本發明涉及足金微合金硬化
技術領域：
，具體公開了一種硬質足金補口材料及其制備方法。
背景技術：
：當前，足金飾品依然是國人在首飾市場的首選，足金的用量也在首飾市場占據主導地位。普通足金的機械性能表現較軟，足金首飾容易發生磨損或變形，削弱首飾的外觀、亮度。在珠寶鉆石等鑲嵌類首飾中，足金也常常用作托架材料，力學性能的薄弱往往導致鑲鉆或寶石的脫落。因此，在保證足金成色的前提下，提高足金的硬度，同時兼顧足金飾品制備加工過程中的流動性、加工性能等，是飾品加工市場的迫切需求。目前市場上較為成熟的硬質足金飾品叫做“3D硬金”，通過電鑄技術，可以獲得納米尺度晶粒尺寸存在的層狀硬金，細晶強化效應極為突出，使得該材料在保持高純度的同時具有非常高的硬度。但是電鑄工藝只能加工薄壁飾品件，限制了首飾設計的自由度。而且，這種納米晶粒能量極高，在焊接加熱下容易導致晶粒粗化，使得飾品硬度急劇下降，失去硬化效應。“3D硬金”加工工藝還涉及黃金的電解溶液，往往會用到劇毒的氰化物，對環境造成極大的影響。通過微合金強化技術，特別是引入第二相是較為理想的強化方式，該技術的關鍵在于第二相的設計和有效實現硬化目的的工藝技術。中國專利98113521.8公開的“首飾用超強高純合金材料”，提出使用鈦作為強化元素，引入第二相強化析出物為Au4Ti，可以大幅度提高足金的硬度。但是，鈦元素本身具有非常活潑的化學屬性以及較高的熔化溫度，必須要投入價格高昂的熔煉、加工設備及設定精密的工藝才能發揮其作用，因此在傳統的首飾加工行業中的推廣遇到非常大的困難，難以大范圍的推廣。技術實現要素：本發明的目的在于克服現有的缺陷，提供一種硬質足金補口材料及其制備方法，該硬質足金補口材料能夠提高足金綜合力學性能，并且操作工藝簡單，降低生產成本。為了實現以上目的，本發明通過包括以下技術方案實現的：一種補口材料，包括如下組分及重量百分比：鏑60％～85％、銦10％～15％、鋅0.5％～10％、鈷2％～10％；所述鏑與所述銦兩種元素的重量配比為85:15。本發明以稀土元素鏑作為主要的強化元素，其第二相硬化物為Au4Dy，使用銦元素按可以降低鏑的熔化溫度，添加鋅可以提高足金在鑄造過程中的流動性；鈷元素不溶于足金熔體，是另一種輔助強化相，其周圍應力場有助于促進Au4Dy的析出形核。優選地，該補口材料由如下組分及重量百分比組成：鏑80％～85％、銦13％～15％、鋅0.5％～10％、鈷2％～10％。優選地，所述鏑與所述銦兩種元素的重量配比為84.5～85.5:14.5～15.5。更優選地，所述鏑與所述銦兩種元素的重量配比為85：15。該重量配比能夠使得共晶合金的熔點最低，熔煉效果最好。本發明公開一種制備上述所述補口材料的方法，包括以下步驟：1)在惰性氣氛保護下，按照重量比例稱取所述鏑和所述銦，加入至熔煉爐內進行熔煉；2)待所述鏑和所述銦完全熔化后，依次加入所述鋅和所述鈷，并振動攪拌均勻；3)澆鑄成塊，然后加工成絲材或顆粒。優選地，所述鈷為粉末狀。本發明中鈷元素以粉末形態加入，還起到形核劑作用從而顯著地細化晶粒，提高足金綜合力學性能。優選地，在所述步驟1)中熔煉的溫度為1400℃～1500℃。優選地，在所述步驟2)中待所述鏑和所述銦完全熔化后，降低熔體溫度至1100℃～1250℃，依次加入所述鋅和所述鈷。本發明公開一種硬質足金的制備方法，包括以下步驟：1)將上述所述補口材料與純度不小于99.9％的純金按重量比為1:100進行配料，使用熔煉工藝進行熔煉，獲得硬質足金；2)將所述硬質足金進行時效處理。優選地，所述步驟1)中的所述熔煉的溫度為1150℃～1200℃。優選地，所述步驟1)獲得所述硬質足金的硬度達到69.3Hv以上。優選地，所述步驟2)中所述時效處理的溫度為450℃～600℃。優選地，所述步驟2)中所述時效處理的時間為0.5-3h。優選地，所述步驟2)中，經時效處理后所述硬質足金的硬度達到105.1Hv以上。本發明還公開一種上述所述的方法制備的硬質足金。綜上所述，本發明提供一種硬質足金補口材料及其制備方法，本發明的有益效果：本發明以稀土元素鏑作為主要的強化元素，其第二相硬化物為Au4Dy。使用銦元素按比例搭配可以使鏑的熔化溫度降低，確保其適應常規的貴金屬首飾熔煉工藝。添加鋅可以提高足金在鑄造過程中的流動性。鈷元素不溶于足金熔體，是另一種輔助強化相，其周圍應力場有助于促進Au4Dy的析出形核。同時本發明中鈷元素以粉末形態加入，還起到形核劑作用，從而顯著地細化晶粒，提高足金綜合力學性能。本發明的硬質足金在鑄態和時效狀態下硬度分別達到69.3Hv和105.1HV以上，滿足各類首飾材料的選用。具體實施方式下面結合實施例進一步闡述本發明。應理解，實施例僅用于說明本發明，而非限制本發明的范圍。實施例1首先制備補口材料，按重量比進行配料，鏑75.0％，銦13.2％，鋅3.5％，鈷粉8.3％鈷粉平均直徑為2mm。將鏑和銦兩種金屬放在石墨坩堝內，鋅塊和鈷粉分兩格分別放置在爐頂夾層中，該夾層可由外部機械控制傾注加料。關閉爐門后抽真空至5*10-3Pa，然后充入氬氣，氣壓為0.8個大氣壓。在惰性氣氛保護下按比例熔煉鏑-銦二元合金，熔化溫度達到1450℃使二元合金完全熔化，然后下調功率將熔體溫度降低至1150℃，迅速依次加入鋅塊和鈷粉，并對坩堝進行振動攪拌，澆鑄到預先放置的模具中，獲得足金補口材料。為了配料方便，將足金補口材料切割成小塊，方便配料。將足金補口材料與純度不小于99.9％的純金按1:100比例配料，使用安井設備熔煉獲得硬質足金，熔化溫度為1200℃，獲得鑄態硬質足金樣品。切割部分硬質足金樣品在500℃進行時效處理1小時，獲得時效狀態硬質足金樣品。分別切割鑄態硬質足金樣品和時效狀態的硬質足金樣品，進行硬度測試。實施例2首先制備補口材料，按重量比進行配料，鏑80.0％，銦14.1％，鋅塊2.0％，鈷粉3.9％，鈷粉平均直徑為1mm。將鏑和銦兩種金屬放在石墨坩堝內，鋅塊和鈷粉分兩格分別放置在爐頂夾層中。關閉爐門后抽真空至3*10-3Pa，然后充入氬氣，氣壓為0.8個大氣壓。在惰性氣氛保護下按比例熔煉鏑-銦二元合金，熔化溫度達到1400℃使二元合金完全熔化，然后下調功率熔體溫度降低至1200℃，迅速依次加入鋅塊和鈷粉，并對坩堝進行振動攪拌，澆鑄到預先放置的模具中，獲得足金補口材料。將足金補口材料壓片切割成小塊，方便配料。第二步熔煉硬質足金，將該足金補口材料與純度不小于99.9％純金按1:100比例配料，使用安井設備熔煉獲得硬質足金，熔化溫度為1200℃，獲得鑄態硬質足金樣品。切割部分硬質足金樣品在550℃進行時效處理40分鐘，獲得時效狀態硬質足金樣品。分別切割鑄態硬質足金樣品和時效狀態的硬質足金樣品，進行硬度測試。實施例3首先制備補口材料，按重量比進行配料，鏑70.0％，銦12.4％，鋅塊9.0％，鈷粉8.6％，鈷粉平均直徑為20mm。將鏑和銦兩種金屬放在石墨坩堝內，鋅塊和鈷粉分兩格分別放置在爐頂夾層中。關閉爐門后抽真空至5*10-3Pa，然后充入氬氣，氣壓為0.8個大氣壓。在惰性氣氛保護下按比例熔煉鏑-銦二元合金，熔化溫度達到1480℃使二元合金完全熔化，然后下調功率降低熔體溫度至1120℃，迅速依次加入鋅塊和鈷粉，并對坩堝進行振動攪拌，澆鑄到預先放置的模具中，獲得足金補口材料。將補口材料壓片切割成小塊，方便配料。第二步熔煉硬質足金，將該補口材料與純度不小于99.9％純金按1:100比例配料，使用常規安井設備熔煉獲得硬質足金，熔化溫度為1180℃，獲得鑄態硬質足金樣品。切割部分硬質足金樣品在600℃進行時效處理30分鐘，獲得時效狀態硬質的足金樣品。分別切割鑄態硬質足金樣品和時效狀態硬質足金樣品，進行硬度測試。實施例4首先制備補口材料，按重量比進行配料，鏑82.5％，銦14.6％，鋅塊0.8％，鈷粉2.1％，鈷粉平均直徑為50微米。將鏑和銦兩種金屬放在石墨坩堝內，鋅塊和鈷粉分兩格分別放置在爐頂夾層中。關閉爐門后抽真空至5*10-3Pa，然后充入氬氣，氣壓為0.8個大氣壓。在惰性氣氛保護下熔煉鏑-銦二元合金，熔化溫度達到1450℃使二元合金完全熔化，然后下調功率降低熔體溫度至1140℃，迅速依次加入鋅塊和鈷粉，并對坩堝進行振動攪拌，澆鑄到預先放置的模具中，獲得補口材料。然后將補口材料壓片切割成小塊，方便配料。第二步熔煉硬質足金，將該補口材料與純度不小于99.9％的純金按1:100比例配料，使用常規安井設備熔煉獲得硬質足金，熔化溫度為1160℃，獲得鑄態硬質足金樣品。切割部分硬質足金樣品在450℃進行時效處理3小時，獲得時效狀態的硬質足金樣品。測試結果測試實施例1至4獲得硬質足金樣品在鑄態和時效狀態的硬度，測試結果分別如見表1和表2所示。表1實施例1至4獲得的硬質足金樣品在鑄態的硬度(單位：Hv)表2實施例1至4獲得的硬質足金樣品在時效狀態的硬度(單位：Hv)12345平均硬度實施例1113.9117.5110.8114.5118.6115.1實施例2128.8131.4130.2125.9127.1128.7實施例3106.2104.7107.1101.8105.9105.1實施例4145.2138.7139.7140.9142.2141.3從表1可以看出，本發明的硬質足金樣品在鑄態下硬度達到了69.3Hv以上，在時效處理之后更是可以達到105.1Hv以上，分別比普通24K金提高了3倍和4倍以上。這些硬度指標達到了目前報道的國際先進標準，適于在鑲嵌類珠寶首飾以及奢侈品手表表盤、電子產品等方面推廣應用。綜上，本發明以稀土元素鏑作為主要的強化元素，其第二相硬化物為Au4Dy。使用銦元素按比例搭配可以使鏑的熔化溫度降低，確保其適應常規的貴金屬首飾熔煉工藝。添加鋅可以提高足金在鑄造過程中的流動性。鈷元素有助于促進Au4Dy的析出形核。同時本發明中鈷元素以粉末形態加入，還起到形核劑作用，從而顯著地細化晶粒，提高足金綜合力學性能。本發明的硬質足金在鑄態和時效狀態下硬度分別達到69.3Hv和105.1HV以上，滿足各類首飾材料的選用。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。以上所述，僅為本發明的較佳實施例，并非對本發明任何形式上和實質上的限制，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員，在不脫離本發明方法的前提下，還將可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應視為本發明的保護范圍。凡熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，當可利用以上所揭示的技術內容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發明的等效實施例；同時，凡依據本發明的實質技術對上述實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變，均仍屬于本發明的技術方案的范圍內。當前第1頁1 2 3