CN110396617B

CN110396617B - 一种白色金合金及其制备方法

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Publication number: CN110396617B
Application number: CN201910782463.0A
Authority: CN
Inventors: 郭耿斌; 谢永灵
Original assignee: SHENZHEN HERO JEWELRY CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN HERO JEWELRY CO Ltd
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: CN110396617A

Abstract

本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种白色金合金及其制备方法，其中，该白色金合金包括如下质量百分比的原料：75wt％金、1‑2wt％硅、16‑17wt％铜、3.5‑4.5wt％锌和2.5‑3.5wt％镍，该白色金合金的制备方法包括如下制备步骤：步骤一、按质量百分比计，分别取75wt％金、1‑2wt％硅、16‑17wt％铜、3.5‑4.5wt％锌和2.5‑3.5wt％镍；步骤二、将所述步骤一中各原料组分混合后进行熔炼制成合金铸件；步骤三、采用高功率脉冲激光辐照合金铸件的表面，使合金铸件的表面形成氧化锌结晶层，制得白色金合金，应用激光技术，透过锌对于激光的强烈反应，达成精确，细致，低损耗的抛光效果，使制得的白色金合金表面光滑，具有高光亮度。

Description

一种白色金合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种白色金合金及其制备方法。

背景技术

白色金合金(俗称K白金或者K金)作为铂金的替代品，具有价格更便宜、强度更高、加工性能更好等优点，在镶嵌饰品中得到了广泛应用，成为饰品金合金中的主要材料。现有技术在制作白色金合金时，为了提高白色金合金的表面光滑度和光亮度，常采用机械式或物理接触式对合金表面进行抛光处理，这类抛光方法导致大量金属粉尘和金的损耗，且抛光精度较低。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的第一目的在于提供一种白色金合金，表面光滑，具有高光亮度。

本发明的第二目的在于提供一种白色金合金的制备方法，应用激光技术，透过锌对于激光的强烈反应，达成精确，细致，低损耗的抛光效果，使制得的白色金合金表面光滑，具有高光亮度。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：

一种白色金合金，其包括如下质量百分比的原料：75wt％金、1-2wt％硅、16-17wt％铜、3.5-4.5wt％锌和2.5-3.5wt％镍。

本发明通过通过将硅、铜、锌、镍与金混合，并严格控制各组分的质量百分比，使制得的金合金表面呈色泽好，且表面光滑，具有高光亮度。

本发明的硅、铜、锌、镍的添加有利于增加颗粒之间的填充率，使制得的金合金表面更光滑。由于锌和氧有强烈的反应作用，在金合金的铸造冷却过程中，金合金表面会形成一层薄而紧密的透明的氧化锌，并覆盖在金合金的表面，避免其他的金属组分与空气接触形成氧化物影响金合金的表面色泽和表面亮度，特别是避免黑色的氧化铜的产生，使制得的金合金的表面呈白色，表面光滑且具有高光亮度，形成的氧化锌还降低了其他金属在熔化时相互之间的反应。

当锌的添加量过小时，由于锌在高温下会蒸发产生锌蒸气脱离金合金，导致合金中的锌的含量降低，影响氧化锌的形成，使制得的金合金表面色泽效果差，表面光亮度和光滑性下降。当锌的添加量过高时，高浓度的锌容易与其他金属产生反应，使制得的金合金产生许多微孔，因此，为保证制得的金合金具有良好的色泽和高表面光亮度和光滑性，又避免金合金产生微孔，本发明添加硅与金合成金硅合金，金硅合金的熔点为363℃，可以增加金属颗粒的流动性，提高金合金的表面光滑性，且硅和氧产生反应形成高密度、透明的氧化硅结晶层，可以将锌与其他金属分隔开，防止锌和其他金属反应产生微孔，提高金合金的光亮度和光滑度。由于硅容易导致合金铸件脆化，本发明添加的铜可以熔解硅，提高金合金的韧性和拉伸性能，进而提高制得的白色金合金的可加工性。

综上，本发明通过在金合金中添加1-2wt％硅、16-17wt％铜、3.5-4.5wt％锌，三者协同作用，即能形成足量的氧化锌层覆盖合金表面又能避免锌与其他金属反应使合金产生微孔，制得的白色金合金表面光滑度和光亮度更高，色泽好，且具有较好的可加工性。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：

一种白色金合金的制备方法，其包括如下制备步骤：

步骤一、按质量百分比计，分别取75wt％金、1-2wt％硅、16-17wt％铜、3.5-4.5wt％锌和2.5-3.5wt％镍；

步骤二、将所述步骤一中各原料组分混合后进行熔炼制成合金铸件；

步骤三、采用高功率脉冲激光辐照合金铸件的表面，使合金铸件的表面形成氧化锌结晶层，制得白色金合金。

其中，所述高功率脉冲激光的波长为800-1550nm。

优选的，所述高功率脉冲激光的波长为1000-1080nm。

当采用波长为1000-1080nm高功率脉冲激光辐照合金铸件的表面时，锌吸收激光率大于30％，锌吸收激光率大于其他合金的吸收激光率，因此，锌会脱离合金与空气发生氧化作用，形成氧化锌覆盖在金合金的表面。硅吸收的激光率很低，本发明的波长的激光对硅产生的作用不大，但当锌吸收大量激光时，锌会发热，低熔点的金硅合金会率先熔化，填平表面不平，达到抛光的效果；同时金硅合金在被激光加热的锌四周形成氧化硅，氧化硅在锌周围形成透明的结晶层，阻止锌和其他金属反应，令氧化锌的结晶可以更容易形成。金硅合金的高流动性，使结晶层更广泛，平滑，光亮且完整。

由于低熔点金硅合金，无需将工件加到900度令金熔化来达致抛光效果，这可以避免锌蒸气的产生(锌在900度蒸化)，降低了锌的损耗。

其中，所述高功率脉冲激光的脉冲能量峰值为2000-7000W，可以防止锌吸收过量激光能量和其他金属产生反应而导致多微孔现象，本发明的脉冲能量峰值有利于提高制得的白色金合金的表面色泽效果、表面光滑度和光亮度。

其中，所述高功率脉冲激光的脉冲宽度为100-500ns，可以使锌瞬间形成氧化锌无法和其他氧化物混合在一起，而且在合金铸件表面瞬间形成的氧化锌层可以隔离其他金属与氧的接触，防止其他金属氧化生产金属氧化物影响白色金合金的表面色泽和光亮度，同时，控制脉冲宽度为100-500ns还能避免氧化锌或锌汽化而脱离合金铸件的表面。

其中，所述高功率脉冲激光的频率为100-500kHz，平均能量为100-120W。

其中，所述步骤三中，合金铸件的表面温度在100-200℃之间。

当激光被金合金中的各金属组分吸收时，合金铸件的表面平均温度上升。本发明通过保持表面平均温度在100-200℃之间，使氧化锌层在低温下形成结晶，结晶令到表面光亮通透而光滑。当合金铸件的表面温度大于200℃时，氧化锌层结晶会被破坏，形成白色层影响光泽和亮度。

其中，所述步骤三中，当合金铸件的表面温度上升至190-200℃时，停止对合金铸件表面进行高功率脉冲激光辐照，当合金铸件的表面温度下降至100-120℃时，重新对合金铸件的表面进行高功率脉冲激光辐照。低温的激光热加工增加了颗粒之间的填充率，令表面更光滑。本发明的制备方法是采用高功率脉冲激光在合金铸件的表面进行加工，且严格控制合金铸件的表面温度，减小了锌汽化导致的损耗，本发明的锌蒸汽所导致的损耗小于0.05％。

其中，所述高功率脉冲激光每秒辐照1000-3000个激光点到每平方毫米的合金铸件表面，每个激光点的直径为0.05-0.1mm。

激光保持紧密的点辐照到合金铸件表面，令表面形成紧密的氧化锌层，每秒疏落的点令表面保持较低的温度，避免氧化锌层结晶被破坏。具体的，所述高功率脉冲激光辐照到每平方毫米合金铸件表面的激光点总数为10000-30000个。

其中，所述氧化锌结晶层的厚度小于0.1微米。透明的结晶层，可以透射激光，令激光可以对结晶层下面的锌进行加热，相当于形成两层激光--一层在合金铸件表面，另一层在氧化锌结晶层的下面。氧化锌由于结晶层小于0.1微米，能形成激光全反射，即刚开始进入氧化锌结晶层的激光有许多没被吸收，没被吸收的激光沿着结晶层內部不断反射，在氧化锌结晶层內扩散，直到到达没有结晶的地方才停止，使氧化锌因此由结晶层四周扩散开，有利于消除激光点与点之间的间隙，使最终制得的白金合金的表面完整光亮且平滑。

本发明的有益效果在于：

本发明的白色金合金通过在金合金中添加1-2wt％硅、16-17wt％铜、3.5-4.5wt％锌，三者协同作用，即能形成足量的氧化锌层覆盖合金表面又能避免锌与其他金属反应使合金产生微孔，制得的白色金合金表面光滑度和光亮度更高，色泽好，且具有较好的可加工性。

本发明的白色金合金的制备方法应用激光技术，透过锌对于激光的强烈反应，达成精确，细致，低损耗的抛光效果，运用了锌和硅不同的化学特性达成完美的抛光效果，使制得的白色金合金具有良好的表面色泽、表面光滑度和光亮度均较高。

本发明的制备方法采用激光辐照低熔点金硅合金，达致金表面熔化，得到抛光效果，同时，防止锌的蒸发，降低损耗。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

一种白色金合金，其包括如下质量百分比的原料：75wt％金、1.5wt％硅、16.5wt％铜、4wt％锌、镍3wt％。

上述白色金合金的制备方法，其包括如下制备步骤：

步骤一、按质量百分比计，分别取75wt％金、1.5wt％硅、16.5wt％铜、4wt％锌、镍3wt％；

其中，所述高功率脉冲激光的波长为1064nm，脉冲能量峰值为4500W，脉冲宽度为300ns，频率为300kHz。

其中，所述步骤三中，合金铸件的表面温度在100-200℃之间。

具体的，所述步骤三中，当合金铸件的表面温度上升至200℃时，停止对合金铸件表面进行高功率脉冲激光辐照，当合金铸件的表面温度下降至100℃时，重新对合金铸件的表面进行高功率脉冲激光辐照。

其中，所述高功率脉冲激光每秒辐照2000个激光点到每平方毫米的合金铸件表面，每个激光点的直径为0.075mm。

其中，所述高功率脉冲激光辐照到每平方毫米合金铸件表面的激光点总数为20000个。

其中，所述氧化锌结晶层的厚度为0.08微米。

实施例2

一种白色金合金，其包括如下质量百分比的原料：75wt％金、1wt％硅、16wt％铜、3.5wt％锌和2.5wt％镍。

上述白色金合金的制备方法，其包括如下制备步骤：

步骤一、按质量百分比计，分别取75wt％金、1wt％硅、16wt％铜、3.5wt％锌和2.5wt％镍；

其中，所述激光器的波长为800nm，脉冲能量峰值为2000W，脉冲宽度为100ns，频率为100kHz。

其中，所述步骤三中，合金铸件的表面温度在100-200℃之间。

其中，所述步骤三中，当合金铸件的表面温度上升至190℃时，停止对合金铸件表面进行高功率脉冲激光辐照，当合金铸件的表面温度下降至120℃时，重新对合金铸件的表面进行高功率脉冲激光辐照。

其中，所述高功率脉冲激光每秒辐照1000个激光点到每平方毫米的合金铸件表面，每个激光点的直径为0.05mm。

其中，所述高功率脉冲激光辐照到每平方毫米合金铸件表面的激光点总数为10000个。

其中，所述氧化锌结晶层的厚度为0.06微米。

实施例3

一种白色金合金，其包括如下质量百分比的原料：75wt％金、2wt％硅、17wt％铜、4.5wt％锌、3.5wt％镍。

上述白色金合金的制备方法，其包括如下制备步骤：

步骤一、按质量百分比计，分别取75wt％金、2wt％硅、17wt％铜、4.5wt％锌、3.5wt％镍；

其中，所述激光器的波长为1064nm，脉冲能量峰值为7000W，脉冲宽度为500ns，频率为500kHz。

其中，所述步骤三中，合金铸件的表面温度在100-200℃之间。

其中，所述步骤三中，当合金铸件的表面温度上升至195℃时，停止对合金铸件表面进行高功率脉冲激光辐照，当合金铸件的表面温度下降至115℃时，重新对合金铸件的表面进行高功率脉冲激光辐照。

其中，所述高功率脉冲激光每秒辐照3000个激光点到每平方毫米的合金铸件表面，每个激光点的直径为0.01mm。

其中，所述高功率脉冲激光辐照到每平方毫米合金铸件表面的激光点总数为30000个。

其中，所述氧化锌结晶层的厚度为0.09微米。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种白色金合金，其特征在于：包括如下质量百分比的原料：75wt％金、1-2wt％硅、16-17wt％铜、3.5-4.5wt％锌和2.5-3.5wt％镍；

所述白色金合金的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤三、采用高功率脉冲激光辐照合金铸件的表面，使合金铸件的表面形成氧化锌结晶层，制得白色金合金；

其中，所述高功率脉冲激光的波长为1000-1080nm。

2.一种白色金合金的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：

其中，所述高功率脉冲激光的波长为1000-1080nm。

3.根据权利要求2所述的一种白色金合金的制备方法，其特征在于：所述高功率脉冲激光的脉冲能量峰值为2000-7000W。

4.根据权利要求2所述的一种白色金合金的制备方法，其特征在于：所述高功率脉冲激光的脉冲宽度为100-500ns。

5.根据权利要求2所述的一种白色金合金的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，合金铸件的表面温度在100-200℃之间。

6.根据权利要求2所述的一种白色金合金的制备方法，其特征在于：所述高功率脉冲激光每秒辐照1000-3000个激光点到每平方毫米的合金铸件表面，每个激光点的直径为0.05-0.1mm。

7.根据权利要求2所述的一种白色金合金的制备方法，其特征在于：所述氧化锌结晶层的厚度小于0.1微米。