專利名稱：鉑基合金的制備方法和可用該方法得到的合金的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鉑基合金的制備方法和可用該方法得到的合金。
構成本發(fā)明主體的方法和合金，可有利地用于制備由貴金屬合金制造的半成品的制造業(yè)。
背景技術：
已知鉑(與銀和金一起)是廣泛應用于珠寶物品的制備的優(yōu)選金屬之一，尤其歸因于它的化學穩(wěn)定性和它的美感特性并隨著時間的推移保持顏色不變。而且，鉑以高度的延展性和可煅性為特征。然而，它往往不能以純態(tài)使用，而是作為與其它金屬例如鈀和銥(它們提高其機械強度并使其更易于加工)一起的合金使用。
如今，鉑及其合金廣泛用于鑲嵌寶石，尤其是鉆石，主要是因為它們略顯“中性”的顏色令鉆石更顯光輝。因此，已知目前最著名的鉆石幾乎都鑲嵌于鉑底托(mountings)中。
在珠寶領域，制品的鉑含量通常用含量標明-稱為“鉑含量”，它往往用分數(shù)，即相對于所述制品總重量的千分之一的金屬表示。目前用于寶石工業(yè)的鉑基合金有標準的含量，即，850/1000、900/1000或950/1000。上述含量也用克拉(Kt)表示，其中相對于制品總重量的金屬的分數(shù)表示為二十四分之一(1/24)，代替千分之一，如用鉑含量標明。
對于各種鉑合金，其含量和與鉑一起配制合金的金屬(一般在本技術領域稱著“合金元素”)的選擇往往取決于商業(yè)因素和要獲得的產(chǎn)品的類型。
目前最常用的合金元素有鈷(Co)、銥(Ir)、金(Au)、鈀(Pd)、銠(Rh)和釕(rhutenium)(Ru)。近幾年間，部分這些金屬，特別是鈀、釕和銠已經(jīng)升到即使不高于鉑也可與鉑比較的價位，這使得它們已經(jīng)導致用這些合金制備的珠寶的最終價格大大攀升。
與這些合金的使用有關的主要缺點在于，鉑的高熔化溫度(1769℃)，如所知道的，這使與鉑及其合金的冶金學有關的任何工藝復雜化。
而且，考慮中的本領域可市售得到的冶金設備和裝置幾乎專門用于金匠領域，更具體地說，用于金、銀及其合金的加工，這與鉑及其合金的加工相比，其區(qū)別在于極為簡單的冶金學性質(zhì)。
因此，已經(jīng)證實，金和銀加工領域中所設計的設備對實現(xiàn)鉑基合金所需的高溫下工業(yè)規(guī)模的冶金作業(yè)完全不適合。例如，傳統(tǒng)上用于金和銀基合金加工的熔爐通常在遠低于為鉑或其合金所設計的溫度下運行。
由于供金基合金焊接的裝置通常達不到鉑的高熔化溫度，由鉑基合金制備的半成品的焊接同樣有問題。用焊接材料在低熔化溫度下焊接，例如釬焊，盡管這可能解決與鉑的高焊接溫度相關的問題，但從考慮整個工藝步驟的成本觀點來看是不適當?shù)?。事實上，使用不純焊接材料會引起成品含量的變化。這必須予以必要的考慮，某些情況下為確定最終含量，采用復雜的計算。例如，為補償由于使用焊接材料的含量損失，開始可設定采用含適當高比例的鉑的鉑基合金。
有利地，出于實際考慮，熔化時，通過計算為獲得最終產(chǎn)品需要焊接操作的次數(shù)，需要預先確定半成品的鉑含量。然而，涉及不同鉑含量的昂貴的和不定量的熔化操作處理通常是不實用和沒有成本效益的已知目前市售得到的鉑基合金，用機械術語說，以低延長性為特征，它限制伸長的半成品，尤其是鏈、環(huán)等的制備。由于同樣的原因，所謂的“中空”制品，例如中空項鏈，即可內(nèi)藏由其它材料制成的核的制品的制備，也很成問題。
平均起來，已知類型的鉑基合金的冷伸長值為10％，從而大大低于隨含量和所述合金元素而變化的金基合金的伸長值，金基合金一般以介于20％-60％間的伸長值為特征。
目前，用相當繁復的傳統(tǒng)合金加工方法，設計用退火步驟替換冷軋步驟，部分地克服鉑基合金的伸長不足。這樣，在每個退火步驟期間，在前的軋制步驟期間制得的合金的晶體結構中的內(nèi)應力(internal tensions)和扭曲減少，從而在每個新的軋制步驟前恢復最初的機械伸長性能。
然而，與金或銀半成品相關生產(chǎn)工藝相比，鉑半成品的生產(chǎn)工藝在時間和成本方面(并從而最終在生產(chǎn)效率方面)為此處于相當不利的地位。
已知主要問題還面臨關于鉑基合金加工生成的廢料利用。事實上，在其經(jīng)受的加工過程中，廢料的完全的和簡單的再熔化不會除去被鉑催化和吸附的物質(zhì)。因此，所述廢料實際上不能利用，從成本效益觀點看，這顯然構成主要缺陷。
如已經(jīng)提及的，熟知的鉑的催化性能導致其加工廢料中雜質(zhì)增加，還使鉑或其合金制成的金剛石切割半成品加工面臨困難。金剛石切割工藝包括，在冷卻狀態(tài)下用鑲有金剛石尖的工具切割和機械去除產(chǎn)物的表面層。通過寶石工業(yè)實際上不可缺少的該工藝，可能獲得令半成品增值的、特別有光澤的表面和發(fā)光效果。
已經(jīng)證實，用于貴金屬例如金和銀的鉆石切割的傳統(tǒng)工具完全不適于進行鉑的金剛石切割，因為其包有金剛石的零件受到異常程度的耗損，甚至這種耗損與金的切割所遇到的無法相比。非常軟的鉑表面產(chǎn)生的機械磨損作用引起的耗損沒有對金剛石碳晶體結構的鉑催化作用產(chǎn)生的化學侵蝕引起的耗損大。
由于事實上的金剛石零件的快速耗損，從成本觀點看，由鉑或其合金制成的產(chǎn)品的金剛石切割目前無法承受。
發(fā)明簡述在這種情況下，本發(fā)明的主要目的是提供鉑基合金，其擁有美學特性(可與現(xiàn)有鉑基合金的特性媲美)和具有機械加工性，特別是伸長值百分數(shù)(可與目前的金和銀基合金的伸長值相比)。
本發(fā)明的另一個目的是提供鉑基合金，它們在美感方面類似于目前可市售得到的鉑基合金，但它們可經(jīng)受焊接和金剛石切割作業(yè)，作業(yè)的時間和成本因素可與金和銀基合金相比。
本發(fā)明的又一目的是要提供制備機械加工性可與目前金基合金比配的鉑基合金的經(jīng)濟上簡單和可靠的方法。根據(jù)所附的權利要求書，通過制備鉑基合金的方法和可用這種方法得到的合金可全部實現(xiàn)這個和其它目的。
有利地，用本發(fā)明方法所得到的鉑基合金的特征在于，伸長值介于30％-60％，比得上傳統(tǒng)金基合金的伸長值。因此，這些合金可用釓制和退火循環(huán)進行機械冷加工(cold-machinable)，而這種機械冷加工明顯短于為目前的鉑基合金所設計的機械冷加工。用本發(fā)明的上述鉑基合金，可制成空心物品，例如中空的鏈。
其它優(yōu)點包括下述事實，用本發(fā)明的鉑基合金制成的物品如今可以經(jīng)受產(chǎn)生工具耗損(可與金基合金所產(chǎn)生的耗損相當)的金剛石切割作業(yè)。
最終，值得注意的是，本發(fā)明的鉑基合金可經(jīng)歷金和銀基合金的典型操作時間和步驟，用焊槍(Blowtorch)和激光技術焊接。
本發(fā)明的方法設計了工藝步驟，從生產(chǎn)的觀點看，這些工藝步驟操作簡單，且使所述方法以靈活方式適于市場需求。
圖的簡述根據(jù)上述目的，從下述權利要求的內(nèi)容可清楚確定本發(fā)明的技術特征，只要參考表示它們的純粹示例性和非限制性實施方案的附圖，即可由下面的詳細描述更加清楚地顯示其優(yōu)點，其中-附

圖1是二元合金Pt-Cu的狀態(tài)圖；-圖2是以示意形式說明的在實施例1中實施的本發(fā)明方法的步驟的時間-溫度圖；-圖3是以示意形式說明的在實施例2中實施的本發(fā)明方法的步驟的時間-溫度圖；-圖4是以示意形式說明的在實施例3中實施的本發(fā)明方法的步驟的時間-溫度圖；-圖5是以示意形式說明的在實施例4中實施的本發(fā)明方法的步驟的時間-溫度圖；-圖6為顯示本發(fā)明方法所設計的熱處理前的本發(fā)明Pt合金樣品的圖的顯微照片，它得自掃描電子顯微鏡(SEM)；-圖7-10表示用圖3所述的本發(fā)明方法得到的Pt合金的相同樣品的不同點和不同放大比例的SEM顯微照片。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及鉑基合金的制備方法，它基本上包括下列操作步驟-熔化步驟；-熔化產(chǎn)物的熱處理步驟；-熱處理步驟后的熔化產(chǎn)物的最終冷卻步驟。
對于附圖，下文用F表示熔化步驟，用T表示熱處理步驟，用R2表示最終冷卻步驟。
更詳細地，合金中要達到的鉑含量一經(jīng)確定，就要熔化預定和相應量的鉑和預定和相應量的銅，以得到含相應預定鉑含量的熔化產(chǎn)物。本發(fā)明的方法優(yōu)選設計采用銅作為合金元素，盡管也可能設計采用其它合金元素的方法，雖然用較少的量，但仍然屬于本發(fā)明的保護范圍。
如顯示于圖1的鉑/銅二元合金的狀態(tài)圖(溫度相對于鉑重量含量)中所看到的，特定固相線溫度T1和特定液相線溫度T1’與各種鉑含量值一致。已知這兩種溫度隨二元合金的含量而變化，各自繪出圖中用S表示的固相曲線和用L表示的液相曲線。對每種含量的合金，這兩條曲線S和L確定處于固/液平衡狀態(tài)即部分液體和部分固體的二元合金的溫度范圍。溫度低于固相線溫度T1時，所述合金完全呈固態(tài)，而溫度高于液相線溫度T1′時，所述合金完全呈液態(tài)。
在溫度等于和優(yōu)選高于液相線溫度T1′下，進行熔化步驟F，因為時間周期足以使全部質(zhì)量的要熔化原料轉化為液態(tài)，得到基本均勻的熔化產(chǎn)物。為此，可采用已知類型的、可達到所需熔化溫度的熔煉爐。
根據(jù)溫度條件和含量值，可在固化鉑/銅基合金范圍內(nèi)制備相分離產(chǎn)物，例如Cu3Pt和CuPt。這些化合物只在給定溫度范圍(下文稱為“穩(wěn)定范圍”)內(nèi)是化學穩(wěn)定的，這可在圖1的狀態(tài)圖中用固相曲線S和液相曲線L下的虛線所示的曲線限定。對每個鉑含量值，這些虛線表示的曲線確定這些相分離化合物的穩(wěn)定性的上限溫度T2。
根據(jù)本發(fā)明，熔化步驟F之后是熱處理步驟T，它實質(zhì)上包括，在2-20小時的時間段內(nèi)，使所述熔化產(chǎn)物維持在固相線溫度T1和上述上限溫度T2之間的范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)這些相分離化合物是穩(wěn)定的。
通過所述熱處理T，可能消除發(fā)生于熔化產(chǎn)物固化期間的優(yōu)先離析(preferential segregation)，更避免以晶體結構存在的其它相分離化合物的形成。所述處理T破壞可能已經(jīng)形成的化合物，從而導致形成無相分離產(chǎn)物的合金和晶體結構的元素的均勻分布。
有利地，為優(yōu)化熱處理T持續(xù)時間和必需的能量消耗，在高于上述上限溫度T2的約100℃溫度下進行熱處理T。熱處理T的持續(xù)時間隨著進行所述處理的操作溫度的升高而減少。而所述溫度也取決于所用熔爐類型的性能。
然而，可以在高于或接近固相線溫度下進行熱處理T，以從動力學上有利于消除離解和相分離產(chǎn)物及減少熱處理T的持續(xù)時間的工藝過程。
如在下述這將會更加充分地認為，本發(fā)明的鉑/銅基合金有利地含有400/1000-800/1000，優(yōu)選400/1000-600/1000范圍的鉑含量，以通過通常用于金工業(yè)的熔爐實現(xiàn)上述熱處理。
根據(jù)本發(fā)明，熱處理步驟T后跟隨最終冷卻步驟R2，冷卻步驟包括用等于或高于20℃/min的冷卻速度，使熱處理步驟T后得到的合金冷卻到室溫。為使熱處理T結束時得到的、具有無相分離產(chǎn)物的均一晶體結構的合金冷卻至室溫，最終冷卻步驟R2是必要的。
在這些分離產(chǎn)物的穩(wěn)定范圍內(nèi)進行最終冷卻步驟R2期間，上述冷卻速度值可以避免，首先合金晶粒大小的過度增加，其次，所述晶粒內(nèi)的相分離產(chǎn)物的形成。為此，最終冷卻步驟R2也可有利地用猝滅處理進行。
根據(jù)該方法的獲得的鉑/銅基合金的特征在于，晶體結構無相分離化合物。這些相同的合金也以可與目前鉑基合金相比的那些美感特性、以及可與目前金和銀基合金相比的機械加工性和尤其是伸長性能為特征。
在珠寶領域，鉑基合金的最終顏色尤其重要。傳統(tǒng)上，所有的鉑珠寶經(jīng)過最終的銠修整處理(finishing treatment)，它包括在所述寶石表面沉積極薄的一層(厚度約0.1μm)的銠。這層銠為鉑珠寶提供更強的光澤和光亮。然而，由于磨損，該層隨時間的推移而趨向損蝕(deteriorate)或開裂，不可避免地露出下面的鉑基合金表面。含850、900-950鉑含量的傳統(tǒng)鉑基合金具有比得上銠層的顏色，從而確保隨著時間的推移珠寶具有基本穩(wěn)定的審美效果。
與人們可能有的想法相反，即使具有更低的鉑含量，本發(fā)明的鉑/銅基合金也令人驚喜地具有可與常規(guī)鉑基合金比美的顏色。
這些結果已經(jīng)用合金實現(xiàn)，其銅含量代表所述合金全部重量的整個殘余部分，僅隨要獲得的鉑含量而變化。根據(jù)本發(fā)明的重要特性，所述鉑含量或鉑含量選自400/1000-800/1000的范圍，如所看出的，優(yōu)選在400/1000-600/1000的范圍，其中令人驚奇地關注的是，鉑顏色比銅顏色占優(yōu)勢。
術語“占優(yōu)勢”應理解為，在色彩方面，意指第一種組分比第二種組分占優(yōu)勢，以致兩種組分混合所得到的最終合金的顏色接近第一種組分的顏色。在合金內(nèi)，一種組分的顏色蓋過另一種組分的顏色而占優(yōu)勢地位，并不必然地單純歸因于它們在所述合金內(nèi)的重量百分比。
然而，除銅之外，所述方法也可考慮用不同的合金元素作為主要合金元素，從而并未背離所要求的方法的發(fā)明構思。
由于本發(fā)明方法中所設計的熱處理T，在溫度低于固相線T1溫度下，優(yōu)先離析(preferential divisions)和相分離化合物例如Cu3Pt或CuPt的形成有所不同。
從圖7-10所示的、用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的本發(fā)明合金樣品的顯微照片中，可以定性地理解前文。將這些顯微照片，與表示有相同組成的但用無上述熱處理T步驟的傳統(tǒng)方法制成的合金樣品的圖6的照片相比較，可立即發(fā)現(xiàn)，用本發(fā)明方法制備的樣品的晶體結構中有更大的均一性，且完全沒有合金元素的優(yōu)先離析。
采用EDAX(能量色散X射線)技術進行濃度分析，確定這些定性觀察。
因此可確定，用本發(fā)明方法制備的合金在其整個物質(zhì)中具有基本不變的鉑含量。
這個事實對這樣獲得的合金的機械加工性有積極作用。
事實上，用本發(fā)明方法得到的鉑基合金的特征在于，伸長值介于30％-60％。
這些合金中的這些伸長值在物理學上是無可非議的，正好歸因于缺乏優(yōu)先離析和相分離化合物，例如Cu3Pt或CuPt。從表示于圖1中的Pt-Cu合金狀態(tài)圖中可觀察到，這些同樣的化合物代之以存在Pt-Cu合金，則極大地減少所述材料的冷伸長，阻礙晶體結構中的運動。在其晶體結構中有這些相分離產(chǎn)物離析的Pt-Cu合金樣品進行的拉力試驗事實上已經(jīng)產(chǎn)生接近于0％的伸長值，這使這些合金的冷加工絕對不可能。
而且，關于Pt-Cu合金中如何避免這些相分離化合物形成，目前已知的冶金學方法沒有提供任何教導，其中由于所設計的熱處理T，發(fā)現(xiàn)沒有這些分離決不是顯而易見的。
如前文已描述的，根據(jù)圖1中所示的狀態(tài)圖，作為鉑含量的函數(shù)，可以確定本發(fā)明合金的熔化溫度。比市售得到的鉑基合金更低的熔化溫度，促進要通過焊接結合在一起的邊緣或部分的熔化。
在經(jīng)本發(fā)明方法得到的鉑/銅基合金制成的產(chǎn)品的焊接試驗中，已經(jīng)可能證實，以可與金基合金的那些相比的溫度和氣體消耗值(本領域技術人員所熟知)，采用焊槍焊接的可行性，它一般用于金和銀加工領域。鉑含量在400/1000-600/1000的合金所需的焊接時間短于較高含量的合金所需的時間?？膳c金基合金所得到的那些相比較的結果也紀錄于激光焊接技術的案例中。
對用本發(fā)明方法制備的合金的金剛石切割試驗已經(jīng)證實，可能用這些合金實現(xiàn)改進的加工性能。事實上，在試驗期間觀察到，套有金剛石的工具的磨損，完全可與普通金基合金的金剛石切割期間發(fā)現(xiàn)的和本領域技術人員所熟知的磨損相比。
因此，由于極高的操作成本，而有限地用于至今已知的鉑基合金的金剛石切割技術，現(xiàn)在可無任何問題和以完全經(jīng)濟的成本效益方式廣泛用于本發(fā)明方法所得到的合金，如在金基合金的情況下所已經(jīng)發(fā)生的。
本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案示意性地說明于圖3中，它具體涉及585/1000鉑含量的鉑/銅基合金。
有利地，所述熔化步驟F的特征在于，操作溫度在合金元素混合物的液相線溫度之上約100℃。
在熔化步驟F最后，用R1表示的中間冷卻步驟使熔化產(chǎn)物降至室溫?？捎么慊疬M行冷卻，如在圖3的曲線圖中用垂直線所表示的，或者以等于或大于20℃/min的冷卻速度冷卻。
對該中間冷卻步驟R1之后得到的產(chǎn)物進行加熱步驟C，它使熔化產(chǎn)物上升到進行熱處理的操作溫度?？稍?℃/min-15℃/min的范圍選擇加熱速度。加熱速度的優(yōu)選值為10℃/min。
隨著該加熱步驟C之后是已經(jīng)提及的熱處理T，它包括在選自2-20小時的范圍的一段時間內(nèi)，保持熔化產(chǎn)物的溫度介于相分離產(chǎn)物穩(wěn)定的固相線溫度T1和上述限定溫度T2之間。對于585/1000鉑含量的鉑/銅基合金，證實溫度的優(yōu)選值為1000℃，及所述處理T的持續(xù)時間為17小時。
在熱處理T結束時，設計下降到室溫的最終冷卻步驟R2。它通過淬火操作實現(xiàn)，或者也可以等于或大于20℃/min的冷卻速度實現(xiàn)。因為與實際和成本有關的特性涉及生產(chǎn)工藝，所以優(yōu)選通過猝滅操作實現(xiàn)上述最終冷卻步驟R2，如在圖3的曲線圖中所示。
有利地，按照上述本發(fā)明方法的實施方案，在中間冷卻步驟R1之后，于所得到的合金可能易于貯存于倉庫的一個點上，可以立即中止生產(chǎn)過程。只不過所述合金可在以后的階段進行所述方法的后續(xù)步驟，以得到本發(fā)明產(chǎn)物?？筛鶕?jù)生產(chǎn)需要以靈活方式優(yōu)化這樣設計的方法。
此外，由于生產(chǎn)過程的中斷，可能只對熔化步驟F采用熔爐，代替在熱處理步驟T中使用在最大可達到溫度方面較差性能的熔爐。
本方法的另一實施方案示意性地表示于圖2、4和5中，它們各自涉及具有585/1000、417/1000和800/1000鉑含量的合金。所設計的不同步驟間的操作過程沒有中斷。在熔化步驟F結束時，所設計的中間冷卻步驟R1是為了使熔化產(chǎn)物冷卻到為熱處理所設定的溫度。在1℃/min-20℃/min的范圍選擇冷卻速度。冷卻速度的優(yōu)選值為3℃/min。
隨后，在該冷卻中間步驟R1之后，設計熱處理T。溫度和處理時間的優(yōu)選值為1000℃5小時，二者表示于圖2和圖4中，或者1400℃2小時，如在圖5中所示的。熱處理T之后是以等于或大于20℃/min的冷卻速度降到室溫的最終冷卻步驟R2。
在最終冷卻步驟R2期間，也可改變冷卻速度，如圖4和5曲線圖表示的步驟R2的熱曲線的不同傾斜部分所示。作為選擇，步驟R2也可通過淬火處理進行。
因為制備過程中沒有安排中斷，本方法的第二個實施方案有利地減少單件處理時間。
舉例說明的兩個實施方案的方法優(yōu)選考慮在通過真空或經(jīng)惰性氣流所實現(xiàn)的控制的氣氛中實施熔化步驟。因此可避免在熔化產(chǎn)物中形成用本發(fā)明的熱處理T難以去除的氧化產(chǎn)物(例如氧化亞銅)，從而確保最終產(chǎn)物的更好的品質(zhì)。
實施例1具有585/1000鉑含量的Pt-Cu合金的制備使都呈粉末狀的87.745g Pt和62.318g Cu混合在一起，以得到均勻的粉末混合物。再將該混合物置于氧化鋁坩鍋中。坩鍋和混合粉末的總重量等于277.6g。
將裝有粉末的坩堝置于管式熔爐中，在處理開始前將熔爐置于氬氣(Ar)流中約一小時，以從中排出氧氣。
在氬氣流中進行熔化步驟F。如圖2的曲線圖所示，以約3℃/min的加熱速度，于1500℃實現(xiàn)混合物的熔化。
再以約3℃/min的速度冷卻(中間冷卻步驟R1)熔化產(chǎn)物，使之降至1000℃，于該溫度下繼續(xù)熱處理T約5小時。以約20℃/min的冷卻速度進行最終冷卻步驟R2使降至室溫。
上述加工生成無氧化痕跡的、閃亮的淺灰色團塊，其表面粗糙，尤其是沒接觸坩堝壁的表面。
坩堝和樣品的重量約為276.7g，重量損失0.9g，相當于合金總重量的不足1％。
如此得到的合金的鉑含量為585/1000(14Kt)，適于用或基本不用焊接材料的、與傳統(tǒng)金基合金所用的相同方法焊接，還適于用金剛石進行金剛石切割，其磨損相當于傳統(tǒng)金基合金所產(chǎn)生的。證實用該法得到的合金適于以完全類似于常規(guī)金基合金的那種方式，獲得所謂“中空”制品。
實施例2585/1000鉑含量的Pt-Cu合金的制備使都呈粉末狀的87.745g Pt和62.318g Cu混合在一起，以得到均勻的粉末混合物。再將該混合物置于氧化鋁坩鍋中。坩鍋和混合粉末的總重量等于277.6g。
將裝有粉末的坩堝置于管式熔爐中，在處理開始前將熔爐置于氬氣(Ar)流中約一小時，以從中排出氧氣。在氬氣流中進行熔化步驟F。
1500℃下的熔化步驟F之后是通過淬火操作降至室溫的中間冷卻步驟R1，如表示于圖3中的曲線圖所示，生成灰色團塊的粗產(chǎn)物。
隨后，以約10℃/min的速度繼續(xù)處理加熱至1000℃(加熱步驟C)。于1000℃下，熱處理T持續(xù)約7小時，接著經(jīng)淬火操作最終冷卻R2至室溫。
所得到最終產(chǎn)物的特性與實施例1所得到的相同，所述產(chǎn)物鉑含量為585/1000(14Kt)。
經(jīng)淬火操作的中間冷卻步驟R1后，用掃描電子顯微鏡(SEM)和EDAX(能量色散X射線)技術分析產(chǎn)物樣品。圖6的SEM顯微照片表明樣品的顆粒結構沒有受到熱處理T?？勺⒁獾酱_定數(shù)量的以相分離產(chǎn)物的分布為特征的明顯非均勻區(qū)域。對該樣品的不同濃度點進行的EDAX濃度分析結果得出濃度值，它們對產(chǎn)物的585/1000的平均鉑含量有10％的偏差。即使考慮EDAX技術的誤差(所述誤差可以約±5％計算)，樣品缺乏同質(zhì)性仍然顯著。
在整個工藝結束時，對最終產(chǎn)物樣品進行SEM和EDAX分析。從示于圖7-10的SEM顯微照片中，它們以樣品表面的不同程度的放大圖像重現(xiàn)，可注意到合金的顆粒結構與鉑顆粒幾乎均勻的的分布極為相似(特別是圖7)。圖10受由于所用顯微鏡的光學調(diào)焦系統(tǒng)的明顯成直角的缺陷所輕微損害。
經(jīng)對樣品的不同點上進行的EDAX分析得到的濃度值表明與產(chǎn)物平均鉑含量的誤差非常接近0％。將未經(jīng)熱處理T的產(chǎn)物與經(jīng)本發(fā)明的熱處理T的最終產(chǎn)物作比較，即使考慮所用分析技術的誤差，在同質(zhì)性方面的改進也是顯著的。
實施例3具有417/1000鉑含量的Pt-Cu合金的制備使66.72g鉑粉與93.28g銅粉一起混合。按照實施例1將氧化鋁坩鍋內(nèi)的混合粉末引入熔爐。坩鍋和粉末的總重量為286.9g。
在處理開始前使氬氣流在熔爐內(nèi)循環(huán)一小時，以從爐膛內(nèi)排出氧氣。
工藝步驟依次說明于圖4的曲線圖中。具有417/1000鉑含量的最終產(chǎn)物由閃亮的淺灰色團塊組成。
實施例4具有800/1000鉑含量的Pt-Cu合金的制備使128g鉑粉與32g銅粉一起混合。將氧化鋁坩鍋內(nèi)的混合粉末引入熔爐。粉末和坩鍋總重量為286.9g。
在處理開始前使氬氣流在熔爐內(nèi)循環(huán)一小時，以從爐膛內(nèi)排出氧氣。工藝步驟說明于圖5的曲線圖中。具有800/1000鉑含量的最終產(chǎn)物由閃亮的淺灰色團塊組成。
***用實施例中所述方法得到的鉑/銅基合金的特征在于機械加工性，且尤其是伸長、焊接和金剛石切割的適應性，這些完全比得上可在傳統(tǒng)類型的金基合金中發(fā)現(xiàn)的和本領域的技術人員所熟知的那些性質(zhì)。這些機械加工性必須被認為特別涉及焊接、金剛石切割和軋制的機械操作的應用，在金和銀加工方面這些應用完全是常規(guī)性的。
還證實這些鉑/銅基合金適于交替采用退火和軋制處理，以得到可加工的薄片和半成品，它們可以以完全比得上由金基合金制成的同等薄片和同等半成品的某種方式加工。
從本發(fā)明的方法所得到的合金起始，特別是如在上述實施例中所述，得到具有類似于800/1000、850/1000或950/1000含量的鉑所具有的顏色和美感特性的珠寶物品。這些合金的伸長值介于30％-60％。以可與金領域的時間相比的加工時間及對用焊接材料和不用焊接材料的焊接的適宜性，采用加工金基合金所用的標準裝置，加工所述物品。
權利要求
1.制備鉑/銅基合金的方法，它包括下列操作步驟-至少一種預定量的鉑和至少一種預定量的銅的熔化步驟(F)，以得到含相應鉑的重量含量的熔化產(chǎn)物，在溫度/含量狀態(tài)圖中，用于相分離產(chǎn)物穩(wěn)定性的固相線溫度(T1)和限定溫度(T2)與該步驟相關；-熱處理步驟(T)，它包括在2-20小時的時間段內(nèi)，維持所述熔化產(chǎn)物介于所述固相線溫度(T1)和所述限定溫度(T2)之間，該步驟生成具有均勻晶體結構、無相分離產(chǎn)物的鉑/銅基合金；和-所述熱處理步驟(T)之后的最終冷卻步驟(R2)，它以等于或大于20℃/min的冷卻速度進行，以冷卻在所述熱處理(T)結束時所得到的所述合金至室溫，該合金具有基本不變的所述晶體結構，因而均勻且無相分離產(chǎn)物。
2.權利要求1的方法，其特征在于，以鉑的色彩優(yōu)勢，確定其余重量份基本由銅組成的所述鉑的重量含量介于400/1000-800/1000之間的范圍，從而保持所述鉑基合金的顏色盡可能接具有近800/1000鉑含量的鉑基合金的顏色，而不是銅的顏色。
3.權利要求1的方法，其特征在于，在400/1000-600/1000范圍內(nèi)選擇所述鉑的重量含量，其余重量份基本由銅組成，以便能在用于金工業(yè)的熔爐中進行所述熱處理步驟(T)。
4.權利要求1、2或3的方法，其中在所述熔化步驟(F)結束時，設計中間冷卻步驟(R1)，它以介于1℃/min和20℃/min之間的冷卻速度，使溫度降至介于所述固相線溫度(T1)和所述限定溫度(T2)之間的范圍，且其中所述熱處理(T)設計在所述中間冷卻步驟(R1)之后。
5.權利要求1、2或3的方法，其中在所述熔化步驟(F)結束時，設計中間冷卻步驟(R1)用于使所述熔化產(chǎn)物降至室溫，以便能夠中斷所述加工，并在對其進行所述熱處理步驟(T)之前，貯存所述熔化產(chǎn)物，且其中所述熱處理步驟(T)設計在所述中間冷卻步驟(R1)之后。
6.權利要求5的方法，其中所述中間冷卻步驟(R1)是淬火處理。
7.權利要求5的方法，其中所述中間冷卻步驟(R1)以等于或大于20℃/min的冷卻速度進行，以避免所述熔化產(chǎn)物的晶粒大小的過度增加，并限制相分離產(chǎn)物的形成。
8.權利要求5的方法，其中所述中間冷卻步驟(R1)之后是加熱步驟(C)，它以介于1℃/min和15℃/min之間的加熱速度使所述熔化產(chǎn)物的溫度介于所述固相線溫度(T1)和所述限定溫度(T2)之間的范圍內(nèi)。
9.前述權利要求中任一項的方法，其中所述最終冷卻步驟(R2)是淬火處理。
10.前述權利要求中任一項的方法，其中所述熔化步驟(F)在受控制的氣氛中進行，以避免在所述熔化產(chǎn)物中形成氧化產(chǎn)物。
11.權利要求10的方法，其中所述受控制的氣氛通過真空實現(xiàn)。
12.權利要求10的方法，其中所述受控制的氣氛通過惰性氣體實現(xiàn)。
13.可用權利要求1的方法獲得的鉑/銅基合金，其特征在于，它具有無相分離化合物的均勻的晶體結構。
14.權利要求13的鉑/金基合金，其中鉑以介于400/1000-800/1000之間的含量存在，其余重量份基本由銅組成，所述合金具有鉑的色彩優(yōu)勢，從而顏色更接近鉑含量高于800/1000的鉑基合金的顏色，而不接近銅的顏色。
15.權利要求14的鉑/銅基合金，其中鉑以介于400/1000-600/1000的含量存在。
16.權利要求13-15中任一項的鉑/銅基合金，其中所述伸長值介于30％-60％范圍。
17.權利要求13-16中任一項的鉑/銅基合金，它可用金領域所用的焊接技術焊接。
18.權利要求17鉑/銅基合金，其中所述焊接技術由焊槍焊接和激光焊接組成。
19.權利要求13-18中任一項的鉑/銅基合金，它可使用用于金基合金的金剛石切割工具加工，對工具的磨損與金基合金所引起的磨損相當。
全文摘要
鉑/銅基合金的制備方法，它設計在受控制的氣氛中，以預定比例熔化鉑和銅片和/或粉末的步驟，再對如此得到的熔化產(chǎn)物進行熱處理，以制備無相分離產(chǎn)物且像金基合金那樣易于加工的鉑/銅基合金。
文檔編號C22C5/04GK1867690SQ200480029605
公開日2006年11月22日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權日2003年8月13日
發(fā)明者瓦克勞 J·維措雷德 申請人:梅利克有限責任公司