CN114250380B

CN114250380B - 一种抗氧化红金属合金材料及制备方法

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Publication number: CN114250380B
Application number: CN202111488485.XA
Authority: CN
Inventors: 菲利普·普雷特
Original assignee: Beride Jewelry Guangzhou Co ltd; Apm Monaco LLC
Current assignee: Beride Jewelry Guangzhou Co ltd; Apm Monaco LLC
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2041-12-07
Also published as: CN114250380A

Abstract

本发明涉及一种抗氧化红金属合金材料及制备方法。所述抗氧化红金属合金材料配方包含以下质量百分比的组分：铜：90.00％‑99.00％；硅：0.05％‑1.50％；锡：0.05％‑1.50％；锌：0.50％‑5.00％；磷：0.10％‑2.00％。所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，包括如下步骤：将原材料混匀，所述原材料包括金属铜粉末、硅粉末、金属锡粉末、金属锌粉末以及磷粉末；将混合后的所述原材料熔融，获得金属混合液；将熔融后的所述金属混合液倒入铸造设备中成型、冷却，获得所述抗氧化红金属合金材料。本发明提供的抗氧化红金属合金材料及其制备方法，可以提供一种外表具备光亮玫瑰颜色、表面不容易氧化变色、生产成本低且环保的铜基合金。

Description

一种抗氧化红金属合金材料及制备方法

技术领域

本发明涉及首饰制备工艺技术领域，特别是涉及一种抗氧化红金属合金材料及制备方法。

背景技术

金属首饰表面通常会镀金，特别现在比较流行玫瑰金，玫瑰金首饰比黄金更具亮丽光泽，内光感强，特别适合与钻石相配。因此，玫瑰金首饰产品的市场需求非常大。目前市面上的玫瑰金都是通过电镀玫瑰K金来粉饰首饰。但现有的电镀合金的颜色黯淡，且容易氧化磨损，也不环保。且电镀合金本质上还是黄金产品，由于黄金的稀缺性，导致玫瑰金首饰的价格普遍偏高。目前，市场急需一种具备玫瑰金的表面色泽，且价格低廉的玫瑰金替代产品。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种抗氧化红金属合金材料及制备方法，通过使用上述的抗氧化红金属合金材料及其制备方法，可以提供一种外表具备光亮玫瑰颜色、且表面不容易氧化变色、生产成本低且环保的铜基合金。

一种抗氧化红金属合金材料，所述抗氧化红金属合金材料配方由以下质量百分比的组分组成：

铜：90.00％-99.00％；

硅：0.05％-1.50％；

锡：0.05％-1.50％；

锌：0.5％-5.00％；

磷：0.1％-2.00％。

可选地，抗氧化红金属合金材料为抗氧化红铜合金材料。

在其中一个实施例中，所述抗氧化红金属合金材料配方由以下质量百分比的组分组成：

铜：93.00％-97.00％；

硅：0.50％-1.50％；

锡：0.50％-1.50％；

锌：1.00％-3.00％；

磷：0.25％-1.00％。

铜：95.00％；

硅：1.00％；

锡：1.00％；

锌：2.50％；

磷：0.50％。

一种抗氧化红金属合金材料的制备方法，包括如下冶炼步骤：

将原材料混匀，所述原材料包括金属铜粉末、硅粉末、金属锡粉末、金属锌粉末以及磷粉末；

将混合后的所述原材料熔融，获得金属混合液；

将熔融后的所述金属混合液倒入铸造设备中成型、冷却，获得所述抗氧化红金属合金材料。

在其中一个实施例中，在所述将原材料混匀前，还包括以下步骤：

将所述金属铜粉末、硅粉末、金属锡粉末、金属锌粉末以及磷粉末混合合成。

通过上述的步骤，可以使原材料熔化混合更均匀，减少金属混合液出现粗粒感，并使制备获得的抗氧化红金属合金材料更美观。

在其中一个实施例中，所述将混合后的所述原材料熔融，获得金属混合液，具体步骤如下：

将混合后的所述原材料加入到惰性气体保护的高温炉中，900℃-1200℃保温20min-60min。

在其中一个实施例中，所述高温炉为感应电炉，并采用石墨坩埚，在所述将混合后的所述原材料加入到惰性气体保护的高温炉中，900℃-1200℃保温20min-60min，具体步骤为：

所述将混合后的所述原材料加入到惰性气体保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚，900℃-1200℃保温20min-60min，感应电炉通过电磁搅拌将所述原材料搅拌均匀；

所述原材料熔化后采用惰性气体保护。

通过采用石墨坩埚对混合后的原材料进行高温熔融，并且在熔融过程中均使用惰性气体进行保护，可以将高温炉中的金属混合液与外界空气有效隔绝，避免金属混合液中掺杂氧而被氧化，从而影响制备获得的红金属合金材料的抗氧化性能，还会导致红金属合金材料的色泽黯淡，失去表面光泽。

在其中一个实施例中，所述将熔融后的所述金属混合液铸造设备中成型、冷却，具体步骤如下：

将所述熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型，在常温或水冷或真空下放置10min-30min冷却。

上述的抗氧化红金属合金材料的制备方法中，在熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型后，在常温或水冷或真空下冷却10min-30min，可以提高所述抗氧化红金属合金材料的硬度和刚性，提高质量。

在其中一个实施例中，在所述将熔融后的所述混合液倒入铸造设备中成型、冷却，获得所述抗氧化红金属合金材料之后，还包括：

将成型、冷却后获得的所述抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，烘干10min-60min。

上述的抗氧化红金属合金材料的制备方法中，在所述将熔融后的所述混合液倒入铸造设备中成型、冷却，获得所述抗氧化红金属合金材料之后，还包括将成型、冷却后获得的所述抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，烘干10min-60min。通过将获得的抗氧化红金属合金材料进行烘干，可以有效去除抗氧化红金属合金材料内部的水分子，避免后续使用过程中与外界空气中的氧接触而被氧化，影响色泽。

在其中一个实施例中，所述将成型、冷却后获得的所述抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，烘干10min-60min中，所述烘干温度设置在90℃-120℃。

在其中一个实施例中，所述将熔融后的所述金属混合液倒入铸造设备中成型、冷却，获得所述抗氧化红金属合金材料之前，还包括将熔融后的所述金属混合液在出炉前取样检验。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的抗氧化红金属合金材料，通过控制金属铜的比例在90.00％-99.00％之间，可以保证获得的抗氧化红金属合金材料表面呈现紫红或玫瑰红的色泽。

2、本发明的抗氧化红金属合金材料的制备方法，使用金属铜、锡、锌以及非金属的硅、磷混合通过熔融、铸造技术获得表面呈玫瑰红色泽的抗氧化红金属合金材料。上述方法无需通过对纯金进行电镀处理，环保性能好。生产出来的抗氧化红金属合金材料，不含有毒化学成分，符合欧盟Rosh检测标准，环保，且生产成本低，适合批量生产。

3、本发明的抗氧化红金属合金材料的制备方法，通过对金属熔融铸造的温度、时间以及环境的控制，能够与外界空气有效隔绝，抗氧化性能优越，能避免所获得的红金属合金材料因氧化而出现色泽暗沉的问题。

附图说明

图1为本发明实施例6所述抗氧化红金属合金材料制备工艺流程图；

图2为本发明实施例7所述抗氧化红金属合金材料制备工艺流程图；

图3为本发明实施例8所述抗氧化红金属合金材料制备工艺流程图；

图4为本发明实施例9所述抗氧化红金属合金材料制备工艺流程图；

图5为本发明实施例10所述抗氧化红金属合金材料制备工艺流程图；

图6为本发明抗氧化红金属合金材料中有害金属含量检测流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。以下具体实施方式给出了本发明的最佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1：

一种抗氧化红金属合金材料，由以下质量百分比的组分组成：铜90.00％、硅1.50％、锡1.50％、锌5.00％、磷2.00％。

实施例2：

一种抗氧化红金属合金材料，由以下质量百分比的组分组成：铜93.00％、硅0.80％、锡1.20％、锌3.50％、磷1.50％。

实施例3：

一种抗氧化红金属合金材料，由以下质量百分比的组分组成：铜95.00％、硅1.00％、锡1.00％、锌2.50％、磷0.50％。

实施例4：

一种抗氧化红金属合金材料，由以下质量百分比的组分组成：铜97.00％、硅0.05％、锡0.05％、锌2.00％、磷0.90％。

本专利申请保护的抗氧化红金属合金材料，具有优异的铸造性能。抗氧化红金属合金材料表面光洁，色泽红壮，具备明亮的玫瑰红色泽。

实施例5：

一种抗氧化红金属合金材料，由以下质量百分比的组分组成：铜99.00％、硅0.20％、锡0.20％、锌0.50％、磷0.10％。

实施例6：

一种抗氧化红金属合金材料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1，将90份金属铜粉末、1.5份硅粉末、1.5份金属锡粉末、5份金属锌粉末以及2份磷粉末混合均匀。

步骤2，将混合后的原材料在高温炉中900℃熔融，保温60min，获得金属混合液。

步骤3，将熔融后的金属混合液倒入铸造设备中成型，水冷冷却20min，获得抗氧化红金属合金材料。

上述的抗氧化红金属合金材料的制备方法获得的抗氧化红金属合金材料具有优异的铸造性能，金属合金表面光洁，没有明显的粗粒感，具有明亮的玫瑰红光泽。采用该材料制备的首饰在相关环境下使用12个月内没有明显的腐蚀现象发生，抗氧化性能优越。而传统方法制备的红金属合金材料使用6个月内已经出现表面色泽黯淡无光泽的问题。

实施例7：

一种抗氧化红金属合金材料的制备方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤11，将95份金属铜粉末、1份硅粉末、1份金属锡粉末、2.5份金属锌粉末以及0.5份磷粉末混合。

步骤12，过筛完毕后将原材料在高温炉中搅拌混合均匀，高温炉采用磁感应电炉，并采用石墨坩埚对原材料进行熔融。原材料在高温炉中1000℃熔融，保温30min，获得金属混合液。在熔融过程中，感应电炉通过电磁搅拌对原材料进行均匀搅拌。

步骤13，将熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型，在常温下冷却30min。

步骤14，将成型、冷却后获得的抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，120℃烘干10min。

上述的抗氧化红金属合金材料的制备方法获得的抗氧化红金属合金材料具有优异的铸造性能，金属合金表面光洁，没有明显的粗粒感，具有红壮的玫瑰红光泽。采用该材料制备的首饰在相关环境下使用12个月内没有明显的腐蚀现象发生，抗氧化性能优越，玫瑰红色泽能够持续保持。而传统方法制备的红金属合金材料使用6个月内已经出现表面色泽黯淡无光泽的问题。

实施例8：

一种抗氧化红金属合金材料的制备方法，如图3所示，包括如下步骤：

步骤21，将99份金属铜粉末、0.2份硅粉末、0.2份金属锡粉末、0.5份金属锌粉末以及0.1份磷粉末混合。

步骤22，过筛完毕后将原材料在高温炉中搅拌混合均匀，高温炉采用磁感应电炉，并采用石墨坩埚对原材料进行熔融。原材料在高温炉中1200℃保温20min。在熔融过程中，感应电炉通过电磁搅拌一边对原材料进行均匀搅拌，在熔融过程以及原材料熔化后均通入氩气进行保护。

步骤23，将熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型，真空冷却10min。

步骤24，将成型、冷却后获得的抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，120℃烘干30min。

上述的抗氧化红金属合金材料的制备方法获得的抗氧化红金属合金材料具有优异的铸造性能，金属合金表面光洁，没有明显的粗粒感，具有光亮的玫瑰红光泽。采用该材料制备的首饰在相关环境下使用12个月内没有明显的腐蚀现象发生，抗氧化性能优越，玫瑰红色泽能够持续保持。而传统方法制备的红金属合金材料使用6个月内已经出现表面色泽黯淡无光泽的问题。

实施例9：

一种抗氧化红金属合金材料的制备方法，如图4所示，包括如下步骤：

步骤31，将95份金属铜粉末、1份硅粉末、1份金属锡粉末、2.5份金属锌粉末以及0.5磷粉末混合。

步骤32，过筛完毕后将原材料在高温炉中搅拌混合均匀，高温炉采用磁感应电炉，并采用石墨坩埚对原材料进行熔融。原材料在高温炉中1000℃保温40min，感应电炉通过电磁搅拌将所述原材料搅拌均匀。在熔融过程中以及在原材料熔化后，感应电炉通过电磁搅拌一边对原材料进行均匀搅拌，并通入氦气进行保护。

步骤33，出炉前，将熔融后的金属混合液取样检验。

步骤34，经检验合格后，将熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型，水冷冷却10min。

步骤35，将成型、冷却后获得的抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，100℃烘干30min。

上述的抗氧化红金属合金材料的制备方法，冶炼加工方法简单，生产成本低，设备要求不高，能大范围推广应用。

实施例10：

一种抗氧化红金属合金材料的制备方法，如图5所示，包括如下步骤：

步骤41，将97份金属铜粉末、0.05份硅粉末、0.05份金属锡粉末、2份金属锌粉末以及0.9磷粉末混合。

步骤42，过筛完毕后将原材料在高温炉中搅拌混合均匀，高温炉采用磁感应电炉，并采用石墨坩埚对原材料进行熔融。原材料在高温炉中1100℃保温30min，感应电炉通过电磁搅拌将所述原材料搅拌均匀。在熔融过程中以及在原材料熔化后，感应电炉通过电磁搅拌一边对原材料进行均匀搅拌，并通入氩气进行保护。

步骤43，出炉前，将熔融后的金属混合液取样检验。

步骤44，经检验合格后，将熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型，水冷冷却10min。

步骤45，将成型、冷却后获得的抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，100℃烘干60min。

实施例11：抗氧化红金属合金材料中有害金属含量测试

检测上述抗氧化红金属合金材料中镉、铅、汞、六价铬的含量，测试方法参考IEC62321-4:2013+A1:2017，IEC62321-5:2013,IEC62321-7-1:2015，采用ICP-OES和UV-Vis进行分析。检测上述抗氧化红金属合金材料中镍含量，测试方法参考EPA3050B:1996。如图6所示，具体检测方法包括如下步骤：

(1)铅、镉、汞含量的测试方法

将上述抗氧化红金属合金材料进行预处理，然后将抗氧化红金属合金材料用微波消解仪或热板进行酸消解，过滤，收集滤液；

将过滤后的残留物通过碱熔法、灰化法、酸溶解等方法进行处理，使残留物充分消解，获得溶解液；

将经过上述步骤获得的滤液和溶解液混合，通过电感耦合等离子体发射光谱仪或原子吸收光谱进行检测，获得检测数据。

(2)六价铬的测试方法

将上述的抗氧化红金属合金材料进行预处理；沸水萃取，加入1,5-二苯碳酰二肼显色；紫外-可见光分光光度计检测，540nm波长处获得数据。

表1抗氧化红金属合金材料中铅、镉、汞、六价铬、镍的检测结果

实施例12：抗氧化红金属合金材料色泽测试

(1)对比例1的制备方法：将80份金属铜粉末、5份硅粉末、5份锡粉末、5份锌粉末、5份磷粉末熔融，获得金属混合液。将混合后的原材料加入到高温炉中，1000℃保温30min。将熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型，冷却30min。

(2)对比例2的制备方法：将90份金属铜粉末、1.5份硅粉末、1.5份锡粉末、5份锌粉末、2份磷粉末熔融，获得金属混合液。将混合后的原材料加入到高温炉中，600℃保温60min。将熔融后的金属混合液倒入铸造设备浇铸，并倒入钢模中成型，冷却30min。

(3)将实施例6至实施例10获得的抗氧化红金属合金材料与对比例1以及对比例2的金属合金材料采用潘通色卡(Pantone Plus Series Metallics Coated)进行颜色比对，实验对比结果如表2所示。

表2抗氧化红金属合金材料色泽比对结果

	色泽检测结果
		实施例6	PANTONE 10162C
实施例7	PANTONE 10162C
		实施例8	PANTONE 10168C
实施例9	PANTONE 10162C
		实施例10	PANTONE 10168C
对比例1	PANTONE 10155C
		对比例2	PANTONE 10156C

通过色泽测试结果可知，通过本发明申请制备获得的抗氧化红金属合金材料的色泽呈现明亮的玫瑰粉红色或玫瑰紫红色。而对比例1和对比例2中获得的金属合金材料的色泽红色亮度均较黯淡，偏橘黄。

实施例13：抗氧化红金属合金材料色泽稳定性测试

依据ISO3160-2:2003《表壳和附件合金壳第2部分：光洁度、厚度、抗腐蚀性和粘附性测定》，将上述实施例6至实施例10制备获得的抗氧化红金属合金材料(实验例)与现有市场上购买的红金属合金材料(对比例)进行人工汗腐蚀试验。试验结果表明，依次经24h和48h人工汗腐蚀试验后，实验例的金属合金玫瑰红色泽均无明显变化，合金表明均无腐蚀物及盐析等现象，折合为佩戴腐蚀变色时间可长达10年。而对比例的金属合金在24h人工汗腐蚀试验中已经出现氧化膜和铜绿等不良色泽。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种抗氧化红金属合金材料，其特征在于，所述抗氧化红金属合金材料配方由以下质量百分比的组分组成：

铜：90.00％-99.00％；

硅：0.05％-1.50％；

锡：0.05％-1.50％；

锌：0.50％-5.00％；

磷：0.10％-2.00％。

2.根据权利要求1所述的抗氧化红金属合金材料，其特征在于，所述抗氧化红金属合金材料配方由以下质量百分比的组分组成：

铜：93.00％-97.00％；

硅：0.50％-1.50％；

锡：0.50％-1.50％；

锌：1.00％-3.00％；

磷：0.25％-1.00％。

3.根据权利要求1所述的抗氧化红金属合金材料，其特征在于，所述抗氧化红金属合金材料配方由以下质量百分比的组分组成：

铜：95.00％；

硅：1.00％；

锡：1.00％；

锌：2.50％；

磷：0.50％。

4.一种如权利要求1至3任意一项所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将混合后的所述原材料熔融，获得金属混合液；

5.根据权利要求4所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，其特征在于，所述将混合后的所述原材料熔融，获得金属混合液，具体步骤如下：

6.根据权利要求5所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，其特征在于，所述高温炉为感应电炉，并采用石墨坩埚，

所述将混合后的所述原材料加入到惰性气体保护的高温炉中，900℃-1200℃保温20min-60min，具体步骤为：

将混合后的所述原材料加入到惰性气体保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚，900℃-1200℃保温20min-60min，感应电炉通过电磁搅拌将所述原材料搅拌均匀；

所述原材料熔化后采用惰性气体保护。

7.根据权利要求4所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，其特征在于，所述将熔融后的所述金属混合液铸造设备中成型、冷却，具体步骤如下：

8.根据权利要求4所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，其特征在于，在所述将熔融后的所述混合液倒入铸造设备中成型、冷却，获得所述抗氧化红金属合金材料之后，还包括：

9.根据权利要求8所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，其特征在于，所述将成型、冷却后获得的所述抗氧化红金属合金材料倒入烘干机，烘干10min-60min中，所述烘干温度设置在90℃-120℃。

10.根据权利要求4所述抗氧化红金属合金材料的制备方法，其特征在于，所述将熔融后的所述金属混合液倒入铸造设备中成型、冷却，获得所述抗氧化红金属合金材料之前，还包括将熔融后的所述金属混合液在出炉前取样检验。