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一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡 合金及其工艺

阅读：1022发布：2020-11-07

专利汇可以提供一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:P:0.3-0.5wt.%,Ca:1.2-1.4wt.%,Al:8.0-10.0wt.%,Mo:1.2-1.5wt.%,Cu:23.0-25.0wt.%,Ti:1.0-1.4wt.%,Bi:2.1-2.4wt.%，余量为锡。该材料为我国沿海地区塑像用仿金合金提供了一种廉价而有效的方案。不仅降低了生产成本，也使得束缚该领域的难题得到有效的解决。可以预计，该材料的实施和产业化会取得丰硕的经济成果和社会效益。，下面是一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺；按重量百分比计,合金的组成为P:0.3-0.5wt.%,Ca:1.2-1.4wt.%,Al:8.0-10.0wt.%,Mo:1.2-1.5wt.%,Cu:23.0-
25.0wt.%,Ti:1.0-1.4wt.%,Bi:2.1-2.4wt.%，余量为锡。
2.根据权利要求1所述一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺，其特征在于包括如下冶炼步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在600度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在600度保温
1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。
3.根据权利要求1所述一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺，其特征在于包含如下使用步骤：该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理150度保温2.6小时；时效处理120度保温
1.3小时。

说明书全文

一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡 合金及其工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锡合金。

背景技术

[0002] 黄金是一种美丽而珍贵的金属，已经被人们利用了几千年以上。黄金作为五金之王，同时具备优异化学、物理、电子性能的金属。现代工业和服务业飞速发展，对产品的要求越来越高，而黄金具有其它金属无法替代的高稳定性。金由于耐高温、耐腐蚀等特性，在航空航天领域也被大量应用，随着大量航空航天技术应用于民，黄金在这些方面的市场前景非常被看好。例如一种镀金玻璃，在航空航天中用于防紫外线，现在可应用于建筑，能起到很好的防太阳辐射和隔热作用。

[0003] 因为纯金太软，无论是制作钱币还是首饰都容易磨损。因此人们在黄金中掺入其他金属，来增加硬度，改变色泽，或仅仅使首饰变得更便宜。现在社会上通用的是24K系统，其中K是Karat的缩写，与钻石等宝石的重量单位Carat（克拉）同源，原义是单位重量。24K是纯金，18K的意思是某物中含金的重量是总重量的18/24，也就是75%。需要注意K数表示的是重量百分比，而不是体积百分比。除了18K之外，常用的还有22K，14K和10K。K数越高，说明含金越多，单价也就越高。10K以下一般就不被认为属于金饰品了。

[0004] 众所周知，金黄色的外观华丽贵重，一直都被视为财富的象征而倍受人们的青睐。近年来，黄金色以其富丽堂皇，瑰丽悦目的特点，正在逐步取代流行了儿十年的镀洛亮银色的地位，成为国际时髦的流行色。但金价昂贵，用于装饰极不现实。仿金合金因此应运而生，并成为装饰行业的主流材料。仿金合金就是不含贵金属但是表面具有纯金色泽的金属材料，由于极具观赏价值而处于装饰行业的顶端。由于仿金合金调节了价格与装饰要求的矛盾，故而很多饰品或制品都采用该材料。

[0005] 仿金材料之所以受到欢迎，是因为它们在除了价格外许多方面优于纯金首饰款式新潮。纯黄金首饰质地较软，成了形也会在极细微的擦撞中变形和磨损。仿金材料因加入了其它金属成了金合金，具有较高的硬度和好的耐磨性、耐腐蚀性、不易变形及良好的铸造性等特性。由于仿金材料硬度的提高促进了首饰业的迅猛发展，也改变了原来落后的加工工艺，可以大量生产，再加上镶嵌的材料采用高科技合成，达到与天然高档品真假难分的程度。因此，合金与不同镶嵌材料的有机结合，使仿金材料的款式更加丰富多彩，多达几万种、十几万种，它的新颖、美感完全可与时代同步。

[0006] 仿金材料既保持了金黄色的外观，又大大降低了成本，使其迅速得到了普及目前。客观的来说，仿金合金在小领域已广泛用于如首饰、工艺制品、灯具、钮扣、手表、打火机制笔等零件的诸多领域。此外，国内外仿金材料的研制和生产也迅速地发展起来，产品波及到豪华建筑的室内外装饰、高级客车的扶手、门坎、家用器皿、工艺美术品、旅游纪念品等等。

[0007] 尽管我国装饰材料行业发展迅速，但由于起步晚，起点低，在一些技术环节上与国际水平相比还有很大差距。行业难题长时间不解决,不仅影响了相关产品的市场销售量和使用体验,也严重的限制了该类产品在国际领域的市场占有量。开发并产业化具有先进性能的仿金合金是装饰材料领域不可避免的问题，长久以来国内的很多研究机构和企业进行了多方位的尝试，但是令人遗憾的是，目前为止尚未取得任何实质性的进展。通过先进的材料设计技术可以通过底层性的热力学和动力学手段对合金材料进行创新,并且对研制和开发新材料的难题解决和产业化会有很大的市场价值。面对日趋激烈的国际国内市场竞争，必须加快结构调整步伐，这不仅是我国首饰行业生存与发展的需要，也是当今世界相关领域的发展趋势。

发明内容

[0008] 本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺。

[0009] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为P:0.3-0.5wt.%,Ca:1.2-1.4wt.%,Al:8.0-10.0wt.%,Mo:1.2-1.5wt.%,Cu:23.0-
25.0wt.%,Ti:1.0-1.4wt.%,Bi:2.1-2.4wt.%，余量为锡。

[0010] 上述一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在600度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在600度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理150度保温2.6小时；时效处理120度保温1.3小时。

[0011] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：（1）一直以来，我国制备大型露天铜像都采用锡青铜系的合金。但是该类合金并不具备优异的黄金般的贵重颜色。为了获得美丽的金黄色的颜色，人们采用了黄金镀层，黄金贴箔，或者镀上一层具有金黄色泽材料的办法。但是必须看到，由于佛像巨大或者数量众多，对黄金的消耗也非常明显。此外，镀成具有黄色的非金材料在使用一段时间后也会造成变色和褪色的现象，极大的影响了该类材料的市场反馈和销量。我国普陀山所建的南海观音像，高达20米重量70吨。其设计指标为金黄颜色、抗八级地震和十二级台风。所采用的仿金材料为：A1：5-6wt.%, Ni:1-2wt.%,In:0.05-0.15wt.%,余量为铜。由于该合金的本质是铜合金，而且还含数量较大的贵重金属，因而造价昂贵。考虑到我国市场上对该类型产品的需求，以及价格的敏感性。开发并产业化低成本的具备黄金色泽的新型合金，对于装饰材料行业以及塑像市场的需求会提供一种满意的答案。专利就是为了解决这些难题而提出的一种新型材料学的解决方案。

[0012] （2）本专利通过多元合金的优化，合适的成分配比和熔铸工艺的提升来开发一种具有低成本特性的海洋环境下塑像使用的具备黄金色泽的仿金合金。该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。该仿金合金用于艺术塑像的时候，不仅要求能满足异型铸造产品的需要，而且要有各种压力加工制品，比如锻铜雕像、各类工艺品焊接用焊丝等。因而具有优异成型性能的金黄色仿金合金对于满足市场需求极为重要。本专利申请保护的仿金合金具有极其优异的力学和加工性能。该材料在铸造后屈服强度可以达到160-200MPa，抗拉强度维持在350-400MPa，延伸率保持在40-50%。因而在压力加工过程中，可以在冷加工中每道次采用30%的变形量而不用进行中间退火。在大大简化工艺的前提下，不仅降低了成本，还降低了能源消耗，具有极其广泛的市场前景。

[0013] （3）熔体的收缩特性对于塑像的铸造有着很大的影响，它涉及到模型设计、装配、像高总体控制。本专利申请保护的廉价仿金合金具有极低的凝固收缩率，一般在1.2-1.5%左右。在铸造后，铸型可以维持在原有的设计水平，而不会有明显的缺陷产生。该合金在铸造后，筛网充填率达到100%，表明合金具有很好的流动性和充型性能，有利于铸造结构较为精细的工件，也有利于蜡镶铸造的成型。此外，铸件表面光洁，没有明显的砂孔、渣孔、气孔等铸造缺陷，筛网的筋条间连接完好，没有产生任何收缩裂纹。

[0014] （4）塑像在使用过程中时，会被空气中的氯离子腐蚀发生腐蚀变色。所以仿金合金的耐腐蚀能力是一个重要的评价指标。该合金中合金元素的加入除了提高了合金的硬度和可加工性，还可以提高合金的抗变色能力。其机理是在合金表面生成致密的氧化膜，覆盖在合金表面上阻止其硫化。此外，合金元素的添加，还还可以提高抗变色能力和抗氧化能力，以及提高合金抗自然时效软化的能力，并能细化晶粒，对提高合金抗变色能力也有帮助。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。该合金制备的塑像在自然环境下10年左右没有发生褪色或者变色的腐蚀过程。该材料的实施和市场销售，必将促进我国沿海地区塑像用仿金合金的发展。此外，在其它需要仿金材料的装饰领域也会得到大量的使用和推广。

具体实施方式

[0015] 实施例1一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为P:0.3wt.%,Ca:1.2wt.%,Al:8.0wt.%,Mo:1.2wt.%,Cu:23.0wt.%,Ti:1.0wt.%,Bi:
2.1wt.%，余量为锡。上述一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在
600度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在600度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理150度保温2.6小时；时效处理120度保温1.3小时。

[0016] 该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。除了具有优异的铸造性能来铸造塑像工艺品材料，该材料颜色逼真，制造的产品长久不变色，且工艺简单，成本不高，富有实用性。该合金中合金元素的加入除了提高了合金的硬度和可加工性，还可以提高合金的抗变色能力。其机理是在合金表面生成致密的氧化膜，覆盖在合金表面上阻止其硫化。在压力加工过程中，可以在冷加工中每道次采用30%的变形量而不用进行中间退火。在大大简化工艺的前提下，不仅降低了成本，还降低了能源消耗，具有极其广泛的市场前景。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。该合金制备的塑像在自然环境下10年左右没有发生褪色或者变色的腐蚀过程。

[0017] 实施例2一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为P:0.5wt.%,Ca:1.4wt.%,Al:10.0wt.%,Mo:1.5wt.%,Cu:25.0wt.%,Ti:1.4wt.%,Bi:
2.4wt.%，余量为锡。上述一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在
600度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在600度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理150度保温2.6小时；时效处理120度保温1.3小时。

[0018] 该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。除了具有优异的铸造性能来铸造塑像工艺品材料，该材料颜色逼真，制造的产品长久不变色，且工艺简单，成本不高，富有实用性。该合金中合金元素的加入除了提高了合金的硬度和可加工性，还可以提高合金的抗变色能力。其机理是在合金表面生成致密的氧化膜，覆盖在合金表面上阻止其硫化。在压力加工过程中，可以在冷加工中每道次采用30%的变形量而不用进行中间退火。在大大简化工艺的前提下，不仅降低了成本，还降低了能源消耗，具有极其广泛的市场前景。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。该合金制备的塑像在自然环境下10年左右没有发生褪色或者变色的腐蚀过程。

[0019] 实施例3一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为P:0.4wt.%,Ca:1.3wt.%,Al:9.0wt.%,Mo:1.4wt.%,Cu:24.0wt.%,Ti:1.2wt.%,Bi:
2.2wt.%，余量为锡。上述一种锡基耐冲压沿海环境下塑像用仿金锡合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在
600度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在600度保温1分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径50-100mm的钢模，并采用水冷的方式降温。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的铸造来制备复杂形状的铸件；这些铸件的最后热处理工序为：固溶处理150度保温2.6小时；时效处理120度保温1.3小时。

[0020] 该材料具有24K黄金的观感，并且该合金流动性好，晶粒细小，组织致密，氧化夹杂少，不容易产生缩孔和裂纹。除了具有优异的铸造性能来铸造塑像工艺品材料，该材料颜色逼真，制造的产品长久不变色，且工艺简单，成本不高，富有实用性。该合金中合金元素的加入除了提高了合金的硬度和可加工性，还可以提高合金的抗变色能力。其机理是在合金表面生成致密的氧化膜，覆盖在合金表面上阻止其硫化。在压力加工过程中，可以在冷加工中每道次采用30%的变形量而不用进行中间退火。在大大简化工艺的前提下，不仅降低了成本，还降低了能源消耗，具有极其广泛的市场前景。从该材料的阳极极化曲线的结果表明，该材料在NaCl的溶液中可以发生钝化，从而抑制该仿金合金在海洋性气氛下进行腐蚀或者点蚀发生。该合金制备的塑像在自然环境下10年左右没有发生褪色或者变色的腐蚀过程。

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