CN1611619A - 硬质贵金属合金部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

硬质贵金属合金部件，所述部件由金Au含量为37.50～98.45重量％，作为硬化添加剂的钆Gd的含量或钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm以下的金合金构成。

Description

硬质贵金属合金部件及其制造方法
本申请是申请日为2000年7月3日、申请号为00815414.7、发明名称为“硬质贵金属合金部件及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
                            技术领域
本发明涉及适用于装饰部件、齿科部件、电子部件等的硬质贵金属合金部件及其制造方法。
                            背景技术
以往已知的贵金属材料包括金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)、锇(Os)等。它们被用于装饰部件、齿科部件、电子部件等各种不同的领域。
但是，这些贵金属材料不管用于何种用途，都不能说其硬度和杨氏模量等机械性质及耐腐蚀性等耐久性十分理想。此外，还存在操作性较差的问题。
近年，在装饰品领域白金(Ni-Cu-Au合金)正倍受瞩目，但其硬度不够。此外，色泽也不佳，且耐腐蚀性不理想，直接使用不能够保持良好的外观，因此目前在将其制成商品时都采用镀白金的方法。另外，即使采用低镀等加热处理也无法避免硬度下降，且操作性较差。
                            发明内容
本发明是鉴于上述问题完成的发明。其目的是提供机械性质良好的硬质贵金属合金部件及其制造方法。
此外，本发明的目的是提供不仅具备良好的机械性质，还具备良好耐腐蚀性的硬质贵金属合金部件及其制造方法。
本发明的目的是提供还具有良好色泽的硬质贵金属合金部件及其制造方法。
本发明的目的是提供还具有良好操作性的硬质贵金属合金部件及其制造方法。
本发明提供了金Au含量为37.50～98.45重量％、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的金合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了金Au含量为37.50～98.45重量％，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的金合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了铂Pt含量在85.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了铂Pt含量在85.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了银Ag含量在80.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了银Ag含量在80.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了在选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的2种以上的贵金属元素构成的贵金属合金中钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了在选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的2种以上的贵金属元素构成的贵金属合金中钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了在选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的1种以上的元素和选自铜Cu、镍Ni、铝Al、锌Zn及铁Fe的1种以上的元素构成的贵金属合金中钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了在选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的1种以上的元素和选自铜Cu、镍Ni、铝Al、锌Zn及铁Fe的1种以上的元素构成的贵金属合金中钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了铂Pt含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的铂合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了铂Pt含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了钯Pd含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的钯合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了钯Pd含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的钯合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了银Ag含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的银合金形成的硬质贵金属合金部件。
本发明提供了银Ag含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金形成的硬质贵金属合金部件。
上述金Au含量在37.50～98.45重量％的金合金构成的贵金属部件为铸造合金形成的贵金属部件时，能够获得150Hv以上的硬度和6000kg/mm2的杨氏模量；为加工率在50％以上的加工合金形成的贵金属部件时，能够获得180Hv以上的硬度和6000kg/mm2的杨氏模量。
铂合金形成的贵金属部件为铸造合金的贵金属部件时，能够获得120Hv以上的硬度和8000kg/mm2的杨氏模量；为加工率在50％以上的加工合金形成的贵金属部件时，能够获得150Hv以上的硬度和8000kg/mm2的杨氏模量。由其他合金形成的贵金属部件为铸造合金的贵合金部件时，能够获得130Hv以上的硬度和7000kg/mm2的杨氏模量；为加工率在50％以上的加工合金形成的贵金属部件时，能够获得150Hv以上的硬度和7000kg/mm2的杨氏模量。99.45重量％以上的Ag合金及Pd合金的铸造合金形成的贵金属部件能够获得120Hv以上的硬度和7000kg/mm2的杨氏模量；为加工率在50％以上的加工合金形成的贵金属部件时，能够获得140Hv以上的硬度和7000kg/mm2的杨氏模量。
本发明还提供了硬质贵金属合金部件的制造方法，该方法包括对以上任一组成的原材料进行铸造加工的步骤，使前述原材料熔融的步骤，再对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
本发明还提供了硬质贵金属合金部件的制造方法，该方法包括对以上任一组成的原材料进行铸造加工的步骤，使前述原材料熔融的步骤，将前述原材料加工成规定形状的步骤，在前述加工前或后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
此时，熔融处理温度为600～2500℃，经时硬化处理温度为150～600℃。但是，由于合金的熔点各不相同，所以熔融处理温度可根据合金组成设定。
本发明还提供了硬质贵金属合金部件，所述部件由金Au含量在99.45重量％以上，钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的金合金形成，其硬度在150Hv以上、杨氏模量为5000kg/mm2。
本发明还提供了硬质贵金属合金部件，所述部件由金Au含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的金合金形成，其硬度在130Hv以上、杨氏模量为5000kg/mm2。
                            附图说明
图1表示相当于18K金的金合金的加工率和硬度的关系。
图2表示相当于9K～22K金的金合金的加工率和硬度的关系。
图3表示金以外的贵金属合金的加工率和硬度的关系。
                          具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
本发明实施方式1的硬质贵金属合金部件由金Au含量为37.50～98.45重量％、作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的金合金构成，或者由金Au含量为37.50～98.45重量％，作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的金合金构成。
由于金Au含量为37.50～98.45重量％，且适当添加了钆Gd或钆Gd与其他元素的复合物作为硬化添加剂，所以即使是未经过加工的铸造合金也能够获得130Hv以上的高硬度，并能够获得迄今为止从未有过的6000kg/mm2以上的高杨氏模量。
考虑到体积占有率等，Gd是最有效的硬化元素，还有利于耐热性的提高。特别是添加Gd后能够在很大程度上确保极高的杨氏模量。由于Gd对硬度和杨氏模量的提高都很有效，所以只要很少的添加量就可在不使金合金的色泽发生变化的前提下获得良好的色泽。
单独添加Gd也可发挥其作为硬化添加剂的效果，但如果同时添加选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素，则起到协同作用，效果更佳。
碱土元素中最好的是Ca。此外，以钆Gd和硅Si为硬化添加剂时，Gd量最好在Gd及Si合计量的50重量％以下。以钆Gd和铝Al为硬化添加剂时，Gd量最好在Gd及Al合计量的10重量％以上。
硬化添加剂的量设置在50ppm以上15000ppm未满是因为如果不足50ppm，则其硬化效果不能够有效发挥，如果在15000ppm以上，则很难确保Au的特性。
作为添加对象的金合金只要其中的Au含量为37.50～98.45重量％，相当于9K(金位，carat)以上的金合金即可，对其无特别限定。例如，Au中含有1种以上选自Pt、Pd及Ag的元素的金合金，称为18K合金的在75％的Au中含有Pt及Pd的金合金或含有Ag及Pd的金合金等。称为9K合金的在38％的Au中含有Ag、Pt及Pd的金合金等。这些金合金中基本上很少含有铜等耐腐蚀性较差的元素作为合金成分，所以显现出特别好的耐腐蚀性。当然，也可使用白金(Ni-Cu-Au合金)等含有贵金属以外的合金元素的金合金。此外，一般还可在金合金中添加上述硬化添加剂以外的成分，对其无特别限定。即，上述硬化添加剂对已知的所有金合金都有效。
以下，对具备上述特性的合金部件的制造方法进行说明。
首先，为铸造合金时，对具备上述组成的合金原材料进行铸造，然后在规定温度下对该原材料加热后骤冷进行熔融处理，再在规定温度下进行经时硬化处理。
为加工合金时，先对具备上述组成的合金原材料进行铸造，然后在规定温度下对该原材料加热后骤冷进行熔融处理，再将该原材料加工成规定形状，在加工前或后对前述原材料进行经时硬化处理。
此时的熔融处理温度及经时硬化处理温度可根据不同合金种类有所变化，但一般熔融处理温度为600～2500℃，经时硬化处理温度为150～600℃。
通过进行以上熔融处理及经时硬化处理，可使Gd的作用及其与其他添加元素的协同作用更显著，即使是未经过加工处理的铸造合金，也能够获得130Hv以上的高硬度，如果适当选择组成及条件，还可能获得150Hv以上从未有过的高硬度。为加工合金时，如果加工率在50％以上，则能够获得150Hv以上的硬度，如果加工率在90％以上，则能够获得180Hv以上的硬度，加工率如果更高，则能够获得200Hv以上的高硬度。此外，上述加工率可以是任意的，较好是达到99.0％，最好达到99.6％。
作为新发现，不仅能够获得上述高硬度，还能够获得6000kg/mm2以上的杨氏模量。此外，如果使处理条件最适化，能够获得7000kg/mm2以上，甚至是8000kg/mm2的极高值。
即，采用本发明的制造方法，不论金纯度如何都能够获得兼具高硬度及高杨氏模量的合金部件。以往24K金合金的杨氏模量至多为4000kg/mm2，18K金合金的杨氏模量为5800kg/mm2。本实施状态中，18K金合金的杨氏模量可达到6000kg/mm2以上，还可能获得7000kg/mm2以上的杨氏模量，如果使组成及条件最适化，甚至可获得8000kg/mm2以上的杨氏模量和几乎不含杂质的99.99％Au水平的杨氏模量。99.99％Au的杨氏模量虽然较高，但其硬度在50Hv以下，有所下降，很难适用于本发明例举的装饰部件、齿科部件和电子部件等用途。但本实施方式中的合金部件兼具上述高硬度及高杨氏模量，适用于这些用途。
此外，金Au含量在98.5重量％以上，特别是99.45重量％以上的高纯度金合金部件也能够获得上述高硬度及高杨氏模量。本实施方式的合金部件由金Au含量在98.5重量％以上，钆Gd或钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素形成的硬化添加剂的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的高纯度金合金构成。所用合金为未经过加工的铸造合金时，合金部件的硬度在130Hv以上，杨氏模量为5000kg/mm2以上，所用合金为加工合金时，合金部件的硬度在150Hv以上，杨氏模量为5000kg/mm2以上。在与上述相同的条件下，能够制得98.5重量％以上的高纯度金合金部件。如果使条件最适化，能够获得6000kg/mm2以上的杨氏模量，甚至7000kg/mm2以上的杨氏模量，硬度也可达到180Hv，甚至是200Hv以上。
金纯度为37.5～98.45重量％或98.5％以上时，为了获得所述高硬度和高杨氏模量，特别理想的制造条件是熔融处理温度为600～1000℃，经时硬化处理温度为150～500℃。
以下，对本发明的实施方式2～5进行说明。
本发明实施方式2的硬质贵金属合金部件由铂Pt含量为85.0重量％、作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成，或者由铂Pt含量为85.0重量％，作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成。
本发明实施方式3的硬质贵金属合金部件由银Ag含量在80.0重量％以上、作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成，或者由银Ag含量在80.0重量％以上，作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成。
本发明实施方式4的硬质贵金属合金部件由选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的2种以上的贵金属元素构成的贵金属合金中作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的合金构成，或者由选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的2种以上的贵金属元素构成的贵金属合金中作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的合金构成。
本发明实施方式5的硬质贵金属合金部件由选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的至少1种元素和选自铜Cu、镍Ni、铝Al、锌Zn及铁Fe的至少1种元素构成的贵金属合金中作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的合金构成，或者由选自金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、铑Rh、钌Ru及锇Os的至少1种元素和选自铜Cu、镍Ni、铝Al、锌Zn及铁Fe的至少1种元素构成的贵金属合金中作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的合金构成。
这些实施方式中，碱土元素中最好的是Ca。此外，以钆Gd和硅Si为硬化添加剂时，Gd量最好在Gd及Si合计量的50重量％以下。以钆Gd和铝Al为硬化添加剂时，Gd量最好在Gd及Al合计量的10重量％以上。
对适用于实施方式2～实施方式5的合金无特别限定，实施方式2的铂Pt合金以Pt-Pd、Pt-Pd-Cu为例，实施方式3的银Ag合金以Ag-Cu-Zn为例，实施方式4的贵金属合金以Au-Pd-Ag、Au-Pt-Pd-Ag、Ag-Pd为例，实施方式5的贵金属合金以Au-Pt-Pd-Cu-Zn、Ag-Pd-Cu-Zn系合金等为例。实施方式4及5中包含与实施方式1～3相同的合金，但各贵金属元素的含量低于实施方式1～3中的含量。此外，一般的贵金属合金中可使用上述硬化添加剂以外的成分，对其无特别限定。即，上述硬化添加剂对已知的任何贵金属合金都有效。
实施方式2～5中的合金部件的制造方法与实施方式1相同。即，为铸造合金时，对具备上述组成的合金原材料进行铸造，然后在规定温度下对该原材料加热后骤冷进行熔融处理，再在规定温度下进行经时硬化处理。为加工合金时，先对具备上述组成的合金原材料进行铸造，然后在规定温度下对该原材料加热后骤冷进行熔融处理，再将该原材料加工成规定形状，在加工前或后对前述原材料进行经时硬化处理。此时的熔融处理温度及经时硬化处理温度也与实施方式1相同，即，熔融处理温度为600～2500℃，经时硬化处理温度为150～600℃。特别好的条件是熔融处理温度为500～1600℃，经时硬化温度为150～500℃。此外，加工时的加工率是任意的，其较好范围也与实施方式1相同。
实施方式2的由铂合金形成的贵金属合金部件，通过适量添加作为硬化添加剂的钆Gd或复合添加钆Gd及其他元素，并进行以上处理，即使使用的是未经过加工处理的铸造合金，也能够获得120Hv以上的从未有过的高硬度。如果使用的是加工合金，则加工率在50％左右时，能够获得150Hv以上的硬度，如果加工率在90％以上，则能够获得170Hv以上的硬度。铂合金的杨氏模量本身就很高，但由于存在硬度较低的缺陷，所以很难用于本发明例举的用途。添加了Cu等元素后虽然可用于上述用途，但不仅其硬度仍然无法达到要求，Cu等元素的耐腐蚀性色泽也存在一定问题。对应于此，本发明的贵金属合金部件不仅获得了上述高硬度，还可将杨氏模量维持在8000kg/mm2以上的高水平。此外，通过适当调整组成及制造条件，在维持高硬度的同时可使杨氏模量达到10000kg/mm2以上，甚至15000kg/mm2以上，或者是更高的20000kg/mm2以上。
上述实施方式3～5中的金合金部件，通过适量添加作为硬化添加剂的钆Gd或复合添加钆Gd及其他元素，并进行以上处理，即使使用的是未经过加工处理的铸造合金，也能够获得130Hv以上的从未有过的高硬度。如果使用的是加工合金，则加工率在50％左右时，能够获得150Hv以上的硬度，如果加工率在90％以上，则能够获得180Hv以上的硬度。此外，还能够获得7000kg/mm2以上的高杨氏模量，从而获得兼具高硬度和高杨氏模量的合金部件。使组成及制造条件最适化，能够获得8000kg/mm2以上的杨氏模量，甚至是10000kg/mm2以上的杨氏模量，硬度也可达到200Hv以上。
以下，对本发明的实施方式6～实施方式8进行说明。
本发明实施方式6的硬质贵金属合金部件由铂Pt含量为99.45重量％、作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的高纯度铂合金构成，或者由铂Pt含量为99.45重量％，作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的高纯度铂合金构成。
本发明实施方式7的硬质贵金属合金部件由钯Pd含量为99.45重量％、作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的高纯度钯合金构成，或者由钯Pd含量为99.45重量％，作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的高纯度钯合金构成。
本发明实施方式8的硬质贵金属合金部件由银Ag含量为99.45重量％、作为硬化添加剂的钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的高纯度银合金构成，或者由银Ag含量为99.45重量％，作为硬化添加剂的钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的高纯度银合金构成。
实施方式6～实施方式8中的高纯度铂合金、钯合金、银合金与实施方式2～5相同，通过适量添加作为硬化添加剂的钆Gd或复合添加钆Gd及其他元素，能够获得兼具高硬度和高杨氏模量的合金部件。
这些实施方式中，碱土元素最好的是Ca。此外，以钆Gd和硅Si为硬化添加剂时，Gd量最好在Gd及Si合计量的50重量％以下。以钆Gd和铝Al为硬化添加剂时，Gd量最好在Gd及Al合计量的10重量％以上。
对适用于实施方式6～8的合金无特别限定，一般这些合金中还可含有上述硬化添加剂以外的成分。上述硬化添加剂以外的成分包括Cu、Ni和Zn。
实施方式6～8中的合金部件的制造方法与实施方式1～5相同。即，为铸造合金时，对具备上述组成的合金原材料进行铸造，然后在规定温度下对该原材料加热后骤冷进行熔融处理，再在规定温度下进行经时硬化处理。为加工合金时，先对具备上述组成的合金原材料进行铸造，然后在规定温度下对该原材料加热后骤冷进行熔融处理，再将该原材料加工成规定形状，在加工前或后对前述原材料进行经时硬化处理。此时的熔融处理温度及经时硬化处理温度也与实施方式1相同，即，熔融处理温度为600～2500℃，经时硬化处理温度为150～600℃。特别好的条件是熔融处理温度为500～1600℃，经时硬化温度为150～500℃。此外，加工时的加工率是任意的，其较好范围也与实施方式1相同。
上述实施方式6的由铂合金形成的贵金属合金部件与实施方式2相同，通过适量添加作为硬化添加剂的钆Gd或复合添加钆Gd及其他元素，并进行以上处理，即使使用的是未经过加工处理的铸造合金，也能够获得120Hv以上的的高硬度。如果使用的是加工率在50％以上的加工合金，则能够获得150Hv以上的硬度，如果加工率在90％以上，则能够获得170Hv以上的硬度，甚至获得180Hv以上的从未有过的高硬度，同时获得8000kg/mm2以上的高杨氏模量。此外，根据不同组成及制造条件，能够维持高硬度，并获得10000kg/mm2以上的杨氏模量。在组成和制造条件最适化后能够使杨氏模量达到15000kg/mm2以上，甚至是20000kg/mm2以上。
上述实施方式7和实施方式8的金合金部件中，通过适量添加作为硬化添加剂的钆Gd或复合添加钆Gd及其他元素，并进行以上处理，即使是铸造合金的场合，也能够获得120Hv以上从未有过的高硬度。为加工合金时，在加工率达到50％时能获得140Hv以上的高硬度，达到90％以上的情况下能够获得150Hv以上的高硬度，甚至达到170Hv以上。此外，杨氏模量也可达到7000kg/mm2以上。使组成及制造条件最适化后，能够使杨氏模量达到8000kg/mm2以上，甚至达到10000kg/mm2以上。
以往的高纯度铂合金、钯合金、银合金即使加工率达到90％以上，其维氏硬度在100Hv左右，较低，无法用于本发明例举的领域。为了获得所需硬度，添加了5～10％的Cu和Zn等元素，这样就无法避免纯度的下降，并影响到耐腐蚀性及色泽等。本发明能够获得兼具高硬度和高杨氏模量的高纯度贵金属合金部件。
如上所述，本发明中通过在各种贵金属合金中添加微量的作为硬化添加剂的钆Gd或以Gd为主要构成元素的硬化添加剂，能够获得高硬度和高杨氏模量。此外，上述硬化添加剂仅需少量就可提高机械特性，所以Gd等所占有的体积很小，不会对色泽产生不良影响。因此能够获得良好的色泽。由于Gd对色泽无影响，所以添加其他元素能够获得具有所希望色彩的彩金。由于上述硬化添加剂的添加量极少，所以电特性的降低很小，能够获得良好的电特性。Gd的分散良好，因此本发明的合金部件具备良好的加工性和操作性。为提高硬度和杨氏模量而添加的Gd不会使耐腐蚀性下降，所以能够获得具有良好耐腐蚀性的合金部件。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明。
使用纯度为99.995重量％的电解金，熔融制得表1所示组成的相当于24K、22K、20K、14K和9K的金合金。首先，用连续铸造机将上述金合金进行连续铸造，制成8mmφ的金属丝。然后，在将以上连续铸造获得原材料放置在800℃的温度下保持1小时后急冷的条件下使其熔融。接着，按照各种加工率用沟轧辊和模具进行加工。经时硬化处理可在加工前或加工后进行，温度为250℃，历时3小时。
此外，至于铸造品，采用加压式及旋转式在大气中进行铸造后，在相同条件下进行熔融处理及经时硬化处理。
对色泽进行评估，并对维氏硬度、断裂强度及杨氏模量进行测定。此外，对耐腐蚀性进行评估，其结果如表2所示。
表1的实施例1～9在本发明的范围内，比较例1～3为以往的合金。
                                                     表1    (重量％)
    Au    Pt     Pd     Ag    Cu     Zn      Gd    Ca     Si     Al      B
 实施例1     38    10     -     39     3      -     0.6    -     -     -     -
    2     38     1     12   42.6     6      -     0.3    -     -     -    0.03
    3     75     9     10     -     3      2     0.3   0.3     -     -     -
    4     75    10     -   14.4     -      -     0.3    -     -    0.3     -
    5     88     7   3.15     -     -    1.5    0.29    -    0.05     -    0.01
    6     88   7.4      2      2     -      -     0.3   0.3     -     -     -
    7     92    -    7.4     -     -      -     0.3   0.3     -     -     -
    8     92    -     -    4.4     3      -    0.25  0.25     -    0.1     -
    9   99.5    -     -     -     -      -    0.40    -    0.05   0.05     -
 比较例1   99.8    -     -     -     -      -     -   0.2     -     -     -
    2     75    -     -   12.5  12.5      -     -    -     -     -     -
    3     75    10     10     -     3      2     -    -     -     -     -
    4     38     1     12     43     6      -     -    -     -     -     -
    5     92    -     -      5     3      -     -    -     -     -     -
                                        表2
编号    合金  加工率(％)   维氏硬度(Hv)  断裂强度(kg/mm2)   杨氏模量(kg/mm2)   耐腐蚀性   色泽
  1   实施例1     0     152     68     8900   良好   良好
  2   实施例1     50     240     78     9500   良好   良好
  3   实施例1     90     270     89     9700   良好   良好
  4   实施例2     0     190     70     8500   良好   良好
  5   实施例2     50     280     76     9200   良好   良好
  6   实施例2     90     310     87     9500   良好   良好
  7   实施例3     0     161     72     8200   良好   良好
  8   实施例3     50     193     85     9800   良好   良好
  9   实施例3     90     230     89     9900   良好   良好
  10   比较例3     0     120     68     4900   良好   良好
  11   比较例3     50     150     73     5400   良好   良好
  12   比较例3     90     180     76     5800   良好   良好
  13   实施例4     90     270     84     8600   良好   良好
  14   实施例5     90     245     87     8500   良好   良好
  15   实施例6     90     250     88     8900   良好   良好
  16   实施例7     90     220     89     9200   良好   良好
  17   实施例8     90     210     87     9500   良好   良好
  18   实施例9     0     135     75     8500   良好   良好
  19   实施例9     90     183     89     8600   良好   良好
  20   比较例1     90     135     48     4800   良好   良好
  21   比较例2     90     225     77     5800   腐蚀   变色
  22   比较例4     90     260     60     5700   良好   良好
  23   比较例5     90     160     68     5400   良好   良好
从表2可看出，实施例1～3的铸造品的硬度在150Hv以上，比作为以往样品的比较例1～3高，加工品的硬度更高。加工率为90％时硬度在180Hv以上，更高的部件硬度可达到200Hv以上。18K金合金的加工率和硬度的关系如图1所示，金含量不同的金合金的加工率和硬度的关系如图2所示。
实施例1～9的杨氏模量在8000kg/mm2以上，比作为以往样品的比较例1～3高许多，本发明的实施例1～3的硬度有所提高，杨氏模量未下降。
硬化添加剂的添加量在0.45重量％以下时，即使是微量的，也能够获得所要求的硬度及杨氏模量。此外，不经退火，加工率达到99.6％也没问题，能够获得良好的加工性。
此外，实施例1～9的断裂强度和耐腐蚀性都很好。经过低镀处理后硬度几乎不下降。
使用了金含量在98.5重量％以上的高纯度金合金的实施例9，为铸造合金时，其硬度在130Hv以上，为加工率在90％以上的加工合金时，其硬度在150Hv以上，杨氏模量在8000kg/mm2以上，且色泽良好。
选择适当的添加元素，制得黄色、红色、粉红色、白色、灰色、蓝色、绿色和紫色的21K、22K的彩金合金，获得所希望的色彩。
然后，使用纯度为99.995重量％的各种贵金属，熔融制得表3所示组成的贵金属合金。与上述实施例的情况相同，首先用连续铸造机对加工品进行连续铸造处理，制得8mmφ的金属丝，然后在将该经过连续铸造加工的原材料放置在800℃的温度下1小时后急冷的条件下进行熔融处理，再根据各种不同的加工率用沟轧辊和模具进行加工。经时硬化处理可在加工前也可在加工后进行，温度为250℃，历时3小时。
此外，至于铸造品，采用加压式及旋转式在大气中进行铸造后，在相同条件下进行熔融处理及经时硬化处理。
对色泽进行评估，并对维氏硬度、断裂强度及杨氏模量进行测定。此外，对耐腐蚀性进行评估，其结果如表4所示。
表3的实施例11～21在本发明的范围内，比较例11～13为以往的合金。
                                                     表3    (重量％)
   Au     Pt    Pd    Ag   Cu    Zn   Gd    Ca    Si   Al     B   其他
 实施例11   92.0    5.5    -    -   2.0    -  0.40    -   0.05   -    -   0.05
    12   75.0    8.0   12.0    -   2.8   1.8  0.25  0.25    -   -    -   0.10
    13   75.0    -   13.0    4.0   2.0   2.0  0.30    -    -   -   0.01    -
    14   50.0    5.0    5.0   39.0   -    -  0.50    -    -  0.50    -    -
    15     -   90.0   9.66    -   -    -  0.25    -   0.04   -    -   0.05
    16     -   85.0   17.4    -   2.0    -  0.25  0.25    -  0.10    -    -
    17     -    -  99.85    -   -    -  0.12    -   0.02   -    -   0.01
    18     -    -     -  99.85   -    -  0.08  0.06    -   -    -   0.01
    19     -    -     -   92.5   3.0   3.7  0.28    -   0.02   -    -   0.02
    20     -  99.85     -    -   -    -  0.70  0.07    -   -    -   0.01
    21     -    -    7.0   77.0  5.85  10.0  0.07  0.07    -   -   0.01    -
 比较例11   75.0   18.0   12.0    -   3.0   2.0   -    -    -   -    -    -
    12     -   90.0    5.0    -   5.0    -   -    -    -   -    -    -
    13     -    -     -   92.5  3.29  3.75   -    -   0.20   -   0.01    -
    14     -    -    7.0   77.0   6.0  10.0   -    -    -   -    -    -
    15     -    -   99.9    -   -    -   -    -    -   -    -    0.1
    16     -    -     -   99.9   -    -   -    -    -   -    -    0.1
                                         表4
 编号     合金   加工率(％)  维氏硬度(Hv)  断裂强度(kg/mm2)   杨氏模量(kg/mm2)   耐腐蚀性   色泽
  24   实施例11     0     153     79     7500   良好   良好
  25   实施例11     50     190     87     8800   良好   良好
  26   实施例11     90     230     89     9500   良好   良好
  27   实施例12     0     170     92     8100   良好   良好
  28   实施例12     50     210     110     9000   良好   良好
  29   实施例12     90     245     115     9400   良好   良好
  30   实施例13     0     160     90     8500   良好   良好
  31   实施例13     50     205     115     9500   良好   良好
  32   实施例13     90     250     120     10600   良好   良好
  33   实施例14     90     195     67     18000   良好   良好
  34   实施例15     0     125     41     18000   良好   良好
  35   实施例15     50     172     64     19200   良好   良好
  36   实施例15     90     198     71     19300   良好   良好
  37   实施例16     90     203     78     21000   良好   良好
  38   实施例17     90     166     61     12000   良好   良好
  39   实施例18     90     156     56     9800   良好   良好
  40   实施例19     90     215     84     10200   良好   良好
  41   实施例20     90     180     70     18200   良好   良好
  42   实施例21     90     170     72     9700   良好   良好
  43   比较例11     0     130     67     5400   良好   良好
  44   比较例11     50     155     69     5600   良好   良好
  45   比较例11     90     183     73     5900   良好   良好
  46   比较例12     90     125     18     14800   良好   良好
  47   比较例13     90     172     38     6900   良好   良好
  48   比较例14     90     90     35     6500     -    -
  49   比较例15     90     120     28     11530     -    -
  50   比较例16     90     95     31     8440     -    -
从表4可看出，本发明范围内的贵金属合金实施例11～21因组成不同，所以各种特性值也不同，但硬度及杨氏模量都较高，耐腐蚀性及色泽也良好，具有比同样等级的合金更好的特性。特别是由铂合金构成的合金部件不仅硬度很高，而且能够维持铂的很高的杨氏模量，几乎达到10000kg/mm2以上，因不同组成，甚至可达到20000kg/mm2以上。此外，如图3所示，加工率较高的合金部件的维氏硬度超过了200Hv。
由于本发明的硬质贵金属合金部件具备高硬度且耐腐蚀性良好，所以其耐久性非常好。此外，杨氏模量较高且有弹性，硬度高无脆性。由于该合金部件具有良好的机械特性，所以可实现轻量化及薄形化。此外，还具有良好的色泽。加工性和操作性良好。
由于本发明的硬质贵金属部件具备上述特性，所以适用于项链、手镯、垂饰和耳环等饰品。此外，由于硬度高且具备高杨氏模量而有弹性，所以适用于表带、眼镜框架、带扣等日用品和纤维等。此外，由于具备高硬度和高杨氏模量，所以适用于乐器和响铃等，能够获得美妙的声音。另外还适用于接合线、引线框、插座和插口等电子部件，金属包层，汽车部件的火花塞和齿科部件等。

Claims (36)

1.硬质贵金属合金部件，所述部件由银Ag含量在80.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成。
2.硬质贵金属合金部件，所述部件由银Ag含量在80.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成。
3.如权利要求1或2所述的合金部件，所述部件由铸造合金构成，其硬度在130Hv以上，杨氏模量为7000kg/mm2以上。
4.如权利要求1或2所述的合金部件，所述部件由加工率在50％以上的加工合金构成，其硬度在150Hv以上，杨氏模量为7000kg/mm2以上。
5.如权利要求2所述的合金部件，其中，碱土元素为钙Ca。
6.硬质贵金属合金部件，所述部件由银Ag含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的银合金构成。
7.硬质贵金属合金部件，所述部件由银Ag含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的银合金构成。
8.如权利要求6或7所述的合金部件，所述部件由铸造合金构成，其硬度在120Hv以上，杨氏模量在7000kg/mm2以上。
9.如权利要求6或7所述的合金部件，所述部件由加工率在50％以上的加工合金构成，其硬度在140Hv以上，杨氏模量为7000kg/mm2以上。
10.如权利要求7所述的合金部件，其中，碱土元素为钙Ca。
11.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在80.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
12.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在80.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
13.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在80.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
14.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在80.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
15.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
16.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
17.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
18.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由银Ag含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的银合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
19.硬质贵金属合金部件，所述部件由铂Pt含量在85.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成。
20.硬质贵金属合金部件，所述部件由铂Pt含量在85.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成。
21.如权利要求19或20所述的合金部件，所述部件由铸造合金构成，其硬度在120Hv以上，杨氏模量在8000kg/mm2以上。
22.如权利要求19或20所述的合金部件，所述部件由加工率在50％以上的加工合金构成，其硬度在150Hv以上，杨氏模量在8000kg/mm2以上。
23.如权利要求20所述的合金部件，其中，碱土元素为钙Ca。
24.硬质贵金属合金部件，所述部件由铂Pt含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的铂合金构成。
25.硬质贵金属合金部件，所述部件由铂Pt含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的铂合金构成。
26.如权利要求24或25所述的合金部件，所述部件由铸造合金构成，其硬度在120Hv以上，杨氏模量在8000kg/mm2以上。
27.如权利要求24或25所述的合金部件，所述部件由加工率在50％以上的加工合金构成，其硬度在150Hv以上，杨氏模量在8000kg/mm2以上。
28.如权利要求25所述的合金部件，其中，碱土元素为钙Ca。
29.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在85.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
30.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在85.0重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
31.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在85.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
32.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在85.0重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上15000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
33.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
34.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在99.45重量％以上、钆Gd含量在50ppm以上5000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
35.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
36.硬质贵金属合金部件的制造方法，其特征在于，包括对由铂Pt含量在99.45重量％以上，钆Gd与选自Gd以外的稀土元素、碱土元素、硅Si、铝Al及硼B的至少1种元素的合计含量在50ppm以上5000ppm未满的铂合金构成的原材料进行铸造加工的步骤；使前述原材料熔融的步骤；将前述原材料加工成规定形状的步骤；在前述加工前或加工后对前述原材料进行经时硬化处理的步骤。
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