微合金化黄金制造技术

本发明专利技术公开一种黄金微合金，包括在块体金上的硬度增强金层，所述硬度增强金层包括纳米孪晶体层,所述纳米孪晶体层包括纳米孪金晶体。本发明专利技术使黄金微合金的硬度显著提高。

【技术实现步骤摘要】
微合金化黄金
本专利涉及黄金微合金，特别是涉及含金量99％或99％以上的黄金微合金。
技术介绍
黄金是一种贵金属，广泛用于珠宝、首饰等行业。黄金呈黄色，其暴露的外表面在正常的温度下、不会在空气中形成氧化膜。纯金比较柔软，易延展。纯金的这些内在属性，恰恰限制了纯金在许多应用方面的设计空间，并且，由纯金制作的首饰很容易刮伤和磨损。而另一方面，在很多行业，纯金或含金量较高的高纯度黄金有着庞大的应用需求。例如，高含金量黄金，如24K金等，在东方市场也被称为“足金”，目前在亚洲市场流通广泛，亦作为保值品进行收藏。众所周知，微合金化黄金旨在提高纯金硬度。黄金微合金是一种黄金合金，其中含有高百分比黄金（以重量计）和微量杂质。这些杂质可以改良纯金的物理性能，同时保持纯金的惰性和无毒性。高含金量的黄金微合金之物理性能需要进一步加强。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于至少部分地解决上述的现有技术的技术难题。针对上述要解决的技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种黄金微合金，在块体金上包括硬度增强金层，所述硬度增强金层包括纳米孪晶体。黄金微合金纳米孪晶长度可大于等于50纳米，其中包括150纳米或以上水平，包括：200纳米，250纳米，300纳米，350纳米，1微米，2微米或以上水平，最大不超过10微米，或在前述长度值的范围内分布。所述块体金为可浇铸金或铸态金。硬度增强金层中的纳米孪晶体宽度可大于等于5nm，其中包括10纳米、15纳米、20纳米、25纳米、30纳米、35纳米、40纳米、45纳米或50纳米及以上水平。硬度增强金层中的纳米孪晶体宽度可小于200纳米，其中包括150纳米或低于150纳米，如100nm或100nm以下。相邻纳米孪晶体之间的间距可相当于相邻纳米孪晶体的宽度。硬度增强金层中的纳米孪晶体密度可为20％或20％以上，30％或30％以上，40％或40％以上，以及45％或45％以上。硬度增强金层中的纳米孪晶体可呈细长状，平行或大致平行分布。所述纳米孪晶体可存在于深达50微米处的位置，包括：深达100微米的位置和从黄金微合金硬度增强层的外表面起最深达200微米位置。所述硬度增强金层的厚度可大于50微米，如大于75微米，大于100微米，大于125微米，甚至大于150微米，进一步包括200微米。所述黄金微合金按重量计可包含至少99％的金和1％或低于1％的杂质。所述黄金微合金按重量计可包含1％或低于1％的镓。根据本专利技术的一些实施例，还提供一种黄金微合金按重量计可包含99％或高于99％的黄金，以及1％或低于1％的杂质，如镓等，所述黄金微合金外表面或其周边区域的硬度增强，且黄金微合金的硬度可由外向内逐渐变化。在到达块体金之前，所述黄金微合金硬度可通过硬度增强层逐渐变化。所述黄金微合金可具有一个增强硬度分布，其硬度分布从在外表面的增强硬度向接近块体金的铸态硬度变化。所述黄金微合金的厚度可为0.2毫米以上，包括0.5毫米，进一步包括1毫米以上。所述硬度增强金层增强硬度可为铸态硬度的1.3倍以上，包括1.5倍以上，进一步包括块体金铸态硬度的2倍。所述硬度增强金层的增强硬度可超过90维氏，包括100维氏以上，120维氏以上和150维氏以上。所述黄金微合金可包含一相同成分的延展性增强层，该延展性增强层介于硬度增强层和块体金之间。所述延展性增强层可是可塑性变形层。所述黄金微合金可用于珠宝制作。根据本专利技术的一些实施例，进一步提供一种首饰或珠宝，该首饰或珠宝可包括前述任一种黄金微合金。所述首饰或珠宝是戒指、手镯或具有圆形外观或表面可为圆形的黄金首饰。所述首饰或珠宝可具有硬度增强和抛光处理后的外表面。根据本专利技术的一些实施例，本专利技术另提供一种提高黄金微合金硬度的方法，该方法包括对块体金表面进行机械研磨，形成一层纳米孪晶体层，以提高硬度。所述方法可包括：在块体金表面进行机械研磨，以形成具有大于等于150纳米长度的纳米孪晶体，包括200纳米、250纳米、300纳米或350纳米以上的纳米孪晶体，从而限定块体金的硬度增强层。该方法可包括在块体金表面进行机械研磨，以形成具有小于等于400纳米的纳米孪晶体层，包括小于等于380纳米的纳米孪晶体，从而限定块体金的硬度增强层。该方法可包括在块体金表面进行机械研磨，以形成具有大于等于5纳米水平间距或宽度的纳米孪晶体，其中包括10纳米、15纳米、20纳米、25纳米、30纳米、35纳米、40纳米、45纳米、50纳米或以上，从而限定块体金的硬度增强层。该方法可包括在块体金表面进行机械研磨，从而获得硬度增强层的纳米孪晶体密度为20％或20％以上，30％或30％以上，40％或40％以上以及45％或45％以上，从而限定块体金的硬度增强层。该方法可包括在块体金表面进行机械研磨，形成平行或基本平行的纳米孪晶体。所述方法可包括以40Nmm和2000Nmm之间的能量，在块体金表面进行机械研磨。与现有技术相比，本专利技术的技术效果在于：使黄金微合金的硬度显着提高。附图说明图1为一硬度增强层、9999万足金的微合金样块的剖视图。图2为一硬度增强层、含金量99％或以上（按重量计）的黄金微合金样块的剖视图。图3为待处理的金镓微合金样块示意图。图3A为图3中金镓微合金样块、经12分钟表面机械研磨处理后的硬度值示意图。图4为图3中微合金块经12分钟的表面机械研磨处理后、其外表面在明视场的透射电子显微镜图像和相应的选区电子衍射图样。图4A为图3中微合金块在表面机械研磨处理前、其外表面在明视场的透射电子显微镜图像和相应的选区电子衍射图样。图4B是图3中微合金块的外表面、经表面机械研磨处理后的示意图。图5为图4微合金块外表面的高分辨率透射电子显微镜图像，其中微合金块标记代表有纳米孪晶存在。图5A显示出：图5中微合金块外表面高分辨率透射电子显微镜图像的快速傅立叶变换模型。图6A至6D显示出：表面硬化处理后的金镓微合金块在不同深度的微结构。图7为微合金样块机械加工设备示意图。图8A，8B和8C分别显示了A，B＆C三种成分的金镓微合金样块，在不同处理时长条件下的处理后的表面硬度值。图9为用于金微合金制成的珠宝首饰商品机械加工的设备示意图。图10A是用图9装置加工处理的珠宝首饰商品示意图。图10B显示出钢丸对图9商品样块外表面的冲击。图10C显示出图9商品样块冲击速度与变形之间的关系，图10D显示出钢丸尺寸和图9商品屈服应力之间的关系，图11显示出：经75分钟表面机械研磨处理后，对金戒指600的硬度测量数据，和图11A显示出硬度测量横截面位置和金戒指600的各个位置。具体实施方式现结合附图，对本专利技术的实施例作详细说明。9999万足金图1中示意性描绘了9999万足金金块100，其中该金块包含块体金上的硬度加强层。9999万足金金含量为99.99％，并且，通常被称为纯金或24K金。9999万足金的样块包括：在外表面的第一层：纳米晶金/纳米金晶(nano-crystallinegold)层110；第二层：纳米孪晶体/纳米孪金晶体(nanotwins/nanotwinnedgold)层120，与纳米晶体层相邻；第三层：塑性变形金层130，以及第四层：铸态块体金层140。块体金具有约30HV的铸态硬度。纳米晶体金110是一硬度增强层，其增强硬度高达85本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄金微合金，在块体金上包括硬度增强金层，所述硬度增强金层包括纳米孪晶体层, 所述纳米孪晶体层包括纳米孪金晶体。

【技术特征摘要】
2014.05.16 HK 1410461791.一种黄金微合金，其按重量计包含至少99％的金和0.1%至1％的杂质,在块体金上包括在外表面第一层的硬度增强金层，所述硬度增强金层包括纳米孪晶体层,所述纳米孪晶体层包括金纳米孪晶晶体；其中，所述块体金上还包括在第二层的塑性变形金层和在第三层的铸态块状金层；所述塑性变形金层是延展性增强层並邻近纳米孪晶体层，所述铸态块状金层与所述塑性变形金层相邻，所述黄金微合金的硬度由外向内逐渐变化，其硬度分布从在外表面的增强硬度向接近块体金的铸态硬度变化。2.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：所述纳米孪晶体层的金纳米孪晶晶体平行排列。3.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层包括呈细长状，平行分布的所述金纳米孪晶晶体。4.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：硬度增强金层中的金纳米孪晶晶体密度为20％或20％以上。5.根据权利要求4所述的黄金微合金，其特征在于：所述金纳米孪晶晶体密度为30％或30％以上。6.根据权利要求4所述的黄金微合金，其特征在于：所述金纳米孪晶晶体密度为40％或40％以上。7.根据权利要求4所述的黄金微合金，其特征在于：所述金纳米孪晶晶体密度为45％或45％以上。8.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：所述纳米孪晶体层形成在塑性变形金层上。9.根据权利要求4所述的黄金微合金，其特征在于：所述金纳米孪晶晶体的密度朝接近所述塑性变形金层的方向减小。10.根据权利要求9所述的黄金微合金，其特征在于：所述杂质按重量计包含1％或低于1％的镓。11.根据权利要求1-9任一项所述的黄金微合金，其特征在于：所述纳米孪晶体层上形成纳米晶金层，所述纳米孪晶体层在所述纳米晶金层和所述塑性变形金层之间。12.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：所述块体金为可浇铸金或铸态金。13.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层增强硬度为所述块体金铸态硬度的1.3倍以上。14.根据权利要求13所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层增强硬度为所述块体金铸态硬度的1.5倍以上。15.根据权利要求13所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层增强硬度为所述块体金铸态硬度的2倍。16.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层的增强硬度超过90维氏。17.根据权利要求16所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层的增强硬度为100维氏以上。18.根据权利要求16所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层的增强硬度为120维氏以上。19.根据权利要求16所述的黄金微合金，其特征在于：所述硬度增强金层的增强硬度为150维氏以上。20.根据权利要求1所述的黄金微合金，其特征在于：所述纳米孪晶体层的厚度大于50微米。21.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭振华，吕坚，
申请(专利权)人：周大福珠宝金行有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81