CN105945226B - 一种制作金属花丝制品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新的制作金属花丝制品的方法，包括：制作花丝制品模型；将花丝制品模型放入石膏浆中，石膏硬化；将花丝制品模型通过溶解、熔融、或气化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模；将金属在流体状态注入石膏模中；金属固化后去除石膏，获得所述花丝制品。本发明方法能够制作低厚度、大体积金属花丝制品，可以满足大曲率曲面、大高低落差面、内口角等复杂结构金属花丝制品的制造。

Description

一种制作金属花丝制品的方法

技术领域

本发明涉及一种金属花丝制品的制作方法，尤其涉及一种石膏膜铸造法制作金属花丝制品的方法。

背景技术

花丝制品作为一种装饰品具有悠久的历史，传统手工制作方法效率低下、金属损耗巨大。近年来出现了一种压铸法制作花丝的方法，将金属融化后在几百吨压力下进行压铸，完成完整的花丝制品。但是该方法并不成熟，对压铸设备具有较高的要求，成本太高。

另外一种方法是石膏模铸造方法制作花丝制品，用手工将石蜡做出花丝制品所需造型，然后放入石膏浆中，石膏凝固后，高温将石蜡融化，去除石蜡后制成石膏模，石膏模中形成花丝制品形状的空洞，将金属在液态条件下压入石膏模的空洞中，冷却，将石膏敲碎，获得花丝制品。

但是这种情况下，由于石蜡容易断裂，石蜡做出的造型非常粗糙，不像手工制作的花丝那么精细；而且由于花丝制品结构复杂，单条花丝较细，花丝线条高低落差大、扭转曲面较多等原因，制造模型模具也是一大难点；另外，该方法不适于制作较细的金属花丝，因为敲碎石膏的过程中，常常会将金属花丝打断，成品率较低。

另外，现有技术无法制作大体积的金属花丝制品，通常是通过制作小件然后进行拼接的方法获得大体积金属花丝制品。

发明内容

针对目前石膏膜铸造法的一些缺陷，本发明提供了一种新的制作金属花丝制品的方法。

本发明所述的制造金属花丝制品的方法，包括：

制作花丝制品模型；

将花丝制品模型放入石膏浆中，石膏硬化；

将花丝制品模型通过溶解、熔融、或气化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模；

将金属在流体状态注入石膏模中；

金属固化后去除石膏，获得所述花丝制品。

在本发明的一种优选实施例中，制作花丝制品模型过程中，首先通过计算机建模获得花丝制品的3D模型，根据所述3D模型制作模型模具，将模型材料注入模型模具中，模型材料固化后获得花丝制品模型。

在一种更优选实施例中，所述计算机建模方法包括：将金色花丝制品进行3D扫描，得到3D图像，然后计算机建模。

在本发明的一种优选实施例中，所述模型模具可以是胶模、锡模、铝模、钢模、以及其他金属、合金、和/或非金属模具中的任意一种或几种。

其中，所述模型模具可以是开模、分块模、抽芯模、以及本领域已知的其他模具中的任意一种或几种。

在本发明的一种优选实施例中，所述模型材料优选为能够在≤300℃温度下熔融或气化的材料，更优选为20-500℃、更优选为25-400℃、更优选为25-350℃、更优选为30-300℃、更优选为30-280℃、更优选为30-250℃、更优选为35-200℃、如38℃、40℃、50℃、60℃、100℃、150℃、180℃温度下能够熔融或气化的材料。

在一种更优选实施例中，所述模型材料可以是铸造用蜡、水溶蜡、铸造用树脂等材料中的一种或几种。

其中，所述模型材料注入模型模具中，模具内保持压力范围在0.1-2MPa，优选为0.2-1.5MPa，优选为0.3-1.3MPa，优选为0.5-1MPa，如0.6MPa、0.8MPa等。

在一种更优选实施例中，所述模型材料注入时，可以是液态或液固态混合物的形式。

其中，在注入模型材料之前，所述模具内表面涂覆有脱模剂。

其中，所述脱模剂可以是通过喷涂、刷涂、辊涂、浸涂、淋涂等方式进行涂覆。

在本发明一种优选实施例中，所述石膏浆优选为由石膏与水以重量比(20-80)︰1、优选为(22-70)︰1、更优选为(25-65)︰1、更优选为(28-60)︰1、更优选为(30-50)︰1、如35︰1、38︰1、40︰1、45︰1混合制备。

其中，所述石膏浆机进行排气处理，并优选为在负压条件下进行排气，其中，所述负压条件的真空度优选为-0.1至-0.01MPa，优选为-0.09至-0.05MPa，-0.1至-0.07MPa，如-0.1MPa、-0.09MPa。

在本发明的一种优选实施例中，“将花丝制品模型置入石膏浆”过程中，可以是将花丝制品放入石膏浆内，也可以是将石膏浆倒入到放置花丝模型的容器内，均在本发明所述“将花丝制品模型置入石膏浆”的范围内。

在更优选实施例中，所述排气可以是在“将花丝制品模型置入石膏浆”之前、过程中、之后的任意一个或多个时间点和/或时间段进行。

在一种优选实施例中，“石膏硬化”优选为通过加热烧结来实现，并优选为采用逐步升温的方法进行加热。

其中，优选地，当模型材料通过熔融方式去情况下，所述加热烧结的最高温度高于模型材料的熔融或气化温度，并优选为高于模型材料熔融或气化温度至少250℃、更优选为至少300℃、更优选为至少350℃、更优选为至少400℃、更优选为250-700℃、如650℃、600℃、550℃、500℃、400℃。

在更优选实施例中，所述加热烧结升温曲线优选为：

①90-150(优选为100-130、更优选为110-120)分钟从常温加热至第一温度，第一温度优选为100-180℃、更优选为120-170℃、更优选为150-160℃，

②90-150(优选为100-130、更优选为110-120)分钟从第一温度加热至第二温度，第二温度优选为250-360℃、更优选为280-340℃、更优选为300-320℃，

③90-150(优选为100-130、更优选为110-120)分钟从第二温度加热至第三温度，第三温度优选为550-630℃、更优选为570-610℃、更优选为580-600℃，

④180-300(优选为200-280、更优选为240-260)分钟从第三温度加热至第四温度，第四温度优选为650-800℃、更优选为720-770℃、更优选为730-750℃，更优选为690-710℃，

⑤20-45(优选为25-40、更优选为30-35)分钟由第四温度降至第五温度，第五温度为660-750℃、优选为680-730℃，更优选地在第五温度下维持至少45分钟、优选为至少50分钟、更优选为至少60分钟。

在更优选实施例中，所述加热烧结升温曲线优选为：

①180-300(优选为200-280、更优选为240-260)分钟从常温加热至第一温度，第一温度优选为200-300℃、更优选为220-270℃、更优选为230-250℃，

②240-480(优选为300-450、更优选为360-400)分钟从第一温度加热至第二温度，第二温度优选为650-800℃、更优选为720-770℃、更优选为730-750℃，更优选为690-710℃，

③20-45(优选为25-40、更优选为30-35)分钟由第四温度降至第五温度，第五温度为660-750℃、优选为680-730℃，更优选地在第五温度下维持至少45分钟、优选为至少50分钟、更优选为至少60分钟。

在更优选实施例中，所述加热烧结升温曲线优选为：

①20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从常温加热至第一温度，并保温至少45(优选为45-90，优选为60-75)分钟，第一温度为120-150℃，优选为130-140℃，

②20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第一温度加热至第二温度，并保温至少45(优选为45-90，优选为60-75)分钟，第二温度为150-200℃，优选为160-180℃，

③20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第二温度加热至第三温度，并保温至少45(优选为45-90，优选为60-75)分钟，第三温度为220-300℃，优选为250-280℃，

④20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第三温度加热至第四温度，并保温至少45(优选为45-90，优选为60-75)分钟，第四温度为360-480℃，优选为400-450℃，

⑤20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第四温度加热至第五温度，并保温至少45(优选为45-90，优选为60-75)分钟，第五温度为550-670℃，优选为600-650℃，

⑥20-90(优选为30-80，优选为45-60)分钟从第五温度加热至第六温度，并保温至少90(优选为100-150，优选为120-135)分钟，第六温度为700-800℃，优选为730-780℃，优选为750-760℃，

⑦20-45(优选为25-40，优选为30-35)分钟从第六温度降温至第七温度，第七温度为650-750℃，优选为680-730℃，优选为700-720℃。

在本发明一种优选实施例中，所述金属以熔融状态注入到石膏模中。

在本发明一种优选实施例中，在负压条件下，将金属注入石膏模中。其中，所述负压真空度优选为-0.1至-0.01MPa，优选为-0.1至-0.05MPa，-0.1至-0.07MPa，如-0.1MPa、-0.09MPa。

在本发明一种优选实施例中，在正压条件下，将金属注入石膏模中。其中所述正压力优选为0.1至1MPa，优选为0.2至0.6MPa，更有选为0.25至0.3MPa。

在本发明的更优选实施例中，金属注入石膏模的过程，在保护气环境下进行。其中，所述保护气可以是任意不与所注入金属发生化学反应的气体，可以是单质气体或混合气体，并优选为氢气、氮气、氩气、氦气、压缩空气或其他惰性气体。

在本发明的一种优选实施例中，所述金属注入石膏模后，冷却至A温度，A温度低于金属固化温度(熔点)0-300℃，更优选为10-250℃，更优选为50-200℃，更优选为100-150℃，至金属固化。

其中，冷却至A温度可以是在空气中冷却，或者在A温度环境下冷却。

在本发明一种优选实施例中，所述去除石膏的方法为：金属固化后，将石膏模：A)置于B温度的冷却剂中冷却，B温度低于金属固化温度至少500℃，优选为至少700℃，如800℃、1100℃、1200℃等，或B)采用与A)相同冷却速度的方式进行冷却，使石膏由于热胀冷缩碎裂。

本发明所述金属花丝制品优选为贵金属花丝制品，进一步地所述金属花丝制品优选为金花丝制品、银花丝制品或其他贵金属材料的花丝制品。

本发明方法至少具有如下有益效果：

1、能够提高金属花丝制品的成品率，花丝制品模型可批量生产，制作成本低；

2、能够制作低厚度、大体积金属花丝制品，可以满足大曲率曲面、大高低落差面、内口角等复杂结构金属花丝制品的制造；

3、无需传统手工花丝制品制作过程中的焊药，可制得高纯度贵金属花丝制品。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案进一步阐述

实施例中未注明条件者均按照常规条件或制造厂商建议的条件进行，所用试剂或仪器均为可通过市购获得的常规产品。

实施例一：一种纯银花丝制品的制造工艺

步骤1，设计人员直接通过计算机3D建模，得到3D模型。其中3D模型均包括总长度、宽度、高度；各线条长度、宽度、高度、角度、曲率半径；尺寸比例、表面积、体积等数据。

步骤2，根据所述3D模型制作铝制的分块(滑块)模型模具，将模型模具安装于注料机中。

步骤3，将铸造用蜡熔化成液态，引入注料机中注入所述模型模具，从而形成完整的花丝制品蜡质模型。模型材料经注料机注入模型模具时应将模型模具以0.4MPa压力缩紧，并在模型模具内表面喷涂脱模剂。

步骤4，进行石膏模铸造

所述花丝制品模型按设计图纸连接支流道、主流道、浇冒口等铸造结构。

1)所述花丝制品模型置于石膏模铸造所用钢模框中，将石膏粉与水以重量比40︰1的比例搅拌均匀，并于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。将排气完毕的石膏浆料倒入前述内置花丝制品模型的钢模框中，随后将注有石膏浆料的钢模框于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。最终将注有石膏浆料的钢模框置于常温空气中静止固化。

2)将1)中所述已固化的注有石膏浆料的钢模框放入电炉中，以如下温度曲线加热烧结制得石膏模：

常温至150℃，120分钟；150℃至300℃，120分钟；300℃至600℃，120分钟；600℃至730℃，240分钟；730℃降温至710℃，30分钟。

高温条件下，铸造用蜡熔融流出，在石膏模中形成花丝制品形状的空洞。

3)将2)中所述烧结完的石膏模，放入铸造机中保温710℃进行铸造。铸造过程中石膏模下部保持-0.1MPa的真空度，入料口上部冲入0.1MPa压力的氮气，随后在石膏模注料口倒入熔化成液态的金属。金属的熔化方式采用传统融化方法：根据所需金属用量，取适量金属在加热炉中按常规铸造工艺进行熔化，待金属完全溶化后，除渣、除气、精炼。金属的熔化温度根据金属花丝制品的结构需求设定，本实施例中，金属银的融化温度为1200℃。

4)将3)中所述倒入液态金属的石膏模在室温空气中冷却，冷却至900℃，金属银固化。随后将石膏模放入水中，石膏在水与内部金属高温差、以及极速冷却下碎裂，得到金属花丝制品半成品。将金属花丝制品半成品进行去冒口、去流道、修毛刺、精加工、少量机加工、表面处理等步骤制成金属花丝制品成品。

实施例二：一种纯银花丝制品的制造工艺

步骤1，3D扫描已制备的金属花丝制品，获得3D图形，设计人员根据该3D图形通过计算机3D建模，得到3D模型。其中3D模型均包括总长度、宽度、高度；各线条长度、宽度、高度、角度、曲率半径；尺寸比例、表面积、体积等数据。

步骤2，根据所述3D模型制作塑胶制的对开模型模具，将模型模具安装于注料机中。

步骤3，将水溶蜡熔化成液态，引入注料机中注入所述模型模具，从而形成完整的花丝制品蜡质模型。模型材料经注料机注入模型模具时应将模型模具以0.4MPa压力缩紧，并在模型模具内表面喷涂脱模剂。

步骤4，进行石膏模铸造

所述花丝制品模型按设计图纸连接支流道、主流道、浇冒口等铸造结构。

1)所述花丝制品模型置于石膏模铸造所用钢模框中，将石膏粉与水以重量比40︰1的比例搅拌均匀，并于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。将排气完毕的石膏浆料倒入前述内置花丝制品模型的钢模框中，随后将注有石膏浆料的钢模框于真空机中以-0.1MPa排除石膏浆料中的空气。最终将注有石膏浆料的钢模框置于常温空气中静止固化。

2)将1)中所述已固化的注有石膏浆料的钢模框放入电炉中，以如下温度曲线加热烧结制得石膏模：

常温至150℃，120分钟；150℃至300℃，120分钟；300℃至600℃，120分钟；600℃至730℃，240分钟；730℃降温至710℃，30分钟。

用水将未彻底去除的水溶性蜡清洗干净。干燥。

3)将2)中所述烧结完的石膏模，放入铸造机中保温710℃进行铸造。铸造过程中石膏模下部保持-0.1MPa的真空度，入料口上部冲入0.1MPa压力的氮气，随后在石膏模注料口倒入熔化成液态的金属。金属的熔化方式采用传统融化方法：根据所需金属用量，取适量金属在加热炉中按常规铸造工艺进行熔化，待金属完全溶化后，除渣、除气、精炼。金属的熔化温度根据金属花丝制品的结构需求设定，本实施例中，金属金的融化温度为1350℃。

4)将3)中所述倒入液态金属的石膏模在室温空气中冷却，冷却至950℃，金属金固化。随后将石膏模放入水中，石膏在水与内部金属高温差、以及极速冷却下碎裂，得到金属花丝制品半成品。将金属花丝制品半成品进行去冒口、去流道、修毛刺、精加工、少量机加工、表面处理等步骤制成金属花丝制品成品。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种制作金属花丝制品的方法，其特征在于，包括：

制作花丝制品模型；

将花丝制品模型放入石膏浆中，石膏硬化；

将花丝制品模型通过溶解、熔融或气化的方法去除，在石膏中形成空洞，制成石膏模；

将金属在流体状态注入石膏模中；

所述金属注入石膏模后，冷却至A温度，A温度低于金属固化温度0-300℃；金属固化后，将石膏模：

置于B温度的冷却剂中冷却，B温度低于金属固化温度至少500℃；

使石膏由于热胀冷缩碎裂去除，获得所述花丝制品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制作花丝制品模型过程中，首先通过计算机建模获得花丝制品的3D模型，根据所述3D模型制作模型模具，将模型材料注入模型模具中，模型材料固化后获得花丝制品模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算机建模方法包括：将金色花丝制品进行3D扫描，得到3D图像，然后计算机建模。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型材料为能够在≤300℃温度下熔融或气化的材料。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述模型材料为铸造用蜡或铸造用树脂。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石膏浆由石膏与水以重量比(20-80)︰1混合制备。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石膏硬化通过加热烧结来实现。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加热烧结升温曲线选自：

A：

①90-150分钟从常温加热至第一温度，第一温度为100-180℃，

②90-150分钟从第一温度加热至第二温度，第二温度为250-360℃，

③90-150分钟从第二温度加热至第三温度，第三温度为550-630℃，

④180-300分钟从第三温度加热至第四温度，第四温度为720-770℃，

⑤20-45分钟从第四温度降温至第五温度，第五温度为680-730℃；

B：

①20-90分钟从常温加热至第一温度，并保温至少45分钟，第一温度为120-150℃，

②20-90分钟从第一温度加热至第二温度，并保温至少45分钟，第二温度为150-200℃，

③20-90分钟从第二温度加热至第三温度，并保温至少45分钟，第三温度为220-300℃，

④20-90分钟从第三温度加热至第四温度，并保温至少45分钟，第四温度为360-480℃，

⑤20-90分钟从第四温度加热至第五温度，并保温至少45分钟，第五温度为550-670℃，

⑥20-90分钟从第五温度加热至第六温度，并保温至少90分钟，第六温度为700-800℃，

⑦20-45分钟从第六温度降温至第七温度，第七温度为680-730℃。