一种高成色高硬度金合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高成色高硬度金合金材料，是由以下组分构成：钪、钙、镁、金以及杂质。一种高成色高硬度金合金材料的制备方法，包括以下步骤：a、制备金钪中间合金；b、制备金钙中间合金；c、制备金镁中间合金；d、配料；e、将上步配料好的各中间混合均匀并放置在真空电弧炉中的第一铜坩埚的底部，然后在上面铺放Au9999纯金；在第二铜坩埚中放置钛球，封闭炉门，进行第一次抽真空，充入氩气；第二次抽真空，充入氩气；f、先清除残留氧，然后将第一铜坩埚内的物料熔清，调整电流，启动磁搅拌电源，保持1~1.5min，然后断电并使金属液凝固；g、将铸锭进行固溶处理，再冷加工，时效处理。本发明专利技术制得的足金合金晶粒细小，析出相弥散分布在基体中，硬度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
中国人佩戴黄金首饰已有数千年历史，长期以来都是崇尚高成色金首饰(根据IS09202: 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)。金饰品市场开放后，传统的东方文化和消费偏好并没有改变，足金首饰依然保持黄金消费中最大的份额。但是，传统足金首饰在制造和使用过程中存在一些突出的问题。由于纯金的硬度很低(在退火态下只有HV27)，难以满足高精度的首饰加工工艺，难以镶嵌宝石，工艺复杂的时尚款式很难做好，难做成造型复杂、花纹细致、镂空雕刻的首饰，致使高纯度的黄金饰品始终处于粗放、艺术性不足的尴尬境地，在黄金首饰的开发拓展上存在着一定的局限性，大大制约了纯金产品作为高档消费品的艺术价值。在佩戴使用饰品方面，由于硬度强度不足，饰品容易变形，表面容易磨损而失去光泽。随着国内物质文化生活水平的提高，消费者对足金饰品的要求也较以往更高，不仅要保证高的成色，也对饰品的结构款式和使用性能等方面有更高的期望。因此，对足金材料进行改性处理，开发含金量满足要求的高强度、高硬度足金首饰材料和生产工艺，成为饰用高成色金研究领域的一个新热点和急需解决的难题。国内外一些研究人员在研究高强度足金材料方面进行了探索和尝试，主要有Au-T1、Au-Zr、Au-RE等合金系。Geoffrey Gafner等人最早提出了用钛强化足金,并开发了990Au-10Ti合金，它是一种具有时效硬化能力的合金，呈金黄色，具有一定的抗磨损能力，成为近年来足金改性研究的重要基础，许多后来的研究都是在Au-Ti系的基础上进一步改进。但是由于该合金含有较多的钛，熔炼工艺复杂，而且对合金的颜色有一定影响。Au-Zr体系也是国外研究较多的改性足金之一，在足金中添加锆有两种强化机理:一是通过时效过程形成锆弥散析出相的弥散强化，二是形成置换型固溶体的固溶强化，与钛相比，锆的添加对合金颜色的影响不大，但其浓度稍高时易导致合金脆化。Au-RE系合金是以稀土元素对金进行改性，研究结果表明稀土元素加入金中可以起到细化晶粒的作用，铸态时可以形成高熔点氧化物成为合金的形核核心，在退火过程中可以在晶界析出阻止晶粒长大，是有效的晶粒细化剂，可以改善足金的强度性能。总体而言，足金改性后取得了一定的效果，强度硬度有不同程度的提高，但是还存在许多问题，主要表现为:强度性能不足，有些改性足金通过各种途径处理后最终硬度也只有HV60左右，有些足金形变硬度可达HV110，但是容易出现自然时效软化情况，难以满足 生产和使用要求；有些改性足金的色泽不佳，在使用过程中容易出现黯淡无光的问题；有些改性足金的生产条件苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。本专利技术所采取的技术方案是:一种高成色高硬度金合金材料，其是由以下含量的组分构成:0.15-0.35%wt 钪、0.04-0.10%wt 钙、0.01-0.06%wt 镁、金 99.49-99.77% 以及余量为其它不可避免的杂质。—种高成色高硬度金合金材料的制备方法，包括以下步骤: a.制备金钪中间合金:按(89-91):1的质量比将Au9999纯金和Sc9999纯钪在真空电弧炉中熔融，制得金钪中间合金； b.制备金钙中间合金:按质量比(159-161):1将Au9999纯金和Ca999纯钙在真空电弧炉中熔融，制得金钙中间合金； c.制备金镁中间合金:按质量比为(269-271):1将Au9999纯金和Mg9999纯镁在真空电弧炉中熔融，制得金镁中间合金； d.配料:将步骤a中制备的金钪中间合金、步骤b中制备的金钙中间合金、步骤c中制备的金镁中间合金、Au9999纯金剪成颗粒并作为原料进行配料，配料原则为:配料后，以使得本制备方法最后所得的产品中，钪元素的质量百分比为0.15-0.25%，钙元素的质量百分比为0.05-0.10%，镁元素的质量百分比为0.02-0.06%，金元素99.49-99.77%以及其它不可避免的杂质余量； e、将上步配料好的金钪中间合金、金钙中间合金、金镁中间合金混合均匀并放置在真空电弧炉中的第一铜坩埚的底部，然后在上面铺放上步配料好的Au9999纯金；在第二铜坩埚中放置钛球，封闭炉门，进行第一次抽真空，然后第一次充入氩气；进行第二次抽真空，然后第二次充入氩气； f、用6(T70A电流引弧后先熔化钛球以清除残留的氧，然后将弧焰对准第一铜坩埚内的物料，调整电流为10(Tll0A，待第一铜坩埚内的物料熔清后，调整电流为8(T90A，启动磁搅拌电源，保持广1.5min，然后断`电并使金属液凝固； g、将凝固后的铸锭翻转后再反复进行步骤f的操作2-3次，最后将电流调整到10(T110A，熔清后移开弧焰，使金属液在水冷铜锭模中凝固成铸锭； h、将上步得到的铸锭在65(T750°C固溶处理，再进行冷加工，然后在20(T300°C时效处理2~12h即可。步骤d中，所述的颗粒的粒径在l_5mm。步骤e中，所述的钛球的直径为10_15mm。步骤e中，第一次抽真空至3 X KT3Pa,第一次充入U1气至0.8~latm。步骤e中，第二次抽真空至3 X l(T3Pa，第二次充入氩气至I~1.latm。步骤h中，所述的冷加工为轧压、拉拔、冲压。本专利技术的有益效果是:本专利技术通过真空电弧熔炼、激冷凝固、固溶处理、形变强化、时效处理等综合措施，制得的足金合金晶粒细小，析出相弥散分布在基体中。改性后的足金硬度显著提高，亮度高于Au9999，而色度基本接近，耐蚀性基本保持不变。【附图说明】图1是本专利技术的高成色高硬度金合金与Au9999的加工硬化行为对比； 图2是本专利技术的高成色高硬度金合金的时效行为； 图3是本专利技术的高成色高硬度金合金的显微组织图；图4是Au9999的显微组织图； 图5是本专利技术的高成色高硬度金合金中钪在基底中的分布图； 图6是本专利技术的高成色高硬度金合金中钙在基底中的分布图； 图7是本专利技术的高成色高硬度金合金中镁在基底中的分布图； 图8是本专利技术的高成色高硬度金合金在人工汗液中的极化曲线与Au9999对比图。【具体实施方式】一种高成色高硬度金合金材料，其是由以下含量的组分构成:0.15-0.25%wt 钪、0.05-0.10%wt 钙、0.02-0.06%wt 镁、金 99.49-99.77%wt 以及其它不可避免的杂质余量。一种高成色高硬度金合金材料的制备方法，包括以下步骤: a.制备金钪中间合金:按(89-91):1的质量比将Au9999纯金和Sc9999纯钪在真空电弧炉中熔融，制得金钪中间合金； b.制备金钙中间合金:按 质量比(159-161):1将Au9999纯金和Ca999纯钙在真空电弧炉中熔融，制得金钙中间合金； c.制备金镁中间合金:按质量比为(269-271):1将Au9999纯金和Mg9999纯镁在真空电弧炉中熔融，制得金镁中间合金； d.配料:将步骤a中制备的金钪中间合金、步骤b中制备的金钙中间合金、步骤c中制备的金镁中间合金、Au9999纯金剪成颗粒并作为原料进行配料，配料原则为:配料后，以使得本制备方法最后所得的产品中，钪元素的质量百分比为0.15-0.25%，钙元素的质量百分比为0.05-0.10%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高成色高硬度金合金材料，其特征在于：其是由以下含量的组分构成：0.15‑0.25%wt 钪、0.05‑0.10%wt 钙、0.02‑0.06%wt 镁、金99.49‑99.77%以及余量为其它不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高成色高硬度金合金材料，其特征在于:其是由以下含量的组分构成: . 0.15-0.25%wt 钪、0.05-0.10%wt 钙、0.02-0.06%wt 镁、金 99.49-99.77% 以及余量为其它不可避免的杂质。2.权利要求1所述的一种高成色高硬度金合金材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: a.制备金钪中间合金:按(89-91):1的质量比将Au9999纯金和Sc9999纯钪在真空电弧炉中熔融，制得金钪中间合金； b.制备金钙中间合金:按质量比(159-161):1将Au9999纯金和Ca999纯钙在真空电弧炉中熔融，制得金钙中间合金； c.制备金镁中间合金:按质量比为(269-271):1将Au9999纯金和Mg9999纯镁在真空电弧炉中熔融，制得金镁中间合金； d.配料:将步骤a中制备的金钪中间合金、步骤b中制备的金钙中间合金、步骤c中制备的金镁中间合金、Au9999纯金剪成颗粒并作为原料进行配料，配料原则为:配料后，以使得本制备方法最后所得的产品中，钪元素的质量百分比为0.15-0.25%，钙元素的质量百分比为0.05-0.10%，镁元素的质量百分比为0.02-0.06%，金元素99.49-99.77%，其它不可避免的杂质余量； e、将上步配料好的金钪中间合金、金钙中间合金、金镁中间合金混合均匀并放置在真空电弧炉中的第一铜坩埚的底部，然后在上面铺放上步配料好的Au9999纯金；在第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军平，王昶，申柯娅，林善伟，陈家辉，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44