專利名稱：高純度的硬質(zhì)合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般的珠寶飾品的金基材是14K、18K等的合金，為提高其硬度和抗張力等，需要加入Ni、Pd、Zn等，而且添加量較多。因此這種合金從純度的角度來講，不能稱之為純金。
本發(fā)明的高純度的金合金的純度在99.7％以上，制造方法包括①添加微量元素；②通過熱處理，以較低的加工率進行硬質(zhì)化至18K程度，改善作為高純度金的缺點的加工性、耐熱性和耐損傷性等。
背景技術(shù)：
高純度的黃金珠寶飾品的硬度較低，在日常生活中被長期佩帶后就很難維持其美觀性。而且，由于制造過程中進行的釬焊等加熱處理，不可避免地使其硬度大幅度下降。作為裝飾品其適用性受到了限制。
本發(fā)明的材料的金含量在99.85％以上，可制得維氏硬度(Hv)較高的物質(zhì)，其鑄造品在100以上，加工品在150以上?？煞Q之為純金的組成，其鑄造品和加工品(加工率99.6％)的硬度分別超過100Hv和150Hv。添加了Gd后，熱處理過的本發(fā)明的純金的硬度顯著上升，耐熱性有所提高、因摩擦或搔撓不易引起瑕庇、而且受其他物質(zhì)的干擾而發(fā)生的變化減少、經(jīng)釬焊等熱處理后的硬度下降也減少。
從以上的觀點出發(fā)，為了長時間保持純金的高級感而進行的以得到高純度硬質(zhì)純金為目的的研究開發(fā)的結(jié)果表明，所得到的高硬度材料的金含量在99.7wt％以上，添加了50ppm以上作為合金成分的Gd，另外還復(fù)合添加了其他一些元素，累積量為100ppm-3000ppm。這種材料經(jīng)熱處理后減少了硬度的下降，如果添加的元素減少則硬度會降低，硬度大致和抗拉強度成正比例。
經(jīng)過固溶化處理等加熱處理方法、急冷、老化處理，就得到了上述的高純度合金。通過焊接、釬焊等處理使硬度的下降減少，能長期維持較高的美觀性，是一種很好的適用于高純度黃金珠寶飾品的材料。
發(fā)明的揭示作為本發(fā)明的裝飾材料，金的含量在99.7wt％以上，這是因為一般要表現(xiàn)出金的高級感，就必須有高含量的金的緣故。經(jīng)過添加50ppm以上的Gd、熱處理等加工，使硬度有所上升，而經(jīng)過釬焊、焊接等處理又使硬度的下降減少，實現(xiàn)了添加的效果。
經(jīng)過添加微量元素和熱處理的方法，使鑄造品和加工品的硬質(zhì)化效果都顯著地顯現(xiàn)出來。硬質(zhì)化高純度金合金的軟化曲線變得緩和，硬度、抗拉強度以及耐熱性升高。
通過選擇添加第3種元素，來選擇熱處理硬質(zhì)化和加工硬質(zhì)化。為鑄造品時，①元素的復(fù)合添加；②通過熱處理進行的硬質(zhì)化，當(dāng)合金為加工品時，還需考慮通過加工再硬質(zhì)化。對于本發(fā)明的硬質(zhì)化，較適用的是熱處理硬質(zhì)化的方法，所以在制造過程的初期就表現(xiàn)出來。它能使加工所需的成本大幅度下降，還能減少多余的加工時間。
Gd和其他元素的添加累積量為100-3000ppm，復(fù)合添加的各成分共存，在制造的初期可提高其硬度，又可減少因加熱造成的硬度下降，且經(jīng)時變化小，作為高純度的硬質(zhì)金合金，這樣的添加量是合適的。
以下是對圖的簡單說明
圖1表示的是本發(fā)明的高純度硬質(zhì)化金合金的熱處理條件的影響。
圖2表示的是高純度硬質(zhì)化金合金的添加元素的影響。
圖3表示的是高純度硬質(zhì)化金合金的老化處理溫度的影響。
圖4表示的是根據(jù)高純度硬質(zhì)化金合金的熱處理的有無，決定的熱處理條件的影響。
實施發(fā)明的最佳狀態(tài)下面通過實施例對本發(fā)明的材料進行具體的說明。圖1和圖2的評價試樣是通過以下步驟制成的，首先通過高頻真空熔化的方法，將各組分的金合金和純金熔化，鑄造成20mm×20mm×150mm的錠，然后經(jīng)過熱處理、滾壓加工、模加工，制成0.8mmΦ的金屬線。
圖4的評價試樣是通過高頻溶化后，連續(xù)鑄造成的8mmΦ的金屬線。然后經(jīng)固溶化處理、老化處理、滾壓加工以及模加工，進行硬度、抗拉強度以及元素的分析。
鑄造后再經(jīng)固溶化處理，加工后再經(jīng)老化處理，能使硬質(zhì)化程度顯著提高，也證實了熱處理硬質(zhì)化效果很好。
在鑄造后、熱處理前后、加工處理前后對本發(fā)明的金合金裝飾材料和純金材料進行顯微維氏硬度(載重100g)的測定，其結(jié)果如圖1所示。添加的Gd較少時，熱處理效果和耐熱性都會降低，添加的Si較多，則加工時會出現(xiàn)裂縫。復(fù)合添加了Gd和Ca的合金的硬度達到了170Hv，與只添加了Gd的合金相比，約高出40％，與只添加了Ca的合金相比，約高出25％。
添加了稀土類元素，使耐熱性有上升的趨勢，其中Gd上升的最多，如圖2所示的那樣熱處理效果顯著。
復(fù)合添加了Gd和Si的合金為鑄造品時的Hv是100，與只添加了Gd的合金相比，約高出64％。只添加了Si的合金的耐熱性極度下降。
對老化處理硬質(zhì)化的Gd(稀土類)和加工處理硬質(zhì)化的Ca(堿土類金屬)進行評估，兩者的效果都很好。使用本發(fā)明的熱處理制造方法，能使硬度上升約30％。對元素的復(fù)合添加進行分析，也得出同樣的結(jié)果。
本發(fā)明的高純度金合金裝飾材料與市售的純金裝飾材料相比，其硬度高、耐熱性有所改善、即使加熱也幾乎不會使硬度降低。而且，10個月后再對其硬度、抗拉強度以及色調(diào)進行了測試，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)經(jīng)時變化。
本發(fā)明的高純度硬質(zhì)化金合金材料作為各種裝飾品使用時，具有能長時間維持以上各種性質(zhì)等在工業(yè)上有用的特性。
本發(fā)明的高純度硬質(zhì)化金合金還可被應(yīng)用于電子零件、醫(yī)療器械等其他領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種Au高純度硬質(zhì)合金裝飾材料，其特征在于，在純度為99.7wt％以上的Au中添加50ppm以上的Gd，復(fù)合添加一種以上的其他元素。含有的累積量達到100ppm-3000ppm。
2.一種Au高純度硬質(zhì)合金材料，其特征在于，添加了100ppm-3000ppm的含有Gd和Ca或Gd和Al的復(fù)合元素(Gd的含量在10％以上)。
3.一種Au高純度硬質(zhì)合金材料，其特征在于，添加了100ppm-3000ppm的含有Gd和Si的復(fù)合元素(Gd的含量在50％以上)。
4.一種Au高純度硬質(zhì)合金材料的制造方法，其特征在于，制造純度為99.7wt％以上的高純度Au合金材料可用以下兩種方法之一，①鑄造后于700℃以上進行固溶化處理，然后于150℃-350℃進行老化處理；或②只進行老化處理。
5.一種Au高純度硬質(zhì)合金材料的制造方法，其特征在于，在純度為99.7wt％以上的Au中添加50ppm以上的Gd，鑄造后于700℃以上進行固溶化處理，然后于150℃-350℃進行老化處理；或只進行老化處理。
6.一種Au高純度硬質(zhì)合金材料的制造方法，其特征在于，在純度為99.7wt％以上的高純度Au合金材料中添加100ppm以上的稀土類或堿土類金屬或兩者的復(fù)合金屬，然后進行上述的固溶化處理和老化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及高純度金合金的制造方法,包括①添加微量元素;②通過熱處理,以較低的加工率進行硬質(zhì)化至18K程度,改善作為高純度金的缺點的加工性、耐熱性、耐損傷性和耐久性等。本發(fā)明的高純度金合金能以較低的加工率進行硬質(zhì)化至18K程度,而且,硬質(zhì)化的高純度金合金通過其后的釬焊/焊接等加熱處理不會出現(xiàn)極端的軟化。此外,沒有經(jīng)過塑性加工僅僅是鑄造而成的產(chǎn)品,具有和經(jīng)過塑性加工進行硬質(zhì)化的產(chǎn)品相同的硬度的特征。
文檔編號C22C5/02GK1180384SQ96193090
公開日1998年4月29日 申請日期1996年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月7日
發(fā)明者小笠和男 申請人:小笠和男