CN112226643A - 一种贵金属银材料及其制备方法、银器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种贵金属银材料及其制备方法、银器。该贵金属银材料包括单质Ag、Mex和单质As，其中Mex包括单质Sb和/或单质Ga，且单质Ag的重量含量≥99.99％。上述贵金属银材料同时包括了单质Ag、Mex和单质As，银纯度较高，加入贵金属银材料的微掺杂组分，协同增效作用使贵金属银材料能够在相对较少的元素添加量下大幅度地降低了材料的热导率。

Description

一种贵金属银材料及其制备方法、银器

技术领域

本发明涉及贵金属加工领域，具体而言，涉及一种贵金属银材料及其制备方法、银器。

背景技术

随着国人生活水平的提高，消费理念发生很大变化，贵金属(如金、银)制品生活化应用的市场逐步拓展，进入新的需求阶段。人们生活中使用的贵金属，银器是最普遍、也是最多的，由于银的杀菌功效卓著，银制作成的生活用品应用非常广泛。然而银具有非常优异的导热性，造成其制成的餐具和茶具，如：碗、勺、筷，杯等生活化器具盛放热食、热饮后导热过快，温度过高，难以手持或端握。

基于以上原因，有必要提供一种银材料，在保持银高纯度的前提下，大幅度降低银材料的热导率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种贵金属银材料及其制备方法、银器，以解决现有技术中高纯度银的热导率高，无法满足使用要求的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种贵金属银材料，包括单质Ag、Mex和单质As，其中Mex包括单质Sb和/或单质Ga，且单质Ag的重量含量≥99.99％。

进一步地，按重量含量计，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag，10～50ppm的Mex和余量的单质As。

进一步地，Mex和单质As的重量比为(1:9)～(5:5)。

进一步地，Mex和单质As的重量比为(1:9)～(2:8)。

进一步地，Mex包括单质Sb和单质Ga，且单质Sb和单质Ga的重量比为(1:3)～(3:1)。

进一步地，按重量含量计，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、10ppm的单质Ga及90ppm的单质As；或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、10ppm的单质Sb及90ppm的单质As；或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、80ppm的单质As、10ppm的单质Sb及10ppm的单质Ga；或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、80ppm的单质As、5ppm的单质Sb及15ppm的单质Ga；或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、50ppm的单质As、30ppm的单质Sb及20ppm的单质Ga。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种贵金属银材料的制备方法，将单质Ag、Mex和单质As进行混合，然后进行熔炼，得到贵金属银材料。

优选地，熔炼中得到了熔炼银材料，制备方法还包括：将熔炼银材料进行机械碾压处理，得到贵金属银材料。

优选地，将熔炼银材料在铣床上进行机械碾压处理，且铣床的碾压头转速为ω＝2000～4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝10～50mm/min，碾压钢球的直径为3～10mm；优选地，机械碾压处理过程中，碾压深度为0.05～0.2mm。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种银器，银器的材料为前述贵金属银材料。

本发明提供的上述贵金属银材料同时包括了单质Ag、Mex和单质As。材料中银纯度较高，As和Sb、Ga作为贵金属银材料的微合金化组分，促使贵金属银材料能够在相对较少的元素添加量下协同增效作用大幅度地降低了材料的热导率。同时，材料的机械性能如硬度均大幅度提高。解决了现有技术中高纯度银的热导率高，无法满足使用要求的问题。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中高纯度银的热导率高，无法满足使用要求。

为了解决这一问题，本发明提供了一种贵金属银材料，其包括单质Ag、Mex和单质As，其中Mex包括单质Sb和/或单质Ga，且单质Ag的重量含量≥99.99％。

其一，贵金属银材料中单质Ag的重量含量≥99.99％，银纯度较高。另外，Ag的化学性质不活泼，常温下较稳定，不与氧发生反应，促使贵金属银材料作为生活用品使用时，使用性能更佳。其二，贵金属银材料中还包括Mex，其中Mex包括单质Sb和/或单质Ga。作为贵金属银材料的微掺杂组分，显著地降低了材料的热导率，同时促使材料机械性能如硬度更优。其三，As具有半金属性，作为贵金属银材料的另一微掺杂组分，促使本发明能够在相对较少的元素添加量下大幅度地降低了材料的热导率。

总之，本发明提供的贵金属银材料，银纯度较高，通过大量创造性劳动筛选出单质Sb和/或单质Ga、单质As，在较微小的元素添加量下协同增效作用显著降低了贵金属银材料的热导率。同时，材料的机械性能如硬度均大幅度提高。

优选地，按重量含量计，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag，10～50ppm的Mex和余量的单质As。将单质Ag、Mex和单质As的重量控制在上述范围内，贵金属银材料银纯度高。同时，在较微小的Mex和单质As协同添加量下更显著地降低了材料的导热性。

优选地，Mex和单质As的重量比为(1:9)～(5:5)。在此范围内，贵金属银材料的均匀性更好，热导率更低，硬度更高，同时强度更高，机械性能更好，应用效果更佳。在一种优选的实施方式中，Mex和单质As的重量比为(1:9)～(2:8)。

在一种优选的实施方式中，Mex包括单质Sb和单质Ga，且单质Sb和单质Ga的重量比为(1:3)～(3:1)。同时添加单质Sb和单质Ga，且将单质Sb和单质Ga的重量比控制在(1:3)～(3:1)范围内，在更显著地降低了其热导率的同时有效改善了贵金属银材料的硬度和强度。

优选地，按重量含量计，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、10ppm的单质Ga及90ppm的单质As，或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、10ppm的单质Sb及90ppm的单质As；或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、80ppm的单质As、10ppm的单质Sb及10ppm的单质Ga；或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、80ppm的单质As、5ppm的单质Sb及15ppm的单质Ga；或者，贵金属银材料包括99.99％的单质Ag、50ppm的单质As、30ppm的单质Sb及20ppm的单质Ga。在此优选方案中，提供的贵金属银材料的银纯度高，材料的热导率更低，机械性能如强度、硬度更高，应用效果更好。

根据本发明的另一方面，还提供了一种贵金属银材料的制备方法，将单质Ag、Mex和单质As进行混合，然后进行熔炼，得到贵金属银材料。

将单质Ag、Mex和单质As混合进行熔炼，得到的贵金属银材料均匀性更好，好的均匀性促使材料在银高纯度的条件下，在较微小的Mex和单质As添加量下显著地降低了材料的热导率，且硬度更高。

优选地，熔炼中得到了熔炼银材料，制备方法还包括：将熔炼银材料进行机械碾压处理，得到贵金属银材料。在熔炼之后进行机械碾压处理，能够进一步使材料表层发生晶粒细化，形成极细的纳米结构，晶粒间界面大幅度增加，促使银材料的导热性更显著地降低，具有更好的低导热性能，同时材料的硬度和强度更优。在实际操作过程中，可以在得碾压处理得到贵金属银材料之后，再利用常规的制作工艺将该贵金属材料制成不同造型的制品。当然，也可以在将熔炼银材料制成银制品后，再对制品表面施加碾压力进行碾压。这是本领域技术人员能够自行选择的，在此不再赘述。

在一种优选的实施方式中，熔炼银材料在铣床上进行机械碾压处理，且铣床的碾压头转速为ω＝2000～4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝10～50mm/min，碾压钢球的直径为3～10mm；优选地，机械碾压处理过程中，碾压深度为0.05～0.2mm。实际操作过程中通常使用碾压深度作为指标，通过调整碾压力，即可调整碾压深度，比如碾压深度0.05mm近似对应200kgf碾压力，0.25mm近似对应1500kgf碾压力。在上述范围内，银材料的导热性更显著地降低，材料的硬度更优。

根据本发明的又一方面，还提供了一种银器，银器的材料为前述贵金属银材料。在一种优选的实施方式中，银器为银餐具或银茶具。

基于前文的各项原因，本发明提供的银器，银器中单质Ag的重量含量≥99.99％，促使材料含银量较高，银纯度较高。银器中还包括Mex，其中Mex包括单质Sb和/或单质Ga，作为贵金属银材料的微掺杂组分，促使其硬度更佳、强度更高，且单质Sb是热的不良导体，在有效改善贵金属银材料的硬度和强度的基础上，同时降低了其热导率。As作为贵金属银材料的微掺杂组分，使得本发明能够在相对较少的元素添加量下更显著地降低了银器的导热性。在保持了银器银高纯度的前提下，通过单质Sb和/或单质Ga、单质As的协同作用，银器热导率低，同时，机械性能如硬度大幅度提高，除此以外，强度也有提高。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

热导率测试：采用激光闪射法，设备为德国耐驰LFA467激光热导率仪。

硬度测试：采用显微硬度，设备为德国Zwick/Roell公司的万能硬度试验机ZwickZHU0.2。

对比例1

贵金属银材料配方：

纯银。

热导率：418.6w/mk；力学性能如下：硬度：HV40-45。

实施例1

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Ga 10ppm

As 90ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝10mm/min，碾压钢球的直径为3mm，碾压深度为0.05mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低55％；力学性能如下：硬度：HV79。

实施例2

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

As 90ppm

Sb 10ppm

按上述配方混合进行熔炼，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝10mm/min，碾压钢球的直径为3mm，碾压深度为0.05mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低53％；力学性能如下：硬度：HV80。

实施例3

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Sb 10ppm

Ga 10ppm

As 80ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝10mm/min，碾压钢球的直径为3mm，碾压深度为0.05mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低50％；力学性能如下：硬度：HV81。

实施例4

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Ga 50ppm

As 50ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝2000r/min，碾压头横向移动速度为v＝50mm/min，碾压钢球的直径为10mm，碾压深度为0.2mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低48％；力学性能如下：硬度：HV79。

实施例5

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Sb 50ppm

As 50ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝2000r/min，碾压头横向移动速度为v＝50mm/min，碾压钢球的直径为3mm，碾压深度为0.2mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低47％；力学性能如下：硬度：HV80。

实施例6

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Sb 5ppm

Ga 15ppm

As 80ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝3000r/min，碾压头横向移动速度为v＝30mm/min，碾压钢球的直径为6mm，碾压深度为0.15mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低53％；力学性能如下：硬度：HV79。

实施例7

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Sb 30ppm

Ga 20ppm

As 50ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝3000r/min，碾压头横向移动速度为v＝20mm/min，碾压钢球的直径为3mm，碾压深度为0.1mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低41％；力学性能如下：硬度：HV78。

实施例8

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Sb 30ppm

Ga 10ppm

As 60ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝50mm/min，碾压钢球的直径为6mm，碾压深度为0.2mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低41％；力学性能如下：硬度：HV65。

实施例9

贵金属银材料配方：

Ag 99.99％

Sb 5ppm

As 95ppm

按上述配方混合进行传统熔炼(大气氛围下熔炼)，熔炼设备可用高频感应熔炼炉，得到熔炼银材料，将炼银材料进行机械碾压处理，其中铣床的碾压头转速为ω＝4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝20mm/min，碾压钢球的直径为3mm，碾压深度为0.05mm，得到贵金属银材料。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低35％；力学性能如下：硬度：HV55。

实施例10

和实施例3的区别仅在于并未对材料进行机械碾压处理。

和对比例1对比，上述贵金属银材料导热率降低18％；力学性能如下：硬度：HV50。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明提供的贵金属银材料，更有效地解决了现有技术中贵金属银材料在满足银高纯度的条件下，无法降低材料热导率的问题。

特别的是，实施例1至10中，本发明提供的贵金属银材料，材料中单质Ag的重量含量≥99.99％，促使材料含银量较高，银纯度较高。贵金属银材料中还包括Mex，其中Mex包括单质Sb和/或单质Ga，作为贵金属银材料的微掺杂组分，促使其硬度更佳、强度更高，As作为贵金属银材料的微掺杂组分，使得本发明能够在相对较少的元素添加量下更显著地降低了银器的导热性。和对比例1相比，在保持了银器银高纯度的前提下，通过单质Sb和/或单质Ga、单质As的协同作用，银器的机械性能如硬度大幅度提高，同时，材料热导率低。

更特别的是，由实施例1至9的数据可知，贵金属银材料中Mex控制在10～50ppm范围内，单质Ag在99.99％，贵金属银材料含银量更高，银纯度更高。同时，在较微小的Mex和单质As协同添加量下更显著地降低了材料的导热性。

除此以外，由实施例1至5、实施例10的数据可知，将熔炼银材料进行机械碾压处理，得到贵金属银材料，热导率更低，硬度更优，除此以外，强度更优。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种贵金属银材料，其特征在于，所述贵金属银材料包括单质Ag、Mex和单质As，其中所述Mex包括单质Sb和/或单质Ga，且所述单质Ag的重量含量≥99.99％。

2.根据权利要求1所述的贵金属银材料，其特征在于，按重量含量计，所述贵金属银材料包括99.99％的所述单质Ag，10～50ppm的所述Mex和余量的所述单质As。

3.根据权利要求2所述的贵金属银材料，其特征在于，所述Mex和所述单质As的重量比为(1:9)～(5:5)。

4.根据权利要求3所述的贵金属银材料，其特征在于，所述Mex和所述单质As的重量比为(1:9)～(2:8)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的贵金属银材料，其特征在于，所述Mex包括所述单质Sb和所述单质Ga，且所述单质Sb和所述单质Ga的重量比为(1:3)～(3:1)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的贵金属银材料，其特征在于，按重量含量计，

所述贵金属银材料包括99.99％的所述单质Ag、10ppm的所述单质Ga及90ppm的所述单质As；或者，

所述贵金属银材料包括99.99％的所述单质Ag、10ppm的所述单质Sb及90ppm的所述单质As；或者，

所述贵金属银材料包括99.99％的所述单质Ag、80ppm的所述单质As、10ppm的所述单质Sb及10ppm的所述单质Ga；或者，

所述贵金属银材料包括99.99％的所述单质Ag、80ppm的所述单质As、5ppm的所述单质Sb及15ppm的所述单质Ga；或者，

所述贵金属银材料包括99.99％的所述单质Ag、50ppm的所述单质As、30ppm的所述单质Sb及20ppm的所述单质Ga。

7.一种权利要求1至6中任一项所述的贵金属银材料的制备方法，其特征在于，将单质Ag、Mex和单质As进行混合，然后进行熔炼，得到所述贵金属银材料。

8.根据权利要求7所述的贵金属银材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼中得到了熔炼银材料，所述制备方法还包括：将所述熔炼银材料进行机械碾压处理，得到所述贵金属银材料。

9.根据权利要求8所述的贵金属银材料的制备方法，其特征在于，将所述熔炼银材料在铣床上进行所述机械碾压处理，且所述铣床的碾压头转速为ω＝2000～4000r/min，碾压头横向移动速度为v＝10～50mm/min，碾压钢球的直径为3～10mm；

优选地，所述机械碾压处理过程中，碾压深度为0.05～0.2mm。

10.一种银器，其特征在于，所述银器的材料为权利要求1至6中任一项所述的贵金属银材料。