一種制作金屬花絲制品的方法
【專利摘要】本發明提供了一種新的制作金屬花絲制品的方法，包括：制作花絲制品模型；將花絲制品模型放入石膏漿中，石膏硬化；將花絲制品模型通過溶解、熔融、或氣化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模；將金屬在流體狀態注入石膏模中；金屬固化后去除石膏，獲得所述花絲制品。本發明方法能夠制作低厚度、大體積金屬花絲制品，可以滿足大曲率曲面、大高低落差面、內口角等復雜結構金屬花絲制品的制造。
【專利說明】
一種制作金屬花絲制品的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種金屬花絲制品的制作方法，尤其涉及一種石膏膜鑄造法制作金屬花絲制品的方法。
【背景技術】
[0002]花絲制品作為一種裝飾品具有悠久的歷史，傳統手工制作方法效率低下、金屬損耗巨大。近年來出現了一種壓鑄法制作花絲的方法，將金屬融化后在幾百噸壓力下進行壓鑄，完成完整的花絲制品。但是該方法并不成熟，對壓鑄設備具有較高的要求，成本太高。
[0003]另外一種方法是石膏模鑄造方法制作花絲制品，用手工將石蠟做出花絲制品所需造型，然后放入石膏漿中，石膏凝固后，高溫將石蠟融化，去除石蠟后制成石膏模，石膏模中形成花絲制品形狀的空洞，將金屬在液態條件下壓入石膏模的空洞中，冷卻，將石膏敲碎，獲得花絲制品。
[0004]但是這種情況下，由于石蠟容易斷裂，石蠟做出的造型非常粗糙，不像手工制作的花絲那么精細；而且由于花絲制品結構復雜，單條花絲較細，花絲線條高低落差大、扭轉曲面較多等原因，制造模型模具也是一大難點；另外，該方法不適于制作較細的金屬花絲，因為敲碎石膏的過程中，常常會將金屬花絲打斷，成品率較低。
[0005]另外，現有技術無法制作大體積的金屬花絲制品，通常是通過制作小件然后進行拼接的方法獲得大體積金屬花絲制品。

【發明內容】

[0006]針對目前石膏膜鑄造法的一些缺陷，本發明提供了一種新的制作金屬花絲制品的方法。
[0007]本發明所述的制造金屬花絲制品的方法，包括:
[0008]制作花絲制品模型；
[0009]將花絲制品模型放入石膏漿中，石膏硬化；
[0010]將花絲制品模型通過溶解、熔融、或氣化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模；
[0011 ]將金屬在流體狀態注入石膏模中；
[0012]金屬固化后去除石膏，獲得所述花絲制品。
[0013]在本發明的一種優選實施例中，制作花絲制品模型過程中，首先通過計算機建模獲得花絲制品的3D模型，根據所述3D模型制作模型模具，將模型材料注入模型模具中，模型材料固化后獲得花絲制品模型。
[0014]在一種更優選實施例中，所述計算機建模方法包括:將金色花絲制品進行3D掃描，得到3D圖像，然后計算機建模。
[0015]在本發明的一種優選實施例中，所述模型模具可以是膠模、錫模、鋁模、鋼模、以及其他金屬、合金、和/或非金屬模具中的任意一種或幾種。
[0016]其中，所述模型模具可以是開模、分塊模、抽芯模、以及本領域已知的其他模具中的任意一種或幾種。
[0017]在本發明的一種優選實施例中，所述模型材料優選為能夠在<300°C溫度下熔融或氣化的材料，更優選為20-500 0C、更優選為25-400 °C、更優選為25-350 °C、更優選為30-300 °C、更優選為30-280 °C、更優選為30-250 °C、更優選為35-200 °C、如38 °C、40 °C、50 °C、60°C、100°C、150°C、180°C溫度下能夠熔融或氣化的材料。
[0018]在一種更優選實施例中，所述模型材料可以是鑄造用蠟、水溶蠟、鑄造用樹脂等材料中的一種或幾種。
[0019]其中，所述模型材料注入模型模具中，模具內保持壓力范圍在0.l_2MPa，優選為0.2-1.5MPa，優選為 0.3-1.3MPa，優選為 0.5-lMPa，如0.6MPa、0.8MPa 等。
[0020]在一種更優選實施例中，所述模型材料注入時，可以是液態或液固態混合物的形式。
[0021 ]其中，在注入模型材料之前，所述模具內表面涂覆有脫模劑。
[0022]其中，所述脫模劑可以是通過噴涂、刷涂、輥涂、浸涂、淋涂等方式進行涂覆。
[0023]在本發明一種優選實施例中，所述石膏漿優選為由石膏與水以重量比(20-80):1、優選為(22-70): 1、更優選為(25-65):U更優選為(28-60): 1、更優選為(30-50): 1、如35:1、38:1、40:1、45:1 混合制備。
[0024]其中，所述石膏漿機進行排氣處理，并優選為在負壓條件下進行排氣，其中，所述負壓條件的真空度優選為-0.1至-0.0lMPa，優選為-0.09至-0.05MPa，-0.1至-0.07MPa，如-0.IMPa、-0.09MPa。
[0025]在本發明的一種優選實施例中，“將花絲制品模型置入石膏漿”過程中，可以是將花絲制品放入石膏漿內，也可以是將石膏漿倒入到放置花絲模型的容器內，均在本發明所述“將花絲制品模型置入石膏楽”的范圍內。
[0026]在更優選實施例中，所述排氣可以是在“將花絲制品模型置入石膏楽”之前、過程中、之后的任意一個或多個時間點和/或時間段進行。
[0027]在一種優選實施例中，“石膏硬化”優選為通過加熱燒結來實現，并優選為采用逐步升溫的方法進行加熱。
[0028]其中，優選地，當模型材料通過熔融方式去情況下，所述加熱燒結的最高溫度高于模型材料的熔融或氣化溫度，并優選為高于模型材料熔融或氣化溫度至少250°C、更優選為至少300°C、更優選為至少350 0C、更優選為至少400 V、更優選為250-700 V、如650°C、600cC、550。。、500。。、400 cC ο
[0029]在更優選實施例中，所述加熱燒結升溫曲線優選為:
[0030]①90-150(優選為100-130、更優選為110-120)分鐘從常溫加熱至第一溫度，第一溫度優選為100-180 °C、更優選為120-170 °C、更優選為150-160 °C，
[0031]②90-150(優選為100-130、更優選為110-120)分鐘從第一溫度加熱至第二溫度，第二溫度優選為250-360 °C、更優選為280-340 °C、更優選為300-320 °C，
[0032]③90-150(優選為100-130、更優選為110-120)分鐘從第二溫度加熱至第三溫度，第三溫度優選為550-630 °C、更優選為570-61 (TC、更優選為580-600 °C，
[0033]④180-300 (優選為200-280、更優選為240-260)分鐘從第三溫度加熱至第四溫度，第四溫度優選為650-800 0C、更優選為720-770°C、更優選為730-750 °C，更優選為690-710°C,
[0034]⑤20-45(優選為25-40、更優選為30-35)分鐘由第四溫度降至第五溫度，第五溫度為660-750°C、優選為680-730°C，更優選地在第五溫度下維持至少45分鐘、優選為至少50分鐘、更優選為至少60分鐘。
[0035]在更優選實施例中，所述加熱燒結升溫曲線優選為:
[0036]①180-300(優選為200-280、更優選為240-260)分鐘從常溫加熱至第一溫度，第一溫度優選為200-300 °C、更優選為220-270 °C、更優選為230-250 °C，
[0037]②240-480 (優選為300-450、更優選為360-400)分鐘從第一溫度加熱至第二溫度，第二溫度優選為650-800 0C、更優選為720-770°C、更優選為730-750 °C，更優選為690-710°C,
[0038]③20-45(優選為25-40、更優選為30-35)分鐘由第四溫度降至第五溫度，第五溫度為660-750°C、優選為680-730°C，更優選地在第五溫度下維持至少45分鐘、優選為至少50分鐘、更優選為至少60分鐘。
[0039]在更優選實施例中，所述加熱燒結升溫曲線優選為:
[0040]①20-90(優選為30-80，優選為45-60)分鐘從常溫加熱至第一溫度，并保溫至少45(優選為45-90，優選為60-75)分鐘，第一溫度為120-150 °C，優選為130-140 °C，
[0041 ] ②20-90 (優選為30-80，優選為45-60)分鐘從第一溫度加熱至第二溫度，并保溫至少45 (優選為45-90，優選為60-75)分鐘，第二溫度為150-200 °C，優選為160-180 °C，
[0042]③20-90(優選為30-80，優選為45-60)分鐘從第二溫度加熱至第三溫度，并保溫至少45 (優選為45-90，優選為60-75)分鐘，第三溫度為220-300 °C，優選為250-280 °C，
[0043]④20-90 (優選為30-80，優選為45-60)分鐘從第三溫度加熱至第四溫度，并保溫至少45 (優選為45-90，優選為60-75)分鐘，第四溫度為360-480 °C，優選為400-450 °C，
[0044]⑤20-90(優選為30-80，優選為45-60)分鐘從第四溫度加熱至第五溫度，并保溫至少45 (優選為45-90，優選為60-75)分鐘，第五溫度為550-670 °C，優選為600-650 °C，
[0045]⑥20-90(優選為30-80，優選為45-60)分鐘從第五溫度加熱至第六溫度，并保溫至少90(優選為100-150，優選為120-135)分鐘，第六溫度為700-800°C，優選為730-780°C，優選為 750-760°C，
[0046]⑦20-45(優選為25-40，優選為30-35)分鐘從第六溫度降溫至第七溫度，第七溫度為650-750 °C，優選為680-730 °C，優選為700-720 °C。
[0047]在本發明一種優選實施例中，所述金屬以熔融狀態注入到石膏模中。
[0048]在本發明一種優選實施例中，在負壓條件下，將金屬注入石膏模中。其中，所述負壓真空度優選為-0.I 至-0.0 IMPa，優選為-0.I 至-0.05MPa，-0.I 至-0.07MPa，如-0.IMPa、-0.09MPa。
[0049]在本發明一種優選實施例中，在正壓條件下，將金屬注入石膏模中。其中所述正壓力優選為0.I至IMPa，優選為0.2至0.6MPa，更有選為0.25至0.3MPa。
[0050]在本發明的更優選實施例中，金屬注入石膏模的過程，在保護氣環境下進行。其中，所述保護氣可以是任意不與所注入金屬發生化學反應的氣體，可以是單質氣體或混合氣體，并優選為氫氣、氮氣、氬氣、氦氣、壓縮空氣或其他惰性氣體。
[0051]在本發明的一種優選實施例中，所述金屬注入石膏模后，冷卻至A溫度，A溫度低于金屬固化溫度(熔點)0-3000C，更優選為10-2500C，更優選為50-200°C，更優選為100-150
°c，至金屬固化。
[0052]其中，冷卻至A溫度可以是在空氣中冷卻，或者在A溫度環境下冷卻。
[0053]在本發明一種優選實施例中，所述去除石膏的方法為:金屬固化后，將石膏模:A)置于B溫度的冷卻劑中冷卻，B溫度低于金屬固化溫度至少500°C，優選為至少700°C，如800°(:、1100°(:、1200°(:等，或8)采用與4)相同冷卻速度的方式進行冷卻，使石膏由于熱脹冷縮碎裂。
[0054]本發明所述金屬花絲制品優選為貴金屬花絲制品，進一步地所述金屬花絲制品優選為金花絲制品、銀花絲制品或其他貴金屬材料的花絲制品。
[0055]本發明方法至少具有如下有益效果:
[0056]1、能夠提尚金屬花絲制品的成品率，花絲制品t旲型可批量生廣，制作成本低；
[0057]2、能夠制作低厚度、大體積金屬花絲制品，可以滿足大曲率曲面、大高低落差面、內口角等復雜結構金屬花絲制品的制造；
[0058 ] 3、無需傳統手工花絲制品制作過程中的焊藥，可制得高純度貴金屬花絲制品。
【具體實施方式】
[0059]以下結合具體實施例對本發明的技術方案進一步闡述
[0060]實施例中未注明條件者均按照常規條件或制造廠商建議的條件進行，所用試劑或儀器均為可通過市購獲得的常規產品。
[0061 ] 實施例一:一種純銀花絲制品的制造工藝
[0062]步驟I，設計人員直接通過計算機3D建模，得到3D模型。其中3D模型均包括總長度、寬度、高度;各線條長度、寬度、高度、角度、曲率半徑;尺寸比例、表面積、體積等數據。
[0063]步驟2，根據所述3D模型制作鋁制的分塊(滑塊)模型模具，將模型模具安裝于注料機中。
[0064]步驟3，將鑄造用蠟熔化成液態，引入注料機中注入所述模型模具，從而形成完整的花絲制品蠟質模型。模型材料經注料機注入模型模具時應將模型模具以0.4MPa壓力縮緊，并在模型模具內表面噴涂脫模劑。
[0065]步驟4，進行石膏模鑄造
[0066]所述花絲制品模型按設計圖紙連接支流道、主流道、澆冒口等鑄造結構。
[0067]I)所述花絲制品模型置于石膏模鑄造所用鋼模框中，將石膏粉與水以重量比40:1的比例攪拌均勻，并于真空機中以-0.1MPa排除石膏漿料中的空氣。將排氣完畢的石膏漿料倒入前述內置花絲制品模型的鋼模框中，隨后將注有石膏漿料的鋼模框于真空機中以-0.1MPa排除石膏漿料中的空氣。最終將注有石膏漿料的鋼模框置于常溫空氣中靜止固化。
[0068]2)將I)中所述已固化的注有石膏漿料的鋼模框放入電爐中，以如下溫度曲線加熱燒結制得石膏模:
[0069]常溫至150 cC，120分鐘；150 cC 至300 cC，120分鐘；300 cC 至600 cC，120分鐘；600 cC 至730°C，240分鐘；730°C 降溫至710°C，30分鐘。
[0070]高溫條件下，鑄造用蠟熔融流出，在石膏模中形成花絲制品形狀的空洞。[0071 ] 3)將2)中所述燒結完的石膏模，放入鑄造機中保溫710 0C進行鑄造。鑄造過程中石膏模下部保持-0.1MPa的真空度，入料口上部沖入0.1MPa壓力的氮氣，隨后在石膏模注料口倒入熔化成液態的金屬。金屬的熔化方式采用傳統融化方法:根據所需金屬用量，取適量金屬在加熱爐中按常規鑄造工藝進行熔化，待金屬完全溶化后，除渣、除氣、精煉。金屬的熔化溫度根據金屬花絲制品的結構需求設定，本實施例中，金屬銀的融化溫度為1200°C。
[0072]4)將3)中所述倒入液態金屬的石膏模在室溫空氣中冷卻，冷卻至900°C，金屬銀固化。隨后將石膏模放入水中，石膏在水與內部金屬高溫差、以及極速冷卻下碎裂，得到金屬花絲制品半成品。將金屬花絲制品半成品進行去冒口、去流道、修毛刺、精加工、少量機加工、表面處理等步驟制成金屬花絲制品成品。
[0073]實施例二: 一種純銀花絲制品的制造工藝
[0074]步驟I，3D掃描已制備的金屬花絲制品，獲得3D圖形，設計人員根據該3D圖形通過計算機3D建模，得到3D模型。其中3D模型均包括總長度、寬度、高度；各線條長度、寬度、高度、角度、曲率半徑;尺寸比例、表面積、體積等數據。
[0075]步驟2，根據所述3D模型制作塑膠制的對開模型模具，將模型模具安裝于注料機中。
[0076]步驟3，將水溶蠟熔化成液態，引入注料機中注入所述模型模具，從而形成完整的花絲制品蠟質模型。模型材料經注料機注入模型模具時應將模型模具以0.4MPa壓力縮緊，并在模型模具內表面噴涂脫模劑。
[0077]步驟4，進行石膏模鑄造
[0078]所述花絲制品模型按設計圖紙連接支流道、主流道、澆冒口等鑄造結構。
[0079]I)所述花絲制品模型置于石膏模鑄造所用鋼模框中，將石膏粉與水以重量比40:1的比例攪拌均勻，并于真空機中以-0.1MPa排除石膏漿料中的空氣。將排氣完畢的石膏漿料倒入前述內置花絲制品模型的鋼模框中，隨后將注有石膏漿料的鋼模框于真空機中以-0.1MPa排除石膏漿料中的空氣。最終將注有石膏漿料的鋼模框置于常溫空氣中靜止固化。
[0080]2)將I)中所述已固化的注有石膏漿料的鋼模框放入電爐中，以如下溫度曲線加熱燒結制得石膏模:
[0081 ]常溫至 150 °C，120分鐘；150 °C 至300 °C，120分鐘；300 °C 至600 °C，120分鐘；600 °C 至730°C，240分鐘；730°C 降溫至710°C，30分鐘。
[0082 ]用水將未徹底去除的水溶性蠟清洗干凈。干燥。
[0083 ] 3)將2)中所述燒結完的石膏模，放入鑄造機中保溫710 °C進行鑄造。鑄造過程中石膏模下部保持-0.1MPa的真空度，入料口上部沖入0.1MPa壓力的氮氣，隨后在石膏模注料口倒入熔化成液態的金屬。金屬的熔化方式采用傳統融化方法:根據所需金屬用量，取適量金屬在加熱爐中按常規鑄造工藝進行熔化，待金屬完全溶化后，除渣、除氣、精煉。金屬的熔化溫度根據金屬花絲制品的結構需求設定，本實施例中，金屬金的融化溫度為1350°C。
[0084]4)將3)中所述倒入液態金屬的石膏模在室溫空氣中冷卻，冷卻至950°C，金屬金固化。隨后將石膏模放入水中，石膏在水與內部金屬高溫差、以及極速冷卻下碎裂，得到金屬花絲制品半成品。將金屬花絲制品半成品進行去冒口、去流道、修毛刺、精加工、少量機加工、表面處理等步驟制成金屬花絲制品成品。
[0085]以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發明進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的范圍內。
【主權項】
1.一種制作金屬花絲制品的方法，其特征在于，包括: 制作花絲制品模型； 將花絲制品模型放入石膏漿中，石膏硬化； 將花絲制品模型通過溶解、熔融、或氣化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模； 將金屬在流體狀態注入石膏模中； 金屬固化后去除石膏，獲得所述花絲制品。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，制作花絲制品模型過程中，首先通過計算機建模獲得花絲制品的3D模型，根據所述3D模型制作模型模具，將模型材料注入模型模具中，模型材料固化后獲得花絲制品模型。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算機建模方法包括:將金色花絲制品進行3D掃描，得到3D圖像，然后計算機建模。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型材料為能夠在<300°C溫度下熔融或氣化的材料。5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述模型材料為鑄造用蠟、水溶蠟、鑄造用樹脂等材料中的一種或幾種。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述石膏漿由石膏與水以重量比(20-80):1混合制備。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述“石膏硬化”通過加熱燒結來實現。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述加熱燒結升溫曲線選自:A: ①90-150分鐘從常溫加熱至第一溫度，第一溫度為100-180°C， ②90-150分鐘從第一溫度加熱至第二溫度，第二溫度為250-360°C， ③90-150分鐘從第二溫度加熱至第三溫度，第三溫度為550-630°C， ④180-300分鐘從第三溫度加熱至第四溫度，第四溫度為650-800°C， ⑤20-45分鐘從第四溫度降溫至第五溫度，第五溫度為680-730°C，B: ①180-300分鐘從常溫加熱至第一溫度，第一溫度為200-300°C， ②240-480分鐘從第一溫度加熱至第二溫度，第二溫度為650-800°C， ③20-45分鐘從第四溫度降溫至第五溫度，第五溫度為680-730°C;C: ①20-90分鐘從常溫加熱至第一溫度，并保溫至少45分鐘，第一溫度為120-150°C， ②20-90分鐘從第一溫度加熱至第二溫度，并保溫至少45分鐘，第二溫度為150-200°C， ③20-90分鐘從第二溫度加熱至第三溫度，并保溫至少45分鐘，第三溫度為220-300°C， ④20-90分鐘從第三溫度加熱至第四溫度，并保溫至少45分鐘，第四溫度為360-480°C， ⑤20-90分鐘從第四溫度加熱至第五溫度，并保溫至少45分鐘，第五溫度為550-670V， ⑥20-90分鐘從第五溫度加熱至第六溫度，并保溫至少90分鐘，第六溫度為700-800°C， ⑦20-45分鐘從第六溫度降溫至第七溫度，第七溫度為680-730°C。9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬注入石膏模后，冷卻至A溫度，A溫度低于金屬固化溫度0_300°C。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，金屬固化后，將石膏模: A)置于B溫度的冷卻劑中冷卻，B溫度低于金屬固化溫度至少500°C ;或B)采用與A)相同冷卻速度的方式進行冷卻， 使石膏由于熱脹冷縮碎裂。。
【文檔編號】B22C9/22GK105945226SQ201610312188
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】楊兆玉, 王騁翾
【申請人】上海淵泉集幣收藏品有限公司