CN117385234A - 一种高端饰品用钴基合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属材料及真空冶炼领域，具体涉及一种高端饰品用钴基合金及其制备方法，高端饰品用钴基合金包括以下质量百分比的成分：C≤0.06%，Mn≤1.20%，Si≤0.80%，P≤0.0030%，S≤0.0010%，Cr：28%‑32%，Mo：1.5%‑2.5%，Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%，O≤0.0030%，N≤0.0050%，余量为Co和不可避免的杂质。通过本发明的技术方案，能够解决现有首饰合金延展性差、对人体亲和力差等问题，可用作镶嵌珠宝的支架。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料及真空冶炼领域，具体涉及一种高端饰品用钴基合金及其制备方法。
背景技术
高端饰品用合金是一种高附加值合金，作为镶嵌珠宝的支架，要求延展性好、柔韧性好，便于塑形、造形，能制造出更细腻、复杂款式，硬度高，不容易变形使得高端饰品更耐磨损，不褪色，经过长时间的佩戴与化妆品、或其他物品接触、摩擦保证不褪色，耐汗液腐蚀，防止诱发皮肤病。目前常见的首饰合金材质有球墨铸铁、锰钢、不锈钢、黄铜、青铜、18K黄金、18K白金等种类，存在镶嵌珠宝时容易断裂，对人体亲和力差，在首饰合金中镍、铜、锌、砷、硒、铅、锑等有害元素长期与皮肤接触可能容易引起皮肤发炎过敏、影响智力和免疫系统、影响皮肤损伤及神经系统、影响红细胞和脑、肾神经系统功能和损害肝肾等，采用18K黄金、18K白金等贵重金属又存在资源稀缺且成本高等缺陷，因此研究开发一种满足高端饰品特殊要求且制造成本低的合金及其制备方法成为当前亟待研究的重要课题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种高端饰品用钴基合金及其制备方法，通过使用本发明的技术方案，能够解决现有首饰合金延展性差、对人体亲和力差等问题，满足高端饰品特殊要求且制造成本低，可用作镶嵌珠宝的支架。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种高端饰品用钴基合金，包括以下质量百分比的成分：
C≤0.06%，Mn≤1.20%，Si≤0.80%，P≤0.0030%，S≤0.0010%，Cr：28%-32%，Mo：1.5%-2.5%，Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%，O≤0.0030%，N≤0.0050%，余量为Co和不可避免的杂质。
根据本发明的一个实施例，包括以下质量百分比的成分：
C：0.02%-0.04%，Mn：0.8%-1.1%，Si：0.4%-0.8%。
本发明的实施例的另一个方面提供了一种制备上述高端饰品用钴基合金的方法，包括以下步骤：
原料准备工序：采用石墨、电解Mn、工业Si、金属Cr、金属Mo和金属Co作为原料；
真空感应熔炼工序：清洗熔炼容器，控制真空感应炉漏气率为第一阈值，保持冶炼过程的真空度为第二阈值，将原料中的第一部分装入真空感应炉内熔炼，并控制熔炼参数，熔炼结束后加入原料中的第二部分进行搅拌后降温出钢；
浇注工序：浇铸温度为第三阈值，浇铸速度为第四阈值，钢锭模采用发热冒口。
根据本发明的一个实施例，控制原料中的金属Co中的O≤0.0005%，N≤0.0005%，P≤0.0020%，S≤0.0007%，Ni≤0.0020%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0010%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%。
根据本发明的一个实施例，控制原料中的金属Cr中的O≤0.0500%，N≤0.0050%，P≤0.0020%，S≤0.0010%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0030%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。
根据本发明的一个实施例，控制原料中的金属Mo中的O≤0.0020%，N≤0.0010%，P≤0.0010%，S≤0.0005%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。
根据本发明的一个实施例，真空感应熔炼工序中，控制真空感应炉漏气率≤0.1Pa/min，保持冶炼过程真空度≤0.1Pa，将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，并控制熔炼参数，熔炼结束后加入电解Mn和工业Si进行搅拌后降温出钢。
根据本发明的一个实施例，将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内，控制送电功率为50-80KW，保证熔化期时间为180-240min，熔化期结束后采用100-120Kw的功率供电升温并搅拌合金液，控制精炼温度为1525-1545℃，在供电功率为30-40KW的条件下精炼40-60min，精炼结束后充≥6700Pa的Ar，加入电解Mn和工业Si搅拌20min后，调整温度为1470-1490℃出钢。
根据本发明的一个实施例，浇注工序中，浇铸温度为1470-1490℃，浇铸速度为1.5-2.5kg/t合金。
根据本发明的一个实施例，冒口填充量为10%-15%。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的高端饰品用钴基合金，包括以下质量百分比的成分：C≤0.06%，Mn≤1.20%，Si≤0.80%，P≤0.0030%，S≤0.0010%，Cr：28%-32%，Mo：1.5%-2.5%，Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%，O≤0.0030%，N≤0.0050%，余量为Co和不可避免的杂质，通过本发明的技术方案，能够解决现有首饰合金延展性差、对人体亲和力差等问题，满足高端饰品特殊要求且制造成本低，可用作镶嵌珠宝的支架。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的高端饰品用钴基合金的制备方法的示意性流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
本发明的实施例的第一个方面，提出了一种高端饰品用钴基合金，包括以下质量百分比的成分：
C≤0.06%，Mn≤1.20%，Si≤0.80%，P≤0.0030%，S≤0.0010%，Cr：28%-32%，Mo：1.5%-2.5%，Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%，O≤0.0030%，N≤0.0050%，余量为Co和不可避免的杂质。
在本发明的一个优选实施例中，包括以下质量百分比的成分：
C：0.02%-0.04%，Mn：0.8%-1.1%，Si：0.4%-0.8%。其中以Co为基体，通过添加Cr：28%-32%和Mo：1.5%-2.5%作为主要合金化元素，使合金具有优良的塑性、硬度高、抗氧化、抗腐蚀性能好，优选C：0.02%-0.04%、Mn：0.8%-1.1%、Si：0.4%-0.8%，更进一步实现合金的强塑性匹配，控制有害元P≤0.030%，S≤0.0010%和气体O≤0.0030%，N≤0.0050%，有利于提高材料加工性能。在首饰合金中镍、铜、锌、砷、硒、铅、锑等元素相对于人体是毒元素，比如镍引起皮肤发炎，出现红斑，甚至水泡等过敏，铜、锌等元素可能对部分人造成过敏，砷影响智力和免疫系统，硒影响皮肤损伤及神经系统，铅影响红细胞和脑、肾神经系统功能，锑长期与皮肤接触可能引起皮肤炎、损害肝肾、剧烈而频繁的呕吐，因此严格限制了镍、铜、锌、砷、硒、铅、锑等对人体有害元素的含量，要求控制Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%。
基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种高端饰品用钴基合金的制备方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1原料准备工序：采用石墨、电解Mn、工业Si、金属Cr、金属Mo和金属Co作为原料。控制金属Co中的O≤0.0005%，N≤0.0005%，P≤0.0020%，S≤0.0007%，Ni≤0.0020%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0010%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%。金属Cr中的O≤0.0500%，N≤0.0050%，P≤0.0020%，S≤0.0010%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0030%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。金属Mo中的O≤0.0020%，N≤0.0010%，P≤0.0010%，S≤0.0005%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。
S2真空感应熔炼工序：清洗熔炼容器，控制真空感应炉漏气率为第一阈值，保持冶炼过程的真空度为第二阈值，将原料中的第一部分装入真空感应炉内熔炼，并控制熔炼参数，熔炼结束后加入原料中的第二部分进行搅拌后降温出钢。控制真空感应炉漏气率≤0.1Pa/min，保持冶炼过程真空度≤0.1Pa，将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，并控制熔炼参数，熔炼结束后加入电解Mn和工业Si进行搅拌后降温出钢。其中将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内后，控制送电功率为50-80KW，保证熔化期时间为180-240min，熔化期结束后采用100-120Kw的功率供电升温并搅拌合金液，控制精炼温度为1525-1545℃，在供电功率为30-40KW的条件下精炼40-60min，精炼结束后充≥6700Pa的Ar，加入电解Mn和工业Si搅拌20min后，调整温度为1470-1490℃出钢。
S3浇注工序：浇铸温度为第三阈值，浇铸速度为第四阈值，钢锭模采用发热冒口。浇铸温度为1470-1490℃，浇铸速度为1.5-2.5kg/t合金，冒口填充量为10%-15%。
通过使用本发明的技术方案，能够解决现有首饰合金延展性差、对人体亲和力差等问题，满足高端饰品特殊要求且制造成本低，可用作镶嵌珠宝的支架。
在本发明的一个优选实施例中，以质量百分比计，控制原料中的金属Co中的O≤0.0005%，N≤0.0005%，P≤0.0020%，S≤0.0007%，Ni≤0.0020%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0010%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%。
在本发明的一个优选实施例中，以质量百分比计，控制原料中的金属Cr中的O≤0.0500%，N≤0.0050%，P≤0.0020%，S≤0.0010%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0030%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。
在本发明的一个优选实施例中，以质量百分比计，控制原料中的金属Mo中的O≤0.0020%，N≤0.0010%，P≤0.0010%，S≤0.0005%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。根据设计的高端饰品用钴基合金化学成分进行原料准备，化学成分如上所述，采用石墨、电解Mn、工业Si、金属Cr、金属Mo和金属Co作为原料，精选原料控制主要合金原料金属Co、金属Cr和金属Mo中的气体和有害元素的含量，要求金属Co中的O≤0.0005%，N≤0.0005%，P≤0.0020%，S≤0.0007%，Ni≤0.0020%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0010%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%；金属Cr中的O≤0.0500%，N≤0.0050%，P≤0.0020%，S≤0.0010%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0030%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%；金属Mo中的O≤0.0020%，N≤0.0010%，P≤0.0010%，S≤0.0005%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。所有原材料表面进行抛丸清洁处理至表面具有金属光泽、无油污。通过原材料纯净度选择和原材料表面清洁处理，能够控制气体及有害元素的带入量。
在本发明的一个优选实施例中，真空感应熔炼工序中，控制真空感应炉漏气率≤0.1Pa/min，保持冶炼过程真空度≤0.1Pa，将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，并控制熔炼参数，熔炼结束后加入电解Mn和工业Si进行搅拌后降温出钢。
在本发明的一个优选实施例中，将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内，控制送电功率为50-80KW，保证熔化期时间为180-240min，熔化期结束后采用100-120Kw的功率供电升温并搅拌合金液，控制精炼温度为1525-1545℃，在供电功率为30-40KW的条件下精炼40-60min，精炼结束后充≥6700Pa的Ar，加入电解Mn和工业Si搅拌20min后，调整温度为1470-1490℃出钢。冶炼该合金前坩埚禁止冶炼含Ni合金并且必须采用金属Co对真空感应炉坩埚进行清洗，避免坩埚带入有害元素，控制真空感应炉漏气率≤0.1Pa/min，冶炼过程真空度≤0.1Pa，将准备好的石墨和主要合金料金属Co、金属Cr、金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，控制送电功率为50-80KW，保证熔化期时间为180-240min。熔化期结束后采用100-120Kw功率供电升温的同时搅拌合金液。控制精炼温度为1525-1545℃，在供电功率为30-40KW的条件下精炼40-60min。精炼结束后充入≥6700Pa的Ar，然后加入电解Mn和工业Si，搅拌20min使成分均匀后，调整温度到1470-1490℃出钢。针对该合金不含Al、Mg、Ca、稀土等脱氧元素的情况，在防止冶炼过程漏气影响合金脱气的情况下，充分发挥真空感应炉真空冶炼过程熔化期、精炼期的脱气和有害元素挥发去除的能力，利用真空C充分脱氧、脱氮，采用高温高真空使微量有害元素挥发去除，通过搅拌改善脱气和有害元素挥发的动力学条件，加快脱气和有害元素挥发速度，提高合金液纯净度。
在本发明的一个优选实施例中，浇注工序中，浇铸温度为1470-1490℃，浇铸速度为1.5-2.5kg/t合金。
在本发明的一个优选实施例中，冒口填充量为10%-15%。浇铸温度为1470-1490℃，浇铸速度为1.5-2.5kg/t合金，钢锭模采用发热冒口，冒口填充量控制在10%-15%，浇铸得到无缩孔、疏松缺陷的高端饰品用钴基合金。充分利用发热冒口的保温效果、填充量和和适当的浇铸温度、速度等工艺控制措施，有效解决该合金含量高，凝固过程容易产生凝固缺陷的问题，得到无缩孔、疏松缺陷的高端饰品用钴基合金铸锭。
本发明的方法的有益之处在于：开发出一种适合用作镶嵌珠宝的支架的高端饰品用钴基合金，其具有良好的延展性且对人体无害，通过原材料纯净度选择和原材料表面清洁处理，控制气体及有害元素的带入量，通过真空冶炼解决了不含脱氧元素情况下合金气体以及微量有害元素的脱除，提高合金液纯净度，通过浇铸解决该合金含量高，凝固过程容易产生凝固缺陷的问题，采用真空感应炉一次冶炼浇铸成材，工艺流程短生产成本低。
实施例1
该实施例是使用本发明的方法，采用150kg真空感应炉制备高端饰品用钴基合金。
主要包括以下步骤：
①原材料准备：根据设计的高端饰品用钴基合金化学成分进行原料准备，采用石墨、电解Mn、工业Si、金属Cr、金属Mo和金属Co作为原料，精选原料控制主要合金原料金属Co中的O0.0005%，N0.0005%，P0.0020%，S0.0007%，Ni0.0020%，Cu0.0010%，Zn0.0010%，As0.0005%，Se0.0005%，Pb0.0005%，Sb0.0002%；金属Cr中的O0.0500%，N0.0050%，P0.0020%，S0.0010%，Ni0.0050%，Cu0.0010%，Zn0.0030%，As0.0005%，Se0.0005%，Pb0.0010%，Sb0.0002%；金属Mo中的O0.0020%，N0.0010%，P0.0010%，S0.0005%，Ni0.0050%，Cu0.0010%，Zn0.0005%，As0.0005%，Se0.0005%，Pb0.0010%，Sb0.0002%，所有原材料表面进行抛丸清洁处理至表面具有金属光泽、无油污。
②真空感应熔炼：冶炼该合金前坩埚禁止冶炼含Ni钢种并且必须采用金属Co对真空感应炉坩埚进行清洗，对真空感应炉进行测漏，漏气率为0.1Pa/min，冶炼真空度为0.1Pa，将准备好的石墨和主要合金料金属Co、金属Cr、金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，控制送电功率为50KW，控制熔化期时间为240min，熔化期结束后采用120Kw功率供电升温的同时搅拌合金液，控制精炼温度为1545℃，在供电功率40KW条件下精炼60min，精炼结束后充6700Pa的Ar，加入电解Mn和工业Si，搅拌20min使成分均匀后，调整温度到1490℃出钢。
③浇注：浇铸温度为1490℃，浇铸速度1.5kg/t合金，钢锭模采用发热冒口，冒口填充量控制在15%，浇铸得到无缩孔、疏松缺陷的高端饰品用钴基合金。
采用该工艺在150kg真空感应炉冶炼的高端饰品用钴基合金，对真空感应锭取样进行化学成分、气体以及微量有害元素以及低倍进行检测分析，其结果如表1所示，经用户加工成镶嵌珠宝的支架进行弯曲和对人体损伤测试，产品完全满足高端饰品特殊要求。延展性试验结果是将合金用钳子掰50次而未发生断裂，低倍检测是一种检测铸锭缺陷的方法，就是将铸锭磨光后采用酸进行腐蚀，然后肉眼观察有没有缺陷，合金的低倍检测结果是无缺陷。
表1高端饰品用钴基合金检测结果
由上表1中的数据可以看出，制备的钴基合金中的Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%、As≤0.0005%、Se≤0.0005%、Pb≤0.0005%、Sb≤0.0002%，满足高端饰品用钴基合金所要求的化学成分，能够避免以上元素对人体造成损伤。
实施例2
该实施例是使用本发明的方法，采用150kg真空感应炉制备高端饰品用钴基合金。
主要包括以下步骤：
①原材料准备：根据设计的高端饰品用钴基合金化学成分进行原料准备，采用石墨、电解Mn、工业Si、金属Cr、金属Mo和金属Co作为原料，精选原料控制主要合金原料金属Co中的O0.0004%，N0.0004%，P0.0010%，S0.0005%，Ni0.0012%，Cu0.0007%，Zn0.0006%，As0.0004%，Se0.0003%，Pb0.0003%，Sb0.0001%；金属Cr中的O0.0200%，N0.0030%，P0.0012%，S0.0008%，Ni0.0020%，Cu0.0005%，Zn0.0015%，As0.0004%，Se0.0001%，Pb0.0005%，Sb0.0001%；金属Mo中的O0.0010%，N0.0005%，P0.0005%，S0.0004%，Ni0.0030%，Cu0.0008%，Zn0.0004%，As0.0004%，Se0.0003%，Pb0.0006%，Sb0.0001%，所有原材料表面进行抛丸清洁处理至表面具有金属光泽、无油污。
②真空感应熔炼：冶炼该合金前坩埚禁止冶炼含Ni钢种并且必须采用金属Co对真空感应炉坩埚进行清洗，对真空感应炉进行测漏，漏气率为0.08Pa/min，冶炼真空度为0.078Pa，将准备好的石墨和主要合金料金属Co、金属Cr、金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，控制送电功率为70KW，控制熔化期时间为200min，熔化期结束后采用110Kw功率供电升温的同时搅拌合金液，控制精炼温度为1535℃，在供电功率35KW条件下精炼50min；精炼结束后充10000Pa的Ar，加入电解Mn和工业Si，搅拌20min使成分均匀后，调整温度到1480℃出钢。
③浇注：浇铸温度为1480℃，浇铸速度为2kg/t合金，钢锭模采用发热冒口，冒口填充量控制在13%，浇铸得到无缩孔、疏松缺陷的高端饰品用钴基合金。
采用该工艺在150kg真空感应炉冶炼的高端饰品用钴基合金，对真空感应锭取样进行化学成分、气体以及微量有害元素以及低倍进行检测分析，其结果如表2所示，经用户加工成镶嵌珠宝的支架进行弯曲和对人体损伤测试，产品完全满足高端饰品特殊要求。延展性试验结果是将合金用钳子掰50次而未发生断裂，低倍检测是一种检测铸锭缺陷的方法，就是将铸锭磨光后采用酸进行腐蚀，然后肉眼观察有没有缺陷，合金的低倍检测结果是无缺陷。
表2高端饰品用钴基合金检测结果
由上表2中的数据可以看出，制备的钴基合金中的Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%、As≤0.0005%、Se≤0.0005%、Pb≤0.0005%、Sb≤0.0002%，满足高端饰品用钴基合金所要求的化学成分，能够避免以上元素对人体造成损伤。
实施例3
该实施例是运用本发明的方法，采用150kg真空感应炉制备高端饰品用钴基合金。
主要包括以下步骤：
①原材料准备：根据设计的高端饰品用钴基合金化学成分进行原料准备，采用石墨、电解Mn、工业Si、金属Cr、金属Mo和金属Co作为原料，精选原料控制主要合金原料金属Co中的O0.0003%，N0.0004%，P0.0008%，S0.0003%，Ni0.0010%，Cu0.0005%，Zn0.0006%，As0.0004%，Se0.0003%，Pb0.0003%，Sb0.0001%；金属Cr中的O0.0100%，N0.0020%，P0.0010%，S0.0008%，Ni0.0020%，Cu0.0005%，Zn0.0015%，As0.0004%，Se0.0001%，Pb0.0005%，Sb0.0001%；金属Mo中的O0.0005%，N0.0005%，P0.0004%，S0.0004%，Ni0.0010%，Cu0.0008%，Zn0.0004%，As0.0004%，Se0.0003%，Pb0.0006%，Sb0.0001%，所有原材料表面进行抛丸清洁处理至表面具有金属光泽、无油污。
②真空感应熔炼：冶炼该合金前坩埚禁止冶炼含Ni钢种并且必须采用金属Co对真空感应炉坩埚进行清洗，对真空感应炉进行测漏，漏气率为0.05Pa/min，冶炼真空度为0.05Pa，将准备好的石墨和主要合金料金属Co、金属Cr、金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，控制送电功率为70KW，控制熔化期时间为180min，熔化期结束后采用120Kw功率供电升温的同时搅拌合金液，控制精炼温度为1525℃，在供电功率30KW条件下精炼40min，精炼结束后充13000Pa的Ar，加入电解Mn和工业Si，搅拌20min使成分均匀后，调整温度到1470℃出钢。
③浇注：浇铸温度为1470℃，浇铸速度为2.5kg/t合金，钢锭模采用发热冒口，冒口填充量控制在10%，浇铸得到无缩孔、疏松缺陷的高端饰品用钴基合金。
采用该工艺在150kg真空感应炉冶炼的高端饰品用钴基合金，对真空感应锭取样进行化学成分、气体以及微量有害元素以及低倍进行检测分析，其结果如表3所示，经用户加工成镶嵌珠宝的支架进行弯曲和对人体损伤测试，产品完全满足高端饰品特殊要求。延展性试验结果是将合金用钳子掰50次而未发生断裂，低倍检测是一种检测铸锭缺陷的方法，就是将铸锭磨光后采用酸进行腐蚀，然后肉眼观察有没有缺陷，合金的低倍检测结果是无缺陷。
表3高端饰品用钴基合金检测结果
由上表3中的数据可以看出，制备的钴基合金中的Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%、As≤0.0005%、Se≤0.0005%、Pb≤0.0005%、Sb≤0.0002%，满足高端饰品用钴基合金所要求的化学成分，能够避免以上元素对人体造成损伤。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高端饰品用钴基合金，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：
C≤0.06%，Mn≤1.20%，Si≤0.80%，P≤0.0030%，S≤0.0010%，Cr：28%-32%，Mo：1.5%-2.5%，Ni≤0.005%，Cu≤0.003%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%，O≤0.0030%，N≤0.0050%，余量为Co和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高端饰品用钴基合金，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：
C：0.02%-0.04%，Mn：0.8%-1.1%，Si：0.4%-0.8%。
3.一种制备权利要求1或2所述的高端饰品用钴基合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料准备工序：采用石墨、电解Mn、工业Si、金属Cr、金属Mo和金属Co作为原料；
真空感应熔炼工序：清洗熔炼容器，控制真空感应炉漏气率为第一阈值，保持冶炼过程的真空度为第二阈值，将原料中的第一部分装入真空感应炉内熔炼，并控制熔炼参数，熔炼结束后加入原料中的第二部分进行搅拌后降温出钢；
浇注工序：浇铸温度为第三阈值，浇铸速度为第四阈值，钢锭模采用发热冒口。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以质量百分比计，控制原料中的金属Co中的O≤0.0005%，N≤0.0005%，P≤0.0020%，S≤0.0007%，Ni≤0.0020%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0010%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0005%，Sb≤0.0002%。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以质量百分比计，控制原料中的金属Cr中的O≤0.0500%，N≤0.0050%，P≤0.0020%，S≤0.0010%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0030%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以质量百分比计，控制原料中的金属Mo中的O≤0.0020%，N≤0.0010%，P≤0.0010%，S≤0.0005%，Ni≤0.0050%，Cu≤0.0010%，Zn≤0.0005%，As≤0.0005%，Se≤0.0005%，Pb≤0.0010%，Sb≤0.0002%。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，真空感应熔炼工序中，控制真空感应炉漏气率≤0.1Pa/min，保持冶炼过程真空度≤0.1Pa，将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内熔炼，并控制熔炼参数，熔炼结束后加入电解Mn和工业Si进行搅拌后降温出钢。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将原料中的石墨、金属Co、金属Cr和金属Mo全部装入真空感应炉内，控制送电功率为50-80KW，保证熔化期时间为180-240min，熔化期结束后采用100-120Kw的功率供电升温并搅拌合金液，控制精炼温度为1525-1545℃，在供电功率为30-40KW的条件下精炼40-60min，精炼结束后充≥6700Pa的Ar，加入电解Mn和工业Si搅拌20min后，调整温度为1470-1490℃出钢。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，浇注工序中，浇铸温度为1470-1490℃，浇铸速度为1.5-2.5kg/t合金。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，冒口填充量为10%-15%。
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