专利名称：一种金属工艺品的成型方法
技术领域：
本发明属于电铸技术领域，更确切地说是用电铸方法制造金属工艺品。
将金属制成所要求的形状的成型方法有铸造法、锻造法、冲压法等，这些传统方法主要依靠人工处理，工艺过程复杂，操作繁锁，成品率低，而且浪费原材料。也有人提出过电铸工艺，如CN1031575A专利申请中提出采用石膏作母型，在母型上涂蜡，再用石膏糊涂抹在蜡层上烘干，在蜡层上浇注低熔点合金，然后熔掉石膏放入电解液，电解后将金属壳外部的石膏溶解掉，再将低熔点金属壳熔掉或敲掉，该方法的缺点每制作一件产品都要制作一个石膏母型、一个低熔点金属壳，而且还要经过两次溶解石膏，两次熔解低熔点合金，工艺过程复杂；另外；在浇铸低熔点的金属壳时，容易出现浇铸缺陷，表面效果差，成品率低。
本发明的目的是克服已有技术的缺点，提出一种工艺简单、成品率高、节约能耗，阴膜可以反复使用的金属工艺品的成型方法。
实现本发明的主要技术方案用高分子硅橡胶乳液和偶联剂混合后，浇注在原模上制得硅橡胶阴模，然后采用化学镀(也称无电解镀)的方法使其表面沉积一层金属，形成导电层，最后通过电镀技术即得到所需的金属工艺品。
本发明的制备方法，具体步骤包括1．采用包括石膏、木材、金属在内的材质制成原模(也称原型)，将硅橡胶乳液和偶联剂按比例混合均匀后浇注在清理干净的原模上，待其固化后剥离下来即得到所需的硅橡胶阴模；2．用普通金刚砂细粉磨擦(1)步的硅橡胶阴模表面，使其具有一定的微观粗糙度，然后用水冲洗干净；3．对(2)步得到的具有微观粗糙的阴模表面用敏化液擦拭，小的制品可放在敏化液中浸泡1-3分钟，再用水漂洗干净；4．由(3)步敏化后的阴模进行活化处理，即用活化液擦拭浸蘸，直至阴模表面出现浅褐色，再用水漂洗干净；5．对(4)步活化处理后的阴模通过化学镀即浸入化学镀液中，使其表面金属化，形成导电层；6．对(5)步得到的表面金属化的阴模进行电镀金属或合金，可得到半成品，而硅橡胶阴模取出后可以重复使用；7．(6)步得到金属工艺制品半成品进行包括修整、着色在内的后处理工序即得到所需的成品。
本发明(1)步所述的硅橡胶乳液和偶联剂(市场也称模具胶)均为市售产品，一般是配套购买，通常配比为1∶0.097(重)。
本发明(2)步所述的微观粗糙“是指肉眼看不见的粗糙”(李鸿年等编著，《实用电镀工艺》，国防工业出版社，1990.6第一版，P465)，目的是使表面容易亲水。
本发明(3)步所述的敏化液的配方及其使用条件见表1，属已知技术，详见“钱维平等编著，《表面镀覆新技术工艺指南》，青岛出版社，1993.10,P303”，其目的是为了在非导体的硅橡胶阴模表面上建立起催化中心，以便在(4)步所述的活化液中的金属离子能借此还原成金属。
本发明(4)步所述的活化液的配方及其使用条件见表2，属已知技术，详见敏化液所引的资料304页，其目的是使硅橡胶阴模表面建立起化学镀时所需要的金属催化中心，这些催化中心是由于活化液中如Ag+、pd+等金属离子被敏化时吸附的还原剂所还原，成为金属微粒。
本发明(5)步所述的化学镀，若需要化学镀铜可用10％甲醛水溶液，在室温下浸渍0.5-1分钟；若需要化学镀镍，可再用3％的次亚磷酸钠在室温浸渍1-2min。化学镀铜层一般很薄，外观呈粉红色，质柔软，延展性好，导热导电性能也好，所述的化学镀液见表3，属已知技术。
本发明(6)步所述的电镀金属，如果制作铜制品可采用已知的电解铜技术(钟竹前等编著，《湿法冶金过程》，中南工业大学出版社，1988.6,P252)，其电解液的配比及工艺条件电解液含铜40-60克/升、硫酸160-220克/升，另外电解液中还应保持小于15毫克/升的氯离子，并添加少量的添加剂，以保证得到平整光滑的阴极沉积，电解液的温度50-60℃，槽电压0.2-0.3伏，电流密度2.16安/分米2，电能消耗约为0.2～0.3度电/公斤铜，每小时可沉积0.04mm铜，达到所需的厚度即停止电解，所述的添加剂为光亮剂，本发明可使用在“实用电镀工艺”(1990.6，第一版，P137)所提出的M、N、Sp光亮剂(均为浙江黄岩荧光光学厂生产)，可以单独使用，也可以混合使用，它们的加入量M为0.0003～0.001克/升，N为0.002～0.0007克/升，Sp0.01-0.02克/升。
本发明的主要优点本发明的方法工艺过程简单，不需要用加热装置熔化金属，采用常用的电化学成型方法，操作作简便，安全，而且节约能耗；采用本发明的方法制作的金属制品表面效果非常好，纹理很清晰，如目前铜浮雕的制作多采用锻造技术，细微结构、特殊的纹理很难表现出来，而采用本发明的方法可制作全新视觉效果好的铜浮雕制品，细微结构和纹理都很清晰；传统的浇铸，锻造方法很难制作很薄的制品，而且很易出现各种缺陷，而本发明的方法，金属的沉积厚度能够较好控制，可根据需要制作出厚度均匀的薄层制品，而且节约金属，成品率较高；此外高分子硅橡胶作为阴模，材料很易脱模，而且阴模可以重复使用，适于批量生产。由于以上的优点，本发明适合制作金属工艺品，金属首饰、金属日用品的装饰，如灯具的装饰、服装上的金属饰件、金属器皿的装饰等，另外本发明的方法还可以用于景泰蓝工艺品的制作，可使其制造过程十分简便，改变现有的手工操作方式。
下面通过实例进一步描述本发明的特点。
实例本实例是制作铜浮雕，具体制作过程首先制作浮雕石膏原模，将其表面清理干净后，将配好的硅橡胶乳液和偶联剂混合物浇注在石膏原模表面，待硅橡胶固化后，将硅橡胶剥离下来，即得硅橡胶阴模；第二，将阴模清洗干净，用普通市售金刚砂细粉磨擦阴模表面，使其具有微观的粗糙度后，用水清洗干净，再用表1中配方1的敏化液擦拭阴模表面3分钟，经用水漂洗干净后，用棉球瞧取表2中配方2的活化液擦拭敏化后的阴模表面2分钟，直至表面出现一层浅褐色，用水洗净阴模表面残留的活化液，再用10％的甲醛溶液冲洗活化后阴模表面；第三，将活化后的阴模浸入到表3中配方2的化学镀液中，经过1小时后，阴模表面就镀上一层很薄的铜即导电层；第四，将化学镀的阴模从化学镀液取出，用水冲洗干净后，放入电解池中，把电源负极与阴模表面的金属化层相连，使用前述的电解液，电解液含Cu50克/升，硫酸200克/升，加入M光亮剂，电解液温度50℃，电源正极与放入电解池的铜片相连，两者保持平行并维持间距8cm，开启电源，调整电压和电流，使槽电压和电流密度分别维持在0.3伏和2.16安/分米2，这样阳极上的铜就会不断地溶解，阴模表面也就连续地沉积铜，经过25小时，阴模表面即可沉积1mm厚的铜，此时可停止电解；第五，从电解池中取出与阴模连在一起的制品，用水冲洗干净，将硅橡胶阴模从铜层上轻轻地剥离下来，得到铜浮雕半成品，最后对其边缘进行修整、着色处理，即得到铜浮雕成品，硅橡胶阴模可重复使用。
表1
表2
<p>表3
注配方1-3见“李鸿年等编著，《实用电镀工艺》，国防工业出版社，1994.6,P431”；配方4见钱维平等编著，《表面镀覆新技术工艺指南》，青岛出版社，1993.10,P304。
权利要求
1．一种金属工艺品的成型方法，其特征在于具体步骤包括(1)采用包括石膏、木材、金属在内的材质制成原模，将硅橡胶乳液和固化剂按比例混合均匀后浇注在清理干净的原模上，待其固化后剥离下来即得到硅橡胶阴模；(2)用普通金刚砂细粉磨擦(1)步的阴模表面，使其具有微观粗糙度，然后用水冲净；(3)由(3)步得到的具有微观粗糙度的阴模，其表面用敏化液擦拭，小的制品可放在敏化液中浸泡1-3分钟，再用水冲净；(4)敏化后的阴模用活化液擦拭浸蘸，直至阴模表面出现浅褐色，再用水冲净；(5)对(4)步活化处理的阴模通过化学镀即浸入化学镀液中，使其表面金属化，形成导电层；(6)由(5)步得到的表面金属化阴模进行电镀金属或合金，得到半成品，剥离出的硅橡胶阴模重复使用；(7)对(6)步的半成品通过包括修整、着色的后处理工序即得到所需的成品。
2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于(5)步所述的化学镀，需要化学镀铜时，用10％甲醛水溶液，在室温下浸渍0.5-1分钟。
3．按照权利要求1所述的方法，其特征在于(5)步所述的化学镀，需要化学镀镍时，用3％的次亚磷酸钠在室温下浸渍1-2分钟。
全文摘要
本发明是一种金属工艺品的成型方法,其特点是用高分子硅橡胶制得阴模,然后通过敏化、活化以及化学镀过程,使阴模表面金属化,形成导电层,最后采用电镀技术即可得到所需的金属工艺品。本发明的工艺品操作简单,可以制作出厚度均匀、纹理清晰的薄层制品,成品率较高,硅橡胶阴模还可重复使用,可用于金属工艺品,金属首饰、金属日用品的装饰,而且还可用于改进景泰蓝的制作工艺。
文档编号C25D1/00GK1219613SQ98102869
公开日1999年6月16日 申请日期1998年7月16日 优先权日1998年6月10日
发明者张林岗 申请人:张林岗