[发明专利]用于千足金首饰的强度优化方法及其合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种黄金制造技术领域的方法及材质，具体是一种用于千足金首饰的强度优化方法及其合金材料。

背景技术

千百年来，中国人对黄金有着特殊的感情，他象征着富贵、吉祥，人们对黄金的渴望，黄金首饰自古就在中国人的珠宝首饰中扮演着最重要的角色。高纯度黄金不仅色泽鲜亮，并且具有保值功能，尤其受到国人的喜爱。然而，由于高纯度千足金硬度极低，在使用过程中容易磨损，同时限制了某些薄壁饰品件的开发设计，因此对于提高千足金的强度具有很大要求，并满足一下特点：金含量不得低于99.9％，以满足国内对24K金的含量要求；具有良好的机械性能，一方面有高的强度和硬度，使其在日常使用过程中不变形，降低磨损；同时具有良好的塑性，使其满足各种加工条件；金饰品在加工过程中需要处于重熔和高温等处理，在这种情况下要不影响材料的机械性能指标。

金是具有低堆垛层错的金属，通过单独控制晶粒尺寸或冷加工变形不能使其明显硬化和强化。通常状态下，24K金(包括99.0％，99.5％ or 99.9％，主要参杂物为银)退火硬度为HV 20-30，冷加工后能达到HV 50-80，仍然难以达到一些金属饰品的需求。目前，通常使用微合金强化的方法，引入固溶强化、沉淀强化，但仍然不足以达到很好的效果。

经过对现有技术的检索发现，目前首饰金强化较多使用合金化方法，Ti，Co和稀土是最常用的强化材料。以潘明等1998年12月30日公开发明的“首饰用超强高纯合金材料”为例，主要使用Ti作为合金原料强化金合金。但是由于Ti元素本身原子重量大，只有当加入重量达到接近1％时，Ti原子数量才足够多，强化效果才明显，因此，这种强化技术难以满足国内足金99.9％的需求。山东招金公司于2008年10月22日公开发明的“硬质千足金黄金饰品加工工艺”，使用电铸技术开发了高强度的足金，但是其采用的电铸技术有一定的使用局限，不符合传统的首饰加工工艺。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于千足金首饰的强度优化方法及其合金材料，有效的提高千足金的强度，并保证其满足24K金的成分要求，即金含量不低于99.9％，从而做出具有新组分的金合金材料，适用于金饰品加工的高强度千足金材料。

本发明涉及一种用于千足金首饰的强度优化方法，首先将微合金化钙元素和稀土元素混合后，再将混合粉体与99.99％高纯金以1∶99的重量比配比，并使用真空感应熔炼法进行中间合金熔炼，得到中间合金；再将中间合金和99.99％高纯金以7.5～8.5∶91.5～92.5的重量比配比后进行二次熔炼，最后加入晶粒细化元素，冷却凝固后实现强度优化。

所述的微合金化钙元素和稀土元素的质量比为8～9∶1～2。

所述的晶粒细化元素的用量为熔炼产物总质量的0.008～0.010％。

所述的中间合金熔炼是指：采用真空感应法熔炼合金，熔炼温度为1100摄氏度。

所述的二次熔炼是指：采用开放式感应熔炼，将中间合金与工艺与99.99％高纯金按比例混合后升温熔化，然后加入晶粒细化元素粉末，冷却凝固或者浇铸。

本发明涉及上述方法制备得到的合金材料，其组分及质量百分比含量为：99.90～99.91％的金元素、0.07～0.08％的钙元素、0.005～0.01％的稀土元素以及0.008～0.010％的晶粒细化元素。

本发明的金合金材料，在保证千足金纯度(99.9％)的前提，并适应金首饰加工工艺情况下，力学性能得到很大提高，同时保证了黄金的色泽，实用此发明材料制作首饰将广泛适应市场需求。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

首先，将金属钙和稀土镱按8∶1混合，再以1∶99的比例加入到99.99％高纯金中，然后使用真空感应熔炼法进行熔炼，得到中间合金。然后进行二次熔炼，将中间合金和99.99％高纯金以8∶92的重量比配比后，感应加热熔炼，熔化后，加入重量比0.01％的钌粉，凝固后即得到目标千足金。分别对千足金进行冷轧，退火，然后进行硬度和拉伸强度的测量，得到数据如下：