CN108660333A - 一种耐腐蚀不含银14k玫瑰金及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为Ba:0.2‑0.4wt.%,Ru:0.8‑1.2wt.%,Os:0.4‑0.6wt.%,Sb:1.2‑1.4wt.%,In:20.0‑24.0wt.%,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容易变色和产生划痕的特性。由于通过合金成分的创新和优化突破首饰用14K玫瑰金材料的发展瓶颈，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

一种耐腐蚀不含银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

黄金非常柔软，可以镶制出各种精美的款式，尤其用于镶嵌珍珠、宝石和翡翠等珍品。为了增强黄金的硬度，人们在黄金中加入少量银、铜、锌等金属以增加黄金的强度和韧性，这样制成的金饰称K金。标示金制品中纯金含量的金位标准K，一般是将纯金称为24K金，但它是理论上含金量为100％的金，实际上并不存在。所以国家标准中，商家标示黄金饰品的含金量一律不得使用24K金的不规范标准方法。1K即代表金制品含纯金占1/24，约4.16％，18K金代表含金量为75%，其余的为合金元素。

K金可以根据需要配制成各种颜色，在国际上流行的K金各种颜色都有。用金加入铜、铝、银、钴、钯、铁、镉、镍等金属熔炼，比例不同而随之会出现紫红、红、粉、黄、橙、绿、蓝、褐及黑色的K金。在彩金的世界中，颜色越是奇特，价格就会越贵，像黑色、蓝色价格就比较昂贵。日常生活中比较常见的是K红，K黄和K白。

玫瑰金在闪闪发光的黄金饰品与经典高雅的铂金饰品之后，色调柔和迷人的玫瑰金饰品渐成为时尚人士的新宠，以其特有的风格与文化，演绎出贵金属饰品的又一片崭新天地。通常，玫瑰金由黄金与银，铜等其它合金组成。由于玫瑰金硬度较纯金高，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。

传说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。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。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。玫瑰带有时尚靓丽的玫瑰红色彩，比起黄金和白金看起来更加稳重，和彩色宝石放在一起也更加和谐，并且总能带给设计师新的灵感。玫瑰金的时尚辐射力已经蔓延到服装界、配饰界和美妆界。

在电子产品领域，玫瑰金也备受青睐。玫瑰金用于iPhone 6s就是一个例子，它使得玫瑰金为电子产品的一种主流配色。在iPhone6s推出玫瑰金版本之后，许多厂商也纷纷开始在自家的产品上加入玫瑰金的配色来吸引用户，玫瑰金已经成为电子产品的主流颜色。苹果于是趁胜追击，推出了玫瑰金版本的iPad, MacBook以及Beats耳机。华为也推出了玫瑰金版本的手表产品以及MateS。三星也推出了玫瑰金版的GearS2智能手表。

对于目前已经商业化的K玫瑰金而言,长时间使用后发现玫瑰金表面有明显的划痕存在,且有局部剥离现象,表面比较粗糙且变色现象明显。这种现象尤其对于玫瑰金与皮肤表面摩擦频率高时常见,也就是说与玫瑰金接触的表面粗糙度越大,玫瑰金的表面磨损程度也越大。而且,玫瑰金的表面在佩戴一定时间后发生表面变色现象,失去原有的光泽。因而,解决玫瑰金在使用后脱色以及磨损明显的问题是首饰行业的一大难题。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。

K玫瑰金的表面变色和硬度较低而引起的磨损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玫瑰金的表面变色问题采用的是合金化的办法,通过添加一定量的合金元素来提高合金的耐腐蚀能力。但是目前为止并没有找到一个合适的成分和解决方法。同样的, 尽管在玫瑰金表面镀上一层TiCN等镀层来提高耐磨损性能,但是也只是有限的延长使用寿命,并没有从根本上决绝问题。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玫瑰金的变色和硬度不足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。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐腐蚀不含银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：

一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为Ba:0.2-0.4wt.%,Ru:0.8-1.2wt.%,Os:0.4-0.6wt.%,Sb:1.2-1.4wt.%,In:20.0-24.0wt.%,Au:57.0-59.0wt.%,余量为铜。

上述一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺的制备方法，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）传统的玫瑰金是由金,银,铜等金属制备,但是其中的合金元素容易氧化,导致玫瑰金在使用一定时间后发生表面变色的现象。此外,由于传统玫瑰金在使用过程中几乎的单相的fcc状态,因而硬度不足,在使用过程中容易出现表面划痕。因而,如何提升玫瑰金的耐腐蚀性能和表面硬度已经是首饰生产行业的一道技术难关。传统的玫瑰金,由于其中含有金和铜而产生结构有序化。对于Au和Cu合金,当温度大于410度时,Au和Cu会随意的分布于fcc晶格内,使得合金呈现出应有的延展性。但是当合金冷却到低于410度时,Au和Cu原子便开始有规律地排列而形成一些如AuCu, Au₃Cu和AuCu₃等金属化合物。Au和Cu原子会在金属晶体中占有固定位置，这种现象被称为有序过程。有序化过程由于改变了原子的占位,已经形成了有序畴的边界,因而会加快玫瑰金的腐蚀,形成使用过程中的褪色。本专利申请的不含银耐腐蚀14K玫瑰金通过合金化的办法来大大延缓有序化的进程,而且通过明显的固溶强化效应来提高玫瑰金的表面光洁度,在保持单相状态的同时,提高了合金的表面硬度和使用变色的现象。

（2）通过引入微量元素和含量，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。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）在模拟的酸性和碱性汗水条件下检测了传统14K玫瑰金和本专利申请的不含银14K玫瑰金。在人造汗水环境下(酸性汗水pH 4-5,碱性汗水pH=8-9，6%氯化钠溶液)中240h以上，颜色没有改变。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。该材料制备的玫瑰金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的14K玫瑰金在使用3年后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹，大大增加了玫瑰金用材料的表面硬度。

（4）此外，该材料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。具有常用首饰14K玫瑰金相似的外观，有好的加工、焊接性能，对熔炼、加工无特殊要求，价格较低，是当前色泽优美的玫瑰金升级产品。可以预计，该材料的实施和产业化会取得优异的经济效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1

一种耐腐蚀不含银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.%,Ru:0.8wt.%,Os:0.4wt.%,Sb:1.2wt.%,In:20.0wt.%,Au:57.0wt.%,余量为铜。上述一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺的制备方法，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。

该材料通过合金化的办法来大大延缓有序化的进程,而且通过明显的固溶强化效应来提高玫瑰金的表面光洁度,在保持单相状态的同时,提高了合金的表面硬度和使用变色的现象。通过引入微量元素和含量，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。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。该材料制备的玫瑰金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的14K玫瑰金在使用3年后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹，大大增加了玫瑰金用材料的表面硬度。

实施例2

一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的组成为Ba:0.4wt.%,Ru:1.2wt.%,Os:0.6wt.%,Sb:1.4wt.%,In:24.0wt.%,Au:59.0wt.%,余量为铜。上述一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺的制备方法，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。

该材料通过合金化的办法来大大延缓有序化的进程,而且通过明显的固溶强化效应来提高玫瑰金的表面光洁度,在保持单相状态的同时,提高了合金的表面硬度和使用变色的现象。通过引入微量元素和含量，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。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。该材料制备的玫瑰金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的14K玫瑰金在使用3年后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹，大大增加了玫瑰金用材料的表面硬度。

实施例3

一种耐腐蚀不含银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.%,Ru:0.9wt.%,Os:0.5wt.%,Sb:1.3wt.%,In:22.0wt.%,Au:58.0wt.%,余量为铜。上述一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺的制备方法，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。

该材料通过合金化的办法来大大延缓有序化的进程,而且通过明显的固溶强化效应来提高玫瑰金的表面光洁度,在保持单相状态的同时,提高了合金的表面硬度和使用变色的现象。通过引入微量元素和含量，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。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。该材料制备的玫瑰金首饰在海洋和沙漠性环境下佩戴10年内没有发生变色现象，而传统的14K玫瑰金在使用3年后就有表面变色的现象发生。此外，该合金在长达10年的使用期内正常的使用环境下，不会发生表面划痕。即使指甲在该合金表面划过，也不会留下任何痕迹，大大增加了玫瑰金用材料的表面硬度。

Claims (3)

1.一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺；按照重量百分比,该合金的成分为:Ba:0.2-0.4wt.%,Ru:0.8-1.2wt.%,Os:0.4-0.6wt.%,Sb:1.2-1.4wt.%,In:20.0-24.0wt.%,Au:57.0-59.0wt.%,余量为铜。

2.权利要求1所述一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺，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所述一种耐腐蚀不含银14K玫瑰金及其加工工艺，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。