一种黄金手表零部件制作工艺的制作方法

本发明涉及一种黄金手表零部件制作工艺，属于钟表技术领域和金属加工领域。

背景技术

手表作为一种重要的计时仪器，其发明和使用已经具有数百年的历史，因其计时准确、携带方便等优点而深受欢迎。随着科技发展、生活水平和艺术鉴赏水平的不断提高，人们已经不满足于手表仅作为计时工具的单一用途，人们对于手表的装饰需求逐渐超过了使用需求，手表渐渐的蕴含着较高的艺术价值和收藏价值，因此黄金手表的市场越发壮大，越来越多的消费者购买由黄金材质制造的贵金属手表。

批花圈、字面、表针等都是手表的重要零部件，形式多样，图案复杂，具有较强的装饰作用。现有的手表零部件通常通过拉丝批花或者冲压方式制成，其中，批花圈纹路复杂细致，需要经过各种车床、钻床和打磨等工序才能成型，加工过程中容易出现纹路模糊、凹凸不平等瑕疵；手表字面较为单薄，有的厚度仅为0.6-0.8毫米，因此字面的加工需要用到各种机床切割打磨，容易导致字面不平、变形等生产不稳定、成品报废率高等问题；手表表针一般通过冲压机冲针成型，然后再放到相应针型和加工工艺的磨具上进行人工切针和排针操作，操作工艺复杂，耗费较多的人力物力。经过现有技术检索，没有发现任何专利文献记载关于黄金手表零部件的制作工艺，目前市场上所贩售的金色批花圈、字面、表针等手表零部件大部分为由铜或其他金属制作或印刷染色制成，无回收价值也不如纯黄金有贵重金属的质感美观，若想使用黄金制造手表零部件将会使用至少10克以上黄金成本高昂，并且因为黄金质地太软无法长时间固定于手表上，制作困难。申请公布号为cn104593831a的中国专利公开了一种利用3d贵金属技术制作手表的方法，该专利中用金属合金材料制成模种，再采用电铸工艺在模种上电铸沉积层，最后溶解模种形成中空的3d贵金属手表表壳。

若采用黄金制作批花圈、字面、表针等手表零部件往往需要更加精细的加工工序以防止黄金材料的损耗，如果采用现有技术对黄金坯料进行直接加工制成手表零部件，常常会导致制出零部件的花纹模糊、表面粗糙或造成不必要的黄金的损耗，且现有技术对手表零部件的加工精度不够高，无法进行更复杂和细致的加工工序。因此，对于利用黄金制作手表零部件急于寻找一种新的制作工艺，不仅能够增加手表零部件的硬度和韧性，还能够节省加工过程中黄金材料的损耗，简化加工工序，缩短工艺流程和时间。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种黄金手表零部件制作工艺，该工艺在现有硬金电铸液的配方中按比例加入多种能够改善电铸效果的化学原料，同时对传统对称切割工艺进行了改进；采用电铸工艺能够一次电铸形成对个镜面对称且尺寸精度高、外观表面光洁度好的手表零部件，采用冷切割工艺能够保证手表零部件的完整成型，防止后续加工过程造成变形以及黄金的损耗。电铸工艺和冷切割工艺的结合简化了手表零部件的加工工序，缩短了工艺流程，同时节省了生产成本，提高了手表零部件制作的成功率。

本发明的技术方案如下：

一种黄金手表零部件的制作工艺，具体包括如下步骤：

s1、制坯：采用可与盐酸或硝酸或硫酸起化学反应的金属或金属合金压制成具有上下两面相同纹样且对称具有厚度的手表零部件内坯并对其进行精加工处理；

s2、电铸：在压制成型后的手表零部件内坯表面进行电铸沉积形成金层；

s3、切割：利用冷切割工艺对手表零部件进行对称切割，一次成型两组手表零部件；

s4、清除手表零部件内坯；将经过s3冷切割工艺处理后形成带有内坯的手表零部件首先置于质量分数为68~72%的硝酸溶液浸泡，待零部件内坯溶解后取出并利用超声波震动进行清理，接着置于质量分数为96~98%的硫酸溶液中浸泡，最后用清水冲洗酸液得到成型的手表零部件。

其中，进行步骤s2之前需对压制成型后的手表零部件内坯进行除油和活化处理以达到其作为电铸内模的精度和光洁度的要求。

其中，所述步骤s2的电铸过程包括以下步骤：

（1）采用氰化亚金钾10-25g/l；柠檬酸5-12mg/l；柠檬酸盐5-12mg/l；乙二胺四乙酸二钠盐7-10mg/l；有机多膦酸盐30-60g/l；含有亚胺的高分子化合物0.1-0.25g/l和硫脲衍生物0.05-0.3g/l配制成电铸液；

（2）将手表零部件内坯悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使手表零部件内坯在电铸过程中随着悬挂件按照30~35rpm的转速进行匀速圆周转动进行电铸，电铸时间为10~12h，电铸温度为38~45℃；电流设置为双向脉冲电流，正向峰值电流密度为2~3a/dm²，反向峰值电流密度3~5a/dm²；

（3）电铸完成后起缸，对电铸件采用烘干机进行烘干，烘干温度为100~120℃，烘干时间为30~40min。

其中，在电铸初始阶段，双向脉冲电流均以0.1~0.2a/dm²的低电流密度进行开始电铸，接着将电流密度升至稳定电铸的正向峰值电流密度为2~3a/dm²以及反向峰值电流密度3~5a/dm²。

其中，所述步骤s4的冷切割工艺采用高压水射流冷切割工艺，包括切割模块和对中模块；所述切割模块包括喷射装置、增压器、磨料供应装置与切割控制系统；所述喷射装置通过高压水管分别与所述增压器、磨料供应装置连通；所述控制系统与喷射装置电连接，用于控制喷射装置的运作；所述对中模块包括固定具有纹样的手表零部件上下两面的吸盘夹具、激光测距仪与对中控制器；所述激光测距仪设置在一侧吸盘夹具上用于测试由吸盘夹具固定后的手表零部件宽度；所述激光测距仪与所述对中控制器电连接，将检测所得的手表零部件宽度的电信号传递给对中控制器；所述对中控制器能够根据接收到的信号并计算出关于手表零部件的中轴线位置信息，并转换为电信号传递给与其电连接的所述切割控制器；所述切割控制器接收到手表零部件中轴线位置的电信号后能够控制喷射装置移动，进而对准手表零部件中轴线位置进行喷射切割。

其中，所述喷射装置包括喷嘴和混合腔；所述磨料供应装置中的磨料在高速射流形成的真空作用下吸入混合腔内与流入混合腔内的水流混合，再经喷嘴喷射形成具有超高压的切割流进行切割。

其中，水流经过所述增压器将压力增大至800~1200mpa；所述磨料为100~200目的二氧化硅或者柘榴石。

其中，所述步骤s5中硝酸与水体积比为1:0.8~1.2；硝酸溶液温度保持在400~500℃，浸泡时间为2~3h；硫酸与水的体积比为1:0.9~1.3；硫酸溶液温度保持在700~900℃，浸泡时间为20~40min。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用的切割工艺为高压水射流切割工艺，属于冷切割工艺；一方面，冷切割工艺进行时不产生热量，对于黄金手表零部件和金属或者金属合金的手表零部件内坯的物理、机械性能以及材料间的晶间组织结构不会造成破坏，防止黄金手表零部件切割过程中发生的变形和磨损褪色，进料损耗等问题，在高压水射流中加入100~200目的磨料进而形成高压磨料水射流，由于磨料的密度较大，可以使水射流动更为集中，冲击力也更为集中，能够大幅度提高水射流的切割能力，同时磨料表面锋利的尖刃也可以同步对目标物进行辅助微切割；另一方面，高压水射流切割工艺的切缝窄且切缝表面光滑，能够省去利用常规切割机进行切割后对切缝的打磨、抛光与清洗步骤，因此能够减少黄金材料的损耗，缩短工艺流程和时间、人力成本。

2、本发明利用双向脉冲电流进行电铸沉积金层，在电铸过程中首先输出一组正向脉冲之后引入一组反向脉冲，其中正向脉冲电流的主要作用是使得金粒在内坯表面进行快速无序的堆积，会导致出现一定程度的胞状结构，因此引入一组反向脉冲电流，能够使得这些胞状结构发生一定程度的溶解，使电铸层表面的平整性进一步增加；其次，反向脉冲电流能够使阴极表面金属离子浓度迅速回升，减小阴极区的浓差极化提高电流密度上限，形成内部结构较为致密的金层，同时反向脉冲电流还起到一个电抛光的作用，对铸层的毛刺具有整平作用，而且能够减少铸层中的夹杂物。总而养殖，利用双向脉冲电流进行电铸可以改善金层质量，得到更加致密、光亮和孔隙率较低的金层。

3、本发明中在引入双向脉冲电流进行电铸时，电铸初始采用0.1a/dm²的低电流密度进行电铸，因为，在电铸开始时，电铸液浓度较高，若通入较大的电流，由于电铸过程中的边角效应，会导致手表零部件内坯边角部位快速增厚，电铸层出现内凹外凸的不平整的状况，因此在刚开始电铸时应先通入较低的电流密度才能够保证在内坯表面获得厚度均匀的金层；当电铸层不断增厚时可增大电流密度升至稳定的正反向峰值电流密度，从而提高电铸速度。

4、本发明在电铸液中加入了有机多膦酸盐，有机多膦酸盐的配位容量大，配位稳定常数高，与金属离子配位后不易解离，稳定性好，易生物降解。有机多膦酸盐在溶液中容易与[au(cn)]^-配位离子内的cn-形成氢键，从而形成包围配位离子的第二配位层，金粒子要从内配位层中被还原，就要克服第一和第二配位层的抑制作用，从而使金离子放电的过电位提高，铸金层的晶粒得到细化。电铸液中聚乙烯亚胺的加入，能够增加镀层的光亮性以及提高硬度；硫脲衍生物的加入，能够提升电铸液的电流效率，改善镀金的质量。

附图说明

图1为本发明冷切割工艺的流程示意图；

图2为本发明冷切割工艺的工作原理图；

图3本发明中液压系统的工作原理图。

附图说明：

1、切割模块；11、喷射装置；111、喷嘴；112、混合腔；12、增压器；13、磨料供应装置；14、切割控制系统；15、液压驱动机构；16、电机；17、液压系统；171、油缸；172、液压泵；173、换向阀；174、液压缸；2、对中模块；21、激光测距仪；22、对中控制器；3、切割操作台；31、吸盘夹具；32、废水收集装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

实施例一、

一种黄金手表零部件的制作工艺，具体包括如下步骤：

s1、制坯：采用可与盐酸或硝酸或硫酸起化学反应的金属或金属合金压制成具有上下两面相同纹样且对称具有厚度的手表零部件内坯并对其进行精加工处理；

s2、电铸：在压制成型后的手表零部件内坯表面进行电铸沉积形成金层；

s3、切割：利用冷切割工艺对手表零部件进行对称切割，一次成型两组手表零部件；所述冷切割工艺采用高压水射流冷切割工艺，喷射水流压力为800mpa，并在水流中加入100目的二氧化硅作为磨料；

s4、清除手表零部件内坯；将经过s3冷切割工艺处理后形成带有内坯的手表零部件首先置于质量分数为68%的硝酸溶液中浸泡（硝酸与水的体积比为1:0.8），硝酸溶液的温度为400℃，浸泡2h，待零部件内坯溶解后取出并利用超声波震动进行清理，接着置于质量分数为96%的硫酸溶液中浸泡（硫酸与水的体积比为1:0.9），硫酸溶液的温度为700℃，浸泡20min，最后用清水冲洗酸液得到成型的手表零部件。

其中，进行步骤s2之前需对压制成型后的手表零部件内坯进行除油和活化处理以达到其作为电铸内模的精度和光洁度的要求。

其中，所述步骤s2的电铸过程包括以下步骤：

（1）采用氰化亚金钾10g/l；柠檬酸5mg/l；柠檬酸盐5mg/l；乙二胺四乙酸二钠盐7mg/l；有机多膦酸盐30g/l；含有亚胺的高分子化合物0.1g/l和硫脲衍生物0.05g/l配制成电铸液；

（2）将手表零部件内坯悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使手表零部件内坯在电铸过程中随着悬挂件按照30rpm的转速进行匀速圆周转动进行电铸，电铸时间为10h，电铸温度为38℃；电流设置为双向脉冲电流，正向峰值电流密度为2a/dm²，反向峰值电流密度3a/dm²；在电铸初始阶段，双向脉冲电流均以0.1a/dm²的低电流密度进行开始电铸，接着将电流密度升至稳定电铸的正向峰值电流密度为2a/dm²以及反向峰值电流密度3a/dm²；

（3）电铸完成后起缸，对电铸件采用烘干机进行烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为30min。

实施例二

一种黄金手表零部件的制作工艺，具体包括如下步骤：

s1、制坯：采用可与盐酸或硝酸或硫酸起化学反应的金属或金属合金压制成具有上下两面相同纹样且对称具有厚度的手表零部件内坯并对其进行精加工处理；

s2、电铸：在压制成型后的手表零部件内坯表面进行电铸沉积形成金层；

s3、切割：利用冷切割工艺对手表零部件进行对称切割，一次成型两组手表零部件；所述冷切割工艺采用高压水射流冷切割工艺，喷射水流压力为1200mpa，并在水流中加入200目的二氧化硅作为磨料；

s4、清除手表零部件内坯；将经过s3冷切割工艺处理后形成带有内坯的手表零部件首先置于质量分数为72%的硝酸溶液中浸泡（硝酸与水的体积比为1:1.2），硝酸溶液的温度为500℃，浸泡3h，待零部件内坯溶解后取出并利用超声波震动进行清理，接着置于质量分数为98%的硫酸溶液中浸泡（硫酸与水的体积比为1:1.3），硫酸溶液的温度为900℃，浸泡40min，最后用清水冲洗酸液得到成型的手表零部件。

其中，进行步骤s2之前需对压制成型后的手表零部件内坯进行除油和活化处理以达到其作为电铸内模的精度和光洁度的要求。

其中，所述步骤s2的电铸过程包括以下步骤：

（1）采用氰化亚金钾25g/l；柠檬酸12mg/l；柠檬酸盐12mg/l；乙二胺四乙酸二钠盐10mg/l；有机多膦酸盐60g/l；含有亚胺的高分子化合物0.25g/l和硫脲衍生物0.3g/l配制成电铸液；

（2）将手表零部件内坯悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使手表零部件内坯在电铸过程中随着悬挂件按照35rpm的转速进行匀速圆周转动进行电铸，电铸时间为12h，电铸温度为45℃；电流设置为双向脉冲电流，正向峰值电流密度为3a/dm²，反向峰值电流密度5a/dm²；在电铸初始阶段，双向脉冲电流均以0.2a/dm²的低电流密度进行开始电铸，接着将电流密度升至稳定电铸的正向峰值电流密度为3a/dm²以及反向峰值电流密度5a/dm²；

（3）电铸完成后起缸，对电铸件采用烘干机进行烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为40min。

实施例三、

一种黄金手表零部件的制作工艺，具体包括如下步骤：

s1、制坯：采用可与盐酸或硝酸或硫酸起化学反应的金属或金属合金压制成具有上下两面相同纹样且对称具有厚度的手表零部件内坯并对其进行精加工处理；

s2、电铸：在压制成型后的手表零部件内坯表面进行电铸沉积形成金层；

s3、切割：利用冷切割工艺对手表零部件进行对称切割，一次成型两组手表零部件；所述冷切割工艺采用高压水射流冷切割工艺，喷射水流压力为1000mpa，并在水流中加入200目的柘榴石作为磨料；

s4、清除手表零部件内坯；将经过s3冷切割工艺处理后形成带有内坯的手表零部件首先置于质量分数为70%的硝酸溶液中浸泡（硝酸与水的体积比为1:1），硝酸溶液的温度为450℃，浸泡2.5h，待零部件内坯溶解后取出并利用超声波震动进行清理，接着置于质量分数为97%的硫酸溶液中浸泡（硫酸与水的体积比为1:1.2），硫酸溶液的温度为800℃，浸泡30min，最后用清水冲洗酸液得到成型的手表零部件。

其中，进行步骤s2之前需对压制成型后的手表零部件内坯进行除油和活化处理以达到其作为电铸内模的精度和光洁度的要求。

其中，所述步骤s2的电铸过程包括以下步骤：

（1）采用氰化亚金钾20g/l；柠檬酸10mg/l；柠檬酸盐10mg/l；乙二胺四乙酸二钠盐8mg/l；有机多膦酸盐40g/l；含有亚胺的高分子化合物0.15g/l和硫脲衍生物0.1g/l配制成电铸液；

（2）将手表零部件内坯悬挂于电铸缸内的电铸悬挂件上，使手表零部件内坯在电铸过程中随着悬挂件按照32rpm的转速进行匀速圆周转动进行电铸，电铸时间为11h，电铸温度为40℃；电流设置为双向脉冲电流，正向峰值电流密度为2.5a/dm²，反向峰值电流密度4a/dm²；在电铸初始阶段，双向脉冲电流均以0.15a/dm²的低电流密度进行开始电铸，接着将电流密度升至稳定电铸的正向峰值电流密度为2.5a/dm²以及反向峰值电流密度4a/dm²；

（3）电铸完成后起缸，对电铸件采用烘干机进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间为35min。

参见图1至图3，上述实施例中均采用高压水射流冷切割工艺对电铸成型的手表零部件进行对称切割，包括用于对称切割手表零部件的切割模块1和寻找切割中轴线、将手表零部件的切割中轴线对正的对中模块2以及切割操作台3；所述切割模块1包括喷射装置11、增压器12、磨料供应装置13与切割控制系统14；所述喷射装置11通过高压水管分别与所述增压器12、磨料供应装置13连通；外设一液压驱动机构15驱动增压器12工作，所述液压驱动机构15包括一电机16和液压系统17为通过油管依次串联的油缸171、液压泵172、换向阀173与液压缸174，构成循环油路；所述电机15与液压泵162通过油路连接；所述增压器12为往复压缩式增压，在液压驱动机构15的作用下进行往复运动，可将水压增大到800~1200mpa；所述切割控制系统14与喷射装置11电连接，用于控制喷射装置11的运作；所述对中模块2设置在操作台3上；所述对中模块2包括激光测距仪21与对中控制器22；所述切割操作台3上设置有固定具有纹样的手表零部件上下两面的吸盘夹具31；所述激光测距仪21设置在一侧吸盘夹具31上用于测试由吸盘夹具31固定后的手表零部件宽度；所述激光测距仪21与所述对中控制器22电连接，激光测距仪21将检测所得的手表零部件宽度的电信号传递给对中控制器22；所述对中控制器22能够根据接收到的信号并计算出关于手表零部件的中轴线位置信息，并转换为电信号传递给与其电连接的所述切割控制器14；所述切割控制器14接收到手表零部件中轴线位置的电信号后能够控制喷射装置11移动，进而对准手表零部件中轴线位置进行喷射切割。

其中，所述喷射装置11包括喷嘴111和混合腔112；所述磨料供应装置13中的磨料在高速射流形成的真空作用下吸入混合腔112内与流入混合腔112内的水流混合，再经喷嘴111喷射形成具有超高压的切割流进行切割。

其中，所述切割操作台3的台面由为具有多孔结构的操作板制成，台面下方还连接有废水收集装置32，切割后的废水会通过台面的孔隙流入废水收集装置32进行处理排放或者循环利用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。