一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法与流程

本发明涉及珠宝首饰制作技术领域，具体涉及一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法。

背景技术：

陶瓷作为一种独特的艺术媒介语言，有其特有的材质特性与历史文化底蕴。从材料角度而言，陶瓷具有温和的质地，多变的釉彩，丰富的肌理，高硬度、耐磨、耐酸、耐碱、耐冷、耐热等优越性能，成为工艺饰品中独具特点的一类材料。然而，传统陶瓷材料晶体结构具有明显的方向性，滑移系统非常少，在外力作用下几乎不产生塑性变形，常呈现脆性断裂。单纯地使用陶瓷材料来制作工艺饰品时，装饰效果有较大的局限。采用具有一定韧性的精密陶瓷材料，并将陶瓷材料与金属、人造宝石等材料组合，成为陶瓷首饰开发的重要发展方向之一。

现有的陶瓷首饰制作中，基本上采用单一的陶瓷材料通过高温烧结成型。例如，专利201711362661.9公开了一种陶瓷饰品制作工艺方法，其基本过程包括制作坯体、制模、制坯、阴干、修坯、素烧、上釉、擦底、放琉璃、高温烧结、磨底，制成具有双面立体图案、双面挂釉的陶瓷饰品。专利201410278496.9公开了一种精密陶瓷饰品的加工成型方法，它先将精密陶瓷主原料研磨成纳米级的粉末，在粉末中加入粘结剂，注塑成型后得到毛坯，毛坯晾干后经脱脂和低温烧结制得成型毛坯，再在成型毛坯雕刻造型，最后经过高温烧结后制成陶瓷饰品。专利201310453182.3介绍了一种陶瓷首饰及其制备方法，它将高岭土、方解石、氧化铝、氧化镁、滑石粉、氧化锌、着色剂等混合均匀，在高温熔块炉融化后，将熔浆倒入球形模具中得到陶瓷球体，再用陶瓷球体加工成首饰。但是，这些方法制作的陶瓷首饰，不论从装饰效果、材质价值还是能耗环保来说，均难以跳出传统廉价陶瓷的范畴。

围绕提升陶瓷首饰的装饰效果和工艺价值，业界开展了一些研究和探索。例如，专利201120326282.6介绍了一种鼓型镶金陶瓷首饰，它在鼓型陶瓷体腰部中间圆弧表面设置环形凹槽，在凹槽内镶嵌金腰箍，获得镶金陶瓷首饰。这种方法提升了首饰的装饰效果和材料工艺价值，但是，由于陶瓷材料硬度非常高，加工难度极大，而且是脆性材料，不能直接用它作为基底材料来镶嵌金属，只能采用胶粘的方法固定金属，或者选择延展性优异的金属材料利用机械力嵌入后再焊接固定。专利201610886035.9公开了一种在氧化锆陶瓷中镶嵌蓝宝石玻璃的方法，它采用注射成型方法将氧化锆陶瓷制成具有镶嵌部位的陶瓷生坯，在镶嵌部位的表面涂覆一层玻璃相氧化硅，再将蓝宝石玻璃置于镶嵌部位内，在烧结炉中烧结成型而形成镶嵌效果。但是，这种方法的工艺比较繁琐，制作周期较长，且存在生坯与玻璃装配难或者陶瓷与玻璃可能脱落的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备饰品的金属材料并在金属材料上制作纹饰图案；

(2)在模具组件表面均匀抹脱模剂，模具组件由上至下包括可以拆装组合的上薄垫板、上阶梯垫块、上压头、上纸垫片、桶杯、下纸垫片、下压头、下阶梯垫块、下薄垫板，所述模具组件具有盲孔，所述桶杯上下两端贯通；

(3)将步骤(1)制备好的具有纹饰图案的金属材料和纳米氧化锆陶瓷粉末均匀加入模具内，使纳米氧化锆陶瓷粉末覆盖所述金属材料并使金属材料有部分表面裸露在纳米氧化锆陶瓷粉末外，装配模具组件，在9-12mpa下压实，得到压实的胚件；

(4)将压实后的胚件装配在上纸垫片和下纸垫片的桶杯内，并如步骤(2)所述的顺序装配模具组件，然后连接在真空等离子烧结炉的下电极和上电极之间；

(5)在真空等离子烧结炉的真空度5-10pa、坯件承受的压强为28-35mpa状态下进行加压烧结，烧结温度为1350-1450℃，得到成型的陶瓷首饰坯件；

(6)将烧结后成型的陶瓷首饰坯件进行后处理。

纳米氧化锆陶瓷粉末作为原材料，它具有很好的抗热震性、化学稳定性、断裂韧性和抗弯强度，将模具组件制备为可以拆装的若干部分便于加料、加压和去件。

所述盲孔用于电偶测温、控温，进而控制真空等离子烧结的温度。

优选地，所述金属材料选自铂、铂合金、钯、钯合金、不锈钢、钴合金、钛、钛合金。

更优选地，铂合金中铂的纯度为90％以上，所述钯合金中钯的纯度为95％以上，所述不锈钢为316l不锈钢材料。

铂、铂合金、钯、钯合金、不锈钢、钴合金、钛、钛合金熔点高，可以承受等离子烧结时的温度，呈现灰白色，与陶瓷颜色形成较好的反差，而且它们具有较好的塑性，可用于镶嵌宝石。

优选地，所述模具组件由抗压强度为50mpa以上的高纯石墨制备。

高纯石墨模具能导电，能承受烧结过程中的高温及热冲击，能承受加压烧结时的压力及工件受热膨胀，能在烧结后顺利取出工件。

优选地，所述步骤(5)中，烧结时间为3-5min。

优选地，所述上薄垫板、下薄垫板的形状为扁平圆柱体，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块呈台阶状，包括若干级台阶，每级台阶为直径不同的扁平圆柱体，上阶梯垫块、下阶梯垫块由若干直径不同的扁平圆柱体按直径大小顺序同轴排列一体成型，在组装模具组件时，所述阶梯垫块直径较小的一端与压头接触，阶梯垫块直径较大的一端与薄垫板接触。

优选地，所述盲孔设置在桶杯外壁的中间位置，盲孔用于插入测温热电偶，盲孔孔径1.5-2.5mm，深度4-6mm，在所述盲孔逆时针旋转90°的位置设置一个用于红外线探温的定位孔。

优选地，所述桶杯内壁形状为圆形、方形、椭圆形或者梅花形，所述上压头、下压头、上纸垫片、下纸垫片的形状与桶杯内壁形状一致，所述上压头、下压头与胚料接触的面为平面或者曲面，所述纳米氧化锆陶瓷粉末的平均粒径为40-70nm。

将模具组件桶杯内壁设置为不同的形状，上压头、下压头与胚料接触的面设置为平面或者曲面，能够制备不同形状的工艺饰品。

优选地，所述上阶梯垫块与下阶梯垫块的每级台阶的外径按照20％-40％的比例递减。

将上阶梯垫块与下阶梯垫块设置为台阶状，每级台阶为圆柱状，便于在坯件形成电流集中效应，提高焊接效率。

优选地，步骤(3)中压实的方法为：将压头工作面及模具桶杯腔内壁均匀涂抹氮化硼脱模剂，将下压头装配在模具桶杯腔内，将步骤(1)制备好的具有纹饰图案的金属材料放在下压头表面，定位，将平均粒径40-70nm的精密氧化锆纳米陶瓷粉末均匀添加到模具桶杯腔内，然后装配上压头，用手动液压机将粉末预压实，压力为9-12mpa，保压时间为60-90秒，然后分别取出上压头和下压头，并在上压头工作面放置上石墨纸垫片、在下压头工作面放置下石墨纸垫片，然后再压实。

优选地，步骤(1)中制备金属材料并在金属材料制作纹饰图案的方法为：将所述金属材料轧压到要求厚度，采用冲压、蚀刻、切割、cnc加工的方法制作出纹饰图案；步骤(6)中的后处理方法包括：采用金刚砂工具将烧结成型的陶瓷首饰坯件进行打磨，采用合金钢机针在所述金属材料上开孔位或槽位，采用钉镶、迫镶、抹镶工艺镶嵌宝石，采用毛毡蘸钻石粉将陶瓷抛光，采用布轮和抛光蜡对金属材料表面进行抛光。

本发明还提供一种上述任一所述陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法制备得到的陶瓷镶嵌金属的工艺饰品。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法，本发明的方法是一种简便高效、绿色环保的陶瓷镶嵌金属首饰制作技术，利用本发明制作的陶瓷镶嵌金属首饰具有陶瓷精细致密、陶瓷与金属结合牢固、界线分明、并可在金属上镶嵌宝石等优点，显著提升了陶瓷首饰的装饰效果、材料价值和工艺价值。

附图说明

图1为本发明实施例的模具装配压实的示意图；

图2为本发明实施例制备得到的陶瓷镶嵌金属的工艺饰品示意图；

图3为本发明实施例制备得到的陶瓷镶嵌金属的工艺饰品示意图；

其中，1、上薄垫板，2、上阶梯垫块，3、上压头，4、桶杯，5、上纸垫片，6、胚件，7、盲孔，8、下纸垫片、9、下压头，10、下阶梯垫块，11、下薄垫板，12、铂金吊圈，13、陶瓷本体，14、镶嵌铂金，15、逼镶钻石，16、不锈钢吊圈，17、陶瓷本体，18、镶嵌不锈钢，19、钉镶锆石。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

作为本发明实施例的一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将铂含量为90％的合金材料轧压到要求厚度，采用冲压的方法制作出纹饰图案；

(2)在模具组件桶杯内表面、上压头、下压头工作表面均匀抹氮化硼脱模剂，模具组件由上至下包括可以拆装组合的上薄垫板、上阶梯垫块、上压头、上纸垫片、桶杯、下纸垫片、下压头、下阶梯垫块、下薄垫板，所述模具组件具有盲孔，所述盲孔设置在桶杯外壁的中间位置，盲孔用于插入测温热电偶，盲孔孔径2mm，深度5mm，在所述盲孔逆时针旋转90°的位置设置一个用于红外线探温的定位孔，所述桶杯上下两端贯通，所述上薄垫板、下薄垫板的形状为扁平圆柱体，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块呈台阶状，包括若干级台阶，每级台阶为直径不同的扁平圆柱体，上阶梯垫块、下阶梯垫块由若干直径不同的扁平圆柱体按直径大小顺序同轴排列一体成型，在组装模具组件时，所述阶梯垫块直径较小的一端与压头接触，阶梯垫块直径较大的一端与薄垫板接触，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块的每级台阶的外径按照30％的比例递减，所述模具组件由抗压强度50mpa的高纯石墨制备；

(3)将下压头装配在模具桶杯腔内，将步骤(1)制备好的铂合金纹饰图案材料放在下压头表面，并调整图案在模具桶杯腔中的位置至符合要求，然后根据首饰的尺寸要求称取平均粒径50nm的纳米氧化锆陶瓷粉末，将粉末均匀添加到模具桶杯腔内，然后装配上压头，用手动液压机将粉末预压实，压力为10mpa，保压时间为70秒，然后分别取出上压头和下压头，并在上压头工作面放置上石墨纸垫片、在下压头工作面放置下石墨纸垫片，然后再次压实；

(4)在真空等离子烧结炉的下电极底座上依次放置下薄垫板、下阶梯垫块，将压制好的坯件连同模具放置在下阶梯垫块上，在上压头的上方放置上阶梯垫块和上薄垫板，升高下电极直至上阶梯垫块和上薄垫板接触到上电极座并产生压力，将热电偶插入模具外壁的热电偶探温孔内，同时将红外线探头对准模具的红外探温定位点中央；

(5)将炉膛抽真空到7pa，升高下电极通过上下压头对坯件进行加压，使坯件承受的压强设置为28mpa，在真空状态下进行加压烧结，烧结温度为1450℃，保温时间为4min；

(6)采用金刚砂工具将烧结成型的陶瓷坯件进行打磨，在铂合金材料上开槽位，采用逼镶工艺镶嵌钻石，采用毛毡蘸钻石粉将陶瓷抛光，采用布轮和抛光蜡对铂合金材料表面进行抛光，装上吊圈，即得到装饰效果突出的陶瓷复合铂金镶嵌钻石吊坠。

由本实施的制备方法得到的陶瓷镶嵌金属的工艺饰品，见图2。

实施例2

作为本发明实施例的一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将钯含量为95％的合金材料轧压到要求厚度，采用cnc加工方法制作出纹饰图案；

(2)在模具组件桶杯内表面、上压头、下压头工作表面均匀抹氮化硼脱模剂，模具组件由上至下包括可以拆装组合的上薄垫板、上阶梯垫块、上压头、上纸垫片、桶杯、下纸垫片、下压头、下阶梯垫块、下薄垫板，所述模具组件具有盲孔，所述盲孔设置在桶杯外壁的中间位置，盲孔用于插入测温热电偶，盲孔孔径1.5mm，深度6mm，在所述盲孔逆时针旋转90°的位置设置一个用于红外线探温的定位孔，所述桶杯上下两端贯通，所述上薄垫板、下薄垫板的形状为扁平圆柱体，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块呈台阶状，包括若干级台阶，每级台阶为直径不同的扁平圆柱体，上阶梯垫块、下阶梯垫块由若干直径不同的扁平圆柱体按直径大小顺序同轴排列一体成型，在组装模具组件时，所述阶梯垫块直径较小的一端与压头接触，阶梯垫块直径较大的一端与薄垫板接触，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块的每级台阶的外径按照40％的比例递减，所述模具组件由抗压强度60mpa的高纯石墨制备；

(3)将下压头装配在模具桶杯腔内，将步骤(1)制备好的钯合金纹饰图案材料放在下压头表面，并调整图案在模具桶杯腔中的位置至符合要求，然后根据首饰的尺寸要求称取平均粒径60nm的纳米氧化锆陶瓷粉末，将粉末均匀添加到模具桶杯腔内，然后装配上压头，用手动液压机将粉末预压实，压力为12mpa，保压时间为60秒，然后分别取出上压头和下压头，并在上压头工作面放置上石墨纸垫片、在下压头工作面放置下石墨纸垫片，然后再压实；

(4)在真空等离子烧结炉的下电极底座上依次放置下薄垫板、下阶梯垫块，将压制好的坯件连同模具放置在下阶梯垫块上，在上压头的上方放置上阶梯垫块和上薄垫板，升高下电极直至上阶梯垫块和上薄垫板接触到上电极座并产生压力，将热电偶插入模具外壁的热电偶探温孔内，同时将红外线探头对准模具的红外探温定位点中央；

(5)将炉膛抽真空到10pa，升高下电极通过上下压头对坯件进行加压，使坯件承受的压强设置为30mpa，在真空状态下进行加压烧结，烧结温度为1400℃，保温时间为5min；

(6)采用金刚砂工具将烧结成型的陶瓷坯件进行打磨，在钯合金材料上开槽位，采用逼镶工艺镶嵌彩色宝石，采用毛毡蘸钻石粉将陶瓷抛光，采用布轮和抛光蜡对钯合金材料表面进行抛光，即得到装饰效果突出的陶瓷复合铂金镶嵌彩色宝石首饰。

实施例3

作为本发明实施例的一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将316l不锈钢材料轧压到要求厚度，采用线切割的方法制作出外形；

(2)在模具组件桶杯内表面、上压头、下压头工作表面均匀抹氮化硼脱模剂，模具组件由上至下包括可以拆装组合的上薄垫板、上阶梯垫块、上压头、上纸垫片、桶杯、下纸垫片、下压头、下阶梯垫块、下薄垫板，所述模具组件具有盲孔，所述盲孔设置在桶杯外壁的中间位置，盲孔用于插入测温热电偶，盲孔孔径2.5mm，深度4mm，在所述盲孔逆时针旋转90°的位置设置一个用于红外线探温的定位孔，所述桶杯上下两端贯通，所述上薄垫板、下薄垫板的形状为扁平圆柱体，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块呈台阶状，包括若干级台阶，每级台阶为直径不同的扁平圆柱体，上阶梯垫块、下阶梯垫块由若干直径不同的扁平圆柱体按直径大小顺序同轴排列一体成型，在组装模具组件时，所述阶梯垫块直径较小的一端与压头接触，阶梯垫块直径较大的一端与薄垫板接触，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块的每级台阶的外径按照20％的比例递减，所述模具组件由抗压强度55mpa的高纯石墨制备；

(3)将下压头装配在模具桶杯腔内，将步骤(1)制备好的316l不锈钢纹饰图案材料放在下压头表面，并调整图案在模具桶杯腔中的位置至符合要求，然后根据首饰的尺寸要求称取平均粒径40nm的纳米氧化锆陶瓷粉末，将粉末均匀添加到模具桶杯腔内，然后装配上压头，用手动液压机将粉末预压实，压力为9mpa，保压时间为90秒，然后分别取出上压头和下压头，并在上压头工作面放置上石墨纸垫片、在下压头工作面放置下石墨纸垫片，然后再压实；

(4)在真空等离子烧结炉的下电极底座上依次放置下薄垫板、下阶梯垫块，将压制好的坯件连同模具放置在下阶梯垫块上，在上压头的上方放置上阶梯垫块和上薄垫板，升高下电极直至上阶梯垫块和上薄垫板接触到上电极座并产生压力，将热电偶插入模具外壁的热电偶探温孔内，同时将红外线探头对准模具的红外探温定位点中央；

(5)将炉膛抽真空到5pa，升高下电极通过上下压头对坯件进行加压，使坯件承受的压强设置为32mpa，在真空状态下进行加压烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为5min；

(6)采用金刚砂工具将烧结成型的陶瓷坯件进行打磨，在316l不锈钢材料上开槽位，采用钉镶工艺镶嵌锆石，装配吊圈，采用毛毡蘸钻石粉将陶瓷抛光，采用布轮和抛光蜡对316l不锈钢材料表面进行抛光，即得到装饰效果突出的陶瓷复合不锈钢镶嵌锆石首饰。

由本实施的制备方法得到的陶瓷不锈钢镶嵌锆石的工艺饰品，见图3。

实施例4

作为本发明实施例的一种陶瓷镶嵌金属的工艺饰品制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将纯钛材料轧压到要求厚度，采用刻蚀的方法制作出纹饰图案；

(2)在模具组件桶杯内表面、上压头、下压头工作表面均匀抹氮化硼脱模剂，模具组件由上至下包括可以拆装组合的上薄垫板、上阶梯垫块、上压头、上纸垫片、桶杯、下纸垫片、下压头、下阶梯垫块、下薄垫板，所述模具组件具有盲孔，所述盲孔设置在桶杯外壁的中间位置，盲孔用于插入测温热电偶，盲孔孔径2mm，深度5.5mm，在所述盲孔逆时针旋转90°的位置设置一个用于红外线探温的定位孔，所述桶杯上下两端贯通，所述上薄垫板、下薄垫板的形状为扁平圆柱体，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块呈台阶状，包括若干级台阶，每级台阶为直径不同的扁平圆柱体，上阶梯垫块、下阶梯垫块由若干直径不同的扁平圆柱体按直径大小顺序同轴排列一体成型，在组装模具组件时，所述阶梯垫块直径较小的一端与压头接触，阶梯垫块直径较大的一端与薄垫板接触，所述上阶梯垫块、下阶梯垫块的每级台阶的外径按照25％的比例递减，所述模具组件由抗压强度65mpa的高纯石墨制备；

(3)将下压头装配在模具桶杯腔内，将步骤(1)制备好的纯钛纹饰图案材料放在下压头表面，并调整图案在模具桶杯腔中的位置至符合要求，然后根据首饰的尺寸要求称取平均粒径40nm的纳米氧化锆陶瓷粉末，将粉末均匀添加到模具桶杯腔内，然后装配上压头，用手动液压机将粉末预压实，压力为10mpa，保压时间为70秒，然后分别取出上压头和下压头，并在上压头工作面放置上石墨纸垫片、在下压头工作面放置下石墨纸垫片，然后再压实；

(4)在真空等离子烧结炉的下电极底座上依次放置下薄垫板、下阶梯垫块，将压制好的坯件连同模具放置在下阶梯垫块上，在上压头的上方放置上阶梯垫块和上薄垫板，升高下电极直至上阶梯垫块和上薄垫板接触到上电极座并产生压力，将热电偶插入模具外壁的热电偶探温孔内，同时将红外线探头对准模具的红外探温定位点中央；

(5)将炉膛抽真空到6pa，升高下电极通过上下压头对坯件进行加压，使坯件承受的压强设置为29mpa，在真空状态下进行加压烧结，烧结温度为1420℃，保温时间为3min；

(6)采用金刚砂工具将烧结成型的陶瓷坯件进行打磨，在纯钛材料上打孔，采用钉镶工艺镶嵌锆石，装配吊圈，采用毛毡蘸钻石粉将陶瓷抛光，采用布轮和抛光蜡对纯钛材料表面进行抛光，即得到装饰效果突出的陶瓷复合纯钛镶嵌锆石首饰。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。