首饰贵金属材料及工艺学：其它金属首饰材料及工艺性能

1、其它金属首饰材料及工艺性能,第一节 铜合金材料及其工艺性能,铜的概述铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到35。自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿,铜的性质,铜的物理和力学性质 铜为紫红色金属，质地坚韧、有延展性；热导率和电导率都很高；熔点1083.40.2， 沸点2567， 密度8.92g/cm3。 导电性能和导

2、热性能仅次于银，纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。 在20时，铜的热导率是397w/mk； 电阻率是1.673010-6cm， 其电导率是银的94； 铜的机械性能与物理状态有关，也受温度和晶粒大小的影响。热轧铜抗拉强度为220.5N/mm2，屈服强度为69N/mm2，伸长率是45；冷轧铜的断面减缩70后抗拉强度增加到约393N/mm2，伸长率降至4,铜能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金。主要分成三类： 黄铜是铜锌合金， 青铜是铜锡合金和铜铝合金， 白铜是铜钴镍合金,铜的化学性质,铜的化学性质不活泼，在干燥空气和水中无反应；与含有二氧化碳湿空气接触时表面逐渐形成绿色的铜锈： 2

3、Cu+O2+CO2+H2O=Cu(OH)2CuCO3 铜在空气中加热时表面形成黑色氧化铜CuO；在氧气不足的情况下，形成红色氧化亚铜Cu2O。铜与硫蒸气反应，能形成硫化铜CuS、硫化亚铜Cu2S或非化学计量的硫化铜。铜在常温下与卤素有反应；与氮气即使在高温下也无反应；在加热情况下与氧化二氮、氧化氮作用形成Cu2O；与二氧化氮作用形成CuO。 铜与盐酸或稀硫酸不起作用，遇氧化性强的硝酸或热浓硫酸有反应： Cu+4HNO3（浓）Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3（稀）3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2+2H2O 还能溶于热的氯化铜

4、盐酸溶液或氯化铁溶液中： Cu+CuCl2+2HCl2HCuCl2 Cu+FeCl3+HClFeCl2+HCuCl2,化合物中铜的主要氧化态是+1、+2，极少数是+3。在高温和干态时，一价铜化合物是稳定的，许多二价铜化合物加热能转变成一价： 4CuO2Cu2O+O2 2CuSCu2S+S 2CuCl22CuCl+Cl2 但在水溶液中，以二价稳定，一价铜化合物易因歧化反应生成二价铜和金属铜： 2Cu+Cu2+Cu 三价铜化合物不重要，已知的K3CuF6为淡绿色结晶,1。 纯铜,纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的,但表面形成氧化铜膜后,外观呈紫红色,故常称紫铜,2。铜合金,铜除了纯铜外，铜可以与锡、锌、镍

5、等金属化合成具有不同特点的合金，即青铜、黄铜和白铜。 借助于合金化，可大大改善铜的强度和耐锈蚀性。这些合金有的耐磨，铸造性能好，有的具有较好的机械性能和耐腐蚀性能。 1）黄铜：在纯铜（99.99%）中加入锌，则称黄铜，以字母H表示。H后面的数字表示合金的含铜量，如H80表示含铜量80,HPb59-1表示含铅铜59%、含铅量1%的普通黄铜。 黄铜具有良好的加工性能和耐腐蚀性能，与纯铜相比，价格低廉，色泽美丽，近似24K黄金的色泽，常用于制造首饰工艺品； 黄铜在中性盐类水溶液中极易发生电化学腐蚀。 黄铜的主要热处理工艺是退火，包括再结晶退火和去应力退火， 再结晶退火一般在600700度进行 去应力

6、退火温度一般在230300度,2）白铜：以镍为主要合金元素的铜基合金称为白铜，以字母B表示。 3）青铜：除了锌和镍以外，加入其它金属元素的所有铜合金均称做青铜，称古铜(Bronze),以字母Q表示，Q后面为主加元素的化学符号及百分数含量。如QSn7，为含 Sn7的锡青铜。若合金中还添加其它元素时，则只写添加元素的百分数含量。如QSn6.5-0.4，为含 Sn6.5其它元素 0.4的锡青铜。 加入什么元素就称为什么元素的青铜，最主要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。如锡青铜在我国应用的历史非常悠久，用于铸造钟、鼎、乐器和祭器等。锡青铜也可用作轴承、轴套和耐磨零件等,4）红铜(Red brass)则是用8

7、5铜和15锌混合成的合金。 铜饰品必须在制成后再作电镀或作其它化学处理,否则会氧化,第二节 钛合金材料及其工艺性能,1。钛(Titanium)是一种较新发现的金属。十八世纪末期,德国的化学家用希腊神话中巨神泰坦(Titan)的名字来正式命名这种金属,因此,钛又称为“泰坦金属”。化学符号是Ti,它是一种深灰色无定形金属粉,比重为4.5,熔点是1668。 它能溶于温盐酸,普遍存于岩石、矿水、动物骨内或太阳周围的大气。 主要的钛矿是金红石(Rutite)和钛铁矿(Ilmenite)等。 鈇是一种特别的金属,性质非常轻盈,却又十分坚韧和耐腐蚀;用普通的工具不能将它焊接起来;加上电流和化学处理后,它可产

8、生不同颜色,因而使首饰制作增加一种五彩缤纷的材料,钛元素发现于18世纪末,1791年英国化学爱好者W.格雷戈尔(Gregor)在矿物中发现一种未知新元素。1795年德国化学家M.H.克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石(TiO2)时发现了该元素，他用希腊神话中大地之子泰坦（Titan）的名字来命名（中文按它原文名称的译音，定名为钛）。在古希腊，“泰坦精神”就是勇往直前的同义词,用titanium的名字来命名表示金属钛所具有的天然强度。钛(Ti)-银灰色金属，比重4.5，熔点1668；C。 钛是一种很特别的金属，质地非常轻盈，却又十分坚韧和耐腐蚀，它不会像银会变黑，在常温下终身保持本身的色

9、调。钛的熔点与铂金相差不多，因此常用于航天.军工精密部件。加上电流和化学处理后，会产生不同的颜色,钛金属的生物相容性,因为钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，它是唯一对人类植物神经和味觉没有任何影响的金属。钛又被人们称为“亲生物金属”。 钛在医学上有着独特的用途。在骨头损伤处，用钛片和钛螺丝钉固定好，过几个月，骨头就会长在钛片上和螺丝钉的螺纹里。新的肌肉就包在钛片上，这种“钛骨”就如真的骨头一样，甚至可以用钛制人造骨头来代替人骨治疗骨折,由于钛的以上特性，它特有的银灰色调不论是高抛光.丝光.亚光都有很好的表现，是除贵金属铂，金以外最合适的首饰金属

10、，在国外现代首饰设计中经常使用,是国际上流行的首饰用材。 至于款型设计上，极简干净的切割，高度的设计性与低调的前卫风格，备受年轻白领的推崇。 但由于钛的加工技术要求很高，用普通设备很难浇铸成型，用普通工具又很难将它焊接起来，所以很难形成生产规模。因此，在国内首饰市场很难见到它的踪影，市场上俗称钛金,钛首饰是一项正在兴起,并逐渐为越来越多的人所认识和接受的新型首饰产品.因为钛金属拥有诸多的优良特性非常适合成为首饰加工用材.另外,钛金属密度小重量轻,只有不锈钢的一半,但具有更大的比强度.它坚硬,因而钛首饰不易象金,银等首饰易刮花.它耐腐蚀.钛首饰还有非常丰富的颜色特性.毋须染色,只要改变钛首饰表面

11、氧化膜的厚度,就可以得到一系列的颜色变化(由光的折射所致).钛氧化膜异常坚硬,不会在自然条件下变色.这也是其它金属所不具备的,它的表面可以有很多种颜色变化，只要把金属钛放在电解液中通上一定的电流，通过一段时间，其表面就会被电转化上一层氧化膜，而氧化膜的厚薄可决定颜色的变化(这是由光的折射原理造成的)，这不需要外加元素，下边是钛理论上可致色光谱。 致色氧化膜比钛金属更加坚硬，而且不会如涂料.染料那样退色，比电镀有更高的硬度和更强的结合力。 金属钛多种颜色变化给钛首饰设计带来另类风格，使首饰有了极大的色彩变化空间。首饰设计师可以以首饰为画布，以钛特有多变色彩为调色板，可以设计出炫丽多彩极有个性的时

12、尚首饰,钛合金的热处理,1退火热处理 目的：消除内应力、提高塑性、稳定组织 1) 去应力退火 400650度之间。 2）强化热处理 固溶时效强化热处理法。 3)化学热处理 钛合金在还原性介质中的抗腐蚀性交出，课采用化学热处理渗氮或电镀的方法加以克服,钛合金的工艺性能,钛及其合金可以进行锻造、轧制、冲压、焊接和切削加工。 加工过程中容易引起氢的污染，宜在微氧化的气氛中加热，且时间尽可能短。 变形抗力随变形速度的增加二快速增加，在动态下钛合金的塑性时静态下的1 /3， 钛合金的焊接性能较好，但应该严格防止氢污染,钛合金的切削加工比较困难，原因有： 第一：钛的摩擦系数大，导热性差，热量不易散失； 第

13、二：钛的化学活性搞，温度升高时易粘附刀具造成粘结磨损。 使用适当的冷却液可降低切削温度，延长刀具的使用寿命,第三节 其它工艺品材料及性能,1。稀金首饰材料 稀金首饰就是用稀金材料制作的首饰。稀金材料是一种以铜为主要原料、添加稀土及其它成份组成的新颖仿金材料，它具有耐磨性好，质地坚硬，色泽酷似黄金而不易褪色的特点。鉴于它具有上述优于一般仿金材料的特点，使它成为制造较高档仿金首饰的一种材料。 用黄金制成的首饰，价格是较昂贵的，用一般的镀黄仿金首饰、价格虽便宜，但镀层极易变色，失去装饰铁力，用稀金材料加工制成的首饰，色泽可呈18K或20K金黄色，不易氧化褪色，很适合日常配用。 最近，国内一些生产厂家

14、还开发了一种新的稀金首饰，叫做稀金磁性药物保健首饰。这种首饰涂了具有一般稀金首饰特点外，还有特殊的医疗作用，对某些常见病、慢性病有一定的疗效Q据国内一些医疗科研机构鉴定，它的保健作用是较明显的。稀金磁性药物保健首饰的开发成功，标志着首饰的用途有了突破，它将为首饰的多用途开辟了一条新路。 但必须注意的是，稀金首饰尽管在色泽上可呈18K或20K的金黄色，但它不是K金，不要误当K金，以便遭受经济损失,亚金,亚金材料是今年来我国研制成功的优良仿金材料，它由国家科委下达并委托轻工部组织有关科研单位和工厂研制，此科研成果曾被评为上海市科学技术进步三等奖。 当今国外各种仿金材料发展很快，美国、意大利、日本都

15、采用仿金材料制作首饰、室内工艺品、硬币、眼睛架、皮包夹等。我国对亚金材料的研究和运用就是为了赶上国际水平。根据研制结果表明：亚金在色泽上极似黄金，抗腐蚀性能略亚与黄金。例如，其抗变色性：在恒温（352）、恒温（80-90%）试验箱内腐蚀100小时，仍能保持较高光泽度而基本不变色；在室内环境中大气腐蚀二年基本不变色。亚金材料制成首饰，可以不需镀金，这不仅为国家节约大量黄金，还避免由于氰化镀金造成环境污染。 现在用亚金材料制成的各种首饰不仅受到国内消费者的喜爱，而且在国外也颇有好评。在汉城奥运会期间，我国有关部门用亚金材料制成熊猫仿金纪念币送去销售，运动员和当地市民都纷纷购买，汉城商人即向我国批量

16、订购各种亚金产品。在一九八八年春季地22届全国旅游产品、内销工艺品展评中，亚金系列收拾荣获优秀旅游产品奖,锗金（Ge,年俄罗斯化学家门捷列夫，发现元素周期律时预言一种未知元素“类硅”的存在，并根据周期律推论出它的许多性质。在年，德国化学家文克勤（Winkler,C.A.18381904），用光谱分析法分析硫银锗矿时，发现了这种“类硅”的新元素，并命名为锗，符合Ge，意在纪念德国。 文克勤用氢气使硫化锗还原为金属锗，还研究了它的性质，并与门捷列夫推论的性质作了如下的对比：当文克勤看到自己所发现的锗与门捷列夫所预言的“类硅”性质如此接近，使他大为惊奇。他说：“再也没有比类硅的发现能这样好地证明元素

17、周期律的正确性了，他不仅证明了这个有胆略的理论，它还扩大了人们在化学方面的眼界，而且在认识领域里也迈进了一步。,锗的性质,锗是淡灰色带有金属光泽的物质，它具有金刚石型的立方晶格。锗的密度5.47g/cm3，熔点958，沸点2700，硬度约为6，但质地较脆，不能承受任何机械处理。锗在导电性方面和其它金属不同，它是一种半导体，高电阻是锗的最大特点，如果以汞的导电率为1，则锗的导电率为0.001。 锗的化学性质很稳定。它在室温下与空气和水都不发生作用，加热到700以上，才能和氧相互化合生成白色的二氧化锗。加热时，它也能与卤素、硫、氮直接化合。 锗不溶于稀酸溶液，也不溶于碱溶液中，但较易溶解在浓的氢氟

18、酸、浓硝酸以及热浓硫酸中，能很好地溶解锗的只有王水。此外，锗还能溶在过氧化氢中。熔融的碱也能与锗作用。 锗的化学性质在一定程度上，介于硅和锡两者之间。在化合物中锗具有正化合价（+2，+4），并且它的阳离子Ge2+是极强的还原剂。两价锗的化合物较不稳定，容易被氧化,锗是一种银灰色的金属。据x光的研究证明；锗晶体里的原子排列，与金刚石相同。所以它硬而脆。锗用来制造晶体整流器(二极管)、晶体放大器(三极管)、检波器等，比通常的电子管寿命长、体积小、耐震、耐撞，所以被广泛地用于电子计算机、雷达设备、遥控仪器上。用作半导体材料的锗，必须非常纯，含锗要在 99.999999以上(简称八个九)。现在，人们用

19、区域熔炼法，已经制出了11个九以上的纯锗，也就是说，在一千亿个原子中，只有一个杂质原子。现在，全世界锗的年产量只有几十吨。你别以为这个数字很小，要知道每个半导体器件所需要的锗，只有极少极少的一点儿，几十吨的锗，可以制成几十亿个半导体器件呢,锗的药用功能,传说以前有个身患肺痨的人，经过长期治疗毫不见效，病情反而愈加重了。在生命所剩不多的时间里，他毅然离家，搬进了深山老林，终日与山鸟为伴。这样过了几年后，他又完全健康地回到了家里，当人们见到他时，都十分惊讶，纷纷问他吃了什么“仙丹灵药”。他回答说，吃的食物跟以前一样，只是一日三餐坚持吃一些大蒜”虽然人们都弄不清楚大蒜为何能治疗痨病，但却都在每顿饭时

20、食用一些蒜泥。从此，这儿的人很少再得痨病。大蒜中含有许多天然抗癌元素硒和锗。微量元素硒，能够清除人体内极为有害的自由基，保护细胞的结构和功能，它还能刺激免疫球蛋白产生抗体，增强人体对疾病的抵抗力。浙江有个盛产茶叶的村庄，那里的人都酷爱饮茶，长寿的人很多，几乎没有癌症，被誉为“无癌村”、“长寿庄”，经过种学家们的分析，茶叶中含有大量的硒，是那里无癌长寿的主要原因,至于微量元素锗，作用就更大了，它能促进人体血液循环，增强人体的抵抗力，还能使衰老或丧失功能的细胞恢复功能。更重要的是，锗可以通过生物电位，抑制癌细胞的繁殖，它还能诱发人体内的干扰素，将巨噬细胞诱变为抗癌性巨噬细胞，所以有防癌抗癌作用。补

21、充徽量元素硒、锗的途径很多，但都不如食用大蒜，因为它没有任何毒副作用。大蒜的食用方法很多，可以做成蒜泥等。除了能防治癌症之外，大蒜还可以抑制胆固醇的合成，有效地防止高血压病。已患有高血压的病人，长期食用大蒜，也可以稳定病情，降低血压。 在医学上，由于锗能刺激红血球的生成，所以锗的化合物可用来治疗贫血病与嗜眠症,1）镀金首饰：在非黄金材料（如银、铜、铅、锌等合金材料）上电镀一层24K金。好的镀层应在1025微米厚。一段镀层25个微米。 （2）鎏金首饰： 鎏金是一种古老的镀金工艺，是在铜、银等价值较低的首饰上均匀地涂上一层金与汞的混合稠浆，然后在低温下烘烤，汞遇热蒸发，金则附着铜的表面，然后压平、

22、抛光而成。（3）镀黄首饰：即在非贵重金属首饰的表面上镀上一层黄铜,4）包金首饰：包金首饰是指在铜、银、铅、铝、锌及合金材料的表面上压上一层金箔，金箔的厚度1050um之间，由于包金首饰金箔的厚度比镀金厚，外表与黄金首饰相似。 2层黄金一般都在10K以上，并且要求包金的重量不少于1/20的整件首饰重量。 常见标记有1/1018K。表明用18K金箔包金，金箔厚度与胎体厚度之比为1/10。 这种包金首饰在美国又名填金，都打有KF的印记，如果金箔是18K金，就在首饰内侧打上18KF印记,钛小知识【1】钛分钛合金和纯钛，纯钛是100%钛，不掺有任何金属，耐高低温、耐腐蚀、密度小、高强度等优点；钛合金是钛掺有一部分其他金属，称为钛合金，硬度稍大，但防腐等性能方面没纯钛好【2】钛钢不是钛，是不锈钢，型号为316，为吸引人通常称为钛钢；【3】镀钛是在其他