一种高纯度高硬度金合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高纯度、高硬度金合金及其制备方法，该金合金的组分按质量分数表示为：99.00‑99.30％的金、0.10‑0.20％的锗、0.05‑0.20％的铟、0.30‑0.55％的钴、0‑0.2％锡。该金合金的制备方法主要为：采用高纯氩气氛真空电弧熔炼的方法，熔炼得到金的质量分数不低于99.00％的金合金。本发明专利技术的优点是：1)高纯度，金的质量分数不低于99.00％；2)高硬度，铸态下合金维氏硬度不低于75Hv，是足金的2倍以上；3)工艺简单操作方便，适用于提高不同纯度金合金的硬度；4)加入的合金元素价格便宜且对人体无害，在满足市场上对金纯度以及硬度要求的基础上，可有效降低加工成本。

A High Purity and Hardness Gold Alloy Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度高硬度金合金材料及其制备方法
本专利技术属于提高贵金属硬度
，尤其涉及一种高纯度、高硬度的金合金及其制备方法。技术背景黄金(Au)作为一种贵金属，具有保值功能，同时广泛应用于珠宝装饰行业，同时还用于工业领域。高纯度的黄金，一直受到人们的青睐，但由于其存在硬度低、易磨损、不易保持细微花纹的缺点，不易制作成薄、轻和细的首饰品，使其在珠宝装饰行业的应用远不及K金的广泛，大多时候仅当作收藏保值的物品。然而随着人们生活水平的提高，人们对黄金饰品的追求不再只是一般的K金，而是价值不菲的足金；而足金的硬度低，使黄金饰品能采用足金的产品极为少数。目前提高足金的硬度需要进一步的加工处理，如滚压处理等冷加工处理使黄金的硬度和强度提高。虽然冷加工是一个很有效的方法用来提高足金的硬度和强度，但是在退火后其加工硬化效果就会消失，如金首饰重熔后的硬度降低，这将不能满足珠宝装饰行业实际的生产需要。为了克服此困难，本专利技术通过微合金化的方法来提高足金的硬度和强度，即固溶强化，随着溶质原子含量的增加固溶体的强度硬度升高。然而对于高纯的黄金而言，可加入的微量元素有限，提高足金硬度具有很大的挑战。基于此，提供一种高纯度、高硬度的金合金及其简单方便的制备方法具有重要的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种高纯度高硬度金合金及其制备方法，能够提高铸态状态下足金的硬度(补口元素配方含量总量不超过1％)，满足纯度需求的同时不需要后续的硬化工艺。本专利技术的金合金在铸态状态下就具备高硬度，易于金首饰的加工，极大的便利了珠宝行业回收金首饰重熔后的成型和首饰的修复。本专利技术的技术方案如下：一种高纯度高硬度金合金材料，该金合金的各元素质量比为：99.00-99.30％的金、0.10-0.20％的锗、0.05-0.20％的铟、0.30-0.55％的钴、0-0.2％锡；各元素的总量为100％。进一步地，所述的金合金通过微量添加对人体无害元素，通过固溶强化的途径提高合金硬度，在铸态状态下维氏硬度GB/T4340.1-2009不低于75Hv，易于金首饰的加工成型与修复。为了更好地实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种高纯高硬金合金的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：1)准备纯原料，称量各合金元素的质量。2)将金、锗、锡、铟和钴金属放入高真空电弧炉中氩气保护气氛下进行熔炼，熔炼得到金合金的母合金纽扣锭。进一步地，所述步骤1)准备原料时，分别将金、锗、锡、铟和钴金属放入超纯水和无水酒精中多次清洗，去除表面的杂质，然后取出自然晾干。进一步地，所述步骤2)母合金纽扣锭的具体成分为AuaInbGecCodSne，其中99.00≤a≤99.30，0.05≤b≤0.20，0.10≤c≤0.20，0.30≤d≤0.55，0.00≤e≤0.20，a+b+c+d+e＝100，所标成分为质量百分比。进一步地，所述步骤2)熔炼母合金纽扣锭时，需要多次熔炼以保证母合金纽扣锭成分均匀，最后随炉冷却。本专利技术的有效益果如下：(1)固溶强化这一硬化工艺的关键是寻找有效的硬化补口元素配方，同时为了满足市场对黄金纯度的要求，补口元素配方含量总量不能超过1％(质量百分比)。与现有的配方相比较，本专利技术的成分具有高纯度(金的质量分数不低于99.00％)，满足市场上对纯度的要求。同时，铸态金合金的维氏硬度GB/T4340.1-2009就可达到85Hv以上，约为足金的2.8倍。(2)电铸法是现在常见提高金首饰的生产工艺，但是电铸液体化学成分的不同会造成硬度的差异，并且电铸液废液直接排放会污染环境。相比较之，本专利技术具有纯度和硬度的精确调控和绿色环保的效益。(3)电铸法制备的首饰其规格受限，例如不适合制作手链和戒指，不易修复，不易镶嵌宝石，对设施要求较高而且成本较高。相比较之，本专利技术具有成本低、适合各种规格首饰制作和易修复的效益。(4)与市场上常用的工艺(电铸、冷加工等)比较，本专利技术只是通过简单的添加微量的合金元素来提高黄金的硬度达到需求，本专利技术的工艺简单操作方便。附图说明图1为4个硬度较高的X射线衍射图谱。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1：Au99.3Ge0.15In0.1Co0.45作为合金名义成分,将合金所需的纯元素(A99.99wt％，Ge99.99wt％，In99.99wt％，Co99.99wt％)放入超纯水和无水酒精中多次清洗，去除表面的杂质然后取出自然晾干，按照合金的质量百分比称好，然后采用高纯氩气氛真空电弧熔炼的方法，熔炼得到Au99.3Ge0.15In0.1Co0.45母合金纽扣锭，熔炼多次，以保证母合金锭成分均匀。采用冷镶嵌的方式得到冷镶样品，然后从600号砂纸磨至7000号砂纸，最后进行机械抛光直到表面呈光亮没有划痕状态。对得到的金合金进行检测，维氏硬度的测试标准为GB/T4340.1-2009。经检测，本实施例的金合金的维氏硬度为86HV0.2，接近纯金硬度(30HV0.2)的2.5倍，对该样品进行成分测试。测试地点：国家有色金属及电子材料分析测试中心样品：Au99.3Ge0.15In0.1Co0.45(1.998g)测试方法：Au重量法测试结果显示检测结果显示金的含量为99.34wt％。实施例2：Au99.3Ge0.15In0.2Co0.35作为合金名义成分,将合金所需的纯元素(A99.99wt％，Ge99.99wt％，In99.99wt％，Co99.99wt％)放入超纯水和无水酒精中多次清洗，去除表面的杂质然后取出自然晾干，按照合金的质量百分比称好，然后采用高纯氩气氛真空电弧熔炼的方法，熔炼得到Au99.3Ge0.15In0.2Co0.35母合金纽扣锭，熔炼多次，以保证母合金锭成分均匀。采用冷镶嵌的方式得到冷镶样品，然后从600号砂纸磨至7000号砂纸，最后进行机械抛光直到表面呈光亮没有划痕状态。对得到的金合金进行检测，维氏硬度的测试标准为GB/T4340.1-2009。经检测，本实施例的金合金的维氏硬度为81HV0.2，从图1的X射线衍射图谱中可以证明所添加的元素已固溶到金中呈现为FCC单相。实施例3：Au99.3Ge0.15In0.05Co0.5作为合金名义成分,将合金所需的纯元素(A99.99wt％，Ge99.99wt％，In99.99wt％，Co99.99wt％)放入超纯水和无水酒精中多次清洗，去除表面的杂质然后取出自然晾干，按照合金的质量百分比称好，然后采用高纯氩气氛真空电弧熔炼的方法，熔炼得到Au99.3Ge0.15In0.05Co0.5母合金纽扣锭，熔炼多次，以保证母合金锭成分均匀。采用冷镶嵌的方式得到冷镶样品，然后从600号砂纸磨至7000号砂纸，最后进行机械抛光直到表面呈光亮没有划痕状态。对得到的金合金进行检测，维氏硬度的测试标准为GB/T4340.1-2009。经检测，本实施例的金合金的维氏硬度为82HV0.2。实施例4：Au99.3Ge0.15In0.1Co0.35Sn0.1作为合金名义成分,将合金所需的纯元素(A99.99wt％，Ge99.99wt％，In99.99wt％，Co99.99wt％，Sn99.99wt％)放入超纯水和无水酒精中多次清洗，去除表面的杂质然后取出自然晾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯度高硬度金合金材料，其特征在于，该金合金的各元素质量比为：99.00‑99.30％的金、0.10‑0.20％的锗、0.05‑0.20％的铟、0.30‑0.55％的钴、0‑0.2％锡；各元素的总量为100％。

【技术特征摘要】
1.一种高纯度高硬度金合金材料，其特征在于，该金合金的各元素质量比为：99.00-99.30％的金、0.10-0.20％的锗、0.05-0.20％的铟、0.30-0.55％的钴、0-0.2％锡；各元素的总量为100％。2.根据权利要求1所述一种高纯度高硬度金合金材料，其特征在于，所述的金合金通过微量添加对人体无害的元素，通过固溶强化的途径提高硬度，在铸态下维氏硬度GB/T4340.1-2009不低于75Hv，易于金首饰的加工与成型。3.一种如权利要求1所述的一种高纯度高硬度金合金材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：1)准备纯原料，称量各合金元素的质量；2)将金、锗、锡、铟和钴金属放入高真空电弧炉中氩气保护气氛下进行熔炼，熔炼得到金合金的母合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄军，李志斌，王辉，吴渊，吕昭平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11