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【word】 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究

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【word】 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究【word】 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究 2011年第12期/第32卷黄金 GoLD 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究 袁军平,王昶,申柯娅,陈令霞,马春宇,陈绍兴,黄宇亨 (广州番禺职业技术学院珠宝学院) 摘要:针对传统75Au25Cu玫瑰金经常出现的冷h-r_性能和铸造性能差等问题,设计配制了多 元合金化饰用18K玫瑰金,并对该合金的工艺性能进行了研究.研究结果表明,试验合金的熔化 温度范围窄,充填性能好,有助于获得致密度较高,表面质量好的铸件;冷加工硬化水平较低,硬化 ...
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【word】 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究 2011年第12期/第32卷黄金 GoLD 饰用18K玫瑰金工艺性能的研究 袁军平,王昶,申柯娅,陈令霞,马春宇,陈绍兴,黄宇亨 (广州番禺职业技术学院珠宝学院) 摘要:针对传统75Au25Cu玫瑰金经常出现的冷h-r_性能和铸造性能差等问,设计配制了多 元合金化饰用18K玫瑰金,并对该合金的工艺性能进行了研究.研究结果明,试验合金的熔化 温度范围窄,充填性能好,有助于获得致密度较高,表面质量好的铸件;冷加工硬化水平较低,硬化 速率平缓,有利于进行冷变形加工,镶嵌宝石等操作.合金在377.4,406.2cI=会发生有序化转变, 在铸造,热处理等冷却过程中,要以较快的速度通过此温度区间,避免发生有序化转变;合金适合的 中间退火为700—750?保温后炉冷到450oC淬水;对于小型饰品,为便于生产,可以采用火焰 加热到650—700?保温后空冷. 关键词:首饰;18K;玫瑰金;工艺性能 中图分类号:TG146.31文献标志码:A文章编号:1001—1277(2011)12—0007—04 在饰品用金合金系列中,玫瑰红金因其色泽华丽 典雅,成为风行于当今国际首饰行业的潮流时 尚【lI2.作为饰品用玫瑰红金,除应满足颜色和抗变 色性能外,合金具有良好的工艺性能是其能否应用于 生产实践的前提.针对传统75Au25Cu玫瑰金在生 产和使用过程中经常出现脆性断裂,表面缩松,氧化 夹杂等问题,研制了多元合金化的饰用18K玫瑰金, 并对该合金的工艺性能进行了研究. l’试样成分与制备 1.1试验材料成分选择 选择Au,cu,Ag,zn,si,ce等元素进行多元合金化. 1)Au:为保证18K金的成色要求,选择Au质量 分数在75.0%一75.5%. 2)Cu:Cu是强化金的有效元素,也是合金获得 红色的基础;Cu含量越高,颜色越红;但是,Cu含 量过高时,合金的亮度降低,在铸造时容易产生氧化 夹杂,铸造性能不好,而且容易在铸造后冷却及后续 加工过程中产生有序化转变使合金变脆HJ.选择Cu 质量分数在22.0%,23.0%. 3)Ag:性质与金有许多相似之处,能与金形成完 全固溶体,有利于改善合金的冶金性能和工艺操作 性,并有利于改善金铜合金中因有序化转变对力学性 能带来的不利影响J.由于Ag对合金颜色有漂白 作用,因此含量不可过高.选择Ag质量分数在 1.0%一2.0%. 4)zn:可降低合金熔点,提高了充型能力,改善 铸造性能,减少产品的表面粗糙度,减少金属液与铸 型的反应,有利于获得更光亮的铸态表面,并提高合 金的光亮度和抗晦暗变色能力.但是,如果zn含 量过高时,易降低合金的韧塑性,并易引起热裂,夹杂 等缺陷.选择zn质量分数在0.5%一1.5%. 5)Si:可以提高充型能力,减少合金与铸型的反 应,有利于铸态表面更光亮,表面粗糙度降低,是K 金材料中一个优良的脱氧剂.但是,sj含量高时,会 使晶粒非常粗大,并且容易在晶界上形成低熔点脆性 相,引起合金脆化,恶化加工性能J.选择sj质量 分数在0.01%,0.02%. 6)ce:ce是常用的稀土元素,在金合金中可起到 净化金属液,改善合金的冶金性能,细化晶粒,改善合 金的韧塑性,提高再结晶温度,增强合金的热稳定性 等作用J.但是,ce在金合金中的固溶度有限;当含 量过高时,容易产生偏聚,形成硬质点而影响表面抛 光性能,因此选择Ce质量分数在0.03%一0.1%. 综上所述,18K玫瑰红金的化学成分设计见 表1. 表118K玫瑰红金的化学成分配比% 1.2试样制备 以纯金,纯铜,纯锌,纯银,纯硅,纯铈为原材料, 为有利于合金的成分,温度均匀化,减少铸造过程中 收稿日期:201I一07—29 基金项目:广州市教育局科研项目(08C013);广州市教育系统首批建设创新学术团队项目(穗教科(20o9)11号) 作者简介:袁军平(1969一),男,江西新余人,教授级高级师,主要从事金属材料研究;广州市番禺区市良路1342号,广州番禺职业技术学院 珠宝学院,511483 黄金 的损耗,先熔制中间合金,再根据成色要求用纯金和 中间合金配制所需的18K金.采用石膏型熔模铸造 方法制备试样,金属液浇注温度取熔点之上100oC, 石膏型温度为620?,浇注真空度在一0.08MPa.浇 注后静置8min,然后水爆清除铸粉,冲水清理. 试样形状有圆棒形,平板形和筛网形.其中,圆 棒形试样尺寸为5mmX60mm,用于检测密度和 加工性能;平板形试样尺寸为30mm×20mmX 2.5mm,用于检测晶粒度,气孔倾向,颜色及抗变色 性能;筛网形试样尺寸为45mmX35mm,筛条截面 尺寸为0.6mmX0.6mm,用于评定流动性. 2试验方法 采用I-IJ一1型差热分析仪检测试验合金的热物性 参数,用体视显微镜观察铸造平板样品的表面质量,并 用MFr一4000多功能材料表面性能测试仪检测其表 面粗糙度,用静水密度法检测圆棒样品的致密度. 从试棒上截取高4mm的若干小段,放入可程序 控温的电阻炉中,分别在550?,600?,650oC, 700oC,750?,800oC保温30min,并采用炉冷,空 冷,炉冷到450oC淬水3种冷却方式,对比在不同退 火温度和冷却方式下的硬度变化情况.选取在700c【= 保温30min后随炉冷却到450?淬水的试样进行轧压 试验,测定合金的加工硬化特点. 3试验结果及分析 3.1差热分析结果 试验合金的差热分析曲线见图1,差热分析特征 值见表2. 图1试验合金的差热分析曲线 表2试验18K玫瑰金的差热分析特征值 注:为开始相变的温度,为相变50%的温度,Tm为达到相变 点的峰值,为外推终止的温度. 由图1和表2可以看出,试验合金在升温过程 中,出现了两个明显的峰值,分别代表合金产生了相 应的内在变化.A峰表明合金在此阶段发生了固态 相变,实际上就是逆有序化转变,从低温的有序化组 织转变成无序的完全固溶体,此温度区间为377.4, 406.2oC.由于有序化转变既会引起合金的强化,也 会增加其脆性,因此在生产制作时,尤其在合金的铸 造冷却或退火冷却过程中,需要在略高于此温度时使 合金快速冷却,避免发生有序化转变.B峰代表合金 在此阶段发生熔化;熔化温度范围为905.1, 917.7oC,间隔不到13?.这个窄结晶间隔有利于 获得良好的铸造流动性和致密的组织. 3.2铸造试验结果 铸造后试样形状完整,轮廓清晰,筛网的充填率 达到100%.平板试样的表面粗糙度曲线见图2,平 均粗糙度Ra为1.04m,这表明铸件表面很光滑. 将平板试样进行抛光,在体视显微镜下观察,可以看 到试样的抛光面质量良好,没有出现明显的气孑L,缩 松,砂眼等缺陷.这表明合金具有良好的流动性和充 填性能,这对于精细的首饰件铸造是很重要的. ,.入….., . 0.51.02Avr4.55 . 行程/衄 图2铸造平板试样的表面粗糙度曲线 从圆棒试样截取一小段,用水密度法测量其铸态 初始密度,再将其轧压50%后检测轧压态密度,结果 见表3.从表3可以看出,轧压前后密度变化不大. 这说明铸件的致密度较好,内部缩松少. 表3试验合金的铸态和轧压态密度 由于试验合金中添加了少量的锌和微量的硅, 铈,这些元素是氧活性元素,在熔炼过程中优先与氧, 硫元素结合,形成比较致密的保护膜,或者形成高 熔点的稀土氧化物,净化了金属液,夹杂物减少,金属 流动性能改善,有利于获得好的铸造质量. 3.3冷/jn-r试验结果 圆柱试样的冷加工曲线见图3.对该曲线进行 地84O4? 里,... 2011年第12期/第32卷 回归分析,其方程为Y=一186.9x+260.84x+ 156.57,相关系数为0.9838. 加工率,% 图3试验合金的加工硬化曲线 首饰生产中经常需要对合金进行轧压,冲压,油 压等操作,要求合金的硬度不宜过高,合金的加工硬 化速度要慢一些,否则容易产生裂纹.在镶嵌宝石 时,加工硬化速率高也容易导致镶嵌过程中发生金属 崩裂.从图3可以看出,试验合金的总体加工硬化水 平较低,除初始阶段加工硬化速率稍高外,随着冷加 工的进一步进行,合金硬化速率趋于平缓,这种硬化 特点有利于首饰加工. 3.4热处理试验结果 试验合金分别在550?,600oC,650?,700oC, 750oC,800?保温30rain后,以3种不同的冷却方 式冷却,包括随炉冷却到室温,随炉冷却到450?淬 水以及连同陶瓷托盘一起出炉并空冷到室温.不同 中间退火工艺下的合金硬度见图4. 茧 Iil} 加热温度/? 图4不同中间退火工艺下的合金硬度 从图4可以看出,经过不同的中间退火工艺,合 金硬度有较大差别.在妒冷条件下的硬度始终保持 很高的水平;采用炉冷到450?淬水的方式,硬度得 以大幅降低.这两种处理方式的处理温度超过 650oC后,随着处理温度升高,硬度都略有降低.采 用空冷的方式硬度变化呈现不一样的规律,当加热温 度低于700?时,硬度相对较低,高于此温度后,硬度 出现了快速提高. 从前面的差热分析可知,合金在约377.4— 406.2clC之间会发生有序化转变.有序化转变涉及 原子迁移的过程,需要在转变温度区间停留相当的时 间才能发生…J.采用炉冷方式时,虽然试样内部基 本不产生热应力,但是在缓慢冷却过程中有充分的时 间让原子迁移,从而会发生较充分的有序化转变,导 致各种温度下的退火硬度都较高.试样采用炉冷到 450?后淬水冷却的处理方式,既可以减少高温下直 接淬水产生大的热应力,又可以使试样以较快的速度 通过敏感温度区间,避免产生有序化转变,因而这种 处理方式下的退火硬度较低.采用空冷方式时,硬度 变化与前两者方式有一定差别;当处理温度低时,热 处理应力低,有序化转变作用也有限,硬度相对低一 些;当处理温度较高时,热应力与有序化转变的综合 作用使合金硬度出现较快提高. 在金相显微镜下观察试样在各种热处理状态下 的金相组织,发现在700?和750oC处理,晶粒度没 有发生明显变化,但是在800?处理时出现了比较明 显的晶粒长大情况.这对于合金的力学性能,表面质 量和耐蚀性能都是不利的,因此试验合金退火时加热 温度不宜超过800oC. 结合前面退火工艺的硬度检测,可以确定合金适 宜的退火制度为700,750oC保温30min后,炉冷到 450淬水.对于常规的首饰件,由于其尺寸一般比 较细小,为缩短生产周期,可以采用火焰加热到650— 700oC,保持数分钟后空冷的处理工艺,它可以满足 退火软化的需要. 4结论 1)试验合金的熔化温度范围窄,充填性能好,有 助获得致密度较高,表面质量好的铸件. 2)试验合金的冷加工硬化水平较低,硬化速率 平缓,有利于进行冷变形加工,镶嵌宝石等操作. 3)试验合金在377.4—406.2oC会发生有序化转 变,在铸造,热处理等冷却过程中要以较快的速度通 过此温度区间,避免发生有序化转变,导致材料脆性. 4)试验合金适合的中间退火制度为700,750? 保温后,炉冷到450?后淬水.对于小型饰品,为便于 生产,可以采用火焰加热到650-700?保温后空冷. [参考文献] [1]韩煜.玫瑰金Vs红金[J].钟表研究,2008(1):96—99. [2]何楠.戴出年轻态【J].钟表,~oo7(4):70-73. [3]王昶,袁军平.K红金首饰颜色问题的探讨[J].黄金,2009, 30(8):5—8. [4]KHisatsune,YTanaka,KUdoh,eta1.Throestagesoforderingin CuAu[J].Intermetallies,1995(3):335—339. [5]TShiraishi,MOhta,MNakagawa,eta1.Effectsofsmallsilverad. ditiontoAuCuontheAuCuIorderingprocessandage—hardening 豳隧鳃 黄金 behaviours[J].JournalofAlloysandCompounds,1997,257: 306—312. [6]ChfistophJRaub,DieterOtt.Goldcastingalloys:theeffectofzinc additionsontheirbehaviour[J].GoldBulletin,1983,16(2):46— 51. [7]GNormandeau,RRoeterink.Theoptimizationofsiliconalloying additionsincaratgoldcastingalloys[J].GoldTechnology,1995 (15):4—15. [8]JohncMcCloskey,ShankarAithal,PaulRWelch.SiliconMicro— segregationin14KYellowGoldJewelryAlloys[J].GoldBulletin, 2001,34(1):3—13. [9]NingYuantao.Propertiesandapplicationsof$omegoldalloysmodi- fledbyrareearthadditions[J].GoldBulletin,2005,38(1):3—8. [1O]向雄志,白晓军,黄应钦,等.饰品金合金微量添加元素研究 现状[J].铸造,2006,55(7):668—671. [11]杨如增,廖宗廷.首饰贵金属材料及工艺学[M].上海:同济大 学出版社,2002. Researchontechnologicalpropertiesof18Krosygoldforjewelry YuanJunping,WangChang,ShenKeya,ChenLingxia,MaChunyu,ChenShaoxing,HuangYuheng (JewelryInstituteofGuangzhouPanyuPolytechinc) Abstract:Sincetraditional75Au25Curosygoldhadpoorcoldworkingperformanceandcastability,thispaper designedandpreparedanew18Krosygoldforjewelryaccordingtomulti—el ementsalloyingprinciple,andstudiedits technologicalproperties.Theresultsshowedthealloyhadnarrowmeltingtemperaturerangeandexcellentfillingper- formance,whichwashelpfultoimprovethecompactnessandsurfacequalityofthecasting;thecoldworkingharden— inglevelwasrelativelylowandgentle,whichwasinfavoroftheoperationssuchascoldworkingandstone—setting. Therewasanorderingtransitionbetween377.4—406.2oC,thealloyshouldp assthroughthistemperaturerangeata highcoolingratetoavoidsuchtransitionduringcastingorheattreatment.The papersuggestedthatthesuitableinter- 750oCfo mediateannealingtechnologyforthetestalloywaskeepingat700— rsometime,thencoolinginfurnacetill 450qcandfinallywaterquenching;tofacilitateproductionforfinejewelry,it wasallowedtoheatworkpiecewith flameandkeepat650—700oCforsometimeandthenaircooling. Keywords:jewelry;18Krosygold;technologicalproperties (编辑:赵玉娥) “— +.一+”—?”—”+”—?一+ 《黄金》杂志参展2011中国国际矿业大会 本刊讯:2011中国国际矿业大会于2011年11月6日一8日在天津 梅江会展中心成功举办.中共中央政 治局常委,国务院副总理李克强致信祝贺.”加强国际合作,加快找矿 突破”是本次大会的主题,大会吸引来自 全球六十个国家和地区的4000多名嘉宾参会,近300家中外展商参 展,《黄金》杂志作为合作媒体参加了本次 盛会. 大会由高峰论坛,行业展览,同期活动组成,以投资,合作,交易为主要 内容.国内外矿业界的政府官员,行 业领袖,专家学者就矿业政策实务,矿业行业发展,矿业与资本市场,国内外投资机会,矿业与可持续发展,矿产 品专题,地质勘查,矿业技术与设备等议题在高峰论坛中进行深入研讨;国内外矿业公司,投融资机构,评估咨 询公司,技术服务公司,设备公司,合作媒体等在行业展览上亮相. 此次参展,黄金杂志社高度重视,充分准备.参会人员不仅精心制作了反映《黄金》杂志社创新发展历程 和取得丰硕成果的展板,而且全面了解了矿业大会的背景知识,以及参展单位的相关信息等.通过热情接待和 主动交流,使国内外展商更加全面地了解《黄金》杂志,他们纷纷来到《黄金》杂志展台观看展板,索要《黄金》 杂志,《黄金》广告宣传单,《黄金》订单等材料.会议期间,《黄金》杂志社参会人员积极接触了众多国内外的 勘探,开发,技术,设备公司以及黄金领域的媒体,主动沟通,积极交流,宣传形象,谋求合作,不仅给各参展单位 留下了良好的印象,而且也为以后的合作打下了良好的基础.展会期间,中国黄金集团公司,中国黄金集团科 技有限公司和长春黄金研究院的领导多次来到杂志社展台前,表达了对工作人员的关怀,并对相关工作提出了 宝贵的意见和. 此次参展不仅提升了《黄金》杂志的影响力,而且进一步加强《黄金》杂志与国内外矿业企业的交流与合 作,加快了《黄金》杂志国际化进程. 来源:黄金杂志社张继武,戴台鹏供稿
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