[發明專利]一種高硬度足金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310674595.4
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103820671A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 袁軍平;馬春宇;陳德東;劉文明;陳令霞
• 申請（專利權）人: 廣州番禺職業技術學院
• 主分類號: C22C5/02
• 分類號: C22C5/02;C22C1/03;C22F1/14
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭瑩

技術領域

本發明涉及一種高硬度足金材料及其制備方法。

背景技術

中國人佩戴黃金首飾已有數千年歷史，長期以來都是崇尚高成色金首飾（根據ISO9202:?1991，足金指金含量不低于99.0wt%的金合金，千足金指金含量不低于99.9wt%的金合金）。金飾品市場開放后，傳統的東方文化和消費偏好并沒有改變，足金首飾依然保持黃金消費中最大的份額。但是，傳統足金首飾在制造和使用過程中存在一些突出的問題。由于純金的硬度很低（在退火態下只有HV27），難以滿足高精度的首飾加工工藝，難以鑲嵌寶石，工藝復雜的時尚款式很難做好，難做成造型復雜、花紋細致、鏤空雕刻的首飾，致使高純度的黃金飾品始終處于粗放、藝術性不足的尷尬境地，在黃金首飾的開發拓展上存在著一定的局限性，大大制約了純金產品作為高檔消費品的藝術價值。在佩戴使用飾品方面，由于硬度強度不足，飾品容易變形，表面容易磨損而失去光澤。隨著國內物質文化生活水平的提高，消費者對足金飾品的要求也較以往更高，不僅要保證高的成色，也對飾品的結構款式和使用性能等方面有更高的期望。因此，對足金材料進行改性處理，開發含金量滿足要求的高強度、高硬度足金首飾材料和生產工藝，成為飾用高成色金研究領域的一個新熱點和急需解決的難題。

國內外一些研究人員在研究高強度足金材料方面進行了探索和嘗試，主要有Au-Ti、Au-Zr、Au-RE等合金系。Geoffrey?Gafner等人最早提出了用鈦強化足金，并開發了990Au-10Ti合金，它是一種具有時效硬化能力的合金，呈金黃色，具有一定的抗磨損能力，成為近年來足金改性研究的重要基礎，許多后來的研究都是在Au-Ti系的基礎上進一步改進。但是由于該合金含有較多的鈦，熔煉工藝復雜，而且對合金的顏色有一定影響。Au-Zr體系也是國外研究較多的改性足金之一，在足金中添加鋯有兩種強化機理：一是通過時效過程形成鋯彌散析出相的彌散強化，二是形成置換型固溶體的固溶強化，與鈦相比，鋯的添加對合金顏色的影響不大，但其濃度稍高時易導致合金脆化。Au-RE系合金是以稀土元素對金進行改性，研究結果表明稀土元素加入金中可以起到細化晶粒的作用，鑄態時可以形成高熔點氧化物成為合金的形核核心，在退火過程中可以在晶界析出阻止晶粒長大，是有效的晶粒細化劑，可以改善足金的強度性能。總體而言，足金改性后取得了一定的效果，強度硬度有不同程度的提高，但是還存在許多問題，主要表現為：強度性能不足，有些改性足金通過各種途徑處理后最終硬度也只有HV60左右，有些足金形變硬度可達HV110，但是容易出現自然時效軟化情況，難以滿足生產和使用要求；有些改性足金的色澤不佳，在使用過程中容易出現黯淡無光的問題；有些改性足金的生產條件苛刻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高硬度足金材料及其制備方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種高硬度足金材料，其是由以下含量的組分構成：

0.15-0.30%wt?鈷、0.12-0.29%wt?銻、0.10-0.18%wt鈧、金99.22-99.65%以及其它不可避免的雜質余量。

一種高硬度足金材料的制備方法，包括以下步驟：

a.?制備金鈷中間合金：按（94-96）：1的質量比將Au9999純金和Co9998純鈷在真空電弧爐中熔融，制得金鈷中間合金；

b.?制備金銻中間合金：按質量比（89-91）：1將Au9999純金和Sb9999純銻在真空電弧爐中熔融，制得金銻中間合金；

c.?制備金鈧中間合金：按（89-91）：1的質量比將Au9999純金和Sc9999純鈧在真空電弧爐中熔融，制得金鈧中間合金；

d.?配料：將步驟a中制備的金鈷中間合金、步驟b中制備的金銻中間合金、步驟c中制備的金鈧中間合金、Au9999純金剪成顆粒并作為原料進行配料，配料原則為：配料后，以使得本制備方法最后所得的產品中，鈷元素的質量百分比為0.15-0.30%，銻元素的質量百分比為0.12-0.29%，鈧元素的質量百分比為0.10-0.18%，金元素99.22-99.65%以及其它不可避免的雜質余量；

e、將上步配料好的金鈷中間合金、金銻中間合金、金鈧中間合金混合均勻并放置在真空電弧爐中的第一銅坩堝的底部，然后在上面鋪放上步配料好的Au9999純金；在第二銅坩堝中放置鈦球，封閉爐門，進行第一次抽真空，然后第一次充入氬氣；進行第二次抽真空，然后第二次充入氬氣；