[0001] 本申请涉及黄金加工的技术领域，尤其是涉及一种硬金粉的制备方法及硬金粉。

[0002] 在贵金属加工领域，尤其是黄金、铂金和银的加工过程中，提高材料的硬度、耐磨性、韧性等物理性能一直是行业内的关键技术问题。目前，通常在贵金属加工时会加入硬金粉以增加金属硬度和耐磨性。但这些硬金粉往往存在成分复杂、有毒有害、影响贵金属成色等问题。

[0003] 发明专利公布号CN116987923A公开了一种硬金粉及其应用，涉及黄金加工技术领域，以重量份数计，所述硬金粉包括以下组分：氧化铬90～120份、氧化铁1～5份、氧化钙0.1～1份和硼酸5～10份。本发明提供的硬金粉是以氧化铬为主和少量的氧化铁、氧化钙、硼酸组成，高温熔融后具有优良的渗透性能，将其加入至熔融黄金液进行高温熔炼，可改变黄金内部原子结构排列方式，发生微结构变化。但由于硬金粉制备过程中需要加入硼酸，导致硬金粉在制备和使用过程中都会形成污染，不利于硬金粉的制备使用。

[0004] 发明专利公布号CN116287841A公开了一种硬金粉及其制备方法。本申请的硬金粉包括如下原料：黄金、混合粉、氮化碳，每份所述混合粉包括如下原料：稻壳碳粉、硬质木碳粉、碳化铬、碳化钛、碳化硅、中药铅、硅粉、地龙粉、红景天粉、氧化锆粉、氧化钛粉、氧化铜粉、氧化铋、铁粉、碳化硼粉；硬金粉的制备方法，包括如下步骤：将黄金熔融，得到金水；将混合粉、氮化碳加入到金水中，得到预混料；将预混料边搅拌边熔融，得到预混水，将预混水倒入铸铃冷却、炸水，得到执模，将执模抛磁力、打砂，即得。该方案需要使用较多的原料，不利于硬金粉的高效制备，并且会使用各种非金属化合物，在使用硬金粉过程中需要在高温下，混合硬金粉和黄金，使非金属化合高温下和氧气反应形成有害气体，会对环境造成污染。

[0025] 以下结合实施例，对本申请作进一步详细说明。

[0026] 本申请提供的一实施例，一种硬金粉的制备方法，包括如下步骤：S1、在加热设备中加入原料，所述原料包括如下质量分数的物质：铋4％‑7％、银
25％‑35％及红铜60％‑70％。

[0027] 具体地，金属铋的纯度大于99.5％，其中金属铋中锑和铅的含量均不超过0.01％，金属银的纯度大于99％，金属铜的纯度大于99.95％。原料中的非金属成分在后续的有氧高温环境下，会被氧化为气态氧化物，非金属的氧化物通过沸点较低，冷却后不会凝结成固体，从而能够去除金属原料中的非金属杂质，但金属原料中的金属杂质，通常难以通过高温去除，高温后形成的金属氧化物或气态金属，在冷却后依然会凝固残留在硬金粉产物内，不利于硬金粉的性能稳定，因此尽量减少原料中金属杂质的含量。原料金属在加热前，破碎成粒径尽量小的颗粒，从而增加受热面积，使高温加热过程中，固态原料能够快速液化和气化，减少能源使用的同时，降低高温设备的负荷。

[0028] S2、在有氧环境下加热所述原料至沸腾，得到气体产物。

[0029] 具体地，加热设备需要使用耐高温和耐高压的设备，由于需要收集气体产物，因此无法在连通大气的环境下加热，设备需要承受加热过程中，气体碰撞以及气体增加产生的高压，并且在封闭环境中也需要确保氧气含量的足够，因此通常在容积较大的加热设备中加热，并且加入相对较少的原料，以保障设备内氧气含量足够，并且避免原料气化后，气体分子变多，造成加热设备内压力过大。在加热过程中升温速率能够根据使用的设备而定，在固体阶段升温速率的大小不会对原料升温造成太大影响，主要是考虑到设备的负荷大小以及提高能源的利用率。

[0030] 由于原料混合物在850℃附近开始溶解，因此当温度升高至850℃后，需要停留一段时间，使原料液化后在进一步提高温度，由于原料处于液化阶段，提高温度并无法提高原料的温度，因此停留一段时间，待原料部分转化为液态后，再进一步提高原料温度，并且由于液态的原料比热容会大于固态的原料，因此升温速度会有所下降，因此需要相应降低升温速率，避免加热设备和原料之间产生较大的温差，不利于能源的高效利用。

[0031] 液态的原料在1200℃左右开始沸腾，但由于是液态混合物，在封闭环境下液体产物无法完全气化，加热温度大于1300℃后，液态的原料进一步气化，并且气化产物的组成也随着温度的提升而变化，加热温度大于1300℃后，气化产物的组成符合硬金粉的组成，因此能够通过冷却气体产物，得到硬金粉，由于1300℃的高温不会完全气化，因此会剩余部分液态原料剩余，重新冷却后作为副产物排出。

[0032] S3、收集所述气体产物，冷却得到硬金粉。

[0033] 具体地，气体产物通过石英管冷却，石英管具有较佳的耐热性，并且能够承受较大的温度变化，有利于保障气体产物收集过程的稳定。气体产物中的各组分在气体状态下，能够分布均匀，气体产物开始降温时，使用较为快速的降温速率液化至液态，并且使用较慢的降温速率结晶形成硬金粉，能够保障硬金粉中各组分均匀分布，有利于提高硬金粉的性能。

[0034] 本申请还提供了一下实施例和应用例，以探讨本申请制备的硬金粉性能。

[0035] 实施例的铋使用纯度99.5％的金属铋，金属铋中锑和铅的含量皆低于0.01％，使用的银为纯度99％的金属银，使用的红铜为纯度99.95％的金属铜。

[0036] 实施例1硬金粉的制备包括如下步骤：
取铋2.0g、银12.0g和红铜26.0g，加入石英管中。设置加热速率为10℃/min，加热
85min后达到850℃，在850℃维持10min，使大部分原料气化，在以5/min的加热速率，加热至
1350℃，在1350℃维持5min，使原料完全气化，并且使气体产物混合均匀。冷却过程以15℃/min的降温速率降至900℃后，维持900℃至产物温度接近900℃后，调整降温速率为3℃/min，降温至750℃后，调整降温速率为15℃/min直到冷却到常温，得到硬金粉。

[0037] 实施例2硬金粉的制备包括如下步骤：
取铋1.6g、银14.0g和红铜24.4g，加入石英管中。设置加热速率为10℃/min，加热
85min后达到850℃，在850℃维持10min，使大部分原料气化，在以5/min的加热速率，加热至
1350℃，在1350℃维持5min，使原料完全气化，并且使气体产物混合均匀。冷却过程以15℃/min的降温速率降至900℃后，维持900℃至产物温度接近900℃后，调整降温速率为3℃/min，降温至750℃后，调整降温速率为15℃/min直到冷却到常温，得到硬金粉。

[0038] 实施例3硬金粉的制备包括如下步骤：
取铋2.8g、银10g和红铜27.2g，加入石英管中。设置加热速率为10℃/min，加热
85min后达到850℃，在850℃维持10min，使大部分原料气化，在以5/min的加热速率，加热至
1350℃，在1350℃维持5min，使原料完全气化，并且使气体产物混合均匀。冷却过程以15℃/min的降温速率降至900℃后，维持900℃至产物温度接近900℃后，调整降温速率为3℃/min，降温至750℃后，调整降温速率为15℃/min直到冷却到常温，得到硬金粉。

[0039] 实施例4硬金粉的制备包括如下步骤：
取铋1.8g、银10.2g和红铜28.0g，加入石英管中。设置加热速率为10℃/min，加热
85min后达到850℃，在850℃维持10min，使大部分原料气化，在以5/min的加热速率，加热至
1350℃，在1350℃维持5min，使原料完全气化，并且使气体产物混合均匀。冷却过程以15℃/min的降温速率降至900℃后，维持900℃至产物温度接近900℃后，调整降温速率为3℃/min，降温至750℃后，调整降温速率为15℃/min直到冷却到常温，得到硬金粉。

[0040] 实施例5硬金粉的制备包括如下步骤：
取铋2.6g、银13.4g和红铜24.0g，加入石英管中。设置加热速率为10℃/min，加热
85min后达到850℃，在850℃维持10min，使大部分原料气化，在以5/min的加热速率，加热至
1350℃，在1350℃维持5min，使原料完全气化，并且使气体产物混合均匀。冷却过程以15℃/min的降温速率降至900℃后，维持900℃至产物温度接近900℃后，调整降温速率为3℃/min，降温至750℃后，调整降温速率为15℃/min直到冷却到常温，得到硬金粉。

[0041] 实施例6硬金粉的制备包括如下步骤：
与实施例1的区别在于，最终的加热温度为1400℃。

[0042] 实施例7硬金粉的制备包括如下步骤：
与实施例1的区别在于，最终的加热温度为1300℃。

[0043] 对比例1硬金粉的制备包括如下步骤：
与实施例1的区别在于，原料的组成为银12.0g和红铜26g。

[0044] 对比例2硬金粉的制备包括如下步骤：
与实施例1的区别在于，最终的加热温度为1250℃。

[0045] 应用例中使用的黄金为24K黄金。

[0046] 应用例1黄金产品的制备包括如下步骤：
在坩埚内熔融黄金200g，熔融温度介于1220℃‑1250℃，加入0.2g实施例1中制备的硬金粉，持续搅拌至不再产生烟雾，将混合产物倒入模具中，得到黄金产品。

[0047] 应用例2黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g实施例2中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0048] 应用例2黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g实施例2中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0049] 应用例3黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g实施例3中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0050] 应用例4黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g实施例4中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0051] 应用例5黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g实施例5中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0052] 应用例6黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g实施例6中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0053] 应用例7黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g实施例7中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0054] 应用例8黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于实施例1中制备的硬金粉的使用量为0.16g。

[0055] 应用例9黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于实施例1中制备的硬金粉的使用量为0.24g。

[0056] 应用例10黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g对比例1中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0057] 应用例11黄金产品的制备包括如下步骤：
和应用例1的区别在于加入0.2g对比例2中制备的硬金粉替代实施例1中制备的硬金粉。

[0058] 应用例中得到黄金产品的检测：维氏硬度检测：利用《GB/T 4340.1‑2009金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》进行维氏硬度检测。

[0059] 有害元素检测：利用《GB/T 28021‑2011饰品有害元素的测定光谱法》进行有害元素检测。

[0060] 表1应用例制备的黄金产品维氏硬度检测结果：应用例 维氏硬度/HV0.2 应用例 维氏硬度/HV0.2
应用例1 105.9 应用例7 103.9
应用例2 104.5 应用例8 102.8
应用例3 105.1 应用例9 106.8
应用例4 105.4 应用例10 65.6
应用例5 104.7 应用例11 89.2
应用例6 104.1
表2应用例制备的黄金产品有害元素检测结果：
结合表1、表2、实施例、对比例和应用例探究本申请制备的硬金粉性能。

[0061] 对比表1、实施例1‑5和应用例1‑5，能够看出在气化温度为1300℃时，铋4％‑7％、银25％‑35％及红铜60％‑70％原料组成制备的硬金粉所加工的黄金产品皆具有较佳的维氏硬度，表明该原料组分的硬金粉能够有效提升黄金产品的机械强度，保障黄金产品的形态稳定。

[0062] 对比表1、实施例1、6和7和应用例1、6和7，能够看出在原来组分为铋5％、银30％及红铜65％时，气化温度在1300℃‑1400℃范围内制备的硬金粉所加工的黄金产品皆具有较佳的维氏硬度，其中气化温度为1350℃的硬金粉维氏硬度较佳，表明在气化温度范围1300℃‑1400℃范围内，气化温度1350制备的硬金粉能较好的提高黄金物理性能。

[0063] 对比表1、应用例1、8和9，能够看出随着硬金粉的加入量增加，黄金产品的维氏硬度随之提升，并且在黄金和硬金粉的重量比介于1：(0.0008‑0.0012)的范围内，硬金粉加工的黄金产品具有较佳维氏硬度，能够有效提高黄金产品的物理性能。

[0064] 对比表1、实施例1、对比例1和2以及应用例1、10和11，能够看出当硬金粉中不加入铋后，加工的黄金维氏硬度下降较大；当气化温度小于1300℃时，制备的硬金粉所制备的黄金维氏硬度下降；表明不加入部分组分以及降低原料气化温度，都不利于维持黄金的机械性能。

[0065] 对比表2和应用例能够看出，应用例的黄金产品都未检测出有害物质，表明通过本实施例制备的硬金粉，加入黄金加工后制备的黄金产品，具有较佳的安全性能，有利于保障黄金使用者的安全。

[0066] 本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。