本發明涉及首飾黃金制造
技術領域：
，具體是一種用于首飾生產的表面硬化處理工藝。
背景技術：
：高純度的千足金首飾一直以來都受到中國人的喜愛青睞，在中國首飾市場占據極高的比例。然而，普通足金的硬度很低，在日程佩戴過程中容易磨損或變形，影響首飾的外觀、亮度，甚至導致鑲嵌寶石的脫落。因此，非常有必要在保證千足金成色的前提下，大幅度提高足金飾品的硬度，以提高產品的市場競爭力。通常情況下，首飾用千足金通過兩種方式進行硬化。一種是通過電鍍工藝生產的薄壁件首飾，也被稱為3D硬金。但是應用這種工藝生產的首飾只能以薄壁件的款式出現，且難以進行焊接處理，電鍍過程中使用的電解液還有大量的氰化物，也帶來了巨大的環境成本，不利于當前可持續發展的趨勢。國內外的技術人員還提出了一些通過合金化的方式提高金的硬度的方法。比如，潘明等公開發明的“首飾用超強高純合金材料”提出使用鈦作為強化元素可以有效的提高足金的硬度，其中提高足金硬度的有效強化析出相為Au4Ti化合物。另外，很多其它元素也有很好的強化效果，比如輕金屬元素Ca,Li等，以及一些稀土元素，比如鏑(dy)，鋱(Te)等。但是，使用微合金強化的方式來硬化足金，仍然難以達到理想的效果。千足金的硬化首先要求摻雜微量的合金元素，這些元素與金原子形成化合物，達到硬化的效果。但是由于千足金中對于金含量的限制，可以摻雜的強化合金元素不可能高于0.1％。這部分摻雜元素中，還有相當大的比例是以固溶態的形式存在于千足金中，能夠與足金形成化合物的元素微乎其微。因此，當前市場上微合金摻雜后的所謂硬質千足金，即使通過長時間的時效處理，仍然難以達到理想的硬化效果。技術實現要素：本發明針對現有技術存在的不足，提出了一種通過表面處理的方式提高首飾用足金硬度的工藝方法，在保證千足金成色，即金含量不低于99.9％的前提下，顯著提高足金硬度，同時保持足金的塑性和加工性能。實現本發明所要解決技術問題的解決方案如下：一種首飾用硬質千足金的表面處理工藝，采用雙層輝光等離子表面處理技術，利用輝光放電所產生的低溫等離子體，使源級靶材中能使千足金硬化的合金原子，經離子轟擊濺射出來，抵達被離子轟擊升溫至500-800℃，保溫10-30min的千足金飾品表面，經過吸附和擴散在千足金飾品表面形成硬質合金層。進一步的，源極靶材采用粉末冶金工藝制備，其合金重量比例為Au：60％～75％，Ti：5～35％，Dy：2％～18％，Te：1～10％。進一步的，硬質合金層厚度5-15微米，其硬度達到HV190-250以上。進一步的，源級電壓為800-1000V，工件極電壓為50-200V，工作氣壓為100-1000Pa，極間距為200mm-500mm。進一步的，源極靶材為一端封閉的層間距為1-3cm的雙層圓柱體結構，且其上設有均勻分布的圓孔。與現有技術相比，本發明所述工藝適應常規的首飾加工，可以用于各種千足金首飾；經表面處理過的飾品表面質量好，飾品表面粗糙度低，合金層組織致密，無氣孔、裂紋等缺陷；且工藝過程完全在高真空下進行，不存在氫脆現象和氧化問題，工件能夠大面積處理，工作效率高，無環境污染。附圖說明圖1為本發明所述的源極靶材的結構示意圖。圖2為本發明等離子表面硬金工藝原理示意圖。其中，1-源極靶材，2-工件，3-底面，4-第一側面，5-第二側面，6-圓孔。具體實施方式與常規的真空熔煉法制備微合金硬化千足金工藝不同，本發明在傳統千足金飾品加工完成之后，進行表面處理，將硬化原子富集在首飾表層，隨后經過一體化熱處理工藝，形成具有極高硬度的化合物析出。表面工程技術常用的有熱噴涂、離子鍍膜、磁控濺射和PCD、CVD等多種真空沉積技術。本發明的方法是基于雙層輝光等離子表面處理技術，利用輝光放電所產生的低溫等離子體的條件下，使靶材中的千足金硬化的合金原子，經離子轟擊濺射出來，抵達被離子轟擊而加熱至高溫的工件表面，經過吸附和擴散而形成表面合金層。如圖1，源極靶材1為一端封閉的雙層圓柱體結構，其中，圓柱體封閉端所在的底面3直徑為500mm，厚度為3mm；圓柱體所在的最外一層側面即第一側面4由1570mm×50mm×3mm的長方體板材圍成，圓柱體所在的最內一層側面即第二側面5由1381～1507mm×50mm×3mm的長方體板材圍成，第一側面4與第二側面5之間的層間距為1-3cm，底面3、第一側面4與第二側面5上均設置均勻分布的圓孔6，圓孔6的直徑為5mm-10mm。該靶材結構能夠提高轟擊出來硬質合金離子的覆蓋面積。利用輝光放電中的空心陰極效應增強濺射效果，從而獲得更高的源極元素離子濃度增加硬化合金元素的供給量。適用于首飾用硬質千足金的表面處理工藝的設備及工作原理如圖2所示。在一個真空容器中，設置兩個陰極，分別是源級靶材1(即硬化合金靶材)和工件2(即千足金樣品)，源級靶材1設置在工件2上方，源級靶材1開口端所在的平面(即底面3相對的另一面)與工件2相對設置。當通入一定氣壓的氬氣，正極上的輝光放電所產生的氬離子轟擊源級靶材1，濺射出靶極元素；工件2的工件極電壓低于源級靶材1的源極電壓設定，同時使源極功率密度高于工件功率密度。這樣，源極濺射量將遠大于陰極的反濺射量，從而保證樣品沉積效率，源級靶材1中的硬化合金元素經沉積和擴散在工件2表面形成合金層，該源極靶材用一定配比的金、鈦、鏑、鋱合金通過粉末冶金工藝成型制備。工藝過程中，通過改變源極電壓、工件極電壓、極間距(靶材下表面與工件上表面的間距)、工作氣壓、工作溫度、保溫時間等工藝參數可對合金層的表面硬度、厚度、表面質量、合金層與基體的結合強度得到最優化控制。進一步的，其具體處理步驟如下：1.對源級靶材和千足金工件進行超聲清洗處理，干燥放入等離子表面硬化處理爐內；2.調整工件與源級靶材的距離即極間距為200mm-500mm，罩好爐罩并關閉放氣閥門和通氣閥門，開啟機械泵，抽真空至極限真空度達到1Pa以下；開分子泵，抽真空至10-3Pa以下；3.打開氬氣氣閥，通入氬氣至50-100Pa；開啟工件極和源級靶材起輝，清洗、活化源級靶材和工件表面10-20分鐘；4.增大氬氣源流量，調節工作氣壓至100-1000Pa；待輝光穩定后調整源級電壓至800-1000V，工件極電壓至50-200V；5.待工件溫度升至500-800℃時，保溫10-30min；6.達到保溫時間后，緩慢降低工件極電壓和源極靶材電壓至微弱輝光狀態；7.待30min后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱；關閉電源，關閉氣源，抽真空，使工件在爐內真空環境下冷卻至室溫；8.關閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出工件。實施例1選用靶材成分為Au：70％，Ti：20％，Dy:5％，Te：5％。千足金樣品與靶材的間距為300mm。對靶材和千足金樣品進行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內。抽真空至2*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面12分鐘；增大氬氣源流量，調節氣壓至工作氣壓；待輝光穩定后調整各工藝參數至實驗方案預定值；工件溫度升至600℃后進行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關閉電源，關閉氣源，使千足金樣品在爐內真空環境下冷卻至室溫；最后關閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為13微米。實施例2選用靶材成分為Au：75％，Ti：10％，Dy:12％，Te：3％。千足金樣品與靶材的間距為400mm。對靶材和千足金樣品進行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內。抽真空至3*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面15分鐘；增大氬氣源流量，調節氣壓至工作氣壓；待輝光穩定后調整各工藝參數至實驗方案預定值；工件溫度升至580℃后進行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關閉電源，關閉氣源，使千足金樣品在爐內真空環境下冷卻至室溫；最后關閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為9微米。實施例3選用靶材成分為Au：:62％，Ti：30％，Dy:3％，Te：5％。千足金樣品與靶材的間距為200mm。對靶材和千足金樣品進行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內。抽真空至3*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面18分鐘；增大氬氣源流量，調節氣壓至工作氣壓；待輝光穩定后調整各工藝參數至實驗方案預定值；工件溫度升至550℃后進行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關閉電源，關閉氣源，使千足金樣品在爐內真空環境下冷卻至室溫；最后關閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為14微米。實施例4選用靶材成分為Au：66％，Ti：22％，Dy:3％，Te：9％。千足金樣品與靶材的間距為500mm。對靶材和千足金樣品進行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內。抽真空至2*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面15分鐘；增大氬氣源流量，調節氣壓至工作氣壓；待輝光穩定后調整各工藝參數至實驗方案預定值；工件溫度升至700℃后進行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關閉電源，關閉氣源，使千足金樣品在爐內真空環境下冷卻至室溫；最后關閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為8微米。表1實施例樣品硬度結果實施例硬度點1硬度點2硬度點3硬度點4平均值1218.3215.5211.8217.3215.72194.2199.1192.3189.5193.63232.2240.8233.3239.1236.44199.7204.2203.1198.9201.5當前第1頁1 2 3