成光栅衍射效应，形成了外表斑斓闪烁的效果（就是所谓的斯斑效应）。很令人遗憾的斯，尽管金合金领域已经开发除了若干种的斯斑金，但是在首饰用铂合金领域还没有相关的成熟的斯斑铂。因此，本专利从实际需求出发，提出了一种基于马氏体相变以及所产生的浮凸+层状亚结构的斯斑铂合金及其加工工艺。

（2）该合金在淬火形成马氏体前必须经过抛光处理，这就要求该合金具有极其优异的抛光性能。这与合金的铸造性能有很大的联系，因为铸造性能会对首饰材料的表面质量有很大影响。该合金由于进行了材料学上的优化，因而合金熔体具有很好的流动性，熔点范围为1500-1580度。在铸造的过程中，该合金的液固相范围低，熔体的流动性好，吸气氧化的倾向小，缩孔缩松的倾向小，以及热变形开裂等倾向小。这些特点使得该合金可以获得完整，结晶致密和结构健全的铸件，为接下来的形变加工奠定了优秀的结构基础。

（3）本专利申请保护的斯斑铂合金具有最佳的片层状结构间距（2-3微米），可以形成观感优异的彩色闪烁效应。当入射光照射到相变后的铂合金表面时，由于每个晶粒取向不同而产生不同的入射角和反射角，从而在合金表面产生广泛的发射。这种动态的闪烁效果如同在表面镶嵌了钻石的效果。同时，由于这种闪烁效果与微观组织的层状间距和晶体取向有关。通过控制热处理工艺来控制层状组织的间距和晶体取向，可以使得银合金获得格局特色的闪烁花纹。该材料在铸态和淬火态下具有纯铂的色泽，经过抛光和淬火后合金的主色仍然为铂色，但是闪烁着白，红，蓝等绚丽色彩。因而，斯斑铂饰品具有非常独特的闪烁花纹，更具备美学观赏和收藏价值。

（4）该材料具有非常优异的力学性能，来胜任加工过程和使用过程中的需求。其屈服强度为320-340MPa，抗拉强度为410-450MPa，延伸率为10-15%。传统的首饰用铂合金材料，在长期的使用过程中会发生有序化而导致首饰发生脆断。本专利申请保护的斯斑铂合金，可以克服传统铂合金中出现的有序化导致的结构脆断。在使用过程中具有长时间的使用稳定性。该材料在制备成首饰后使用的5年内，塑性下降量不超过1-2%。由于冶炼方法简单，热处理过程也只需要传统的设备，因而在增加了首饰银合金的外表观感后，也能进行大规模的市场化生产。

具体实施方式

实施例1

一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺。按重量百分比计,该合金组成为: Mn:0.6wt.%,Ga:0.4wt.%,Ni:4.2wt.%,Hf:0.1wt.%,In:6.0wt.%,Pd:1.2wt.%,Os:0.1wt.%,Au:10.0wt.%,余量为铂。

上述一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺，包括如下的步骤：（a）配料：按照如上的质量百分比进行原料的称量；（b）冶炼：采用氩气保护的非真空感应熔炼炉进行熔炼，其中坩埚采用石墨坩埚；在1620度保温10分钟并利用电磁搅拌将合金熔体充分搅拌，然后进行铁模具进行铸造，并采用水冷进行快速冷却;（c）随后的压力加工和热处理：将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为15%;每两次轧制后中间真空退火温度为850度，保温1.2小时;最后将材料轧制成厚度为10mm的板材;在首饰成型过程中抛光后，需要进行最后的淬火工程，工艺为在真空加热到1080度并保温1.2小时后，将合金进行水淬。

该合金由于进行了材料学上的优化，因而合金熔体具有很好的流动性，熔点为1520度。在铸造的过程中，该合金的液固相范围低，熔体的流动性好，吸气氧化的倾向小，缩孔缩松的倾向小，以及热变形开裂等倾向小。该材料在铸态和淬火态下具有纯铂的色泽，经过抛光和淬火后合金的主色仍然为铂色，但是闪烁着白，红，蓝等绚丽色彩。该材料具有非常优异的力学性能，来胜任加工过程和使用过程中的需求。其屈服强度为320MPa，抗拉强度为440MPa，延伸率为12%。在使用过程中具有长时间的使用稳定性。该材料在制备成首饰后使用的5年内，塑性下降量不超过1%。

实施例2

一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺。按重量百分比计,该合金组成为:Mn: 1.0wt.%,Ga:0.5wt.%,Ni: 6.0wt.%,Hf: 0.2wt.%,In:8.0wt.%,Pd:1.8wt.%,Os:0.2wt.%,Au:14.0wt.%,余量为铂。

上述一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺，包括如下的步骤：（a）配料：按照如上的质量百分比进行原料的称量；（b）冶炼：采用氩气保护的非真空感应熔炼炉进行熔炼，其中坩埚采用石墨坩埚；在1650度保温10分钟并利用电磁搅拌将合金熔体充分搅拌，然后进行铁模具进行铸造，并采用水冷进行快速冷却;（c）随后的压力加工和热处理：将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为10-15%;每两次轧制后中间真空退火温度为810度，保温1.6小时;最后将材料轧制成厚度为12mm的板材;在首饰成型过程中抛光后，需要进行最后的淬火工程，工艺为在真空加热到1060度并保温1.3小时后，将合金进行水淬。

该合金由于进行了材料学上的优化，因而合金熔体具有很好的流动性，熔点为1560度。在铸造的过程中，该合金的液固相范围低，熔体的流动性好，吸气氧化的倾向小，缩孔缩松的倾向小，以及热变形开裂等倾向小。该材料在铸态和淬火态下具有纯铂的色泽，经过抛光和淬火后合金的主色仍然为铂色，但是闪烁着白，红，蓝等绚丽色彩。该材料具有非常优异的力学性能，来胜任加工过程和使用过程中的需求。其屈服强度为340MPa，抗拉强度为450MPa，延伸率为12%。在使用过程中具有长时间的使用稳定性。该材料在制备成首饰后使用的5年内，塑性下降量不超过2%。

实施例3

一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺。按重量百分比计,该合金组成为: Mn:0.8wt.%,Ga:0.4wt.%,Ni:4.5wt.%,Hf:0.2wt.%,In:8.0wt.%,Pd:1.5wt.%,Os:0.1wt.%,Au:12.0wt.%,余量为铂。

上述一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺，包括如下的步骤：（a）配料：按照如上的质量百分比进行原料的称量；（b）冶炼：采用氩气保护的非真空感应熔炼炉进行熔炼，其中坩埚采用石墨坩埚；在1640度保温10分钟并利用电磁搅拌将合金熔体充分搅拌，然后进行铁模具进行铸造，并采用水冷进行快速冷却;（c）随后的压力加工和热处理：将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为10%;每两次轧制后中间真空退火温度为860度，保温1.5小时;最后将材料轧制成厚度为12mm的板材;在首饰成型过程中抛光后，需要进行最后的淬火工程，工艺为在真空加热到1060度并保温1.2小时后，将合金进行水淬。

该合金由于进行了材料学上的优化，因而合金熔体具有很好的流动性，熔点为1530度。在铸造的过程中，该合金的液固相范围低，熔体的流动性好，吸气氧化的倾向小，缩孔缩松的倾向小，以及热变形开裂等倾向小。该材料在铸态和淬火态下具有纯铂的色泽，经过抛光和淬火后合金的主色仍然为铂色，但是闪烁着白，红，蓝等绚丽色彩。该材料具有非常优异的力学性能，来胜任加工过程和使用过程中的需求。其屈服强度为325MPa，抗拉强度为430MPa，延伸率为12%。在使用过程中具有长时间的使用稳定性。该材料在制备成首饰后使用的5年内，塑性下降量不超过1%。

Claims

1.一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺，其特征在于按重量百分比计，合金的化学成分为：Mn:0.5-1.2wt.%,Ga:0.4-0.5wt.%,Ni:4.0-6.0wt.%,Hf:0.1-0.3wt.%,In:5.0-10.0wt.%,Pd:1.0-2.0wt.%,Os:0.1-0.2wt.%,Au:10.0-15.0wt.%,余量为铂。

2.根据权利要求1所述一种具有马氏体相变特征的首饰材料用铂合金及工艺，其特征在于包含如下步骤：（a）配料：按照如上的质量百分比进行原料的称量；（b）冶炼：采用氩气保护的非真空感应熔炼炉进行熔炼，其中坩埚采用石墨坩埚；在1600-1700度保温10分钟并利用电磁搅拌将合金熔体充分搅拌，然后进行铁模具进行铸造，并采用水冷进行快速冷却;（c）随后的压力加工和热处理：将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为10-15%;每两次轧制后中间真空退火温度为800-900度，保温1.0-2.0小时;最后将材料轧制成厚度为10-15mm的板材;在首饰成型过程中抛光后，需要进行最后的淬火工程，工艺为在真空加热到1050-1100度并保温1.0-1.5小时后，将合金进行水淬。