CN106579672A - 七宝嵌 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种七宝嵌，其包括：第一步，橡胶模具的制备，根据设计的宝石图案采用激光直写技术和热压技术获得作为母版的银版，通过压印的方式获得橡胶模具；第二步，胶模注蜡；第三步，宝石镶嵌；第四步，植蜡树；第五步，灌石膏；第六步，脱蜡；第七步，浇注；第八步，打磨抛光。与传统的蜡模镶嵌方式相比，采用本申请的方法制备的蜡模图案更加精确，所采用的蜡模材质受温度影响收缩率更小，确保宝石的质量，制备过程中石膏固化时间延长，有利于工序更容易完成。

Description

七宝嵌

技术领域

本发明涉及宝石加工技术领域，具体涉及一种新的蜡镶用宝石镶嵌方法，即七宝嵌。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展以及城市化进程的加快，人民的物质生活水平发生了极大的提高，消费观念产生了明显的改变，珠宝市场变得越来越繁荣。市场上珠宝首饰琳琅满目，制作精美的珠宝首饰尤其受到消费者的青睐，给珠宝制造行业的发展带来了巨大的动力。而珠宝的真正魅力在于其高超的镶嵌加工工艺，大部分金属在与宝石的结合时，通常都是采用镶嵌工艺来呈现宝石的璀璨和美感，优良的镶嵌工艺可以获得更为优美的宝石工艺品，从而成为宝石加工工艺中的研究重点。

宝石镶嵌的有多种方法，如包镶、爪镶、轨道镶等，各方法都有各自的优缺点，绝大多数宝石镶嵌工艺采用的是金镶的方式，但是采用金镶的方式使将宝石直接镶入贵金属中，生产成本很高，需要很费劲才能钻孔并且准备镶嵌，并且镶嵌过程中，如果对宝石外力作用过大，会很容易导致宝石碎裂。此外，在金镶的过程中如果用锥子对金属槽道进行打磨和敲击，会可能使贵金属变脆甚至破裂。

随着首饰行业市场的繁荣，竞争越来越激烈，企业利润空间越来越小，迫使企业开发新技术，降低生产成本，增加企业的竞争力，从而在保证产品质量前提下提高利润率。蜡镶技术就是在这一背景下提出的，所谓蜡镶是相对金镶而言的，其在铸造前将宝石预先镶嵌在蜡模型中，经过制备石膏模型、脱蜡、焙烧等工艺，固定在型腔的石膏壁上，当金属液浇入型腔后，金属液包裹宝石，冷却收缩见宝石固定在金属镶口中。与金镶工艺相比，蜡镶可以提高生产效率，减少贵重金属的浪费，显著降低生产成本。由于蜡模具有非常良好的柔韧性，在蜡模上镶宝石比在金属上镶嵌更加容易。同时，由于金属熔体凝固时收缩，使得宝石镶嵌更加牢固，不易脱落，因此更加提高了产品的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的蜡镶方式的宝石镶嵌方法，与传统的蜡模镶嵌方式相比，采用本申请的方法制备的蜡模图案更加精确，所采用的蜡模材质受温度影响收缩率更小，确保宝石的质量，制备过程中石膏固化时间延长，有利于工序更容易完成。

基于此，本发明提供的宝石镶嵌方法包括以下步骤：

第一步，橡胶模具的制备，根据设计的宝石图案采用激光直写技术和热压技术获得作为母版的银版，通过压印的方式获得橡胶模具；

第二步，胶模注蜡，橡胶模制好后进行注蜡，蜡温度保持在70℃～75℃，冷却后获得蜡模，可以重复获得多件蜡模；

第三步，宝石镶嵌，根据蜡模挑选大小、形状合适的配石，镶嵌到蜡模上；

第四步，植蜡树，将每一个蜡模焊接到一根蜡棒上，制备成蜡树；

第五步，灌石膏，将蜡树套上不锈钢筒，将石膏浆沿钢筒内壁换换注入，没过蜡树，抽真空3分钟左右，放置3～5小时左右；

第六步，脱蜡，采用蒸汽脱蜡法进行脱蜡，预热蒸汽脱蜡设备，保持水沸腾，将钢筒放入脱蜡设备，脱蜡温度保持在150℃，脱蜡50分钟左右，随后将钢筒转入烤炉在265℃的温度下继续烘烤2小时，进一步根据石膏浆的性质升温继续进行脱蜡；

第七步，浇注，将计算好的要浇注的金属溶液采用离心式浇注机浇注到石膏模中，金属溶液的温度比金属熔点高100℃～150℃为宜；

第八步，打磨抛光，待浇注完成，将钢筒冷却，待金属溶液凝固，敲打钢筒四周，使石膏脱离钢筒，取出首饰，再采用高压水枪冲洗干净，去除残留物质，将首饰剪下，打磨抛光，获得成品。

其中，在蜡模上的宝石间的预留间隙在0.17-0.43mm之间。

其中，所述第一步中银版的制备具体为采用激光直写技术在热压模具硅表面形成加工出与宝石图案相同的三维图案，在硅基片表面形成60μm左右厚度的聚甲基丙烯酸甲酯层，将三维图案的热压模具以压强80bar左右压印到聚甲基丙烯酸甲酯层上，维持在该聚合物树脂层的温度为80℃左右，使树脂变柔软便于图案镶嵌成功，移除热压模具，将聚合物三维结构置于电铸溶液中加工形成银层，分离聚合物层和银层，形成银制母模。

其中，电铸溶液为氰化银100g/L、氰化钾80g/L，电流密度为2A/dm²，电解银液的温度为25℃，用银块作阳极，铅壳阴模作阴极。

其中，橡胶模具采用硫化氟橡胶材料作为橡胶模具，其收缩率为1.5％～2％。

其中，所述硫化氟橡胶的原料采用氟橡胶、硫化剂六氟双酚A(双酚AF)和苄基三苯基氯化膦，三者的质量配比为50:2:0.5。

其中，所述第二步中，在注蜡之前在橡胶模切割表面扑设一层润滑剂，所述润滑剂的组成为滑石粉和石墨。

其中，滑石粉和石墨的质量比2～1:1。

其中，所述第五步中石膏浆中加入添加剂，其能够在高温下保护宝石，添加剂使用硼酸和2,4-二硝基酚钠的混合物。

其中，所述第六步中将钢筒转入烤炉在265℃的温度下继续烘烤2小时，随后升高到525℃脱蜡3小时，在降温到浇注温度保持在2小时，即可完成脱蜡。

本发明的有益效果:

与传统的蜡模镶嵌方式相比，采用本申请的方法制备的蜡模图案更加精确，所采用的蜡模材质受温度影响收缩率更小，确保宝石的质量，制备过程中石膏固化时间延长，有利于工序更容易完成。

具体实施方式

以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明提供的宝石镶嵌方法包括以下步骤：

第一步，橡胶模具的制备，根据设计的宝石图案采用蚀刻技术获得作为母版的银版，通过压印的方式获得橡胶模具；

第二步，胶模注蜡，橡胶模制好后进行注蜡，蜡温度保持在70℃～75℃，冷却后获得蜡模，可以重复获得多件蜡模；

第三步，宝石镶嵌，根据蜡模挑选大小、形状合适的配石，镶嵌到蜡模上；

第四步，植蜡树，将每一个蜡模焊接到一根蜡棒上，制备成蜡树；

第五步，灌石膏，将蜡树套上不锈钢筒，将石膏浆沿钢筒内壁换换注入，没过蜡树，抽真空3分钟左右，放置3～5小时左右；

第六步，脱蜡，采用蒸汽脱蜡法进行脱蜡，预热蒸汽脱蜡设备，保持水沸腾，将钢筒放入脱蜡设备，脱蜡温度保持在150℃，脱蜡50分钟左右，随后将钢筒转入烤炉在265℃的温度下继续烘烤2小时，进一步根据石膏浆的性质升温继续进行脱蜡；

第七步，浇注，将计算好的要浇注的金属溶液采用离心式浇注机浇注到石膏模中，金属溶液的温度比金属熔点高100℃～150℃为宜；

第八步，打磨抛光，待浇注完成，将钢筒冷却，待金属溶液凝固，敲打钢筒四周，使石膏脱离钢筒，取出首饰，再采用高压水枪冲洗干净，去除残留物质，将首饰剪下，打磨抛光，获得成品。

在蜡镶工艺中最核心和关键的一步就是蜡模的制作，精切控制蜡模的尺寸影响着最终的宝石产品的质量。如果制备的蜡模的尺寸过小，虽然宝石仍可嵌入其中，但是在浇注后由于蜡模冷却收缩以及金属凝固时产生的冷却收缩都会给宝石带来巨大的压力，从而压碎宝石，而当蜡模尺寸过大，宝石镶嵌不牢固，灌注石膏模时容易导致宝石移位。对于蜡模冷却收缩以及金属凝固冷却收缩的解决办法主要是按照收缩率精确控制预留间隙的大小，通常宝石间的预留间隙在0.17-0.43mm之间。

蜡模制作方法主要有两种，一种是传统的压印的方式，根据需要制备的宝石形状图案，预先制备好金属母版，通常采用的是银版，用母版压印橡胶模具，开模取出母版，在橡胶模具中注入蜡，获得阳模，随后在阳模上镶宝石。采用该方法的技术难点是母版和阳模尺寸精确程度，尺寸的精确决定了最终的宝石外观的完美程度，进一步决定整个宝石质量。第二种方式使采用CAD/CAM方式，采用这种方法可以获得更为精确尺寸的蜡模，但是由于采用的是直接三位喷射实体模型技术，成本很高，一般企业难以承受。

在蜡模制备工艺过程中，母版图案的精确程度是一个非常重要的影响因素，传统的银版的制备主要采用人工挫、削等技术，对于一些非常细小精确的图案往往不能达到足够的精确程度，进而影响了整个宝石产品的质量。

本申请利用激光直写技术和热压技术对母模制备的图案进行精细加工，应用于宝石镶嵌工艺中，采用激光直写技术在热压模具硅表面形成加工出与宝石图案相同的三维图案，在硅基片表面形成60μm左右厚度的聚甲基丙烯酸甲酯层，将三维图案的热压模具以压强80bar左右压印到聚甲基丙烯酸甲酯层上，维持在该聚合物树脂层的温度为80℃左右，使树脂变柔软便于图案镶嵌成功，移除热压模具，将聚合物三维结构置于电铸溶液中加工形成银层，分离聚合物层和银层，形成银制母模，电铸溶液为氰化银100g/L、氰化钾80g/L，电流密度为2A/dm²，电解银液的温度为25℃，用银块作阳极，铅壳阴模作阴极。

除母模制备，在使用橡胶模具制备蜡质阳模时，由于注蜡过程中温度降低会导致橡胶模具收缩，从而影响最终蜡质阳模的尺寸精确程度，除计算出必要的预留间隙外，因此选用收缩率较小的橡胶制作橡胶模具可以更好的获得精确尺寸的蜡质阳模。本申请采用硫化氟橡胶材料作为橡胶模具，其收缩率仅为1.5％～2％。

该硫化氟橡胶的原料采用氟橡胶、硫化剂六氟双酚A(双酚AF)和苄基三苯基氯化膦，三者的质量配比为50:2:0.5，其制备方法具体为采用将氟橡胶送入开炼机进行混炼，辊温度控制在40℃～50℃，混炼时间为30min左右，生胶包辊后加入硫化剂，在温度为160℃，压力为15MPa的压力条件下硫化20min，获得硫化橡胶，采用该橡胶材料制备橡胶模具。

制备好收缩率小的橡胶模具后，需要在橡胶模具中注入蜡，制备蜡质阳模，这一过程需要将橡胶模具和蜡质阳模分开，这一分离过程往往会造成橡胶在蜡质阳模上的表面残留，一旦如此不但会影响蜡质阳模，也会破坏橡胶模具，从而无法重复利用。为克服残留，往往在注蜡之前在橡胶模切割表面扑设一层滑石粉作为润滑剂，但是铺设滑石粉过多，会使蜡模表面变得粗糙失去光泽，传统的办法是采用高压空气吹掉多余的滑石粉，但是效果仍然不十分明显。本申请在滑石粉的使用过程中加入以质量比2～1:1的比例加入石墨，相对于滑石粉，石墨质地更为柔软，并且耐高温性能更好，浇注蜡时可以更好的保护橡胶模具，防止其发行变形影响图案精度。本申请通过配比滑石粉和石墨的用量，发现当滑石粉的用量过大时，石墨的功效难以体现，当超过4:1时，蜡模的表面仍然会变的很粗糙，并且橡胶模具的图案精确度下降。由于石墨的耐高温性能，将蜡模和橡胶模具分离后，其附着在蜡模表面也可以进一步保护宝石在后面更好的承受高温焙烧和浇注是的高温金属液的热冲击。

在进行宝石镶嵌之前，仍然需要检查蜡质阳模的表面是否平整光滑，如果表面存有缺陷，则需要采用相同的蜡质阳模材料进行修复。

种植蜡树，将每一个镶有宝石的蜡质阳模用电烙铁连接成蜡树，蜡质阳模与蜡树主浇道成45度角并向外倾斜，便于金属液平稳进入到型腔。在离浇注口最近的三层的蜡质阳模不镶嵌宝石，作为缓冲层，从而避免近浇注口附近由于浇注设备的吸引力使金属熔体产生高速流动，带动宝石移位。

石膏模的制备，在蜡镶工艺中，由于宝石是预先镶嵌到蜡模上的，在浇注石膏的时候，宝石很容易受热而发生破裂、变色，影响宝石的质量，因此，一般在浇注的石膏浆中加入一些添加剂，其能够在高温下保护宝石。传统使用的添加剂是硼酸，硼酸受热可以变成玻璃态物质，能够阻止氧气与宝石与氧气接触，防止宝石表面氧化，使宝石能够耐高温。但是这种添加剂的存在使石膏浆更快的发生凝固，一般5分钟左右就开始凝固，因此后续操作必须快捷，否则在还没有充分搅拌均匀的情况下，石膏浆就固化了，影响石膏模的性能。

本申请通过大量的抗氧化剂的尝试，发现在硼酸的使用过程中加入2,4-二硝基酚钠，2,4-二硝基酚钠与硼酸质量比1:1～2，可以保证宝石耐高温和防氧化的前提下，意外的延缓石膏浆的凝固时间，达到8分钟以上，为后续的搅拌工作提供工多的时间，而如果硼酸量占比超过3，则凝固时间随着硼酸的施用量加大而逐渐缩短。

石膏浆的制备方法具体为取25g混合物溶解在1L水中，加热到95℃左右充分搅拌均匀，至完全溶解，随后冷却到30℃左右加入到石膏粉中制作成石膏浆，每100g石膏粉使用的硼酸水溶液的质量为35g左右。

由于添加剂使用的不同，脱蜡的时间和过程是不相同的，在本申请中加入了2,4-二硝基酚钠，经过尝试其在烤炉中的脱蜡过程，最优选为将钢筒转入烤炉在265℃的温度下继续烘烤2小时，随后升高到525℃脱蜡3小时，在降温到浇注温度保持在2小时，即可完成脱蜡。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种七宝嵌，其特征在于，包括：

第一步，橡胶模具的制备，根据设计的宝石图案采用激光直写技术和热压技术获得作为母版的银版，通过压印的方式获得橡胶模具；

第二步，胶模注蜡，橡胶模制好后进行注蜡，蜡温度保持在70℃～75℃，冷却后获得蜡模，可以重复获得多件蜡模；

第三步，宝石镶嵌，根据蜡模挑选大小、形状合适的配石，镶嵌到蜡模上；

第四步，植蜡树，将每一个蜡模焊接到一根蜡棒上，制备成蜡树；

第五步，灌石膏，将蜡树套上不锈钢筒，将石膏浆沿钢筒内壁换换注入，没过蜡树，抽真空3分钟左右，放置3～5小时左右；

第六步，脱蜡，采用蒸汽脱蜡法进行脱蜡，预热蒸汽脱蜡设备，保持水沸腾，将钢筒放入脱蜡设备，脱蜡温度保持在150℃，脱蜡50分钟左右，随后将钢筒转入烤炉在265℃的温度下继续烘烤2小时，进一步根据石膏浆的性质升温继续进行脱蜡；

第七步，浇注，将计算好的要浇注的金属溶液采用离心式浇注机浇注到石膏模中，金属溶液的温度比金属熔点高100℃～150℃为宜；

第八步，打磨抛光，待浇注完成，将钢筒冷却，待金属溶液凝固，敲打钢筒四周，使石膏脱离钢筒，取出首饰，再采用高压水枪冲洗干净，去除残留物质，将首饰剪下，打磨抛光，获得成品。

2.如权利要求1所述的七宝嵌，其特征在于：在蜡模上的宝石间的预留间隙在0.17-0.43mm之间。

3.如权利要求1或2所述的七宝嵌，其特征在于：所述第一步中银版的制备具体为采用激光直写技术在热压模具硅表面形成加工出与宝石图案相同的三维图案，在硅基片表面形成60μm左右厚度的聚甲基丙烯酸甲酯层，将三维图案的热压模具以压强80bar左右压印到聚甲基丙烯酸甲酯层上，维持在该聚合物树脂层的温度为80℃左右，使树脂变柔软便于图案镶嵌成功，移除热压模具，将聚合物三维结构置于电铸溶液中加工形成银层，分离聚合物层和银层，形成银制母模。

4.如权利要求1至3所述的七宝嵌，其特征在于：电铸溶液为氰化银100g/L、氰化钾80g/L，电流密度为2A/dm²，电解银液的温度为25℃，用银块作阳极，铅壳阴模作阴极。

5.如权利要求1至4所述的七宝嵌，其特征在于：橡胶模具采用硫化氟橡胶材料作为橡胶模具，其收缩率为1.5％～2％。

6.如权利要求1至5所述的七宝嵌，其特征在于：所述硫化氟橡胶的原料采用氟橡胶、硫化剂六氟双酚A(双酚AF)和苄基三苯基氯化膦，三者的质量配比为50:2:0.5。

7.如权利要求1至6所述的七宝嵌，其特征在于：所述第二步中，在注蜡之前在橡胶模切割表面扑设一层润滑剂，所述润滑剂的组成为滑石粉和石墨。

8.如权利要求1至7所述的七宝嵌，其特征在于：滑石粉和石墨的质量比2～1:1。

9.如权利要求1至8所述的七宝嵌，其特征在于：所述第五步中石膏浆中加入添加剂，其能够在高温下保护宝石，添加剂使用硼酸和2,4-二硝基酚钠的混合物。

10.如权利要求1至9所述的七宝嵌，其特征在于：所述第六步中将钢筒转入烤炉在265℃的温度下继续烘烤2小时，随后升高到525℃脱蜡3小时，在降温到浇注温度保持在2小时，即可完成脱蜡。