CN110814334B

CN110814334B - 一种金属粘土及基于柔性金属纸的塑形烧结方法

Info

Publication number: CN110814334B
Application number: CN201911223262.3A
Authority: CN
Inventors: 李绪明
Original assignee: Shanghai Chenxi Jewelry Co ltd
Current assignee: Shanghai Chenxi Jewelry Co ltd
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: CN110814334A

Abstract

本发明公开了一种金属粘土及基于柔性金属纸的塑形烧结方法，所述金属粘土包含如下组分：金属粉末、粘合剂、硼砂、焊粉、氢氧化钠、亚硝酸盐、油脂和水；所述粘合剂包含阿拉伯胶、黄原胶和明胶，所述油脂包含甘油和硅油。本发明提供的金属粘土可以方便地在半流体、流体或纸片三种状态下长时间储存保湿，并可方便地根据用户需要进行状态转换；本发明基于柔性金属纸的塑形烧结方法，适于通过捏揉、折叠和/或涂抹方式实现各种复杂金属产品造型，且可直接造型成品，无需传统意义的失蜡浇筑，节省了生产时间；同时减少了低温烧结时间，加大了成品弯曲度和收缩率，提高了成品概率。

Description

一种金属粘土及基于柔性金属纸的塑形烧结方法

技术领域

本发明涉及一种金属粘土及烧结方法，尤其涉及一种金属粘土及基于柔性金属纸的塑形烧结方法。

背景技术

古老的技艺中，银饰品通常由铸造成型。近年来已有销售含银粉末之粘土，以每个人自行喜爱之形状进行银粘土的塑造，等待塑型完成后，再放置阴凉处，待干燥后再进行烧结，完成后即制造出具有所定形状的银饰品或工艺美术银饰品。如中国专利文献CN1280045C公开的银粘土用银粉以及含有该银粉的银粘土。再比如中国专利文献CN101311138A公开的银粘土。

上述现有技术存在下述问题：

1、现有配方发明仅满足于银这个单质金属材料，无法用于铜，金，银，三种材质；

2、无法同时满足制备半流体状、流体状和纸片状态的需求；

3、所制得的银粘土颜色为灰黑色，且烧结后收缩非常大，不适用行业使用；

4、要求低温干燥时间长，且容易变形，烘干温度稍高会非常容易炸裂或变形鼓泡；

5、烧结成型时容易变形，从而影响产品质量；

6、成品产品延展性差无法弯曲。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金属粘土及基于柔性金属纸的塑形烧结方法，能够方便地选择半流体、流体或纸片状，并可基于纸片状进行造型烧结，满足各种复杂金属产品造型。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种金属粘土及基于柔性金属纸的塑形烧结方法，包含如下组分：金属粉末、粘合剂、硼砂、焊粉、氢氧化钠、亚硝酸盐、油脂和水。

进一步地，所述粘合剂包含阿拉伯胶、黄原胶和明胶，所述油脂包含甘油和硅油。

进一步地，各组分的质量百分配比如下：

进一步地，还包含香精和色素，各组分的质量百分配比如下：

进一步地，所述金属粉末的粒径范围为0.1μm-20μm，各粒径金属粉末按份数配比如下：

进一步地，所述金属粉末为金、银和铜中的一种或几种。

本发明为解决上述技术问题还提供一种基于柔性金属纸的塑形烧结方法，其中，包括如下步骤：S1)将上述的金属粘土揉捏擀压制形成柔软金属纸；S2)采用柔软金属纸通过捏揉、折叠和/或涂抹方式进行金属产品造型；S3)再经过自然水分蒸发或者低温烘干，对金属产品造型进行初步定型；S4)最后在500～1300℃的温度下对初步定型后的金属产品进行烧结形成固体金属产品。

进一步地，所述步骤S1)中控制振实密度为2-10g/mL，控制擀压压力0.5～10吨，控制金属纸的厚度为0.15～2.5mm。

进一步地，所述步骤S2)中烘干温度为100～150度，烘干时间为30～8分钟；所述金属粉末为金、银或铜；对于铜粉，所述步骤S4)将其埋在碳分子材质中进行密封烧结，烧结温度为700度-850度，烧结时间为35分钟-60分钟；对于银粉，所述步骤S4)采用密封烧结，烧结温度为700度-850度，烧结时间为10分钟-30分钟；对于金粉，所述步骤S4)采用密封烧结，烧结温度为900度-1100度，烧结时间为10分钟-60分钟。

进一步地，还包括后期对固体金属产品进行打磨抛光或者上色处理。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的金属粘土可以方便地在半流体、流体或纸片三种状态下长时间储存保湿，并可方便地根据用户需要进行状态转换,比如制作厚度大于等于0.1mm的大面积金属纸；本发明基于柔性金属纸的塑形烧结方法，适于通过捏揉、折叠和/或涂抹方式实现各种复杂金属产品造型，且可直接造型成品，无需传统意义的失蜡浇筑，节省了生产时间；同时减少了低温烧结时间，加大了成品弯曲度和收缩率，提高了成品概率。

附图说明

图1为本发明实施例中所用压力与所压纸装粘土厚度间比例关系示意图；

图2为本发明实施例中所用烘干温度与收缩变化比例关系示意图；

图3为本发明实施例中所用烘干温度与烘干时间比例关系示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

本发明提供的金属粘土，包含如下组分：金属粉末、粘合剂、硼砂、焊粉、氢氧化钠、亚硝酸盐、油脂和水；所述粘合剂包含阿拉伯胶、黄原胶和明胶，所述油脂包含甘油和硅油。

本发明提供的金属粘土，还可加入色素改变颜色，如红、黄、蓝、绿色素等；加入香精增加香味，如橘子苹果味等。

作为优选实施例，本发明的金属粘土，各组分的质量百分配比如下：

本发明提供的金属粘土，可以方便地在半流体、流体或纸片三种状态下长时间储存保湿，并可方便地根据用户需要进行状态转换。三种状态各有各的用途，流体的状态，可以很轻易的用挤出器挤出造型，而且是立体造型，可以随意飙出想要的花纹造型，但是因为流体比较粘稠所以无法用手捏制。粘土状态，顾名思义就可以像泥巴一样用手可以捏造形状。纸的状态下可以进行像纸张一样的折叠，主要是再薄的金属片均无法折叠复杂的造型，比如千纸鹤，用纯金属是很难折叠的，而纸粘土状态下就可以很轻松的实现，先得到造型，再烧结得到固体金属。

三者的有效转化除了外部压力和搅拌外，主要起到转化作用的有三个因素：

其一为水：流体状态下水分含量最多，因为不需要捏造所以其他含量变小；

第二是阿拉伯胶，想要纸状态下反复折叠不断需要加更多阿拉伯胶，并减少水的存在，做成胶状并加压力所得；

第三是明矾，明矾对后期烧结的延展性起到作用选择不一样的明矾比例，对后期的烧结关系重大。

由上可见，三者之间的关系仅仅是通过加水和加压力，就可以进行互换。比如纸要变泥，只需要加一定量的水，进行浸湿后搅拌，待挥发就可以得到泥；而泥再进一步的加水会得到流体的膏；膏通过失水又变成泥，泥再通过失水后加压，变成纸。也就是说，本发明的可以将上述组分混合搅拌制作出不同特性、不同状态、不同颜色及不同金属成分的粘土膏和纸型，材质可以为金、银和铜中的一种或几种；从而可以很好的兼顾粘土的硬度、柔软度以及烧结后的含金属量和延展性。

比如增加调整水的含量可以制作流体或是半流体金属膏状产品，减少水的含量并施加5吨以上压力可将粘土制呈纸状，擀压后的纸张在76小时内不干燥，反复折叠不断裂。

本发明还提供一种基于柔性金属纸的塑形烧结方法，适于通过捏揉、折叠和/或涂抹方式实现各种复杂金属产品造型，具体步骤如下：

S1)将金属粉末研磨成纳米级粉末，配合一定比例粘胶剂和水通过混合、揉捏、擀压制形成柔软金属纸；控制振实密度为2-10g/mL，控制擀压压力为0.5～10吨，控制金属纸的厚度为0.15～2.5mm；当压力小于0.5吨时，所得纸状粘土，结构不紧密，容易散，无法长时间折叠；当压力大于10吨时，所得纸装粘土，过于紧密，无法反复折叠，对折容易断裂。所用压力跟所压纸装粘土厚度有一定比例关系,关系如图1所示。

S2)采用柔软金属纸通过捏揉、折叠和/或涂抹方式进行金属产品造型；

S3)再经过自然水分蒸发或者低温烘干，对金属产品造型进行初步定型；低温烘干温度控制在100～150度范围内；烘干温度影响水分和配料的挥发，挥发温度太高会导致产品变形和表面龟裂，但是低于100度里边胶质物无法分解，达不到烘干要求，具体如图2所示。金属产品越大要求烘干温度越低，时间越长，但是随着金属产品的体积的增大温度要求也不一样，具体如图3所示；综合考虑产品质量和效率，本发明低温烘干温度优选保持在100度-150度的范围时间，优选烘干时间为30～8分钟。

S4)最后在500～1300℃的温度下对初步定型后的金属产品进行烧结形成固体金属产品。本发明使用的金属粉末可以为金、银或铜；烧结时间过久会导致产品变形破坏，过低则延展性不够，同样会影响产品质量。具体来说，对于铜粉，需要大于500度，低于961度进行烧结；低于500度烧结后的铜不牢固，高于961度铜氧化层厚度太厚会丢失产品细节，因此优选的烧结温度是700度-850度，且优选采用密封烧结，可埋在碳分子材质中进行烧结，隔绝氧气；当然也可以直接烧结，效果没有密封烧结好，烧结时间35分钟-60分钟。对于银粉需要大于500度，低于961度进行烧结，优选的烧结温度是700度-850度，需要采用密封烧结，烧结时间为10分钟-30分钟。对于金粉需要大于800度，低于1300度进行烧结；优选的烧结温度为900度-1100度，优选烧结时间为10分钟-60分钟。

本发明提供的基于柔性金属纸的塑形烧结方法，结晶粒度1-10μm，不同烧结温度下的烧损率如下：

110℃ 0.01-0.05％；

538℃ 0.1-0.3％；

850℃ 0.2-0.5％。

本发明提供的金属粘土，金属粉末占总产品的质量百分比为50％-95％，金属粉末颗粒度按份数要求配比如下：

在0.1μm-0.5μm占0.1-5份；0.5μm-1μm占5-30份；1-1.5μm占30-40份；1-3μm占40-60份；3-10μm占60-80份；10-20μm占30-95份。

本发明提供的基于柔性金属纸的塑形烧结方法，烧结完后得到金属固态。经过后期打磨抛光或者上色来得到所需产品。本发明提供的金属粘土可以呈纸状-一种全新未有的形态，让首饰行业或是相关行业有多了一个全新的使用材料。本发明的具体优点如下：

1、本发明提供的粘土改变了传统首饰制作工艺，可直接造型成品，无需传统意义的失蜡浇筑，节省了生产时间，提高了产品质量。

2、粘土状，改变了现有粘土状形态产品的成本制作，减少了低温烧结时间，加大了成品弯曲度和收缩率，提高了成品概率。

3、膏状，则可用于银饰品的焊接，有理由代替传统焊接方式，可直接进行粘结后烧结，提高了各种复杂造型产品制作的可能性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种金属粘土，其特征在于，包含如下组分：金属粉末、粘合剂、硼砂、焊粉、氢氧化钠、亚硝酸盐、油脂和水；

所述粘合剂包含阿拉伯胶、黄原胶和明胶，所述油脂包含甘油和硅油；

各组分的质量百分配比如下：

所述金属粉末的粒径范围为0.1μm-20μm，各粒径金属粉末按份数配比如下：

2.如权利要求1所述的金属粘土，其特征在于，还包含香精和色素，各组分的质量百分配比如下：

3.如权利要求1或2所述的金属粘土，其特征在于，所述金属粉末为金、银和铜中的一种或几种。

4.一种基于柔性金属纸的塑形烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)将权利要求1～3任一项所述的金属粘土揉捏擀压制形成柔软金属纸；

S3)再经过自然水分蒸发或者低温烘干，对金属产品造型进行初步定型；

S4)最后在500～1300℃的温度下对初步定型后的金属产品进行烧结形成固体金属产品。

5.如权利要求4所述的基于柔性金属纸的塑形烧结方法，其特征在于，所述步骤S1)中控制振实密度为2-10g/mL，控制擀压压力0.5～10吨，控制金属纸的厚度为0.15～2.5mm。

6.如权利要求4所述的基于柔性金属纸的塑形烧结方法，其特征在于，所述步骤S2)中烘干温度为100～150℃，烘干时间为30～8分钟；所述金属粉末为金、银或铜；对于铜粉，所述步骤S4)将其埋在碳分子材质中进行密封烧结，烧结温度为700℃-850℃，烧结时间为35分钟-60分钟；对于银粉，所述步骤S4)采用密封烧结，烧结温度为700℃-850℃，烧结时间为10分钟-30分钟；对于金粉，所述步骤S4)采用密封烧结，烧结温度为900℃-1100℃，烧结时间为10分钟-60分钟。

7.如权利要求4所述的基于柔性金属纸的塑形烧结方法，其特征在于，还包括后期对固体金属产品进行打磨抛光或者上色处理。