專利名稱：硬化的鉑裝飾制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使對鉑的硬化有效的元素擴(kuò)散并滲入純鉑和鉑合金的表面、并在鉑表面形成硬化層而得到的裝飾制品，以至于不易形成劃痕。
背景技術(shù)：
就裝飾用鉑材料來說，通過向不低于99.95％的鉑中加入金屬元素如鈀和銅而獲得的鉑合金如Pt 850、Pt 900和Pt 950，迄今為止已成為主流。然而近年來，相對上述鉑制品，消費者更青睞于Pt 1000的裝飾制品。
包含鉑合金的高硬度裝飾制品例如戒指，在佩戴時其表面上不易形成劃痕，因此具有市場需求。其中，Pt 1000特別軟(硬度Hv＝60)，因而Pt 1000具有表面容易損壞的問題。
作為對上述Pt 1000的改進(jìn)，舉例來說，有一種方法(例如日本專利No.3100864 Pt-B)，其中通過向99.95wt％的鉑中加入元素B來預(yù)先制備Pt-B合金，然后用Si氧化物制成的坩堝將上述Pt-B合金熔化，由此通過使用一部分B進(jìn)行上述Si氧化物的還原，并通過向上述Pt-B中加入Si得到可用于Pt1000飾品且符合純度權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)的高純鉑合金(例如，日本專利No.3100864)。
但是在上述方法中，通過熔模鑄造法生產(chǎn)戒指，因此硬度越高，戒指上越容易出現(xiàn)裂紋，致使維修費用提高。
作為提高鉑合金硬度的常規(guī)方法，在制造手表外部部件的方法中，有一種方法，通過該方法在具有由鉑和銅或由鉑、鈀和銅組成的鉑合金組合物的外部部件中，可預(yù)先使硼單獨地或與硅結(jié)合擴(kuò)散并滲入以便實現(xiàn)硬化(例如，日本專利公開No.09-026485)。
此外，在作為歐洲專利文獻(xiàn)(例如，歐洲專利申請公開No.0274239)的日本專利No.3048833的“現(xiàn)有技術(shù)”欄中描述了一種方法，該方法包括將金屬元素鋁、鋯、鉻和鈦通過CVD(化學(xué)氣相沉積)擴(kuò)散并參入含至少85wt％鉑的鉑首飾中，由此在表面層形成金屬間化合物以便引起硬化。
考慮到上述常規(guī)技術(shù)并為解決上述問題，本發(fā)明的目的是以很低的成本提供硬化的高純鉑裝飾制品，對于Pt 1000，可以保持符合Finance MinistryMint Bureau的等級檢驗標(biāo)準(zhǔn)的高等級，無裂紋、變形等，由于高硬度而保證了鏡面光潔度，并在佩戴時在該制品上不易形成劃痕，且對于Pt 900的硬化鉑裝飾制品，具有等于或好于Pt 1000的硬度，并具有鏡面光潔度且不易形成劃痕。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一個方面，將純鉑(其中含有99.95wt％的鉑)和鉑合金(其中含有不少于85wt％的鉑，且包含最多15wt％選自除鉑之外的貴金屬、銅、銦和鈷的一種或多種)的裝飾制品通過使用電爐或感應(yīng)加熱爐在碳(C)或氮化(N)氣氛中于500℃到1700℃下熱處理2分鐘到40小時，以便使碳(C)或氮(N)擴(kuò)散并滲入純鉑或鉑合金的表層部分，由此該硬化的鉑裝飾制品具有高硬度，且只有表面層被硬化，并且具有高的形變強度。
本發(fā)明的第二個方面，將純鉑(其中含有99.95wt％的鉑)和鉑合金(其中含有不少于85wt％的鉑，且包含最多15wt％選自除鉑之外的貴金屬、銅、銦和鈷的一種或多種)的裝飾制品，連同選自Al2O3、Fe2O3、MgO、ZrO2、SiO2、TiO2、SnO2、Cr2O3、CaO、BeO和ThO2的一種、兩種或多種陶瓷一起，在電爐或感應(yīng)加熱爐中在碳(C)氣氛中于500到1700℃下熱處理2分鐘到40小時，其中碳?xì)夥沼稍诙栊詺怏w中燃燒碳(C)獲得，通過碳(C)氣氛的還原作用使得陶瓷元素的任意一種、兩種或多種分解，擴(kuò)散并滲入純鉑和鉑合金的表層部分，由此該硬化的鉑裝飾制品具有高硬度，且只有表面層被硬化，并且具有高的形變強度。
如上所述，在第一個方面中，將純鉑和鉑合金的裝飾制品通過使用電爐或感應(yīng)加熱爐在碳(C)或氮化(N)氣氛中于500℃到1700℃下熱處理2分鐘到40小時，其中C和N對硬化有效，且使碳(C)或氮(N)擴(kuò)散并滲入純鉑或鉑合金的表層部分，由此使得只有表層被硬化的硬化的純鉑裝飾制品保持符合Finance Ministry Mint Bureau的等級檢驗標(biāo)準(zhǔn)的高等級，經(jīng)過沖壓也絲毫不出現(xiàn)裂縫，且能確保耐變形的強度等。此外，由于其高硬度，可以獲得鏡面光潔度，并可實現(xiàn)在佩戴期間不容易形成劃痕的目的。而且，該方法可提供一種硬化的鉑合金裝飾制品，在經(jīng)過沖壓等、變形等而出現(xiàn)裂縫、鏡面光潔度、和形成劃痕的難易程度方面，該制品具有比上述硬化高純度鉑制品更好的結(jié)果。
在第二方面中，將純鉑和鉑合金裝飾制品連同選自Al2O3、Fe2O3、MgO、ZrO2、SiO2、TiO2、SnO2、Cr2O3、CaO、BeO和ThO2的一種、兩種或多種陶瓷一起，通過使用電爐或感應(yīng)加熱爐在碳(C)氣氛中于500℃到1700℃下熱處理2分鐘到40小時，其中碳?xì)夥沼稍诙栊詺怏w氣氛中燃燒碳(C)獲得，從而使任意一種、兩種或多種由碳分解的陶瓷組成元素擴(kuò)散并滲入純鉑和鉑合金的表層部分。這個只有表層被硬化的硬化的純鉑裝飾制品保持了符合FinanceMinistry Mint Bureau的等級檢驗標(biāo)準(zhǔn)的高等級，由于高硬度而可以獲得鏡面光潔度，在佩戴期間不易形成劃痕，經(jīng)過沖壓也絲毫不出現(xiàn)裂縫，并獲得能確保耐變形的強度等。對于硬化的鉑合金裝飾制品，經(jīng)過沖壓等而不出現(xiàn)裂縫，并對于硬度、變形等、鏡面光潔度性能及劃痕狀況來說，其結(jié)果優(yōu)于熱處理之前的鉑合金制品。


圖1顯示實施方案1中由C的擴(kuò)散和滲入產(chǎn)生的Pt 1000硬度的變化。
圖2顯示實施方案2中由C的擴(kuò)散和滲入產(chǎn)生的Pt 950硬度的變化。
圖3顯示實施方案3中由C的擴(kuò)散和滲入產(chǎn)生的Pt 900硬度的變化。
具體實施例方式
下面通過實際例子來描述本發(fā)明的實施方案。在實施方案中，使用由AKASI制造的維氏硬度計MVK-E進(jìn)行硬度測定，并在壓縮試驗(變形強度)中，使用U-型拉伸試驗機AGS-5000ND。每項測試使用十個試樣，通過改變濕度和時間進(jìn)行五次到十次硬化處理，其中表面硬度Hv＝不少于200的例子作為如下所述的實施方案，十個樣品的平均值作為測定值。
使用通過熔模鑄造法制造的Pt 1000戒指作為試樣，將戒指在感應(yīng)加熱爐內(nèi)于碳(C)氣氛中在1200℃下加熱20小時進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理。該處理后，取出十個Pt 1000戒指，通過磁性拋光進(jìn)行粗磨。然后，通過磨光進(jìn)行鏡面拋光。將經(jīng)過拋光的Pt1000戒指樣品在厚度方向上切開，并將截面拋光。用AKASI制造的維氏硬度計MVK-E測量截面的維氏硬度。其表面硬度Hv＝237，且硬度向內(nèi)部減小，并在進(jìn)入內(nèi)部約250μm位置處，硬度Hv＝60，該數(shù)值與滲透處理之前的硬度相同。當(dāng)使用由SHIMADZU制造的拉伸試驗機AGS-500ND進(jìn)行拉伸試驗(變形強度)時，沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀的樣品顯示的變形強度為4kgf，而進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀的樣品顯示11kgf的變形強度，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的2.5倍。因而，獲得了Pt 1000戒指，該Pt 1000戒指具有遠(yuǎn)高于擴(kuò)散和滲透處理之前的表面硬度和變形強度，而且滿足Finance Ministry MintBureau的等級檢驗標(biāo)準(zhǔn)。圖1顯示在實施方案1中用顯微維氏硬度計測量的在碳(C)擴(kuò)散和滲透處理過程中從樣品的表面到其內(nèi)部硬度(Hv)的變化。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 950戒指樣品在電爐內(nèi)在1500℃溫度下于碳(C)氣氛中加熱0.5小時并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理。經(jīng)過滲透處理后，將通過磨光鏡面拋光至產(chǎn)品等級的Pt 950戒指樣品在厚度方向上切開，拋光截面，然后測量該截面的硬度。試樣表面的硬度Hv＝237，并向內(nèi)部方向減小，離試樣表面約250μm處的硬度Hv＝105，這個值等于熱處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其值為12kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的兩倍。圖2顯示在實施方案2中進(jìn)行碳(C)擴(kuò)散和滲透處理時用顯微維氏硬度計測量的從樣品表面到內(nèi)部的硬度(HV)變化的結(jié)果。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 900戒指樣品在感應(yīng)加熱爐內(nèi)1400℃溫度下于碳(C)氣氛中加熱15小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理。經(jīng)過處理后通過磨光將Pt 900戒指鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此鏡面拋光的Pt 900戒指樣品在厚度方向上切開，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝247，并從樣品表面向內(nèi)部減小，距樣品表面約250μm處的硬度Hv＝115，其值等于在熱處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其值為15kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的三倍。圖3顯示在實施方案3中進(jìn)行碳(C)擴(kuò)散和滲透處理時用顯微維氏硬度計測量的從樣品表面到內(nèi)部的硬度(HV)變化的結(jié)果。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 1000垂飾樣品在感應(yīng)加熱爐內(nèi)1400℃溫度下于氮化(N)氣氛中加熱25小時并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理。經(jīng)過處理后，通過磨光將Pt 1000垂飾樣品鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此境面拋光的Pt 1000垂飾樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝228，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且距樣品表面約200μm處的硬度Hv＝60，其值等于在熱處理之前的硬度。當(dāng)通過Finance Ministry MintBureau Grade Examination對試樣進(jìn)行測試時，這些試樣可以滿足該標(biāo)準(zhǔn)。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 950戒指樣品在電爐內(nèi)1100℃溫度下于氮化(N)氣氛中加熱40小時并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理。經(jīng)過處理后，將Pt 950戒指樣品通過磨光鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此鏡面拋光的Pt 950戒指樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝262，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且距樣品表面約200μm處的硬度Hv＝116，其值等于在熱處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其值為13kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的2.5倍。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 900垂飾樣品在電爐內(nèi)1300℃溫度下于氮化(N)氣氛中加熱30小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理。經(jīng)過處理后，將Pt 900垂飾樣品通過磨光鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此鏡面拋光的Pt 900垂飾樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝257，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且距樣品表面約200μm處的硬度Hv＝109，其值等于在熱處理之前的硬度。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 1000戒指樣品和MgO在感應(yīng)加熱爐內(nèi)在碳(C)氣氛中在1500℃下同時加熱10小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理，該碳(C)氣氛通過在惰性氣體氣氛中燃燒碳而獲得。經(jīng)過處理后，取出Pt 1000戒指，通過磁性拋光進(jìn)行粗磨，然后通過磨光進(jìn)行鏡面拋光。將如此拋光的Pt 1000戒指樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的維氏硬度。樣品表面的硬度Hv＝237，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且在進(jìn)入內(nèi)部約250μm處的硬度Hv＝63，其值等于在滲透處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其值為13kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的2.5倍。因而，獲得了Pt 1000戒指，該Pt 1000戒指具有遠(yuǎn)高于擴(kuò)散和滲透處理之前的表面硬度和變形強度，并且滿足Finance Ministry MintBureau的等級檢驗標(biāo)準(zhǔn)。
將通過滾筒拋光進(jìn)行了粗磨的Pt 900戒指樣品和MgO在感應(yīng)加熱爐內(nèi)在碳(C)氣氛中同時加熱，在1400℃溫度下加熱10小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理，該碳(C)氣氛通過在惰性氣體氣氛中燃燒碳(C)而獲得。經(jīng)過處理后，將Pt 900戒指通過磨光鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此拋光的Pt 900戒指樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝245，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且在進(jìn)入內(nèi)部約250μm處的硬度Hv＝107，其值等于在滲透處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其數(shù)值為14kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的兩倍。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 1000戒指樣品和Al2O3在電爐內(nèi)在碳(C)氣氛中在1500℃溫度下同時加熱15小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理，該碳(C)氣氛通過在惰性氣體氣氛中燃燒碳(C)而獲得。經(jīng)過處理后，將Pt 1000戒指通過磨光鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此拋光的Pt 1000戒指樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝223，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且在進(jìn)入內(nèi)部約250μm處的硬度Hv＝65，其值等于在滲透處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其值為11kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的兩倍。

將通過滾筒拋光進(jìn)行了粗磨的Pt 950戒指和Al2O3在電爐內(nèi)在碳(C)氣氛中在1300℃溫度下同時加熱30小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理，該碳(C)氣氛通過在惰性氣體氣氛中燃燒碳(C)而獲得。經(jīng)過處理后，將Pt 950戒指通過磨光進(jìn)行鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此拋光的Pt 950戒指樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝216，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且進(jìn)入內(nèi)部約250μm處的硬度Hv＝115，其值等于在滲透處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其值為11kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的兩倍。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 1000戒指樣品與ZrO2和CaO一起在電爐內(nèi)在碳(C)氣氛中在1500℃溫度下同時加熱1小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理，該碳(C)氣氛通過在惰性氣體氣氛中燃燒碳(C)而獲得。經(jīng)過處理后，將Pt 1000戒指樣品通過磨光進(jìn)行鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此拋光的Pt 1000戒指樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝212，并從樣品表面向內(nèi)部減小，距樣品表面約250μm處的硬度Hv＝58，其值等于在熱處理之前的硬度。當(dāng)測量其變形強度時，其值為12kgf，大約為沒有進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理的同樣形狀樣品的變形強度的兩倍。因而，獲得了Pt 1000戒指，該Pt 1000戒指具有遠(yuǎn)高于擴(kuò)散和滲透處理之前的表面硬度和變形強度，且滿足Finance Ministry Mint Bureau的等級檢驗標(biāo)準(zhǔn)。
將通過磨光進(jìn)行了鏡面拋光的Pt 900垂飾樣品與ZrO2和CaO一起在電爐內(nèi)同時在碳(C)氣氛中在1100℃溫度下同時加熱10小時，并進(jìn)行擴(kuò)散和滲透處理，該碳(C)氣氛通過在惰性氣體氣氛中燃燒碳(C)而獲得。經(jīng)過處理后，將Pt 900垂飾樣品通過磨光進(jìn)行鏡面拋光至產(chǎn)品等級。將如此拋光的Pt 900垂飾樣品在厚度方向上切割，拋光截面，然后測量截面的硬度。樣品表面的硬度Hv＝203，并從樣品表面向內(nèi)部減小，并且距樣品表面約250μm處的硬度Hv＝102，其值等于在滲透處理之前的硬度。
表1顯示了實施方案1到實施方案12中為得到本發(fā)明硬化的鉑裝飾制品的硬化處理的結(jié)果。從表中可以清楚看出，表面硬度具有比內(nèi)部硬度更高的值。
表1硬化處理結(jié)果列表

即使使用如Fe2O3、SiO2、TiO2、SnO2、Cr2O3、BeO和ThO2的陶瓷，通過實施方案7-12所述的方法和條件可以得到類似效果。
權(quán)利要求
1.一種硬化的鉑裝飾制品，其中將純鉑和鉑合金裝飾制品通過使用電爐或感應(yīng)加熱爐在碳(C)或氮化(N)氣氛中于500℃到1700℃下熱處理2分鐘到40小時，以便使碳(C)或氮(N)擴(kuò)散并滲入純鉑和鉑合金的表層部分，由此使該硬化的鉑裝飾制品具有高硬度以及高的形變強度，且只有表層被硬化。
2.一種硬化的鉑裝飾制品，其中將純鉑和鉑合金裝飾制品，連同選自Al2O3、Fe2O3、MgO、ZrO2、SiO2、TiO2、SnO2、Cr2O3、CaO、BeO和ThO2的一種、兩種或多種陶瓷一起，在電爐或感應(yīng)加熱爐中在碳(C)氣氛中于500℃到1700℃下熱處理2分鐘到40小時，其中碳?xì)夥沼稍诙栊詺怏w中燃燒碳(C)獲得，以便使陶瓷元素的任意一種、兩種或多種通過碳(C)的還原作用分解，以擴(kuò)散并滲入純鉑和鉑合金的表層部分，由此使該硬化的鉑裝飾制品具有高硬度以及高的形變強度，且只有表面層被硬化。
全文摘要
本發(fā)明以很低的成本提供一種硬化的高純鉑裝飾制品，對于Pt 1000，可以保持符合Finance Ministry Mint Bureau的等級檢驗標(biāo)準(zhǔn)的高等級，無裂紋、變形等，由于高硬度從而保證了鏡面光潔度，并在佩戴時不易形成刮痕，且對于Pt 900的硬化的鉑裝飾制品，具有等同或好于Pt 1000的硬度，具有鏡面光潔度且不易形成劃痕。將鉑和鉑合金裝飾制品，與一種、兩種或多種陶瓷一起，在電爐或感應(yīng)加熱爐中在碳(C)氣氛中于500℃到1700℃熱處理2分鐘到40小時，其中碳(C)氣氛通過在惰性氣體中燃燒碳(C)獲得，以便使得陶瓷元素的任意一種、兩種或多種擴(kuò)散并滲入，由此得到高硬度、高變形強度且只有表層被硬化的裝飾制品。
文檔編號C23C8/24GK1760403SQ20051009223
公開日2006年4月19日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者村田敬昭 申請人:株式會社桑山