一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法，该饰用黄铜合金包括Zn 20～27％，Si 1.5～3％，Ru 0.03～0.15％，P 0.03～0.08％，Ga0.05～0.15％，Ge 0.05～0.2％，B 0.03～0.1％，In 0.1～0.25％，其余为Cu。上述饰用黄铜合金针对首饰铸造的特殊性，在成分设计上使合金的液相线温度降低到930℃以下，凝结温度间隔控制在55℃以内，使合金具有优良的流动性和充填性能；材料中含有改善细化晶粒的组分，可保证首饰铸件表面光滑细腻，材料中含有能改善金属液表面张力的组分，可改善金属液对铸型的润湿性，能有效保证精细纹饰的成型。的成型。的成型。

【技术实现步骤摘要】
一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及首饰合金材料
，尤其涉及一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为首饰材料，其性能要求明显区别于工业产品，尤其是对颜色及耐蚀性、铸造性能及安全性能更加关注。首饰材料应具有良好的色泽，颜色要达到要求的视觉效果，且具有优良的耐蚀性能，不容易发生腐蚀变色；首饰材料应具有良好的铸造性能，由于首饰结构纤细复杂，大部分是通过精密铸工艺成型的，而石膏型精密铸造工艺具有可清晰复制原版的精细纹饰、生产效率高、清理方便容易等特点，成为首饰铸造的主要生产工艺，因此材料必须适合石膏型铸造工艺要求。另外，首饰是与人体皮肤长时间直接接触的产品，要求材料对人体友好，不产生毒副作用。
[0003]黄铜具有黄色的色调，是广泛应用的装饰材料之一。但是目前市场上专门用于首饰铸造的黄铜材料种类极少，而主要采用建筑、工程、造币等领域的黄铜材料，例如H70、H80、HAl67
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2.5等黄铜，这些黄铜具有较好的颜色，但是用于首饰铸造时，由于锌含量很高，容易产生熔渣，在饰品表面形成猫爪状缺陷，恶化铸件表面质量，影响首饰电镀效果，另外，这类材料容易发生脱锌腐蚀，容易出现变色影响装饰效果。
[0004]而近年来报道的一些黄铜合金材料研究成果，也不适合饰品生产。例如，专利CN201610482413.7公开了一种铜铝合金的仿24K金热处理方法，其化学组成为3～6％Al，0.5～0.8％Ni，0.03～0.06％RE，0.02～0.05％In，其余为铜。该合金难以满足首饰铸造工艺要求，且镍释放是超标的，不适合用作饰品材料。专利CN201110220810.4公开了一种黄色铜合金，其主要化学组成为Cu：75.0
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77.0wt％、Al：1.8
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2.4wt％、Ni：0.2
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0.8wt％、B：0.003
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0.01wt％、Si：0.10
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0.20wt％、Ce≤0.1wt％、Fe≤0.06wt％、Pb≤0.05wt％、余量是Zn。该合金材料用于首饰铸造时，如此高的铝含量无法保证铸造质量，而且镍的释放率会明显高于国家标准的限制。专利CN201810319557.X公开了一种环保高性能仿金铜合金材料，其组成为Cu 79～83份、Zn 12～16份、Al 1～2.5份、Sn 0.3～4份、Si 0.2～3份、Ti 0.01～10份、稀土金属0.05～0.2份、碳材料0.006～0.02份，该材料难以满足首饰的铸造成型要求，铸件表面容易皱皮，而且熔铸时容易产生大量氧化渣，因而不适合用于饰品材料。专利CN01139154.5公开了一种耐蚀多元仿金色铸造铜合金及其制造方法，其组分按重量百分比为:Cu60～84％，Zn0～35％，Al 0.5～10％，Ni0.5～15％，Mn0.1～8％，Fe0～5％，Ti0.01～15％，Ce0.001～5％，Sn0～8％。该合金存在很高的镍过敏风险，而且容易与石膏铸型材料发生化学反应，不适合用作饰品材料。专利CN202011421859.1公布了一种种高强耐磨黄铜合金及其制备方法，它采用Mn、Co、Si、Pb、AL、Ni、Fe、Zn等元素，形成的一种具有优异耐磨性能、较高强度和硬度的黄铜合金，但是该合金含有致敏元素镍和有害元素铅，而且会与石膏铸型材料发生化学反应，也不适合用作饰品材料。
[0005]对于黄铜首饰而言，大部分均需要表面电镀或钝化处理，但是现有铸造材料制作
0.1％，其余为Cu以及不可避免的杂质。
[0024]进一步优选地，该铸造性能优良的饰用黄铜合金包括如下重量百分比的组分：
[0025]Zn 20％，Si 2.9％，Ru 0.15％，P 0.08％，Ga 0.10％，Ge 0.2％，B 0.05％，In0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。
[0026]进一步优选地，该铸造性能优良的饰用黄铜合金包括如下重量百分比的组分：
[0027]Zn 27％，Si 1.5％，Ru 0.03％，P 0.03％，Ga 0.05％，Ge 0.15％，B 0.05％，In 0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。
[0028]本专利技术目的之二采用如下技术方案实现：
[0029]一种铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，包括如下制备步骤：
[0030]S1：中间合金的预熔：为获得均匀稳定的合金材料，本申请采用无氧纯铜与中间合金的方式配料，并将中间合金制成颗粒状，以利于配料和熔化。
[0031]分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，配制如下设计的中间合金的成分，分别为：Cu60Zn40合金、Cu90Si10合金、Cu95Ru5合金、Cu95Ga5合金、Cu95Ge10合金、Cu95B5合金、Cu95In10合金；
[0032]在真空感应粒化机中将各中间合金进行熔炼，先抽真空到5Pa～20Pa，然后充入氩气到1.0atm～1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分均匀和温度均匀，并将金属液浇注到冷水池中冷却，制成金属珠；
[0033]S2：铸造合金的熔炼：以含铜量为99.95wt％的无氧纯铜、含磷量为10％的商业磷铜合金，以及上一个步骤制备的中间合金为原料，配制要求成分的使用铸造黄铜合金。
[0034]称取如下重量份的组分：
[0035]铜锌合金53～73份，铜硅合金15～31份，铜钌合金0.5～1份，铜镓合金1～3份，铜锗合金0.3～1份，铜硼合金1～2份，铜铟合金1～2.6份，磷铜合金0.5～1.5份，无氧纯铜3.5～10份；
[0036]将按比例配制的无氧纯铜、铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金放置在真空粒化机熔炼室的的石墨坩埚内，将铜锌合金和磷铜合金放置在二次加料斗内；原材料及中间合金放置在石墨坩埚中，抽真空到10Pa～20Pa，然后充入工业纯氩；升温到1120℃～1140℃，待炉料全部熔清，通过机械搅拌装置对金属液进行搅拌，使其温度均匀和成分均匀；接着，降温到1030℃～1050℃，然后启动二次加料装置，将铜锌合金和磷铜合金加入，带炉料熔清后，启动机械搅拌装置，使金属液成分均匀和温度均匀；最后将温度降低到960℃～980℃，将金属液注入清水池中冷却，制成金属珠，将金属珠烘干，即得铸造性能优良的饰用黄铜合金原料。
[0037]进一步地，在步骤S1中，金属珠的粒度为2mm～8mm。
[0038]进一步地，在步骤S1中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散，射流速度为140m/s～200m/s，三股射流呈120
°
均布，且射流与水平面的夹角为5
°
～10
°
。
[0039]进一步地，在步骤S2中，无氧纯铜为含铜量99.95wt％的无氧纯铜，磷铜合金为含磷量为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：Zn 20～27％，Si 1.5～3％，Ru 0.03～0.15％，P 0.03～0.08％，Ga 0.05～0.15％，Ge 0.05～0.2％，B 0.03～0.1％，In 0.1～0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，所述Si与所述Zn的质量比为0.06～0.15。3.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：Zn 22％，Si 3％，Ru 0.05％，P 0.05％，Ga 0.15％，Ge 0.1％，B 0.1％，In 0.1％，其余为Cu以及不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：Zn 20％，Si 2.9％，Ru 0.15％，P 0.08％，Ga 0.10％，Ge 0.2％，B 0.05％，In0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。5.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：Zn 27％，Si 1.5％，Ru 0.03％，P 0.03％，Ga 0.05％，Ge 0.15％，B 0.05％，In 0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。6.一种如权利要求1
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5任一项所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：S1：中间合金的预熔分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，配制如下设计的中间合金的成分，分别为：Cu60Zn40合金、Cu90Si10合金、Cu95Ru5合金、Cu95Ga5合金、Cu95Ge10合金、Cu95B5合金、Cu95In10合金；在真空感应粒化机中将各中间合金进行熔炼，先抽真空到5Pa～20Pa，然后充入氩气到1.0atm～1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分均匀和温度均匀，并将金属液浇注到冷水池中冷却，制成金属珠；S2：铸造合金的熔炼称取如下重量份的组分：铜锌合金53～73份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军平，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：