一种制作金属花丝制品的方法
【专利摘要】本发明提供了一种新的制作金属花丝制品的方法，包括：制作花丝制品模型；将花丝制品模型放入石膏浆中，石膏硬化；将花丝制品模型通过溶解、熔融、或气化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模；将金属在流体状态注入石膏模中；金属固化后去除石膏，获得所述花丝制品。本发明方法能够制作低厚度、大体积金属花丝制品，可以满足大曲率曲面、大高低落差面、内口角等复杂结构金属花丝制品的制造。
【专利说明】
一种制作金属花丝制品的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种金属花丝制品的制作方法，尤其涉及一种石膏膜铸造法制作金属花丝制品的方法。
【背景技术】
[0002]花丝制品作为一种装饰品具有悠久的历史，传统手工制作方法效率低下、金属损耗巨大。近年来出现了一种压铸法制作花丝的方法，将金属融化后在几百吨压力下进行压铸，完成完整的花丝制品。但是该方法并不成熟，对压铸设备具有较高的要求，成本太高。
[0003]另外一种方法是石膏模铸造方法制作花丝制品，用手工将石蜡做出花丝制品所需造型，然后放入石膏浆中，石膏凝固后，高温将石蜡融化，去除石蜡后制成石膏模，石膏模中形成花丝制品形状的空洞，将金属在液态条件下压入石膏模的空洞中，冷却，将石膏敲碎，获得花丝制品。
[0004]但是这种情况下，由于石蜡容易断裂，石蜡做出的造型非常粗糙，不像手工制作的花丝那么精细；而且由于花丝制品结构复杂，单条花丝较细，花丝线条高低落差大、扭转曲面较多等原因，制造模型模具也是一大难点；另外，该方法不适于制作较细的金属花丝，因为敲碎石膏的过程中，常常会将金属花丝打断，成品率较低。
[0005]另外，现有技术无法制作大体积的金属花丝制品，通常是通过制作小件然后进行拼接的方法获得大体积金属花丝制品。
【发明内容】
[0006]针对目前石膏膜铸造法的一些缺陷，本发明提供了一种新的制作金属花丝制品的方法。
[0007]本发明所述的制造金属花丝制品的方法，包括:
[0008]制作花丝制品模型；
[0009]将花丝制品模型放入石膏浆中，石膏硬化；
[0010]将花丝制品模型通过溶解、熔融、或气化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模；
[0011 ]将金属在流体状态注入石膏模中；
[0012]金属固化后去除石膏，获得所述花丝制品。
[0013]在本发明的一种优选实施例中，制作花丝制品模型过程中，首先通过计算机建模获得花丝制品的3D模型，根据所述3D模型制作模型模具，将模型材料注入模型模具中，模型材料固化后获得花丝制品模型。
[0014]在一种更优选实施例中，所述计算机建模方法包括:将金色花丝制品进行3D扫描，得到3D图像，然后计算机建模。
[0015]在本发明的一种优选实施例中，所述模型模具可以是胶模、锡模、铝模、钢模、以及其他金属、合金、和/或非金属模具中的任意一种或几种。
[0016]其中，所述模型模具可以是开模、分块模、抽芯模、以及本领域已知的其他模具中的任意一种或几种。
[0017]在本发明的一种优选实施例中，所述模型材料优选为能够在<300°C温度下熔融或气化的材料，更优选为20-500 0C、更优选为25-400 °C、更优选为25-350 °C、更优选为30-300 °C、更优选为30-280 °C、更优选为30-250 °C、更优选为35-200 °C、如38 °C、40 °C、50 °C、60°C、100°C、150°C、180°C温度下能够熔融或气化的材料。
[0018]在一种更优选实施例中，所述模型材料可以是铸造用蜡、水溶蜡、铸造用树脂等材料中的一种或几种。
[0019]其中，所述模型材料注入模型模具中，模具内保持压力范围在0.l_2MPa，优选为0.2-1.5MPa，优选为 0.3-1.3MPa，优选为 0.5-lMPa，如0.6MPa、0.8MPa 等。
[0020]在一种更优选实施例中，所述模型材料注入时，可以是液态或液固态混合物的形式。
[0021 ]其中，在注入模型材料之前，所述模具内表面涂覆有脱模剂。
[0022]其中，所述脱模剂可以是通过喷涂、刷涂、辊涂、浸涂、淋涂等方式进行涂覆。
[0023]在本发明一种优选实施例中，所述石膏浆优选为由石膏与水以重量比(20-80):1、优选为(22-70): 1、更优选为(25-65):U更优选为(28-60): 1、更优选为(30-50): 1、如35:1、38:1、40:1、45:1 混合制备。
[0024]其中，所述石膏浆机进行排气处理，并优选为在负压条件下进行排气，其中，所述负压条件的真空度优选为-0.1至-0.0lMPa，优选为-0.09至-0.05MPa，-0.1至-0.07MPa，如-0.IMPa、-0.09MPa。
[0025]在本发明的一种优选实施例中，“将花丝制品模型置入石膏浆”过程中，可以是将花丝制品放入石膏浆内，也可以是将石膏浆倒入到放置花丝模型的容器内，均在本发明所述“将花丝制品模型置入石膏楽”的范围内。
[0026]在更优选实施例中，所述排气可以是在“将花丝制品模型置入石膏楽”之前、过程中、之后的任意一个或多个时间点和/或时间段进行。
[0027]在一种优选实施例中，“石膏硬化”优选为通过加热烧结来实现，并优选为采用逐步升温的方法进行加热。
[0028]其中，优选地，当模型材料通过熔融方式去情况下，所述加热烧结的最高温度高于模型材料的熔融或气化温度，并优选为高于模型材料熔融或气化温度至少250°C、更优选为至少300°C、更优选为至少350 0C、更优选为至少400 V、更优选为250-700 V、如650°C、600cC、550。。、500。。、400 cC ο
[0029]在更优选实施例中，所述加热烧结升温曲线优选为:
[0030]①90-150(优选为100-130、更优选为110-120)分钟从常温加热至第一温度，第一温度优选为100-180 °C、更优选为120-170 °C、更优选为150-160 °C，
[0031]②90-150(优选为100-130、更优选为110-120)分钟从第一温度加热至第二温度，第二温度优选为250-360 °C、更优选为280-340 °C、更优选为300-320 °C，
[0032]③90-150(优选为100-130、更优选为110-120)分钟从第二温度加热至第三温度，第三温度优选为550-630 °C、更优选为570-61 (TC、更优选为580-600 °C，
[0033]④180-300 (优选为200-280、更优选为240-260)分钟从第三温度加热至第四温度，第四温度优选为650-800 0C、更优选为720-770°C、更优选为730-750 °C，更优选为690-710°C,
[0034]⑤20-45(优选为25-40、更优选为30-35)分钟由第四温度降至第五温度，第五温度为660-750°C、优选为680-730°C，更优选地在第五温度下维持至少45分钟、优选为至少50分钟、更优选为至少60分钟。
[0035]在更优选实施例中，所述加热烧结升温曲线优选为:
[0036]①180-300(优选为200-280、更优选为240-260)分钟从常温加热至第一温度，第一温度优选为200-300 °C、更优选为220-270 °C、更优选为230-250 °C，
[0037]②240-480 (优选为300-450、更优选为360-400)分钟从第一温度加热至第二温度，第二温度优选为650-800 0C、更优选为720-770°C、更优选为730-750 °C，更优选为690-710°C,
[0038]③20-45(优选为25-40、更优选为30-35)分钟由第四温度降至第五温度，第五温度为660-750°C、优选为680-730°C，更优选地在第五温度下维持至少45分钟、优选为至少50分钟、更优选为至少60分钟。
[0039]在更优选实施例中，所述加热烧结升温曲线优选为:
[0040]①20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从常温加热至第一温度，并保温至少45(优选为45-90，优选为60-75)分钟，第一温度为120-150 °C，优选为130-140 °C，
[0041 ] ②20-90 (优选为30-80，优选为45-60)分钟从第一温度加热至第二温度，并保温至少45 (优选为45-90，优选为60-75)分钟，第二温度为150-200 °C，优选为160-180 °C，
[0042]③20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第二温度加热至第三温度，并保温至少45 (优选为45-90，优选为60-75)分钟，第三温度为220-300 °C，优选为250-280 °C，
[0043]④20-90 (优选为30-80，优选为45-60)分钟从第三温度加热至第四温度，并保温至少45 (优选为45-90，优选为60-75)分钟，第四温度为360-480 °C，优选为400-450 °C，
[0044]⑤20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第四温度加热至第五温度，并保温至少45 (优选为45-90，优选为60-75)分钟，第五温度为550-670 °C，优选为600-650 °C，
[0045]⑥20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第五温度加热至第六温度，并保温至少90(优选为100-150，优选为120-135)分钟，第六温度为700-800°C，优选为730-780°C，优选为 750-760°C，
[0046]⑦20-45(优选为25-40，优选为30-35)分钟从第六温度降温至第七温度，第七温度为650-750 °C，优选为680-730 °C，优选为700-720 °C。
[0047]在本发明一种优选实施例中，所述金属以熔融状态注入到石膏模中。
[0048]在本发明一种优选实施例中，在负压条件下，将金属注入石膏模中。其中，所述负压真空度优选为-0.I 至-0.0 IMPa，优选为-0.I 至-0.05MPa，-0.I 至-0.07MPa，如-0.IMPa、-0.09MPa。
[0049]在本发明一种优选实施例中，在正压条件下，将金属注入石膏模中。其中所述正压力优选为0.I至IMPa，优选为0.2至0.6MPa，更有选为0.25至0.3MPa。
[0050]在本发明的更优选实施例中，金属注入石膏模的过程，在保护气环境下进行。其中，所述保护气可以是任意不与所注入金属发生化学反应的气体，可以是单质气体或混合气体，并优选为氢气、氮气、氩气、氦气、压缩空气或其他惰性气体。
[0051]在本发明的一种优选实施例中，所述金属注入石膏模后，冷却至A温度，A温度低于金属固化温度(熔点)0-3000C，更优选为10-2500C，更优选为50-200°C，更优选为100-150
°c，至金属固化。
[0052]其中，冷却至A温度可以是在空气中冷却，或者在A温度环境下冷却。
[0053]在本发明一种优选实施例中，所述去除石膏的方法为:金属固化后，将石膏模:A)置于B温度的冷却剂中冷却，B温度低于金属固化温度至少500°C，优选为至少700°C，如800°(:、1100°(:、1200°(:等，或8)采用与4)相同冷却速度的方式进行冷却，使石膏由于热胀冷缩碎裂。
[0054]本发明所述金属花丝制品优选为贵金属花丝制品，进一步地所述金属花丝制品优选为金花丝制品、银花丝制品或其他贵金属材料的花丝制品。
[0055]本发明方法至少具有如下有益效果:
[0056]1、能够提尚金属花丝制品的成品率，花丝制品t旲型可批量生广，制作成本低；
[0057]2、能够制作低厚度、大体积金属花丝制品，可以满足大曲率曲面、大高低落差面、内口角等复杂结构金属花丝制品的制造；
[0058 ] 3、无需传统手工花丝制品制作过程中的焊药，可制得高纯度贵金属花丝制品。
【具体实施方式】
[0059]以下结合具体实施例对本发明的技术方案进一步阐述
[0060]实施例中未注明条件者均按照常规条件或制造厂商建议的条件进行，所用试剂或仪器均为可通过市购获得的常规产品。
[0061 ] 实施例一:一种纯银花丝制品的制造工艺
[0062]步骤I，设计人员直接通过计算机3D建模，得到3D模型。其中3D模型均包括总长度、宽度、高度;各线条长度、宽度、高度、角度、曲率半径;尺寸比例、表面积、体积等数据。
[0063]步骤2，根据所述3D模型制作铝制的分块(滑块)模型模具，将模型模具安装于注料机中。
[0064]步骤3，将铸造用蜡熔化成液态，引入注料机中注入所述模型模具，从而形成完整的花丝制品蜡质模型。模型材料经注料机注入模型模具时应将模型模具以0.4MPa压力缩紧，并在模型模具内表面喷涂脱模剂。
[0065]步骤4，进行石膏模铸造
[0066]所述花丝制品模型按设计图纸连接支流道、主流道、浇冒口等铸造结构。
[0067]I)所述花丝制品模型置于石膏模铸造所用钢模框中，将石膏粉与水以重量比40:1的比例搅拌均匀，并于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。将排气完毕的石膏浆料倒入前述内置花丝制品模型的钢模框中，随后将注有石膏浆料的钢模框于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。最终将注有石膏浆料的钢模框置于常温空气中静止固化。
[0068]2)将I)中所述已固化的注有石膏浆料的钢模框放入电炉中，以如下温度曲线加热烧结制得石膏模:
[0069]常温至150 cC，120分钟；150 cC 至300 cC，120分钟；300 cC 至600 cC，120分钟；600 cC 至730°C，240分钟；730°C 降温至710°C，30分钟。
[0070]高温条件下，铸造用蜡熔融流出，在石膏模中形成花丝制品形状的空洞。[0071 ] 3)将2)中所述烧结完的石膏模，放入铸造机中保温710 0C进行铸造。铸造过程中石膏模下部保持-0.1MPa的真空度，入料口上部冲入0.1MPa压力的氮气，随后在石膏模注料口倒入熔化成液态的金属。金属的熔化方式采用传统融化方法:根据所需金属用量，取适量金属在加热炉中按常规铸造工艺进行熔化，待金属完全溶化后，除渣、除气、精炼。金属的熔化温度根据金属花丝制品的结构需求设定，本实施例中，金属银的融化温度为1200°C。
[0072]4)将3)中所述倒入液态金属的石膏模在室温空气中冷却，冷却至900°C，金属银固化。随后将石膏模放入水中，石膏在水与内部金属高温差、以及极速冷却下碎裂，得到金属花丝制品半成品。将金属花丝制品半成品进行去冒口、去流道、修毛刺、精加工、少量机加工、表面处理等步骤制成金属花丝制品成品。
[0073]实施例二: 一种纯银花丝制品的制造工艺
[0074]步骤I，3D扫描已制备的金属花丝制品，获得3D图形，设计人员根据该3D图形通过计算机3D建模，得到3D模型。其中3D模型均包括总长度、宽度、高度；各线条长度、宽度、高度、角度、曲率半径;尺寸比例、表面积、体积等数据。
[0075]步骤2，根据所述3D模型制作塑胶制的对开模型模具，将模型模具安装于注料机中。
[0076]步骤3，将水溶蜡熔化成液态，引入注料机中注入所述模型模具，从而形成完整的花丝制品蜡质模型。模型材料经注料机注入模型模具时应将模型模具以0.4MPa压力缩紧，并在模型模具内表面喷涂脱模剂。
[0077]步骤4，进行石膏模铸造
[0078]所述花丝制品模型按设计图纸连接支流道、主流道、浇冒口等铸造结构。
[0079]I)所述花丝制品模型置于石膏模铸造所用钢模框中，将石膏粉与水以重量比40:1的比例搅拌均匀，并于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。将排气完毕的石膏浆料倒入前述内置花丝制品模型的钢模框中，随后将注有石膏浆料的钢模框于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。最终将注有石膏浆料的钢模框置于常温空气中静止固化。
[0080]2)将I)中所述已固化的注有石膏浆料的钢模框放入电炉中，以如下温度曲线加热烧结制得石膏模:
[0081 ]常温至 150 °C，120分钟；150 °C 至300 °C，120分钟；300 °C 至600 °C，120分钟；600 °C 至730°C，240分钟；730°C 降温至710°C，30分钟。
[0082 ]用水将未彻底去除的水溶性蜡清洗干净。干燥。
[0083 ] 3)将2)中所述烧结完的石膏模，放入铸造机中保温710 °C进行铸造。铸造过程中石膏模下部保持-0.1MPa的真空度，入料口上部冲入0.1MPa压力的氮气，随后在石膏模注料口倒入熔化成液态的金属。金属的熔化方式采用传统融化方法:根据所需金属用量，取适量金属在加热炉中按常规铸造工艺进行熔化，待金属完全溶化后，除渣、除气、精炼。金属的熔化温度根据金属花丝制品的结构需求设定，本实施例中，金属金的融化温度为1350°C。
[0084]4)将3)中所述倒入液态金属的石膏模在室温空气中冷却，冷却至950°C，金属金固化。随后将石膏模放入水中，石膏在水与内部金属高温差、以及极速冷却下碎裂，得到金属花丝制品半成品。将金属花丝制品半成品进行去冒口、去流道、修毛刺、精加工、少量机加工、表面处理等步骤制成金属花丝制品成品。
[0085]以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种制作金属花丝制品的方法，其特征在于，包括: 制作花丝制品模型； 将花丝制品模型放入石膏浆中，石膏硬化； 将花丝制品模型通过溶解、熔融、或气化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模； 将金属在流体状态注入石膏模中； 金属固化后去除石膏，获得所述花丝制品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制作花丝制品模型过程中，首先通过计算机建模获得花丝制品的3D模型，根据所述3D模型制作模型模具，将模型材料注入模型模具中，模型材料固化后获得花丝制品模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算机建模方法包括:将金色花丝制品进行3D扫描，得到3D图像，然后计算机建模。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型材料为能够在<300°C温度下熔融或气化的材料。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述模型材料为铸造用蜡、水溶蜡、铸造用树脂等材料中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石膏浆由石膏与水以重量比(20-80):1混合制备。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“石膏硬化”通过加热烧结来实现。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加热烧结升温曲线选自:A: ①90-150分钟从常温加热至第一温度，第一温度为100-180°C， ②90-150分钟从第一温度加热至第二温度，第二温度为250-360°C， ③90-150分钟从第二温度加热至第三温度，第三温度为550-630°C， ④180-300分钟从第三温度加热至第四温度，第四温度为650-800°C， ⑤20-45分钟从第四温度降温至第五温度，第五温度为680-730°C，B: ①180-300分钟从常温加热至第一温度，第一温度为200-300°C， ②240-480分钟从第一温度加热至第二温度，第二温度为650-800°C， ③20-45分钟从第四温度降温至第五温度，第五温度为680-730°C;C: ①20-90分钟从常温加热至第一温度，并保温至少45分钟，第一温度为120-150°C， ②20-90分钟从第一温度加热至第二温度，并保温至少45分钟，第二温度为150-200°C， ③20-90分钟从第二温度加热至第三温度，并保温至少45分钟，第三温度为220-300°C， ④20-90分钟从第三温度加热至第四温度，并保温至少45分钟，第四温度为360-480°C， ⑤20-90分钟从第四温度加热至第五温度，并保温至少45分钟，第五温度为550-670V， ⑥20-90分钟从第五温度加热至第六温度，并保温至少90分钟，第六温度为700-800°C， ⑦20-45分钟从第六温度降温至第七温度，第七温度为680-730°C。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属注入石膏模后，冷却至A温度，A温度低于金属固化温度0_300°C。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，金属固化后，将石膏模: A)置于B温度的冷却剂中冷却，B温度低于金属固化温度至少500°C ;或B)采用与A)相同冷却速度的方式进行冷却， 使石膏由于热胀冷缩碎裂。。
【文档编号】B22C9/22GK105945226SQ201610312188
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】杨兆玉, 王骋翾
【申请人】上海渊泉集币收藏品有限公司