CN109022897A - 一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金。按照重量百分比,该合金的成分为:B:0.01‑0.02wt.%,Mg:3.0‑4.0wt.%,Al:5.0‑8.0wt.%,Fe:2.0‑3.0wt.%,Cr:2.0‑3.0wt.%,Sb:2.0‑3.0wt.%,Mn:0.5‑0.8wt.%，余量为铜。该材料为我国沿海地区大型塑像用仿金合金提供了一种廉价而有效的方案。不仅降低了生产成本，也使得束缚该领域的难题得到有效的解决。可以预计，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

一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铜合金。

背景技术

黄金是一种美丽而珍贵的金属，已经被人们利用了几千年以上。黄金作为五金之王，同时具备优异化学、物理、电子性能的金属。现代工业和服务业飞速发展，对产品的要求越来越高，而黄金具有其它金属无法替代的高稳定性。金由于耐高温、耐腐蚀等特性，在航空航天领域也被大量应用，随着大量航空航天技术应用于民，黄金在这些方面的市场前景非常被看好。例如一种镀金玻璃，在航空航天中用于防紫外线，现在可应用于建筑，能起到很好的防太阳辐射和隔热作用。

因为纯金太软，无论是制作钱币还是首饰都容易磨损。因此人们在黄金中掺入其他金属，来增加硬度，改变色泽，或仅仅使首饰变得更便宜。现在社会上通用的是24K系统，其中K是Karat的缩写，与钻石等宝石的重量单位Carat（克拉）同源，原义是单位重量。24K是纯金，18K的意思是某物中含金的重量是总重量的18/24，也就是75%。需要注意K数表示的是重量百分比，而不是体积百分比。除了18K之外，常用的还有22K，14K和10K。K数越高，说明含金越多，单价也就越高。10K以下一般就不被认为属于金饰品了。

众所周知，金黄色的外观华丽贵重，一直都被视为财富的象征而倍受人们的青睐。近年来，黄金色以其富丽堂皇，瑰丽悦目的特点，正在逐步取代流行了儿十年的镀洛亮银色的地位，成为国际时髦的流行色。但金价昂贵，用于装饰极不现实。仿金合金因此应运而生，并成为装饰行业的主流材料。仿金合金就是不含贵金属但是表面足有纯金色泽的金属材料，由于极具观赏价值而处于装饰行业的顶端。由于仿金合金调节了价格与装饰要求的矛盾，故而很多饰品或制品都采用该材料。

仿金材料之所以受到欢迎，是因为它们在除了价格外许多方面优于纯金首饰款式新潮。我们知道纯黄金首饰质地较软，成了形也会在极细微的擦撞中变形和磨损。仿金材料因加入了其它金属成了金合金，具有较高的硬度和好的耐磨性、耐腐蚀性、不易变形及良好的铸造性等特性。由于仿金材料硬度的提高促进了首饰业的迅猛发展，也改变了原来落后的加工工艺，可以大量生产，再加上镶嵌的材料采用高科技合成，达到与天然高档品真假难分的程度。因此，合金与不同镶嵌材料的有机结合，使仿金材料的款式更加丰富多彩，多达几万种、十几万种，它的新颖、美感完全可与时代同步。

仿金材料既保持了金黄色的外观，又大大降低了成本，使其迅速得到了普及目前。客观的来说，仿金合金在小领域已广泛用于如首饰、工艺制品、灯具、钮扣、手表、打火机制笔等零件的诸多领域。此外，国内外仿金材料的研制和生产也迅速地发展起来，产品波及到豪华建筑的室内外装饰、高级客车的扶手、门坎、家用器皿、工艺美术品、旅游纪念品等等。

尽管我国装饰材料行业发展迅速，但由于起步晚，起点低，在一些技术环节上与国际水平相比还有很大差距。行业难题长时间不解决,不仅影响了相关产品的市场销售量和使用体验,也严重的限制了该类产品在国际领域的市场占有量。开发并产业化具有先进性能的仿金合金是装饰材料领域不可避免的问题，长久以来国内的很多研究机构和企业进行了多方位的尝试，但是令人遗憾的是，目前为止尚未取得任何实质性的进展。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,并且对研制和开发新材料的难题解决和产业化会有很大的市场价值。面对日趋激烈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，提供一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金。按重量百分比计,合金的组成为B:0.01-0.02wt.%,Mg:3.0-4.0wt.%,Al:5.0-8.0wt.%,Fe:2.0-3.0wt.%,Cr:2.0-3.0wt.%,Sb:2.0-3.0wt.%,Mn:0.5-0.8wt.%，余量为铜。

上述一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理280度保温3.6小时；时效处理150度保温1.6小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1） 一直以来，我国制备大型露天铜像都采用锡青铜系的合金。但是该类合金并不具备优异的黄金般的贵重颜色。为了获得美丽的金黄色的颜色，人们采用了黄金镀层，黄金贴箔，或者镀上一层具有金黄色泽材料的办法。但是必须看到，由于佛像巨大或者数量众多，对黄金的消耗也非常明显。此外，镀成具有黄色的非金材料在使用一段时间后也会造成变色和褪色的现象，极大的影响了该类材料的市场反馈和销量。我国普陀山所建的南海观音像，高达20米重量70吨。其设计指标为金黄颜色、抗八级地震和十二级台风。所采用的仿金材料为：A1：5-6wt.%, Ni:1-2wt.%,In:0.05-0.15wt.%,余量为铜。采用该材料制备的南海观音像，结束了千百年来只使用锡青铜建造大型露天铜像的历史。在普陀山滨海气候的条件下，该材料具备美丽的黄金颜色，足够的强度，优良的耐海洋大气腐蚀的性能，以及无应力腐蚀的倾向。经过长时间实地观测，没有点蚀的现象产生。但是，必须看到，该材料采用了贵重的元素In和Ni。尽管含量不多，但是考虑的佛像的高度和重量，以及未来我国对该类塑像的需求量，就必须考虑用更为廉价的成分和工艺来进一步降低该类材料的成本，但是同时保持该合金的强度和耐腐蚀能力。本专利就是为了解决这些难题而提出的一种新型材料学的解决方案。

（2） 本专利通过多元合金的优化，合适的成分配比和熔铸工艺的提升来开发一种具有低成本特性的海洋环境下佛像使用的具备黄金色泽的仿金合金。该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。除了具有优异的铸造性能来铸造塑像工艺品材料，该材料颜色逼真，制造的产品长久不变色，且工艺简单，成本不高，富有实用性。

（3） 合金熔体在凝固时候的铸造收缩率对巨型铜像建造极为重要，它涉及到模型设计、装配、像高总体控制。本专利申请保护的廉价仿金合金具有极低的凝固收缩率，一般在1.8-2.4%左右，维持在一般锡青铜的水平。在铸造后，铸型可以维持在原有的设计水平，而不会有明显的缺陷产生。该合金在铸造后，筛网充填率达到100%，表明合金具有很好的流动性和充型性能，有利于铸造结构较为精细的工件，也有利于蜡镶铸造的成型。此外，铸件表面光洁，没有明显的砂孔、渣孔、气孔等铸造缺陷，筛网的筋条间连接完好，没有产生任何收缩裂纹。

（4） 本专利的合金在进行合金成分和性能优化的时候，合金成分的筛选首先从电化学腐蚀机理的角度考虑，选择加入到金合金中的合金元素能在表面形成钝化膜，从而对周围环境腐蚀起到保护作用。当镀层受到腐蚀时，其中的枝晶间富活性金属相的腐蚀电位较负，首先被腐蚀。伴之产生的絮状腐蚀产物被富锡相的网络结构所包留，填充在枝晶问的网隙处，并逐步在镀层表而形成一层具有阻挡作用的产物膜，起到抑制腐蚀的作用，这一点是目前传统铜基仿金所不具备的。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。

（5） 该材料的实施和市场销售，必将促进我国沿海地区塑像用仿金合金的发展。此外，在其它需要仿金材料的装饰领域也会得到大量的使用和推广。

具体实施方式

实施例1

一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金。按重量百分比计，合金的组成为B:0.01wt.%,Mg:3.0wt.%,Al:5.0wt.%,Fe:2.0wt.%,Cr:2.0wt.%,Sb:2.0wt.%,Mn:0.5wt.%，余量为铜。上述一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理280度保温3.6小时；时效处理150度保温1.6小时。

该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。除了具有优异的铸造性能来铸造塑像工艺品材料。该材料颜色逼真，制造的产品长久不变色，且工艺简单，成本不高，富有实用性。该廉价仿金合金具有极低的凝固收缩率，一般维持在1.8-2.4%左右，维持在一般锡青铜的水平。在铸造后，铸型可以维持在原有的设计水平，而不会有明显的缺陷产生。该合金在铸造后，筛网充填率达到100%，表明合金具有很好的流动性和充型性能，有利于铸造结构较为精细的工件，也有利于蜡镶铸造的成型。此外，铸件表面光洁，没有明显的砂孔、渣孔、气孔等铸造缺陷，筛网的筋条间连接完好，没有产生任何收缩裂纹。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。

实施例2

一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金。按重量百分比计，合金的组成为B:0.02wt.%,Mg:4.0wt.%,Al:8.0wt.%,Fe:3.0wt.%,Cr:3.0wt.%,Sb:3.0wt.%,Mn:0.8wt.%，余量为铜。上述一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理280度保温3.6小时；时效处理150度保温1.6小时。

该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。除了具有优异的铸造性能来铸造塑像工艺品材料。该材料颜色逼真，制造的产品长久不变色，且工艺简单，成本不高，富有实用性。该廉价仿金合金具有极低的凝固收缩率，一般维持在1.8-2.4%左右，维持在一般锡青铜的水平。在铸造后，铸型可以维持在原有的设计水平，而不会有明显的缺陷产生。该合金在铸造后，筛网充填率达到100%，表明合金具有很好的流动性和充型性能，有利于铸造结构较为精细的工件，也有利于蜡镶铸造的成型。此外，铸件表面光洁，没有明显的砂孔、渣孔、气孔等铸造缺陷，筛网的筋条间连接完好，没有产生任何收缩裂纹。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。

实施例3

一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金。按重量百分比计，合金的组成为B:0.01wt.%,Mg:3.5wt.%,Al:5.4wt.%,Fe:2.5wt.%,Cr:2.8wt.%,Sb:2.4wt.%,Mn:0.6wt.%，余量为铜。上述一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理280度保温3.6小时；时效处理150度保温1.6小时。

该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。除了具有优异的铸造性能来铸造塑像工艺品材料。该材料颜色逼真，制造的产品长久不变色，且工艺简单，成本不高，富有实用性。该廉价仿金合金具有极低的凝固收缩率，一般维持在1.8-2.4%左右，维持在一般锡青铜的水平。在铸造后，铸型可以维持在原有的设计水平，而不会有明显的缺陷产生。该合金在铸造后，筛网充填率达到100%，表明合金具有很好的流动性和充型性能，有利于铸造结构较为精细的工件，也有利于蜡镶铸造的成型。此外，铸件表面光洁，没有明显的砂孔、渣孔、气孔等铸造缺陷，筛网的筋条间连接完好，没有产生任何收缩裂纹。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。

Claims (3)

1.一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金；按照重量百分比,该合金的成分为:B:0.01-0.02wt.%,Mg:3.0-4.0wt.%,Al:5.0-8.0wt.%,Fe:2.0-3.0wt.%,Cr:2.0-3.0wt.%,Sb:2.0-

3.0wt.%,Mn:0.5-0.8wt.%，余量为铜。

2.根据权利要求1所述一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金，其特征在于包括如下冶炼步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。

3.根据权利要求1所述一种海洋环境下佛像用具备纯金光泽的仿金合金，其特征在于包含如下使用步骤：该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理280度保温3.6小时；时效处理150度保温1.6小时。