专利名称：一种含银仿金铜合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种仿金铜合金，尤其涉及一种含银仿金铜合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。
背景技术：
黄金具有美丽的金黄色，且化学稳定性好，同时具有保值功能，因此，长期以来一直是珠宝饰品、艺术雕塑、宗教用品、奖品等的产品的首选材料。但是，近年来，随着人们消费观念的改变，对珠宝饰品、艺术雕塑、宗教用品、奖品等更重视款式的新颖性，对其保值功能要求淡化。因此，价廉美观的仿金合金产品得到人们普遍的重视。
目前国内的仿金产品主要是仿金电镀产品和铜基仿金产品，其抗变色性均较差，其中，抗变色性是指材料在某种环境介质长时间包围下，保持原来表面光泽和色度的能力。对于仿金产品而言，若表面变色丧失原来的金黄色，就失去了使用价值。因此，仿金合金的抗变色性能是非常重要的参数。为了提高仿金合金的抗变色性能，国内研究的较多的主要是在铜中加入铝、锌、锡、镍、硅、稀土等元素及成分优化研究，但迄今为止，其效果十分有限，影响了仿金合金的推广应用。如中国专利申请(公开号CN1022422292A)公开了一种高抗变色环保易切削白色铜合金及制备方法，包括下述组分，按重量百分比组成=Mn 10% 14%，Zn 5% 15%，Sn O. 5% I. 5%, Al :0. 5% I. 5%, Ti :0. 05% O. 5%, B :0. 01% O. 3%, Si :0. 01% O. 3%, Ce
O.01% O. 3%，余量是Cu和不可避免的杂质。其主要是为了解决铜合金不易切削的性能，从而使得到易切削的铜合金，虽然该铜合金对人工汗液或盐雾氛围中具有一定的抗变色性能，但是，由于是一种白色的铜合金，一方面，达不到仿金色的铜合金的要求；另一方面，也不能很好的体现其抗变色性能。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提出一种含银仿金铜合金及其制备方法。本发明所要解决的技术问题之一是为了实现仿金铜合金的高抗变色性能好和仿金色效果好的作用。本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种含银仿金色铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 1% 20% ；Zn 0. 5% 40% ；Si 1% ；RE 1% ；调色剂0· 4% 5. 0% ;余量为Cu。本发明的含银仿金铜合金根据其成分不同，利用各元素之间的协同作用，使含银铜合金具有14K 18K黄金的外观色泽，达到仿金的效果。本发明主要通过在铜合金中添加银元素，并利用各元素的化学性质或在铜合金表面形成致密的保护膜，保护本发明的含银仿金铜合金在人工汗水试验中抗变色时间是无银仿金合金的一倍以上，从而实现提高铜合金的抗变色性能，还具有较好的耐腐蚀性，同时，本发明的含银钫金铜合金不需要添加价格昂贵的黄金，也大大提高了仿金铜合金的生产成本。本发明的含银仿金合金可用于珠宝首饰、艺术雕塑、宗教用品、奖品、标牌、装饰等领域。在上述的含银仿金铜合金中，所述的Ag的加入是为了提高合金的抗变色性能。主要是由于银的抗氧化能力比铜强，通过加入银，使形成致密的保护膜，实现提高抗变色性能的作用。但是如果银元素加入的量过多，会使铜合金的颜色发白，失去仿金的效果，同时，银元素的增加，会使生产成本增加，如果银的加入量过少，则会使抗变色性能减弱。所以，作为优选，所述Ag的加入的重量百分比为5% 10%。
在上述的含银仿金铜合金中，所述Zn元素的加入为了提高铜合金的仿金效果，使合金变成金黄色或淡黄色，通过调整锌的含量仿制不同K金的颜色。同时，加入的锌元素与合金中的银元素结合使用，具有协同作用，从而能够更有效的提高铜合金的抗变色性能。作为优选，所述Zn的重量百分比为5% 25%。在上述的含银仿金铜合金中，所述Si元素可以根据需要选择加或不加。Si的加入能够更进一步提高合金的色泽，且能够与银和Zn元素之间形成协同作用，提高铜合金的抗变色性能和亮度。作为优选，所述Si的重量百分比为O. 03% O. 1%。在上述的含银仿金铜合金中，所述的稀土 RE能够提高合金的加工性能，使更有利于加工成型，同样能够提高合金的抗变色性能和亮度。作为优选，所述的RE选自Ce、Pr、La、Sc、Er中的一种或几种。进一步的优选，所述的RE为C e、La、Sc和Er的混合稀土,Ce La Sc Er的重量比为2 :0. 5 I :1 I. 5 :1 I. 5。更进一步的优选，所述的Ce La Sc Er的重量比为2 :0. 8 I :1. 2 I. 4 1. 2 I. 4。在上述的含银仿金铜合金中，所述的调色剂能够调整合金的颜色，提高合金的仿金色效果。作为优选，所述的调色剂选自铝(Al)、铟(In)、镍(Ni)、锡(Sn)中的一种或几种。上述铝的加入还能够在合金表面形成致密的Al2O3保护膜，提高合金的抗变色性能。上述镍的元素的加入，能够提高合金的抗变色性能，但其具有较强的去色能力，加入的量过多，会使合金的颜色变成白色从而失去仿金效果。上述锡元素的加入，同样能够提高抗变色性能，还能够提高合金的热加工性能，如果加入的量过多，会使热加工性能变坏，不易于加工。上述铟元素的加入主要是为了提高合金表面的色泽和亮度，使更具有美观性。在上述的的含银仿金铜合金中，所述的Cu元素是本发明的含银铜合金的基本元素，随合金中添加的元素及含量的不同，颜色可由红色变成黄色、金黄色、粉红色或银白色，因此，铜元素与合金中的其他元素均有较好的协同作用，使得到仿金效果好，抗变色性能高的含银铜合金。作为优选，所述铜元素的重量百分比为80% 95%。本发明的另一个目的是通过以下技术方案得以实现的，一种含银仿金铜合金的制备方法，该方法包括以下步骤A、熔炼将原料 Ag : 1% 20%、Zn 0. 5% 40% ；Si ^ 1% ；RE ^ 1% ;调色剂
O.4% 5. 0%和余量铜一起混合加入熔炉中，在温度为1200°C 1300°C的条件下熔炼10 60mi η,得合金铸锭；B、退火处理在真空或惰性气体存在的条件下，在退火温度为500°C 600°C进行退火处理10 14小时；C、锻造、热轧处理退火结束后，在温度为250°C 350°C条件下锻造，然后再在温度为550 650°C下进行热轧处理，得到含银仿金铜合金。本发明的含银仿金铜合金的制备方法，通过对合金的各原料之间的调整，各元素之间具有较好的协同作用，且具有较好的加工性能，有利于加工成型，工艺过程简单，易于加工的优点。当然，本发明的含银仿金铜合金采用本领域常规方法制造也能够实现。在上述的含银仿金铜合金的制备方法，步骤A中所述的温度为1250°C 1280°C。能够使合金更好的熔清，除去体系中的气泡，使实现均化的效果。在上述的含银仿金铜合金的制备方法，步骤B中所述的退火温度为550°C 580。。。在上述的含银仿金铜合金的制备方法，步骤C中所述的热轧处理温度为580°C 620。。。·
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点I.本发明的含银仿金铜合金，通过在合金中加入银元素，并与其他各元素之间起到协同作用，从而提高合金的抗变色性能，用人工汗水试验本发明的含银仿金铜合金，其抗变色时间是无银仿金合金的一倍以上，大大提高了合金的使用价值。2.本发明的含银仿金铜合金，具有较好的仿金色效果，本发明的含银铜合金具有14K 18K黄金的外观色泽，不需要添加价格昂贵的黄金Au成分，大大的降低了仿金铜合金的生产成本。3.本发明的含银仿金铜合金的制备方法，具有工艺过程简单，加工性能好、易于加工的优点。
具体实施例方式下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。实施例I一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 5% ；Zn :25% ；A1 :2. 0% ；Si :0. 05 ;余量为Cu，所有元素的重量百分比之和为
100% O所述的含银仿金铜合金按照以下方法制备得到A、熔炼按照上述重量百分比的称取各原料，将上述所用原料用酸进行清洗，用酸进行清洗，可有效除去金属表面的氧化层，用酸清洗完成后烘干，然后分批装入真空中频感应熔炼炉的坩埚中，控制温度为1225°C下熔化至清液后，再熔炼搅拌30min，然后浇注在Φ70水冷套紫铜结晶器中，得到含银仿金合金铸锭；B、退火处理在惰性气体氮气存在的条件下，将铸锭放在惰性气体氮气保护的马弗炉中，在退火温度为500°C的条件下进行保温退火处理12小时；C、锻造、热轧处理退火结束后，在温度为250°C的条件下锻造，然后再在温度为550°C下进行热轧处理，得到含银仿金铜合金。根据需要可进一步将含银仿金铜合金在温度为600°C的条件下在热挤机中挤压成Φ10的含银仿金铜合金棒材。实施例2一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成
Ag 5% ；Zn :25% ；A1 :3. 6% ；In :0. 4% ；Ni :1% ;余量为 Cu，所有元素的重量百分比之和为100%O所述的含银仿金铜合金按照以下方法制备得到A、熔炼按照上述重量百分比的称取各原料，将上述所用原料用酸进行清洗，用酸进行清洗，可有效除去金属表面的氧化层，用酸清洗完成后烘干，然后分批装入真空中频感应熔炼炉的坩埚中，控制温度为1200°C下熔化至清液后，再熔炼搅拌60min，然后浇注在Φ70水冷套紫铜结晶器中，得到含银仿金合金铸锭；B、退火处理在惰性气体氮气存在的条件下，将铸锭放在惰性气体氮气保护的马弗炉中，在退火温度为600°C的条件下进行保温退火处理10小时；C、锻造、热轧处理退火结束后，在温度为350°C的条件下锻造，然后再在温度为650°C下进行热轧处理，得到含银仿金铜合金。根据需要可进一步将含银仿金铜合金在温度 为600°C的条件下在热挤机中挤压成Φ10的含银仿金铜合金棒材。实施例3一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 20% ；Zn :0. 4% ;调色剂1%，所述的调色剂选自铝、铟、镍、锡中的一种；RE 1% ；Si 1% ;余量为Cu，所有元素的重量百分比之和为100%。所述的含银仿金铜合金按照以下方法制备得到A、熔炼按照上述重量百分比的称取各原料，将上述所用原料用酸进行清洗，用酸进行清洗，可有效除去金属表面的氧化层，用酸清洗完成后烘干，然后分批装入真空中频感应熔炼炉的坩埚中，控制温度为1300°C下熔化至清液后，再熔炼搅拌lOmin，然后浇注在Φ70水冷套紫铜结晶器中，得到含银仿金合金铸锭；B、退火处理在惰性气体氮气存在的条件下，将铸锭放在惰性气体氮气保护的马弗炉中，在退火温度为550°C的条件下进行保温退火处理14小时；C、锻造、热轧处理退火结束后，在温度为250°C 350°C的条件下锻造，然后再在温度为550下进行热轧处理，得到含银仿金铜合金。根据需要可进一步将含银仿金铜合金在温度为600°C的条件下在热挤机中挤压成Φ10的含银仿金铜合金棒材。实施例4一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 10% ；Zn :40% ；Sn :0. 4% ；Ni :3% ；A1 :0. 6% ；Si :0. 1% ；RE :0. 5% ;余量为 Cu,所有元素的重量百分比之和为100%。所述的含银仿金铜合金按照以下方法制备得到A、熔炼按照上述重量百分比的称取各原料，将上述所用原料用酸进行清洗，用酸进行清洗，可有效除去金属表面的氧化层，用酸清洗完成后烘干，然后分批装入真空中频感应熔炼炉的坩埚中，控制温度为1280°C下熔化至清液后，再熔炼搅拌30min，然后浇注在Φ70水冷套紫铜结晶器中，得到含银仿金合金铸锭；B、退火处理在惰性气体氮气存在的条件下，将铸锭放在惰性气体氮气保护的马弗炉中，在退火温度为620°C的条件下进行保温退火处理10小时；C、锻造、热轧处理退火结束后，在温度为350°C的条件下锻造，然后再在温度为600°C下进行热轧处理，得到含银仿金铜合金。根据需要可进一步将含银仿金铜合金在温度为600°C的条件下在热挤机中挤压成Φ10的含银仿金铜合金棒材。实施例5一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 1% ；Zn 5% ；In :0. 5% ；Ni :1% ；Sn :1. 6% ；Si :0. 03% ；RE :0. 5%,所述的 RE 选自Ce、Pr、La、Sc、Er中的一种或几种余量为Cu，所有元素的重量百分比之和为100%。所述的含银仿金铜合金具有制备方法同实施例I中的方法一致。实施例6一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成
Ag 15% ；Zn :20% ；In :0. 5% ；Si :0. 03% ；RE :0. 5%，所述的 RE 为 C e、La、Sc 和 Er 的混合稀土，所述混合稀土中各元素Ce La Sc :Er的重量比为2 :0. 5 I :I I. 5 :1 I. 5 :余量为Cu,所有元素的重量百分比之和为100%。所述的含银仿金铜合金具有制备方法同实施例I中的方法一致。实施例7一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 5% ；Zn :15% ;调色剂1. 0% ；Si :0. 03% ；RE :0. 05%,所述的 RE 为 Ce、La、Sc 和Er的混合稀土,所述混合稀土中各元素的重量比为Ce La Sc :Er为2 :1 :1. 2 :1. 4 :余量为Cu，所有元素的重量百分比之和为100%。所述的含银仿金铜合金具有制备方法同实施例3中的方法一致。实施例8一种含银仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 5% ；Zn :15% ;调色剂1. 0% ；Si :0. 03% ；RE :0. 05%，所述的 RE 为 Ce,La,Sc 和 Er的混合稀土，所述混合稀土中各元素的Ce La Sc Er的重量比为2 :0. 8 I :I. 2 I. 4 :
I.2 I. 4 ;余量为Cu，所有元素的重量百分比之和为100%。所述的含银仿金铜合金具有制备方法同实施例3中的方法一致。对照例I—种仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Zn 25% ；A1 :2. 0% ；Si :0. 05 ;余量为Cu，所有元素的重量百分比之和为100%。该仿金铜合金的组成成分与实施例I中的含银仿金铜合金的区别在于该对照例I中的仿金铜合金中不含有银。该仿金铜合金的制备方法按照本领域常规的方法即可，也可以按照本发明实施例I中的具体制备方法。对照例2—种仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 5% ；Zn :25% ；A1 :3. 6% ；In :0. 4% ；Ni :1% ;余量为 Cu，所有元素的重量百分比之和为100%。该仿金铜合金的组成成分与实施例2中的含银仿金铜合金的区别在于该对照例2中的仿金铜合金中不含有银。该仿金铜合金的制备方法按照本领域常规的方法即可，也可以按照本发明实施例I中的具体制备方法。对照例3
一种仿金铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Zn : 15% ;调色剂:I. 0% ；Si :0. 03% ；RE :0. 05%,所述的 RE 为 Ce,La,Sc 和 Er 的混合稀土，所述混合稀土中各元素的重量比为Ce La Sc Er为2 :1 :1. 2 :1. 4 :余量为Cu,所有元素的重量百分比之和为100%。该仿金铜合金的组成成分与实施例7中的含银仿金铜合金的区别在于该对照例3中的仿金铜合金中不含有银。该仿金铜合金的制备方法按照本领域常规的方法即可，也可以按照本发明实施例I中的具体制备方法。随机选取上述实施例和对照例中得到的铜合金，经过切割、车削、磨制成Φ10Χ5的试样，将试样浸泡在人工汗液中进行人工汗液浸泡实验，所述的人工汗液的配置为Ig尿素、5g氯化钠、I. 13g乳酸倒人IL的烧杯中，加入900mL去离子水搅拌，在搅拌的过程中再加入O. Ig的H2SO4，通过滴人氨水将pH值调节到6. 5左右；具体的抗变色效果如表I所示 表I :
权利要求
1.一种含银仿金铜合金，其特征在于该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag 1% 20% ；Zn 0. 5% 40% ； Si 1% ；RE :彡 1% ； 调色剂0. 4% 5. 0% ； 余量为铜。
2.根据权利要求I所述的含银仿金铜合金，其特征在于所述的调色剂选自铝、铟、镍、锡中的一种或几种。
3.根据权利要求I所述的含银仿金铜合金，其特征在于所述的RE选自Ce、Pr、La、Sc、Er中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的含银仿金铜合金，其特征在于所述的RE为Ce、La、Sc和Er的混合稀土，Ce La Sc Er的重量比为2 :0· 5 I :I I. 5 :1 I. 5。
5.根据权利要求I一 4任意一项所述的含银仿金铜合金，其特征在于所述Ag的重量百分比为5% 10%ο
6.根据权利要求I一 4任意一项所述的含银仿金铜合金，其特征在于所述的Zn的重量百分比为5% 25%。
7.一种含银仿金铜合金的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤A、熔炼将原料Ag 1% 20%、Zn 0. 5% 40% ；Si :彡 1% ；RE :彡 1% ;调色剂(λ 4% 5.0%和余量铜一起混合加入熔炉中，在温度为1200°C 1300°C的条件下熔炼10 60min，得合金铸锭； B、退火处理在真空或惰性气体存在的条件下，在退火温度为500°C 600°C进行退火处理10 14小时； C、锻造、热轧处理退火结束后，在温度为250°C 350°C条件下锻造，然后再在温度为550 650°C下进行热轧处理，得到含银仿金铜合金。
8.根据权利要求7所述的含银仿金铜合金的制备方法，其特征在于步骤A中所述的 温度为 1250°C 1280°C。
9.根据权利要求7或8所述的含银仿金铜合金的制备方法，其特征在于步骤B中所述的退火温度为550°C 580°C。
10.根据权利要求7或8所述的含银仿金铜合金的制备方法，其特征在于步骤C中所述的热轧处理的温度为580°C 620°C。
全文摘要
本发明涉及一种含银仿金铜合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。为了解决现有技术中的铜合金抗变色性能差，仿金色效果差的技术问题。提供一种含银仿金色铜合金，该合金主要由以下成分重量百分比的原料组成Ag1%～20%；Zn0.5%～40%；Si≤1%；RE≤1%；调色剂0.4%～5.0%；余量为Cu。同时，还提供了该合金的制备方法，该方法包括将原料在1200℃～1300℃熔炼，再在500℃～600℃进行退火处理，再经过锻造、热轧，得到含金仿金铜合金。本发明的含金仿金铜合金，具有抗变色性能高，仿金色效果好，具有14K～18K黄金的外观色泽及工艺过程简单，加工性能好、易于加工的优点。
文档编号C22F1/08GK102876916SQ20121036905
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者张正良 申请人:杭州震达五金机械有限公司