一种制备硬金陀飞轮支架的方法与流程

本发明涉及钟表零配件加工领域，尤其涉及一种制备硬金陀飞轮支架的方法。

背景技术：

钟表作为一种计时工具，它的发明和使用已经有几百年的历史了。可以说在数字时代来临之前，钟表是人们日常生活中最重要的获取时间信息的途径。但是，随时信息数字时代的蓬勃发展，人们越来越多地从各种数字终端获取时间信息。钟表逐渐向着装设品、收藏品的方向发展，人们对钟表装饰收藏功能的需求大为提升。而黄金材料是自古以来人们热爱的一种金属材料，随着人们生活水平的日益提高，黄金制品越来越受到广大消费者的青睐，尤其喜欢将黄金材料应用于首饰钟表等时尚领域。由于黄金材质质地较软的原因，目前市面上主要将黄金应用在表壳、批花圈、字面、表针、表带等强度要求不高的外表面装饰部件中，而且受到黄金材质的制约，使用黄金制作的这些表面装设部件要么成色不高，要么就是在其他金属表面镀上一层黄金作为装饰。在钟表内部零部件中，例如钟表的重要部件陀飞轮支架上，因为黄金材料质地较软，硬度难以达到钟表陀飞轮支架所需的支撑强度，因此，市面上尚未出现使用黄金制作的陀飞轮支架。

明显的，如果能够使用足够强度的黄金制作陀飞轮支架，可以大大提高钟表的艺术性、装饰性、收藏性，市场价值大为提升。而且黄金相对于现在常用的钟表材料，本身就具有很高的观赏价值，而且黄金拥有良好的延展性、可锻性和更小的温度系数，物理与化学性能都更为优异。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于：解决现有技术中无法使用黄金制作陀飞轮支架的问题，提升钟表的艺术性、装饰性和收藏性，在使得陀飞轮支架拥有更好的物理和化学性能的同时，提升陀飞轮运转的稳定性和准确性。

本专利方案提供一种制备硬金陀飞轮支架的方法，包括：

(1)采用普通硬度黄金或非黄金的金属材料或蜡，通过压铸、挤出、油压、倒模中的一种或多种生产工艺，制作陀飞轮支架坯件；

(2)对所述陀飞轮支架坯件进行表面处理；

(3)以所述陀飞轮支架坯件为基体，通过电镀/电铸工艺在所述基体表面沉积形成一层厚度0.02-5mm、成色99％及以上、维氏硬度在hv40-hv180之间的硬金层；

(4)采用非黄金的金属材料或蜡制成的陀飞轮支架坯件电镀/电铸好后，通过物理或者化学方法，去除所述陀飞轮支架坯件，仅保留硬金层，硬金层成色99％及以上；

(5)根据陀飞轮支架的精度要求，采用机械或手工方式对电镀/电铸后的陀飞轮支架半成品进行加工

进一步地，所述步骤(1)中，所述非黄金的金属材料包括铜/铁/铝/锌/锡/铋或这些金属的合金。

进一步地，所述步骤(2)具体为：对普通硬度黄金或非黄金的金属材料制成的所述陀飞轮支架坯件表面做执模抛光处理；对蜡制所述陀飞轮支架坯件表面涂敷导电层。

进一步地，所述的执模抛光处理包括：使用激光抛光法、化学抛光法、电解抛光法、流体抛光法和磁研磨抛光法中的一种或多种方法对陀飞轮支架坯件表面抛光。

进一步地，通过遮蔽的方法，对非黄金的金属材料制成的所述陀飞轮支架坯件部分表面做遮蔽处理，遮蔽材料为不导电材料。

本专利的改进带来如下优点：

(1)使用黄金制作钟表陀飞轮支架大大提升钟表的艺术性和收藏价值，黄金本身就有很高的观赏价值，无须复杂的加工和雕刻，即可提高钟表的装饰效果，尤其对于目前较为流行的、可以透视内部零部件的钟表来说，更是如此；

(2)本发明采用的电铸/电镀工艺制作的硬质黄金陀飞轮支架远高于一般黄金的硬度，最高硬度可达维氏硬度hv180左右，完全可以满足钟表陀飞轮支架对于硬度方面的要求，甚至比目前常用的钟表材料硬度更高；

(3)硬金陀飞轮支架质量轻、耐磨，外观表面能达到所要的光洁度，硬金陀飞轮支架具有良好的柔韧性，保证了陀飞轮的稳定有序运转，而且硬金陀飞轮支架的加工精度高，有力地提升钟表的计时精度；另一方面，硬质黄金陀飞轮支架是非磁性材料，相比于目前常用的使用磁性材料制作的钟表陀飞轮支架，无疑会减少对钟表运转的干扰，这种干扰虽然微弱，但长时间积累下来，也会对计时精度产生不利影响；

(4)黄金本身具有十分优良的化学性质，抗氧化，耐腐蚀，使用黄金材质制作陀飞轮支架，提升了钟表的使用和收藏寿命，增加了收藏价值。

附图说明

图1为本发明实施例1中所述的陀飞轮支架结构示意图；

图2为本发明实施例1中所述的上半球支架结构示意图；

图3为本发明实施例1中所述的下半球支架结构示意图；

图中，1为上半球支架，2为下半球支架。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

(一)采用普通硬度黄金通过油压或倒模或其它方式做出球形陀飞轮支架坯件；可选地，(1)绘制陀飞轮支架坯件所用钢模的3d图；(2)根据绘制的3d图制作出油压钢模；(3)将上述黄金原料填充至步骤(2)得到的钢模中，并在油压机中对黄金原料进行油压，得到黄金陀飞轮支架坯件；优选地，如图1所示，球形陀飞轮支架包括相配合的上半球支架1和下半球支架2；所述上半球状支架1包括第一紧箍圆环、第二紧箍圆环、五根上支撑条、一根加强筋和第一连接板，所述上支撑条与所述加强筋一起均匀周向连接在所述第一连接板外周，所述上支撑条沿第一紧箍圆环周向排布并向内弯曲，所述第二紧箍圆环卡箍在所述上支撑条中部，所述加强筋另一端连接所述第二紧箍圆环；所述下半球支架2包括第三紧箍圆环、第四紧箍圆环、六根下支撑条和第二连接板，所述下支撑条沿第三紧箍圆环均匀周向排布并向内弯曲，所述第二连接板与所述下支撑条顶端相连接，所述第四紧箍圆环卡箍在所述下支撑条中部；所述第一紧箍圆环与第三紧箍圆环上设有四个相配合的通孔；所述第一、第二连接板分别设有一个相配合的通孔，所述第二紧箍圆环上设有三个螺丝孔，相互紧挨并设置在所述加强筋与所述第二紧箍圆环连接处；可选地，使用激光抛光法、化学抛光法、电解抛光法、流体抛光法和磁研磨抛光法中的一种或多种方法对陀飞轮支架坯件表面抛光；

其中，化学抛光与电化学抛光工艺相比，其最大优点是不需要直流电源和特殊夹具，可以抛光形状复杂的零件，生产率很高。就功能性而言，化学抛光除了能得到物理、化学清洁度的表面外，还能除去表面的机械损伤层和应力层，得到机械清洁度的表面，这有利于防止零件的局部腐蚀，提高机械强度、延长零件使用寿命；

电解抛光是一种特殊的阳极过程，在整个阳极电解抛光过程中，表面同时进行着两个相互矛盾的过程，即金属表面氧化膜的不断生成和溶解。但是制品表面凸起部位和凹洼部位化学成膜进入钝态的条件是不相同的，又由于阳极溶解，阳极区金属盐浓度不断增加，在不锈钢制品表面形成一种高电阻率的稠性粘膜层。稠性粘膜在制品表面微观凹凸处厚度是不相同的，并使阳极微观表面电流呈不均匀分布。微观凸起处电流密度大，溶解较快，使制品表面毛刺或微观凸起处优先溶解而达到整平；凹洼处电流密度较小，溶解也较慢。由于电流密度分布不同，制品表面以不同速率不断成膜与溶解。阳极表面同时进行着两个相反的过程，成膜与溶解，钝化膜的不断生成、溶解，使表面被整平，达到高度光滑和光泽的外观，满足了表面抛光精饰目的；

流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有：磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。流体动力研磨是由液压驱动，使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物并掺上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末；

磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以达到ra0.1μm；

激光抛光是利用激光与材料表面相互作用进行加工的，它遵循激光与材料作用的普遍规律。激光与材料间的作用方式有热作用和光化学作用，可把激光抛光分为热抛光和冷抛光。热抛光是利用激光的热效应,通过熔化、蒸发等过程去除材料。因此只要材料的热物理性能好,都可以用它来进行抛光,但由于温度梯度大而产生的热应力大,易产生裂纹,因此热抛光的效果不是很好。冷抛光是利用材料吸收光子后，利用光化表层材料的化学键被打断或者是晶格结构被破坏，从而实现材料的去除。学作用时，热效应可以被忽略，因此热应力很小，不产生裂纹，也不影响周围材料且容易控制材料的去除量，特别适合于硬脆性材料的精密加工；

(二)在普通黄金陀飞轮支架坯件上采用电铸或者电镀工艺，单边镀上0.02-5mm厚度的硬质黄金，硬质黄金成色为99％及以上、硬度在维氏硬度hv40～hv180之间；可选地，采用无氰亚硫酸盐镀金液作为电镀液进行电镀；可选地，无氰亚硫酸盐镀金液包括：亚硫酸金盐、亚硫酸碱金属盐、3-硝基苯磺酸盐、有机多胺、有机膦酸盐、多元醇化合物、含有亚胺的高分子聚合物以及硫脲衍生物；优选地，亚硫酸金盐以金元素计的含量为8-15g/l，亚硫酸碱金属盐的含量为30-150g/l，3-硝基苯磺酸盐的含量为1.5-12g/l，有机多胺的含量为20-45g/l，有机膦酸盐的含量为10-30/l，多元醇化合物的含量为0.03-0.2/l，含有亚胺的高分子聚合物的含量为200-600mg/l以及硫脲衍生物的含量为150-450mg/l；为了提高黄金镀层的硬度，可选地，还可以向无氰亚硫酸盐镀金液添加硬化剂，硬化剂包括：磷酸盐、磷酸氢盐、亚硫酸盐、锑盐和/或硒盐以及络合剂，亚硫酸盐为亚硫酸碱金属盐；优选地，硬化剂中，相对于100-200克的所述磷酸盐，磷酸氢盐的含量为50-200克，亚硫酸碱金属盐的含量为30-120克，锑盐和硒盐的总含量为0.01-2克，络合剂的含量为0.01-5克。

(三)通过油压或者数控机床加工或者其它方法，对半成品的陀飞轮支架进行精加工，生产出符合标准的陀飞轮支架；

(四)对电铸/电镀后的硬质黄金陀飞轮支架进行打磨、抛光/压光及清洗处理。

实施例2

(一)采用铜/铁/铝/锌/锡/铋等金属或者这些金属的合金制作陀飞轮支架坯件；(1)绘制陀飞轮支架坯件所用钢模的3d图；(2)根据绘制的3d图制作出钢模；(3)将上述金属或合金原料填充至步骤(2)得到的钢模中，并在压铸机中对金属或合金原料进行压铸，得到陀飞轮支架坯件，压铸机的压铸温度为80～1200℃，锁模力为100～1000kg/cm2，合金熔化温度不同压铸温度不同，比如锡锇合金最低80度就可以熔化成液态，利于铸模以及后面的清除坯件；可选地，上述金属或者这些金属的合金包括但不限于：可与盐酸或硝酸或硫酸起化学反应的金属或金属合金，只要是可以在电铸/电镀后使用酸液或其他清洗剂将陀飞轮支架坯件清洗出去即可；可选地，采用激光抛光、化学抛光、电解抛光、流体抛光和磁研磨抛光中的一种或多种方法对陀飞轮支架坯件表面抛光；

(二)通过遮蔽的方法，将陀飞轮支架坯件上表面或者底部做遮蔽处理，只在陀飞轮支架坯件底部或者上表面电铸/电镀出具有硬质黄金层的陀飞轮支架；在坯件上表面或者底部做遮蔽处理只是本实施例中的一个方法，并不作为对遮蔽范围的限定；为了电铸/电镀出适用的陀飞轮支架，可以在陀飞轮支架坯件上采用不同的局部电镀方法塑造出不同形状的硬质黄金层，包括但不限于上表面或底部；可选地，电铸/电镀的方法采用专用夹具法、蜡制剂绝缘法、涂刷绝缘油墨等；

(三)在陀飞轮支架坯件上采用电铸或者电镀工艺，镀上0.1mm-5mm厚度的硬质黄金，硬质黄金硬度在维氏硬度hv40～hv180之间；优选使用无氰亚硫酸盐镀金液作为电镀液，包括亚硫酸金盐以金元素计的含量为9-13g/l，亚硫酸碱金属盐的含量为50-120g/l，3-硝基苯磺酸盐的含量为2-10g/l，有机多胺的含量为25-40g/l，有机膦酸盐的含量为15-25g/l，多元醇化合物的含量为0.05-0.15g/l，含有亚胺的高分子聚合物的含量为250-500mg/l以及所述硫脲衍生物的含量为200-400mg/l；可选地，无氰亚硫酸盐镀金液还包括硬化剂，硬化剂中，相对于100-200克的所述磷酸盐，磷酸氢盐的含量为50-200克，亚硫酸碱金属盐的含量为30-120克，锑盐和硒盐的总含量为0.01-2克，络合剂的含量为0.01-5克；

(四)电铸/电镀工艺完成后，将陀飞轮支架坯件浸泡在盐酸溶液或硝酸溶液或硫酸溶液，或者浸泡其他可以去除陀飞轮支架坯件的清洗剂，只要能去除陀飞轮支架坯件即可，上述浸泡液并不作为对权利要求的限定；将去除金属或金属合金制成的陀飞轮支架坯件清洗干净，得到成色99％以上的硬金陀飞轮支架。

作为进一步的的改进，在进行步骤(2)前对所述陀飞轮支架坯件进行精加工处理，包括除油、去氧化和清洗；首先，用氢氧化钠和碳酸钠或磷酸三钠配制成的高强度碱液对陀飞轮支架坯件进行碱洗；然后，陀飞轮支架坯件与电源正极相接，醮满活化液的镀笔与电源负极相接，镀笔与陀飞轮支架坯件表面接触，把陀飞轮支架坯件金属表面的氧化膜去除，方便接下来的镀层金属与陀飞轮支架坯件的基面相结合；最后，使用超声波振动仪清洗陀飞轮支架坯件。

实施例3

(一)用腊做出陀飞轮支架坯件；

(二)在腊坯件表面涂上导电层；可选地，将银油、铜油、纳米金属粉油、导电粉或导电粉油，用真空镀的方法镀于或浸泡、喷、涂于腊坯件表面；

(三)考虑到陀飞轮支架对于结构厚度要求，也可以通过遮蔽的方法，在陀飞轮支架坯件表面或者底部不做导电层，只在陀飞轮支架坯件底部或者表面电铸/电镀出硬质黄金陀飞轮支架；在坯件上表面或者底部做遮蔽处理只是本实施例中的一个方法，并不作为对遮蔽范围的限定；只要满足陀飞轮支架的要求，可在陀飞轮支架坯件上做任意形状的遮蔽或者不导电层；或者更加方便地，在s2中，直接按照要求，在蜡坯件表面用真空镀的方法镀于或浸泡、喷、涂出符合要求的形状；

(四)在涂过导电层的陀飞轮支架坯件上采用电铸/电镀工艺，镀上0.1mm-3mm厚度的硬质黄金，硬质黄金硬度在维氏硬度hv40～hv180；采用无氰亚硫酸盐镀金液作为电镀液，无氰亚硫酸盐镀金液包括：亚硫酸金盐以金元素计的含量为8-15g/l，亚硫酸碱金属盐的含量为30-150g/l，3-硝基苯磺酸盐的含量为1.5-12g/l，有机多胺的含量为20-45g/l，有机膦酸盐的含量为10-30/l，多元醇化合物的含量为0.03-0.2/l，含有亚胺的高分子聚合物的含量为200-600mg/l以及硫脲衍生物的含量为150-450mg/l；还包括硬化剂，硬化剂中，相对于100-200克的所述磷酸盐，磷酸氢盐的含量为50-200克，亚硫酸碱金属盐的含量为30-120克，锑盐和硒盐的总含量为0.01-2克，络合剂的含量为0.01-5克；

(五)电铸或者电镀工艺完成后，可选地，将电铸/电镀完成的陀飞轮支架坯件放入100℃除蜡水中煮，通过高温将电铸/电镀完成的硬质黄金陀飞轮支架半成品中的蜡坯件融化后煮出，要求除蜡后的制品无残腊存留；又或者将电铸/电镀完成的陀飞轮支架坯件放入烘箱或烤箱中加热，也可以使用火枪喷烧；只要在不损害硬质黄金陀飞轮支架的提前下，使用合适的物理或者化学手段，将蜡质尽可能地从硬质黄金陀飞轮支架剥离都是可以的方法；把已经剥离蜡质的硬质黄金陀飞轮支架放入硝酸或硫酸里进行导电层的溶解，然后用火枪烧或烤箱熔将制品的导电层除去，得到硬质黄金陀飞轮支架的成品；然后使用清洗剂将硬质黄金陀飞轮支架的成品清洗干净，得到成色99％以上的硬质黄金陀飞轮支架；

(六)对电铸/电镀后的硬质黄金陀飞轮支架进行打磨、抛光/压光及清洗处理。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。