本發(fā)明涉及首飾黃金制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種用于首飾生產(chǎn)的表面硬化處理工藝。
背景技術(shù)：
：高純度的千足金首飾一直以來都受到中國人的喜愛青睞，在中國首飾市場占據(jù)極高的比例。然而，普通足金的硬度很低，在日程佩戴過程中容易磨損或變形，影響首飾的外觀、亮度，甚至導(dǎo)致鑲嵌寶石的脫落。因此，非常有必要在保證千足金成色的前提下，大幅度提高足金飾品的硬度，以提高產(chǎn)品的市場競爭力。通常情況下，首飾用千足金通過兩種方式進(jìn)行硬化。一種是通過電鍍工藝生產(chǎn)的薄壁件首飾，也被稱為3D硬金。但是應(yīng)用這種工藝生產(chǎn)的首飾只能以薄壁件的款式出現(xiàn)，且難以進(jìn)行焊接處理，電鍍過程中使用的電解液還有大量的氰化物，也帶來了巨大的環(huán)境成本，不利于當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的趨勢。國內(nèi)外的技術(shù)人員還提出了一些通過合金化的方式提高金的硬度的方法。比如，潘明等公開發(fā)明的“首飾用超強(qiáng)高純合金材料”提出使用鈦作為強(qiáng)化元素可以有效的提高足金的硬度，其中提高足金硬度的有效強(qiáng)化析出相為Au4Ti化合物。另外，很多其它元素也有很好的強(qiáng)化效果，比如輕金屬元素Ca,Li等，以及一些稀土元素，比如鏑(dy)，鋱(Te)等。但是，使用微合金強(qiáng)化的方式來硬化足金，仍然難以達(dá)到理想的效果。千足金的硬化首先要求摻雜微量的合金元素，這些元素與金原子形成化合物，達(dá)到硬化的效果。但是由于千足金中對于金含量的限制，可以摻雜的強(qiáng)化合金元素不可能高于0.1％。這部分摻雜元素中，還有相當(dāng)大的比例是以固溶態(tài)的形式存在于千足金中，能夠與足金形成化合物的元素微乎其微。因此，當(dāng)前市場上微合金摻雜后的所謂硬質(zhì)千足金，即使通過長時間的時效處理，仍然難以達(dá)到理想的硬化效果。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種通過表面處理的方式提高首飾用足金硬度的工藝方法，在保證千足金成色，即金含量不低于99.9％的前提下，顯著提高足金硬度，同時保持足金的塑性和加工性能。實現(xiàn)本發(fā)明所要解決技術(shù)問題的解決方案如下：一種首飾用硬質(zhì)千足金的表面處理工藝，采用雙層輝光等離子表面處理技術(shù)，利用輝光放電所產(chǎn)生的低溫等離子體，使源級靶材中能使千足金硬化的合金原子，經(jīng)離子轟擊濺射出來，抵達(dá)被離子轟擊升溫至500-800℃，保溫10-30min的千足金飾品表面，經(jīng)過吸附和擴(kuò)散在千足金飾品表面形成硬質(zhì)合金層。進(jìn)一步的，源極靶材采用粉末冶金工藝制備，其合金重量比例為Au：60％～75％，Ti：5～35％，Dy：2％～18％，Te：1～10％。進(jìn)一步的，硬質(zhì)合金層厚度5-15微米，其硬度達(dá)到HV190-250以上。進(jìn)一步的，源級電壓為800-1000V，工件極電壓為50-200V，工作氣壓為100-1000Pa，極間距為200mm-500mm。進(jìn)一步的，源極靶材為一端封閉的層間距為1-3cm的雙層圓柱體結(jié)構(gòu)，且其上設(shè)有均勻分布的圓孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述工藝適應(yīng)常規(guī)的首飾加工，可以用于各種千足金首飾；經(jīng)表面處理過的飾品表面質(zhì)量好，飾品表面粗糙度低，合金層組織致密，無氣孔、裂紋等缺陷；且工藝過程完全在高真空下進(jìn)行，不存在氫脆現(xiàn)象和氧化問題，工件能夠大面積處理，工作效率高，無環(huán)境污染。附圖說明圖1為本發(fā)明所述的源極靶材的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明等離子表面硬金工藝原理示意圖。其中，1-源極靶材，2-工件，3-底面，4-第一側(cè)面，5-第二側(cè)面，6-圓孔。具體實施方式與常規(guī)的真空熔煉法制備微合金硬化千足金工藝不同，本發(fā)明在傳統(tǒng)千足金飾品加工完成之后，進(jìn)行表面處理，將硬化原子富集在首飾表層，隨后經(jīng)過一體化熱處理工藝，形成具有極高硬度的化合物析出。表面工程技術(shù)常用的有熱噴涂、離子鍍膜、磁控濺射和PCD、CVD等多種真空沉積技術(shù)。本發(fā)明的方法是基于雙層輝光等離子表面處理技術(shù)，利用輝光放電所產(chǎn)生的低溫等離子體的條件下，使靶材中的千足金硬化的合金原子，經(jīng)離子轟擊濺射出來，抵達(dá)被離子轟擊而加熱至高溫的工件表面，經(jīng)過吸附和擴(kuò)散而形成表面合金層。如圖1，源極靶材1為一端封閉的雙層圓柱體結(jié)構(gòu)，其中，圓柱體封閉端所在的底面3直徑為500mm，厚度為3mm；圓柱體所在的最外一層側(cè)面即第一側(cè)面4由1570mm×50mm×3mm的長方體板材圍成，圓柱體所在的最內(nèi)一層側(cè)面即第二側(cè)面5由1381～1507mm×50mm×3mm的長方體板材圍成，第一側(cè)面4與第二側(cè)面5之間的層間距為1-3cm，底面3、第一側(cè)面4與第二側(cè)面5上均設(shè)置均勻分布的圓孔6，圓孔6的直徑為5mm-10mm。該靶材結(jié)構(gòu)能夠提高轟擊出來硬質(zhì)合金離子的覆蓋面積。利用輝光放電中的空心陰極效應(yīng)增強(qiáng)濺射效果，從而獲得更高的源極元素離子濃度增加硬化合金元素的供給量。適用于首飾用硬質(zhì)千足金的表面處理工藝的設(shè)備及工作原理如圖2所示。在一個真空容器中，設(shè)置兩個陰極，分別是源級靶材1(即硬化合金靶材)和工件2(即千足金樣品)，源級靶材1設(shè)置在工件2上方，源級靶材1開口端所在的平面(即底面3相對的另一面)與工件2相對設(shè)置。當(dāng)通入一定氣壓的氬氣，正極上的輝光放電所產(chǎn)生的氬離子轟擊源級靶材1，濺射出靶極元素；工件2的工件極電壓低于源級靶材1的源極電壓設(shè)定，同時使源極功率密度高于工件功率密度。這樣，源極濺射量將遠(yuǎn)大于陰極的反濺射量，從而保證樣品沉積效率，源級靶材1中的硬化合金元素經(jīng)沉積和擴(kuò)散在工件2表面形成合金層，該源極靶材用一定配比的金、鈦、鏑、鋱合金通過粉末冶金工藝成型制備。工藝過程中，通過改變源極電壓、工件極電壓、極間距(靶材下表面與工件上表面的間距)、工作氣壓、工作溫度、保溫時間等工藝參數(shù)可對合金層的表面硬度、厚度、表面質(zhì)量、合金層與基體的結(jié)合強(qiáng)度得到最優(yōu)化控制。進(jìn)一步的，其具體處理步驟如下：1.對源級靶材和千足金工件進(jìn)行超聲清洗處理，干燥放入等離子表面硬化處理爐內(nèi)；2.調(diào)整工件與源級靶材的距離即極間距為200mm-500mm，罩好爐罩并關(guān)閉放氣閥門和通氣閥門，開啟機(jī)械泵，抽真空至極限真空度達(dá)到1Pa以下；開分子泵，抽真空至10-3Pa以下；3.打開氬氣氣閥，通入氬氣至50-100Pa；開啟工件極和源級靶材起輝，清洗、活化源級靶材和工件表面10-20分鐘；4.增大氬氣源流量，調(diào)節(jié)工作氣壓至100-1000Pa；待輝光穩(wěn)定后調(diào)整源級電壓至800-1000V，工件極電壓至50-200V；5.待工件溫度升至500-800℃時，保溫10-30min；6.達(dá)到保溫時間后，緩慢降低工件極電壓和源極靶材電壓至微弱輝光狀態(tài)；7.待30min后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱；關(guān)閉電源，關(guān)閉氣源，抽真空，使工件在爐內(nèi)真空環(huán)境下冷卻至室溫；8.關(guān)閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出工件。實施例1選用靶材成分為Au：70％，Ti：20％，Dy:5％，Te：5％。千足金樣品與靶材的間距為300mm。對靶材和千足金樣品進(jìn)行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內(nèi)。抽真空至2*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面12分鐘；增大氬氣源流量，調(diào)節(jié)氣壓至工作氣壓；待輝光穩(wěn)定后調(diào)整各工藝參數(shù)至實驗方案預(yù)定值；工件溫度升至600℃后進(jìn)行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態(tài)。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關(guān)閉電源，關(guān)閉氣源，使千足金樣品在爐內(nèi)真空環(huán)境下冷卻至室溫；最后關(guān)閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結(jié)果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為13微米。實施例2選用靶材成分為Au：75％，Ti：10％，Dy:12％，Te：3％。千足金樣品與靶材的間距為400mm。對靶材和千足金樣品進(jìn)行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內(nèi)。抽真空至3*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面15分鐘；增大氬氣源流量，調(diào)節(jié)氣壓至工作氣壓；待輝光穩(wěn)定后調(diào)整各工藝參數(shù)至實驗方案預(yù)定值；工件溫度升至580℃后進(jìn)行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態(tài)。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關(guān)閉電源，關(guān)閉氣源，使千足金樣品在爐內(nèi)真空環(huán)境下冷卻至室溫；最后關(guān)閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結(jié)果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為9微米。實施例3選用靶材成分為Au：:62％，Ti：30％，Dy:3％，Te：5％。千足金樣品與靶材的間距為200mm。對靶材和千足金樣品進(jìn)行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內(nèi)。抽真空至3*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面18分鐘；增大氬氣源流量，調(diào)節(jié)氣壓至工作氣壓；待輝光穩(wěn)定后調(diào)整各工藝參數(shù)至實驗方案預(yù)定值；工件溫度升至550℃后進(jìn)行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態(tài)。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關(guān)閉電源，關(guān)閉氣源，使千足金樣品在爐內(nèi)真空環(huán)境下冷卻至室溫；最后關(guān)閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結(jié)果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為14微米。實施例4選用靶材成分為Au：66％，Ti：22％，Dy:3％，Te：9％。千足金樣品與靶材的間距為500mm。對靶材和千足金樣品進(jìn)行超聲清洗處理，吹干后放入腔體內(nèi)。抽真空至2*10-3Pa后，通入氬氣至略低于工作氣壓；開啟工件極和靶材起輝，清洗、活化靶材和千足金樣品表面15分鐘；增大氬氣源流量，調(diào)節(jié)氣壓至工作氣壓；待輝光穩(wěn)定后調(diào)整各工藝參數(shù)至實驗方案預(yù)定值；工件溫度升至700℃后進(jìn)行一定時間的保溫處理；隨后緩慢降低工件極電壓和靶材源極電壓至微弱輝光狀態(tài)。30分鐘后逐漸減小氬氣氣壓使輝光逐步減弱，處理工藝完成。然后關(guān)閉電源，關(guān)閉氣源，使千足金樣品在爐內(nèi)真空環(huán)境下冷卻至室溫；最后關(guān)閉真空泵，開啟放氣閥門，升起爐罩取出樣品。測試硬度，任意選擇4個點，取平均值，結(jié)果見表1。切取截面觀察硬度層厚度，約為8微米。表1實施例樣品硬度結(jié)果實施例硬度點1硬度點2硬度點3硬度點4平均值1218.3215.5211.8217.3215.72194.2199.1192.3189.5193.63232.2240.8233.3239.1236.44199.7204.2203.1198.9201.5當(dāng)前第1頁1 2 3