CN108715946A - 一种不含银耐脆断14k玫瑰金及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不含银耐脆断14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为Ba:0.2‑0.3wt.%,Se:0.1‑0.4wt.%,Sb:1.2‑1.4wt.%,Co:2.0‑3.0wt.%,In:12.0‑16.0wt.%,Au:57.0‑59.0wt.%,余量为铜。该专利提供了一种新型不含银的14K玫瑰金及其加工工艺，且解决了传统玫瑰金低温脆断的特性。由于通过合金成分的创新和优化突破首饰用14K红金材料的发展瓶颈，该材料的实施和产业化会取得丰硕的经济成果和社会效益。

Description

一种不含银耐脆断14K玫瑰金及其加工工艺

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种金合金。

背景技术

黄金是金属中最稀有的金黄色且抗腐蚀的贵金属。纯金是最好的电子导体材料,具有良好的延展性，能压成薄箔，具极高的传热性和导电性。当黄金中添加其它合金元素的时候,便形成了金合金。对于金合金而言，除去白色金外，其它都被称之为彩金。之所以呈现出彩色的原因，是因为金属比例不同。很多金合金具有这些作用，例如金镍合金、金铟合金、金铜合金、金银合金等。大部分金合金的色泽是金黄色系列，如金黄、浅金黄、玫瑰金。另一个色系是偏红色系，如桃红、粉红、玫瑰红。金银合金还可以得到绿色,其中金镍合金和金银合金可以得到这种颜色效果。

玫瑰金是一种金合金，由于其具有非常时尚、靓丽的粉红玫瑰色彩，因而广泛用于首饰设计和加工。玫瑰金需要经过十多道工序（热处理、压块、拉丝、电镀等）才能出成品，玫瑰金的做工非常细致，表面光洁，外观清爽，内光感非常强，是黄金无法比拟。粉红色玫瑰金最早出现在维多利亚晚期，那时的珠宝设计师用这种暖色调金属来镶嵌宝石和浮雕，或制作胸针等饰品，如今它在时尚领域流行的生态主题和首饰设计及制作工艺上，又推陈出新。

传统上, 玫瑰金由75%的黄金与其它合金组成（俗称三色金）。硬度较纯金高，与传统的黄金和铂金相比，粉红色的玫瑰金不但能使有色宝石的色彩更加浓重，还体现了金属材质的精致、细腻。其粉红、玫瑰等暖色调给人们带来温暖与愉快。在款式上也是千姿百态，有心形、榄尖形、椭圆形、梨形、祖母绿形。各种风格迥异的饰品，可谓璀璨耀眼，女性无论是着职业装，还是晚礼服及吊带裙，与之相配都显出高雅的气质。同时,该材料硬度大，不易变形或刮伤，运用在精密细巧的金饰设计上，能尽情发挥复杂精美的设计创意。

玫瑰金首饰的一个重要制造和使用问题是脆断,这是和K玫瑰金的内在结构紧密相关的。玫瑰金的K红金材料很容易发生脆性断裂，严重时就像干柴一样易折，并没有表现出韧塑性优良的贵金属合金的力学性能。这种脆性断裂以及裂纹的产生不仅在首饰制造过程中会产生,在首饰的使用过程中也会突然发生。经常的在首饰制造车间,当K红金材料铸造后就能发现多处的裂纹,且断口处没有任何塑性变形,呈现典型的脆性断裂。由于这个特殊性,在生产和使用中尤其突出,给首饰生产企业和用户带来了很多困扰。

从本质上讲,当Au和Ag的合金在高温下呈完全固溶状态。当温度降低到410℃以下时，依据合金不同的组成，将产生不同的中间相。这些中间相表现为原子的排列呈短程甚至长程有序状况，在材料学上称为有序化转变。典型的有序化结构有Au₃Cu,AuCu和AuCu₃三种类型，几乎涵盖了整个Au和Ag的二元成分范围。不管是哪种形式的有序化结构，对Au和Ag的合金机械性能影响都很大，点阵畸变和有序畴界的存在增加了材料塑性变形的阻力，显著提高了合金的强度和硬度，但是大大降低了材料的塑性，合金将表现出明显的脆性。常用的18K玫瑰金、14K玫瑰金和10K玫瑰金都在可形成有序化结构的成分范围内，因此在铸造后的冷却过程中，或者在焊接后的冷却过程中，甚至在镶石上火漆的冷却过程中，都有可能形成有序化结构而增加材料的脆性，使得在对饰件进行铸造后处理过程中，稍微受到外力或冲击就可能引起饰件断裂，给首饰生产带来很大困扰和难度。

K玫瑰金的低温脆断已经是首饰领域不可避免的问题,也影响了玫瑰金在实际的生产和销售。长久以来国内外的企业和研究机构进行了很多的尝试很研究。但是目前而言,对于K玫瑰金的脆断问题只能采用间接的方法来解决,例如加快铸件的凝固速度,采用再均匀化后变形的工艺等。但是,这些方式并不能从根本上为K玫瑰金的低温脆断提供彻底的解决方案,在长时间使用后K玫瑰金还是会发生脆性断裂。通过先进的材料设计技术可以通过底层性的热力学和动力学手段对合金材料进行创新,并且对K玫瑰金的低温脆断问题的解决和产业化会有很大的市场价值。面对日趋激烈的的国际国内市场竞争，必须加快结构调整步伐，这不仅是我国首饰行业生存与发展的需要，也是当今世界相关领域的发展趋势。简单而言,通过技术创新和优化设计来突破制约我国K玫瑰金生产与使用发展瓶颈。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种不含银耐脆断14K玫瑰金及其加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种不含银耐脆断14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为Ba:0.2-0.3wt.%,Se:0.1-0.4wt.%,Sb:1.2-1.4wt.%,Co:2.0-3.0wt.%,In:12.0-16.0wt.%,Au:57.0-59.0wt.%,余量为铜。

上述不含银耐脆断14K玫瑰金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1150度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）现有的14K玫瑰金可以在常见的冷却速度下形成有序化结构，因而导致了玫瑰金的结构脆性。在常见的金合金成分范围内，在铸造后的冷却过程中或者在焊接后的冷却过程中，甚至在镶石上火漆的冷却过程中，都会形成有序化结构而增加材料的脆性，使得在对饰件进行铸造后处理过程中，稍微受到外力或冲击就可能引起饰件断裂，给首饰生产带来很大困扰和难度。本专利申请保护的玫瑰金由于没有使用银，在本质上克服了由于结构有序化的造成的结构应力以及脆性。通过引入合适的微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以单相的形式存在。由于没有有序化的产生或者相变应力的生成，因而该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。

（2）本专利申请的玫瑰金在长时间使用后不会产生脆断，在10-20年的使用过程中不会出现有序化或者新相的生成而导致的材料变硬或者断裂的现象。传统的14K玫瑰金在均匀化处理后，轧制之前需进行中温热锻加工。但是由于铸锭内部质量差，残存有氧化物夹杂，锻造时将在氧化夹杂处产生微裂纹。在锻造过程中，微裂纹进一步扩展，造成成材率低。本专利申请保护的金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。

（3）该合金的颜色与14K玫瑰金颜色相似，比重在8.150g/cm³左右，熔点为1100-1180度。此外，具有极佳的抗变色性，浸泡在模拟人工汗水 (酸性汗水pH 4-5,碱性汗水pH=8-9，6%氯化钠溶液)中240 h以上，颜色没有改变。在空气中的耐蚀性属于较稳定材料，在弱酸、弱碱汗水中属于稳定型材料，其耐蚀性靠加入热力学稳定性较高的合金元素。在腐蚀环境中，能形成钝化的保护膜，这种膜在不同的介质中，由于去极化作用的结果，从而表现出不同的耐腐蚀性能，对强酸、强碱性汗水的抗腐蚀性也较稳定。大气条件下静置三个月以上，若合金抛光表面略有变暗，但用绒布擦拭，即可恢复原有光泽。该合金属于耐蚀性较稳定型合金，可进行中温及冷加工，切削料可重熔。焊接性可用铜焊料与金、银焊料及自配仿金焊料焊接。该合金可以预计，该材料的实施和产业化毕竟取得优异的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1

一种不含银耐脆断14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为Ba:0.2wt.%,Se:0.1wt.%,Sb:1.2wt.%,Co:2.0wt.%,In:12.0wt.%,Au:57.0wt.%,余量为铜。上述不含银耐脆断14K玫瑰金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1150度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。

该玫瑰金由于没有使用银，在本质上克服了由于结构有序化的造成的结构应力以及脆性。通过引入合适的微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以单相的形式存在。由于没有有序化的产生或者相变应力的生成，因而该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。该金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。

实施例2

一种不含银耐脆断14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为Ba:0.3wt.%,Se:0.4wt.%,Sb:1.4wt.%,Co:3.0wt.%,In:16.0wt.%,Au:59.0wt.%,余量为铜。上述不含银耐脆断14K玫瑰金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1150度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。

该玫瑰金由于没有使用银，在本质上克服了由于结构有序化的造成的结构应力以及脆性。通过引入合适的微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以单相的形式存在。由于没有有序化的产生或者相变应力的生成，因而该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。该金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。

实施例3

一种不含银耐脆断14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为Ba:0.2wt.%,Se:0.2wt.%,Sb:1.3wt.%,Co:2.4wt.%,In:14.0wt.%,Au:58.0wt.%,余量为铜。上述不含银耐脆断14K玫瑰金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1150度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。

该玫瑰金由于没有使用银，在本质上克服了由于结构有序化的造成的结构应力以及脆性。通过引入合适的微量元素和含量，可以在冷却过程中避免新相的形核和长大，因而最终产品以单相的形式存在。由没有有序化的产生或者相变应力的生成，因而该合金在室温下极具塑性，延伸率可以达到40-60%。在制备首饰的过程中，变形量可以达到50%而不用中间退火。由于提升了力学性能，因而加工效率和废品率大大降低。该金合金使晶粒得到细化。此外，该合金具有低的液固相凝固温度范围，可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。

Claims (3)

1.一种不含银耐脆断14K玫瑰金；按照重量百分比,该合金的成分为: Ba:0.2-0.3wt.%,Se:0.1-0.4wt.%,Sb:1.2-1.4wt.%,Co:2.0-3.0wt.%,In:12.0-16.0wt.%,Au:57.0-59.0wt.%,余量为铜。

2.权利要求1所述不含银耐脆断14K玫瑰金，其特征在于包括如下冶炼步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用石墨坩埚;金属熔化后采用低流量的氩气保护，避免大的气流使合金元素严重烧损;熔炼时在1150度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1250度保温1分钟并浇铸出炉;金合金浇铸采用直径100-200mm的钢模，并采用水冷的方式降温。

3.据权利要求1所述不含银耐脆断14K玫瑰金，其特征在于包含如下使用步骤：将所得的铸锭在室温下进行轧制，每道次轧下量为30-40%;每两次轧制后中间退火温度为680度，保温0.5小时;最后将材料轧制成厚度为10-20mm的金板;在首饰成型过程中，需要进行中间退火处理，消除加工过程中的应力;其中，均匀化温度为800度，时间为1-2小时。