CN109112579B - 一种镶钻批花圈制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镶钻批花圈制作工艺，该工艺采用批花机冲压成型金坯，然后在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽以及在批花圈上贴合蜡模，接着电铸形成立体纹样的工艺来制作镶钻批花圈，不仅能够一步制得多种纹样，具有钻石的观赏性强的批花圈，而且能够提高批花圈的质量和硬度、韧性以及钻石的镶嵌强度。

Description

一种镶钻批花圈制作工艺
技术领域
本发明涉及钟表技术领域和金属加工领域，具体涉及一种镶钻批花圈制作工艺。
背景技术
批花圈是手表的重要组成部分，对于贵金属手表表壳而言，批花圈同样可由贵金属材质制造，在现有技术中，贵金属的批花圈通常采用批花机冲压成型，但是制成的批花圈纹样单一，影响了手表的观赏性；如果通过电铸工艺，制成的批花圈为中空结构，且硬度较小，需要耗费较多的时间，而且长时间的电铸过程容易使批花圈受到电铸液浓度变化和电流变化等因素的影响，使得批花圈的质量受到影响且没有经过挤压的批花圈存在外形不结实、表壳上有砂孔和硬度较低等问题。
而对于一些时尚爱美、对钻石有特殊喜好的人，往往需要在批花圈上镶钻。目前的镶钻主要是通过以下方法：1、爪镶就是用金属爪将宝石扣牢在托架(镶口)上的方法，与其他镶钻手法相比来说，遮挡钻石的地方地方少且相对比较安全，但是其用的衬托材料比较多，而且容易勾到衣服，或者划到手；2、槽镶，又叫做轨道镶、夹镶，适用于较小的宝石排镶或豪华款式的曲线排镶，是比较新颖的镶嵌方式，但是这种方法的却显示对于手表表壳的硬度要求高，且造作过程复杂；3、包镶是把钻石腰部及以下的部分封在金属托架内，并用贵金属防止其脱落，这种镶嵌方式的优点在于可以更好的保护钻石，且钻石的固定度也高，且钻面较为光滑，缺点在于固定钻石所需要的金属较多，加工起来比较繁琐，耗时耗力，成本加高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种镶钻批花圈制作工艺，该工艺采用批花机冲压成型金坯，然后在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽以及在批花圈上贴合蜡模，接着电铸形成立体纹样的工艺来制作镶钻批花圈，不仅能够一步制得多种纹样，具有钻石的观赏性强的批花圈，而且能够提高批花圈的质量和硬度、韧性以及钻石的镶嵌强度。
本发明的技术方案如下：
一种镶钻批花圈制作工艺，包括以下步骤：
S1、将未锻造的黄金熔炼处理制成适合于制备批花圈的原料件；
S2、将黄金熔炼后的原料件倒入模具中压铸出适合形状的批花圈内坯并进行精加工处理；
S3、制作不同纹样的蜡模，将蜡模粘合至批花圈内坯表面并在蜡模和批花圈表面涂覆导电液，在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽，在凹槽上加入2-5微升的导电液体，接着将钻石置于具有导电液体的凹槽上，放置20-40分钟；
S4、采用电铸工艺在批花圈内坯表面和蜡模上电铸形成连续的立体纹样，同时将钻石镶嵌在批花圈上；
S5、清除蜡模；
S6、对电铸完成后的批花圈进行打磨、抛光与压光处理。
进一步的，所述步骤S4的电铸工艺为：将步骤S3制备好的具有钻石的批花圈置于盛有电铸液的电铸缸的旋转盘上，使批花圈在电铸过程中随着电铸悬挂件按照一定的转速转动进行电铸；所述电铸悬挂件的转速为30～35转/分钟，电铸时间为2-5h，电流密度为0.1～0.3A/dm2，电铸温度为38～45℃；电铸完成后起缸，对电铸件用烘干机进行烘干，烘干温度为100～120℃，烘干时间为30～40min。
进一步的，所述蜡模与批花圈内坯表面粘合处对应设置有贯穿所述批花圈内坯的排蜡孔。
进一步的，所述导电液体由以下重量份原料组成：石墨烯4-5份、纳米金5-7份、苯丙乳液30-40份和去离子水60-70份
进一步的，所述导电液体的制备方法为：将60-70重量份的去离子水和30-40重量份的苯丙乳液加入到烧杯中搅拌均匀，接着加入4-5重量份的石墨烯和5-7重量份的纳米金搅拌30-60分钟，然后超声分散30分钟；重复上述搅拌、超声分散的步骤8-10次，直至静置24-48小时不出现沉淀。
进一步的，所述步骤S2中冲压批花圈的过程具体包括以下步骤：
(1)将熔炼后的黄金原料件倒入与其尺寸大小匹配的模具中浇铸成形状固定的批花圈粗坯；
(2)浇铸成型后的批花圈粗坯经过冲压定型，得到紧实的批花圈内坯；
(3)将压紧成型的批花圈内坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对批花圈内坯进行回火处理继而得到半成品的批花圈。
进一步的，所述电铸液配制方法：在电铸缸中首先加入纯净水和浓度为0.03～0.2mol/L的乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸二钾盐作为络合剂，搅拌混合均匀后；接着加入与所述络合剂等摩尔浓度的一价金盐，持续搅拌反应1～2h；最后加入浓度为5～8mL/L的柠檬酸作为pH调节剂使电铸液的pH为7～8，5～8mL/L柠檬酸钾作为导电盐，搅拌混合均匀即得电铸液。
进一步的，所述步骤S5中清除蜡模的过程包括：
(1)将电铸后的镶钻批花圈进行加热，加热温度为100～120℃，使得蜡模融化从排蜡孔中流出；
(2)去除蜡模后将批花圈放入温度为50℃的75％硫酸中浸泡40～60min进行溶解，去除导电液；
(3)从盐酸溶液中取出镶钻批花圈后用清水冲洗。
进一步的，所述步骤S6中打磨过程采用砂针进行表面磨砂处理；压光过程采用玛瑙笔对边缘进行压光
本发明具有如下有益效果：
1、本发明综合了冲压工艺和电铸工艺的优点，既能够通过冲压工艺制成结构紧实、棱角分明的黄金批花圈内坯，缩短了制作批花圈表壳的时间；再在在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽以及在批花圈上贴合蜡模，接着电铸形成立体纹样的工艺来制作镶钻批花圈，不仅能够一步制得多种纹样，具有钻石的观赏性强的批花圈，而且能够提高批花圈的质量和硬度、韧性以及提高钻石的镶嵌牢固程度。
2、本发明通过在批花圈内坯上粘结由蜡模制作的纹样模具，并在模具上电铸沉积金层，能够在批花圈表面形成凹凸的中空结构的花纹，不仅能够能制成外形丰富多样，纹路细致且具有立体感的批花圈，而且能够减轻传统制作方法制出的具有立体纹样批花圈的重量。
3、本发明通过在金表壳凹槽上加入导电液，通过在60-80℃温度下的烘干，使得导电液形成导电膜均匀的附着在钻石根部，进而使得在接下来的电铸过程中能让金更均匀的将钻石与金表壳固定连接起来，同时金表壳表面也一起电铸，因为钻石的固定是通过电铸的过程形成的，其稳固程度远高于传统的镶钻工艺。
4、本发明的导电液，在24-48小时内不会产生沉淀，石墨烯和纳米金均匀的分布，使得导电膜能够均匀的分布在位于凹槽处钻石表面，以使后面的电铸过程中金能够均匀的铸在钻石表面，再者，导电性不仅取决于材料本身的性能，同时又取决于材料混合后的分散性和相容性，石墨烯和纳米金在溶液中的分散程度越好，越有利于导电网络的形成和完善，同时越有利于成膜后的力学性能。而纳米金的加入，使得表面电阻率降低了接近2个数量级，导电能力显著增强。
5、本发明采用电极多自由度运动电沉积技术来改善电极表面电铸液流体的流场分布，不仅能增强纳米结构内的电铸液对流传质，调整流场分布，缩小阴极表面的浓度差，而且对阴极表面的电场分布有一定改善作用。流体在X方向、Y方向和Z方向上均产生强对流，增强电铸液整体传质强度，降低阴极表面离子浓度差，提高各点沉积速率的均匀性。
附图说明
图1为本发明的一种半成品的批花圈贴具有蜡模和凹槽的一种结构示意图；
图2为本发明的一种半成品的批花圈贴具有蜡模和凹槽的另一种结构示意图。
附图标记：
1、蜡模；2、凹槽。
具体实施方式
实施例一
一种镶钻批花圈制作工艺，包括以下步骤：
S1、将未锻造的黄金熔炼处理制成适合于制备批花圈的原料件；
S2、将熔炼后的黄金原料件倒入与其尺寸大小匹配的模具中浇铸成形状固定的批花圈粗坯；浇铸成型后的批花圈粗坯经过冲压定型，得到紧实的批花圈内坯；将压紧成型的批花圈内坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对批花圈内坯进行回火处理继而得到半成品的批花圈。
S3、制作不同纹样的蜡模1，将蜡模1粘合至批花圈内坯表面并在蜡模1和批花圈表面涂覆导电液，在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽2，在凹槽2上加入2微升的导电液体，接着将钻石置于具有导电液体的凹槽2上，放置20分钟；所述蜡模1与批花圈内坯表面粘合处对应设置有贯穿所述批花圈内坯的排蜡孔；(参见图1和图2)。
S4、将步骤S3制备好的具有钻石的批花圈置于盛有电铸液的电铸缸的旋转盘上，使金批花圈在电铸过程中随着悬挂按照一定的转速转动进行电铸；所述电铸悬挂件的转速为30转/分钟，电铸时间为2h，电流密度为0.1A/dm2，电铸温度为38℃；电铸完成后起缸，对电铸件用烘干机进行烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为30min；
S5、将电铸后的镶钻批花圈进行加热，加热温度为100℃，使得蜡模1融化从排蜡孔中流出；去除蜡模1后将批花圈放入温度为50℃的75％硫酸中浸泡40min进行溶解，去除导电液；从盐酸溶液中取出镶钻批花圈后用清水冲洗；
S6、采用砂针进行表面磨砂处理；压光过程采用玛瑙笔对边缘进行压光。
进一步的，所述导电液体的制备方法为：将60重量份的去离子水和30重量份的苯丙乳液加入到烧杯中搅拌均匀，接着加入4重量份的石墨烯和5重量份的纳米金搅拌30分钟，然后超声分散30分钟；重复上述搅拌、超声的步骤8次，直至静置24小时不出现沉淀。
进一步的，所述电铸液配制方法：在电铸缸中首先加入纯净水和浓度为0.03mol/L的乙二胺四乙酸二钠盐作为络合剂，搅拌混合均匀后；接着加入与所述络合剂等摩尔浓度的一价金盐，持续搅拌反应1h；最后加入浓度为5mL/L的柠檬酸作为pH调节剂使电铸液的pH为7～8，5mL/L柠檬酸钾作为导电盐，搅拌混合均匀即得电铸液。
实施例二
一种镶钻批花圈制作工艺，包括以下步骤：
S1、将未锻造的黄金熔炼处理制成适合于制备批花圈的原料件；
S2、将熔炼后的黄金原料件倒入与其尺寸大小匹配的模具中浇铸成形状固定的批花圈粗坯；浇铸成型后的批花圈粗坯经过冲压定型，得到紧实的批花圈内坯；将压紧成型的批花圈内坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对批花圈内坯进行回火处理继而得到半成品的批花圈。
S3、制作不同纹样的蜡模1，将蜡模1粘合至批花圈内坯表面并在蜡模1和批花圈表面涂覆导电液，在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽2，在凹槽2上加入4微升的导电液体，接着将钻石置于具有导电液体的凹槽2上，放置30分钟；所述蜡模1与批花圈内坯表面粘合处对应设置有贯穿所述批花圈内坯的排蜡孔；
S4、将步骤S3制备好的具有钻石的批花圈置于盛有电铸液的电铸缸的旋转盘上，使金批花圈在电铸过程中随着悬挂按照一定的转速转动进行电铸；所述电铸悬挂件的转速为30转/分钟，电铸时间为3h，电流密度为0.2A/dm2，电铸温度为40℃；电铸完成后起缸，对电铸件用烘干机进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间为35min。
S5、将电铸后的镶钻批花圈进行加热，加热温度为110℃，使得蜡模1融化从排蜡孔中流出；去除蜡模1后将批花圈放入温度为50℃的75％硫酸中浸泡50min进行溶解，去除导电液；从盐酸溶液中取出镶钻批花圈后用清水冲洗。
S6、采用砂针进行表面磨砂处理；压光过程采用玛瑙笔对边缘进行压光。
进一步的，所述导电液体的制备方法为：将65重量份的去离子水和35重量份的苯丙乳液加入到烧杯中搅拌均匀，接着加入4.5重量份的石墨烯和6重量份的纳米金搅拌45分钟，然后超声分散30分钟；重复上述搅拌、超声的步骤9次，直至静置24-48小时不出现沉淀。
进一步的，所述电铸液配制方法：在电铸缸中首先加入纯净水和浓度为0.15mol/L的乙二胺四乙酸二钾盐作为络合剂，搅拌混合均匀后；接着加入与所述络合剂等摩尔浓度的一价金盐，持续搅拌反应1.5h；最后加入浓度为7mL/L的柠檬酸作为pH调节剂使电铸液的pH为7～8，7mL/L柠檬酸钾作为导电盐，搅拌混合均匀即得电铸液。
实施例三
一种镶钻批花圈制作工艺，包括以下步骤：
S1、将未锻造的黄金熔炼处理制成适合于制备批花圈的原料件；
S2、将熔炼后的黄金原料件倒入与其尺寸大小匹配的模具中浇铸成形状固定的批花圈粗坯；浇铸成型后的批花圈粗坯经过冲压定型，得到紧实的批花圈内坯；将压紧成型的批花圈内坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对批花圈内坯进行回火处理继而得到半成品的批花圈。
S3、制作不同纹样的蜡模1，将蜡模1粘合至批花圈内坯表面并在蜡模1和批花圈表面涂覆导电液，在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽2，在凹槽2上加入5微升的导电液体，接着将钻石置于具有导电液体的凹槽2上，放置40分钟；所述蜡模1与批花圈内坯表面粘合处对应设置有贯穿所述批花圈内坯的排蜡孔；
S4、将步骤S3制备好的具有钻石的批花圈置于盛有电铸液的电铸缸的旋转盘上，使金批花圈在电铸过程中随着悬挂按照一定的转速转动进行电铸；所述电铸悬挂件的转速为35转/分钟，电铸时间为5h，电流密度为0.3A/dm2，电铸温度为45℃；电铸完成后起缸，对电铸件用烘干机进行烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为40min。
S5、将电铸后的镶钻批花圈进行加热，加热温度为120℃，使得蜡模1融化从排蜡孔中流出；去除蜡模1后将批花圈放入温度为50℃的75％硫酸中浸泡60min进行溶解，去除导电液；从盐酸溶液中取出镶钻批花圈后用清水冲洗。
S6、采用砂针进行表面磨砂处理；压光过程采用玛瑙笔对边缘进行压光。
进一步的，所述导电液体的制备方法为：将70重量份的去离子水和40重量份的苯丙乳液加入到烧杯中搅拌均匀，接着加入5重量份的石墨烯和5-7重量份的纳米金搅拌60分钟，然后超声分散30分钟；重复上述搅拌、超声的步骤10次，直至静置24-48小时不出现沉淀。
进一步的，所述电铸液配制方法：在电铸缸中首先加入纯净水和浓度为0.2mol/L的乙二胺四乙酸二钾盐作为络合剂，搅拌混合均匀后；接着加入与所述络合剂等摩尔浓度的一价金盐，持续搅拌反应2h；最后加入浓度为8mL/L的柠檬酸作为pH调节剂使电铸液的pH为7～8，8mL/L柠檬酸钾作为导电盐，搅拌混合均匀即得电铸液。
性能测试
经过上述油压工艺和电铸工艺制成的黄金手表批花圈的性能测试，需要经过外观测试、防水性测试、防冲撞测试和硬度检测；
外观测试：主要经过尺寸检测、重量测试和平整度测试，主要为人工测试，利用游标卡尺测量尺寸、利用电子天平测量重量、利用肉眼观察金表表壳平整度；
防冲撞测试：主要采用人为制造冲撞效果，将制好的表壳从20～30cm高度下抛多次后，观察金表表壳的变化，是否存在缺口和凹陷等问题，用于检测表壳的硬度和韧性。
硬度检测：使用维氏硬度计进行贵金属手表表壳的检测。
Figure BDA0001746445930000091
Figure BDA0001746445930000101
导电液的导电性能测试
表面电阻率的测定，实用上海乾峰电子仪器有限公司SB100A/2型探针导电/半导体电阻率测量仪器测定复合导电膜的表面电阻率。
导电填料(重量百分比) 表面电阻(Ω cm)
石墨烯(3％) 0.235
石墨烯(7％) 0.198
石墨烯(10％) 0.668
石墨烯(15％) 0.952
石墨烯(7％)，纳米金(8％) 2.4×10<sup>-3</sup>
由上表可知，当石墨烯的含量为7％左右时，符合导电膜具有良好的导电性能，电阻率达到0.198Ω·cm，但是增加石墨烯的量，导电能力反而减少，这是因为，过多的石墨烯的加入，溶剂水的用量减少，苯丙乳液相对于石墨烯也在减少，不利于石墨烯的分散，以至均匀混合程度不如前者，另外，石墨烯本省是一种片状的结构，如果分散不均匀则会出现团聚的现象，进而影响导电性。而在石墨烯质量分数为7％的复合导电膜中添加8％的纳米金后，其表面电阻率由0.198Ω·cm降低到2.4×10-3Ω·cm，降低了接近2个数量级，导电能力显著增强。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式和附图并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种镶钻批花圈制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将未锻造的黄金熔炼处理制成适合于制备批花圈的原料件；
S2、将黄金熔炼后的原料件倒入模具中压铸出适合形状的批花圈内坯并进行精加工处理；
S3、制作不同纹样的蜡模（1），将蜡模（1）粘合至批花圈内坯表面并在蜡模（1）和批花圈表面涂覆导电液，在批花圈需要镶钻的部位压出凹槽（2），在凹槽（2）上加入2-5微升的导电液体，接着将钻石置于具有导电液体的凹槽（2）内，放置20-40分钟，在60-80℃温度下的烘干；
S4、采用电铸工艺在批花圈内坯表面和蜡模（1）上电铸形成连续的立体纹样，同时将钻石镶嵌在批花圈上；
S5、清除蜡模（1）；
S6、对电铸完成后的批花圈进行打磨、抛光与压光处理；所述步骤S4的电铸工艺为：将步骤S3制备好的具有钻石的批花圈置于盛有电铸液的电铸缸的旋转盘上，使批花圈在电铸过程中随着电铸悬挂件按照一定的转速转动进行电铸；所述电铸悬挂件的转速为30~35转/分钟，电铸时间为2-5h，电流密度为0.1~0.3A/dm2，电铸温度为38~45℃；电铸完成后起缸，对电铸件用烘干机进行烘干，烘干温度为100~120℃，烘干时间为30~40min；所述蜡模（1）与批花圈内坯表面粘合处对应设置有贯穿所述批花圈内坯的排蜡孔。
2.如权利要求1所述一种镶钻批花圈制作工艺，其特征在于：所述导电液体由以下重量份原料组成：石墨烯4-5份、纳米金5-7份、苯丙乳液 30-40份和去离子水60-70份。
3.如权利要求1至2任一所述的一种镶钻批花圈制作工艺，其特征在于，所述导电液体的制备方法为：将60-70重量份的去离子水和30-40重量份的苯丙乳液加入到烧杯中搅拌均匀，接着加入4-5重量份的石墨烯和5-7重量份的纳米金搅拌30-60分钟，然后超声分散30分钟；重复上述搅拌、超声分散的步骤8-10次，直至静置24-48小时导电液体不出现沉淀。
4.如权利要求1所述一种镶钻批花圈制作工艺，其特征在于，所述步骤S2中冲压批花圈的过程具体包括以下步骤：
（1）将熔炼后的黄金原料件倒入与其尺寸大小匹配的模具中浇铸成形状固定的批花圈粗坯；
（2）浇铸成型后的批花圈粗坯经过冲压定型，得到紧实的批花圈内坯；
（3）将压紧成型的批花圈内坯从模具中取出后锣掉产品表面粗糙变形和凹凸不平的部分，并对批花圈内坯进行回火处理继而得到半成品的批花圈。
5.如权利要求1所述一种镶钻批花圈制作工艺，其特征在于：所述电铸液配制方法：在电铸缸中首先加入纯净水和浓度为0.03~0.2mol/L的乙二胺四乙酸二钠盐或乙二胺四乙酸二钾盐作为络合剂，搅拌混合均匀后；接着加入与所述络合剂等摩尔浓度的一价金盐，持续搅拌反应1~2h；最后加入浓度为5~8mL/L的柠檬酸作为pH调节剂使电铸液的pH为7~8，5~8mL/L柠檬酸钾作为导电盐，搅拌混合均匀即得电铸液。
6.如权利要求1所述一种镶钻批花圈制作工艺，其特征在于：所述步骤S5中清除蜡模的过程包括:
（1）将电铸后的镶钻批花圈进行加热，加热温度为100~120℃，使得蜡模（1）融化从排蜡孔中流出；
（2）去除蜡模（1）后将批花圈放入温度为50℃的75%硫酸中浸泡40~60min进行溶解，去除导电液；
（3）从硫酸溶液中取出镶钻批花圈后用清水冲洗。
7.如权利要求1所述一种镶钻批花圈制作工艺，其特征在于：所述步骤S6中打磨过程采用砂针进行表面磨砂处理；压光过程采用玛瑙笔对边缘进行压光。
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