专利名称：一种采用非晶合金包镶宝石的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用块体非晶合金材料热塑成型或吹塑成型包镶固定宝石的方法。
背景技术：
包镶是一种利用金属包裹住宝石周边进行镶嵌的宝石镶嵌工艺。与其他镶嵌工艺如齿镶、轨道镶、钉镶、角镶等相比，其特点在于密闭性大，牢固性强。由于包镶减少了宝石部分透过的光彩，故不适合透明及颗粒较小的宝石，所以一般采用包镶镶嵌的宝石颗粒大而厚实，能够给人以稳重高贵大方的感觉，适合于男士和成熟女士的佩戴。包镶可以分为有边包镶和无边包镶，其中有边包镶是在宝石的周围有一金属边包裹的包镶方式，无边包镶则是在宝石周围无环状边的镶嵌方式，主要用于镶嵌小粒宝石或者副石。包镶根据包裹的
金属边范围的大小还可以分为全包镶、半包镶和齿包镶，齿包则主要针对马眼宝石，又称为“包角镶”或“马眼镶”。现阶段镶嵌首饰用的贵金属如金、钼比较柔软，采用这些贵金属作为包镶材料对宝石进行包镶，可能导致首饰贵金属包镶结构在使用过程中变形甚至引起宝石脱落。解决这一问题的方法一般是在贵金属中添加合金成分增加强度或者采用其它较高强度的合金，如18K金，925银，或者采用常见金属表面镀金。但增加首饰金属部分强度的同时会引起新的问题，如由于强度增加在包镶镶嵌加工时需要更大挤压压力，但由于许多宝石都是脆性材料且存在细微裂纹，镶嵌时挤压压力的控制不当极易导致宝石开裂损坏，而且镶嵌时金属过高的表面硬度也可能在一些较软的宝石上留下划痕，造成重大损失。因此寻找一种新型材料，在包镶加工时具有较大的塑性，冷却后具有较高的强度，就能两全齐美的保证包镶工艺的操作性和包镶结构的稳固性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用块体非晶合金包镶宝石的方法，其材料特点为在过冷液相区内具有热塑成型或吹塑成型能力，冷却后具有高强度、高硬度、耐腐蚀等优点。本发明原理是非晶合金在其玻璃转变温度Tg和晶化温度之间Tx的过冷液相区宽度ATx=Tx-Tg范围内具有超塑性，只需要很小的挤压压力就能像塑料一样的热塑成型，或者吹塑成型。块体非晶合金(金属玻璃)一般指过冷液相区宽度较宽的非晶合金Δ Tx>30°C，利用块体非晶合金这一特点，保持温度在过冷液相区范围内(TgIx)对戒指项链等首饰本体、宝石包镶结构、宝石底托和首饰本体连接等结构一次热塑(或吹塑)成型。同时非晶合金冷却到常温下后具有超越普通金属材料的高强度、高硬度、耐腐蚀性等特点，这保证了宝石包镶结构的稳固性及金属光泽的长效性。实现本发明目的的技术解决方案为一种采用块体非晶合金包镶宝石的方法，包括以下步骤
步骤I.选择玻璃转变温度为70°c <Tg〈400°C、过冷液相区宽度Λ Tx>30°C的块体非晶合金材料；
步骤2.将宝石和块体非晶合金放入模具中，采用热塑成型工艺或吹塑成型工艺将上述非晶合金材料压制形成包镶结构。 步骤I中所述的块体非晶合金材料优选Au基、Pd基或Pt基。步骤I中所述的块体非晶合金可采用采用熔体急冷法、铜模铸造法、水淬法或机械合金化法制备。步骤2中所述的热塑成型或吹塑成型工艺的温度控制在过冷液相区范围内，SP玻璃转变温度Tg与晶化温度Tx之间，热塑挤压压力控制在O. 05-10MPa,吹塑气压控制在50kPa。本发明与现有的首饰包镶材料及工艺相比，其显著优点是
1.包镶加工时采用较低温的热塑(吹塑)成型工艺，过冷液相区温度范围内块体非晶合金与金、钼等传统材料相比塑性更好，降低了加工时对宝石的可能损害；
2.首饰本体形状、包镶结构、宝石底托和首饰本体连接等均可一次塑性成型，操作简便，用时较短；
3.块体非晶合金冷却至室温后具有高强度、高硬度的特点，宝石牢固性强，包镶强度显著提高；
4.非晶合金材料具有很强的耐腐蚀性，能长期保持金属光泽；
5.与传统参杂提高贵金属强度不同的是，块体非晶合金本身售价较高，采用贵金属基的非晶合金材料在提高强度的同时保证了首饰的价值。
具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本发明。实施例I.使用Pd基块体非晶合金戒指包镶红宝石
采用水淬法制备Pd基非晶合金Pd77Cu6Si17，具体热力学数据如下玻璃转变温度Tg=369°C，晶化温度Tx=413°C，过冷液相区宽度ATx=413°C -369°C =44°C。根据戒指模具设计，将红宝石放置于设计好的模具中的指定位置，同时将Pd基非晶合金放入戒指模具中，加热模具至400 V左右，保持非晶合金温度在过冷液相区范围(369-4130C )内进行挤压热塑成型与红宝石形成包镶结构，挤压压力为5MPa，冷去后取出戒指，最后对非晶合金戒指表面进行整修处理。实施例2.使用Au基块体非晶合金金戒指包镶红宝石
采用铜模铸造法制备Au基非晶合金Au55Cu25Si2tl，具体热力学数据如下Tg=75°C，Tx=IlO0C, Λ Tx=35°C。根据戒指模具设计，将红宝石放置于设计好的模具中指定位置，同时将Au基非晶合金放入戒指模具中，加热模具至100°C左右，保持非晶合金温度在过冷液相区范围(75-110°C)内进行挤压热塑成型与红宝石形成包镶结构，挤压压力为IMPa，冷去后取出戒指，最后对非晶合金戒指表面进行整修处理。实施例3.使用Pt基块体非晶合金底座包镶钻石及与钼金首饰连接
采用铜模铸造法制备Pt基非晶合金Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5，具体热力学数据如下Tg=235°C, Tx=333°C, ATx=98°C。根据首饰模具设计，将宝石和戒指指圈放置于设计好的模具中指定位置，将Pt基非晶合金放入模具中宝石和指圈之间位置，加热模具至280°C左右，保持模具温度在过冷液相区范围内进行挤压热塑一体成型，挤压压力为lOMPa，同时形成“宝石一戒托一指圈”结构。宝石与戒托为包镶结构连接，戒托与指圈采用嵌合连接。待丰旲具冷却后取出完整首饰。实施例4.使用Au基块体非晶合金项链挂坠吹塑包镶红宝石
采用铜模铸造法制备金基非晶合金Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Si16.3,具体热力学数据如下Tg=128°C,Tx=186°C, AT=58°C。根据首饰模具设计，将红宝石固定在设计好的模具内指定位置，将Au非晶合金型胚放入吹塑模具一端中，加热吹塑模具及非晶合金至150°C左右，保持非晶合金温度在过冷液相区范围(128°C ^186°C)内，采用50kPa的吹塑气压吹入压缩空气，使塑性非晶合金紧贴模具内侧，对宝石进行包镶固定，同时形成具有空心结构的挂坠。待冷却后取出对挂坠表面进行整修处理。实施例5.使用非贵金属Cu基块体非晶合金项链挂坠吹塑包镶锆石
采用铜模铸造法制备Cu基非晶合金Cu46Zr42Al7Y5,具体热力学数据如下Tg=399°C， Tx=499°C, AT=100°C。根据首饰模具设计，将锆石固定在设计好的模具内指定位置，将Cu基非晶合金型胚放入吹塑模具一端中，加热吹塑模具及非晶合金至450°C左右，保持非晶合金温度在过冷液相区范围内，采用50kPa的吹塑气压吹入压缩空气，使塑性非晶合金紧贴模具内侧，对锆石进行包镶固定，同时形成具有空心结构的挂坠。冷去后取出，最后对挂坠表面进行整修处理。实施例6.使用非贵金属Mg基块体非晶合金耳环包镶锆石
采用铜模铸造法制备Mg基非晶合金Mg65Cu25Yltl,具体热力学数据如下Tg=140°C，Tx=200°C, ATx=60°C。根据模具设计，将锆石放置于耳环模具中指定位置，同时将Mg基非晶合金放入模具中，加热模具至180°C左右，保持模具温度在过冷液相区范围内，随后进行挤压热塑成型，挤压压力为IMPa，冷却后取出耳环。本发明优选的块体非晶合金主要是Au基、Pt或Pd基，因为这类非晶合金玻璃转变温度较低，使工艺要求更低更易操作。且这些金属本身属于贵金属，售价也较高，符合首饰高贵的性质，同时他们与普通状态的Au和Pt等首饰材料具有很好的亲和性，故包镶结构与首饰金属基体的连接也很容易。包镶宝石热塑成型时既可直接采用非晶合金制作成完整首饰，也可以只制备成宝石的底托，然后再与普通贵金属制成的首饰部分嵌合连接。
权利要求
1.一种采用非晶合金包镶宝石的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 步骤I.选择玻璃转变温度为70°c <Tg〈400°C、过冷液相区宽度ATX>30°C的块体非晶合金材料； 步骤2.将宝石和块体非晶合金放入模具中，采用热塑成型工艺或吹塑成型工艺将上述非晶合金材料压制形成包镶结构。
2.根据权利要求I所述的采用非晶合金包镶宝石的方法，其特征在于步骤I中所述的块体非晶合金材料优选Au基、Pd基或Pt基。
3.根据权利要求I所述的采用非晶合金包镶宝石的方法，其特征在于步骤I中所述的块体非晶合金可采用采用熔体急冷法、铜模铸造法、水淬法或机械合金化法制备。
4.根据权利要求I所述的采用非晶合金包镶宝石的方法，其特征在于步骤2中所述的热塑成型或吹塑成型工艺的温度控制在过冷液相区范围内，即玻璃转变温度Tg与晶化温·度Tx之间。
5.根据权利要求I所述的采用非晶合金包镶宝石的方法，其特征在于步骤2中所述的热塑挤压压力控制在O. 05-10MPa,吹塑气压控制在50kPa。
全文摘要
本发明公开了一种采用非晶合金包镶宝石的方法，包镶加工时采用过冷液相区温度大于30℃的块体非晶合金和热塑或吹塑成型工艺，与金、铂等传统包镶工艺相比，块体非晶合金塑性更好，降低了加工时对宝石的可能损害；且可一次塑性成型，操作简便，用时较短；非晶合金材料具有很强的耐腐蚀性，能长期保持金属光泽，本发明优选的块体非晶合金主要是Au基、Pt或Pd基，这些金属本身属于贵金属，售价也较高，符合首饰高贵的性质，同时他们与普通状态的Au和Pt等首饰材料具有很好的亲和性，故包镶结构与首饰金属基体的连接也很容易。
文档编号A44C17/04GK102940351SQ201210475669
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者孔见, 严钰龙 申请人:南京理工大学