CN110978874A - 一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，包括如下步骤：（1）首先用三维建模，并3D打印。（2）以金属粉涂料为原料，采用喷涂或手绘的方式在模型表面加工形成图文涂层，冷却固化；（3）将步骤（2）加工完成的模型作为内模放入模腔内，然后向模腔内灌注石膏浆，石膏浆自然固化后得石膏模，石膏模升温除去内模。（4）向不经冷却的石膏模的浇铸口直接浇筑金属融液，浇铸完成后保持3‑8min，然后直接放进水中，去除石膏，得到产品。本发明操作相对简单，对操作工人的专业度要求低，能耗低，污染少，面对形状复杂的工艺品也能适用，可以快速大规模应用。

Description

一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺
技术领域
本发明涉及工艺品制作技术领域，特别涉及一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺。
背景技术
金属工艺品是采用金、银、铜、铁、锡等金属材料，或以金属材料为主辅以其他材料，加工制作而成的工艺品，具有厚重、雄浑、华贵、典雅、精细的风格。中国最早的金属工艺品，是新石器中期的马家窑文化、大汶口文化及稍晚的乔家文化等遗址中出土的铜制工艺品。商代出现金制工艺品。战国时期，有多种金属材料结合和金属与非金属材料(玉石、琉璃)结合制作而成的工艺品。汉代能生产精巧的金银丝编结、堆垒和镶嵌制品。唐代是金属工艺品尤其是银制工艺品的鼎盛时期，创造了浮雕般艺术效果的金银錾凿工艺。在宋、元、明、清约千年中，由于冶炼技术的进步，金属材料的增多,金属工艺品有了很大发展,不仅有多种金属和多种材料并用的工艺品，而且有多种工艺相结合的工艺品。中国古代著名的金属工艺品有商代的青铜器、战国的金银错、唐代的铜镜和首饰、明代的宣德炉、清代的景泰蓝。20世纪70～80年代，又出现了铝合金、钛、铂等金属工艺品，并创新了腐蚀填漆、钛阴极氧化着色及负氧离子镀等新工艺。
目前，在金属工艺品表面加工另一种金属的图文，主要采用镶嵌工艺和电镀工艺。镶嵌工艺存在的问题是：镶嵌均是手工操作，操作复杂，费时费力，而且对操作工人的专业度要求高，难以快速大规模应用，此外在面对形状复杂的工艺品时，由于工艺品的操作空间和支撑强度关系，无法使用镶嵌工艺。电镀工艺可以实现快速大规模应用，但是其存在污染高、能耗大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，操作相对简单，对操作工人的专业度要求低，能耗低，污染少，面对形状复杂的工艺品也能适用，可以快速大规模应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，包括如下步骤：
（1）首先用三维绘图软件建立空间结构形态模型，并用3D打印机将模型打印成蜡基或树脂模。
（2）以金属粉涂料为原料，采用喷涂或手绘的方式在蜡基或树脂模表面加工形成图文涂层，冷却固化；本步骤冷却固化采用快速冷却固化，快速冷却固化为将蜡基或树脂模置于0-4℃环境中冷却固化。这样能够很好地保留形成的图文涂层的构型，避免冷却过慢导致的图文变形。
（3）将步骤（2）加工完成的蜡基或树脂模作为内模放入模腔内，然后向模腔内灌注石膏浆，石膏浆自然固化后得石膏模，石膏模升温除去内模。
（4）向不经冷却的除去内模的石膏模的浇铸口直接浇铸金属融液，浇铸完成后保持3-8min，然后直接放进水中，去除石膏，得到产品。
针对复杂形状的工艺品，本发明采用三维建模然后3D打印的技术，能够快速实现制作复杂形状的模型。然后采用实型铸造与熔铸技术相结合方式，实现复合层（图文涂层）与基体（金属基）结合牢固。
本发明加工过程中，先将金属粉与粘合剂结合形成涂料，粘合剂为低温蜡，因此要先将在粘合剂熔融，再加入金属粉混匀形成涂料，然后趁热使用，喷涂或手绘均可在模型表面的局部加工形成预先设计好的图文（图案、文字或图案和文字，文字包含中文、数字、字母等），冷却后，金属粉随着粘合剂能粘接固定在模具表面，从而不受石膏模灌注时的影响。然后将带金属涂层的内模放入模腔（外模）内，这个模腔为常规模腔，比如长方形模腔、正方形模腔，然后灌注石膏，石膏包裹内膜形成带内膜的石膏模，接着升温让内模和粘结剂快速气化消失，图文涂层则转印到石膏模的内表面上。本发明采用不经冷却的除去内模的石膏模直接浇铸金属融液，因为不经冷却的石膏模温度合适，此时转印的金属图文的金属粉处于半融状态，与浇铸的金属融液结合时结合界面之间的原子能较好地相互渗透，复合强度好，形成类似电镀效果的金属间的较强复合，浇铸完成后保持3-8min即是让涂层金属与浇铸金属进行较好复合的过程，最后放进水中后能快速冷却固形同时也能容易去除石膏得到产品。如果浇铸后保持时间过长则脱模困难，图案会模糊。
作为优选，所述蜡基或树脂模型的厚度为0.5-1mm。控制蜡基或树脂模型的厚度非常关键，太薄则在后续加工时容易破裂而导致模型无法使用，太厚则不能快速气化导致金属图文的变形破坏，本发明控制蜡基或树脂模型的厚度为0.5-1mm兼顾强度及气化速度，不影响加工也不影响金属图文的转印。
作为优选，所述金属粉涂料由金属粉和粘合剂按照1.5-2:1的体积比混合组成。本发明的金属粉与浇铸金属为不同金属。
作为优选，所述粘合剂为低温蜡，所述低温蜡的熔点在55-65℃。低温蜡为市售产品，只要满足熔点在55-65℃即可，比如熔点60℃的低温石蜡。低温蜡作为粘结剂与内膜的结合力好，且在较低的温度下能够熔融加工并能快速气化，不影响金属粉的转印。
作为优选，粘合剂加热熔融与金属粉混匀后形成金属粉涂料使用。粘合剂加热至70-80℃熔融。
作为优选，石膏模升温除去内模具体温度控制为：
第一阶段：室温升温至150-160℃，时间55-65分钟；
第二阶段：150-160℃保温1-2小时；
第三阶段：150-160℃升温至500-600℃，时间20-25分钟；
第四阶段：500-600℃保温2-3小时。
本发明采用特定的升温设置，能够使得内膜、粘合剂快速气化除去并不影响金属图文的形状，使得金属图文能够很好地转印到石膏模内壁。且最后阶段500-600℃的石膏模，使得金属粉保持一个半融状态，不经冷却浇铸金属液后，能够更好地与金属液的金属形成较强的复合，避免金属图文与金属基结合不牢固。
第四阶段500-600℃的控制非常关键，若温度高了，金属粉熔融，图案变形；温度低了，石膏表面的金属粉容易脱落，且金属粉容易氧化变色，金属粉与浇铸的金属结合力不强，熔融效果不好。
作为优选，所述金属粉为铜粉、银粉、金粉中的一种或两种，形成金属融液的金属为铜、银、金中的一种。金属粉的金属熔点要稍高于形成金属融液的金属熔点。
作为优选，金属粉的金属颜色与形成金属融液的金属颜色不同。这样图案能更突显。
作为优选，所述金属粉为铜粉、金粉中的一种或两种，形成金属融液的金属为银。本发明选用的金属粉及金属溶液的金属，熔点相差不大。
作为优选，图文涂层的厚度为0.02-0.08mm。
本发明的有益效果是：
1、操作相对简单，对操作工人的专业度要求低，能耗低，污染少，面对形状复杂的工艺品也能适用，可以快速大规模应用。
2、金属粉图文层与金属基体结合牢度，图案效果好。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，包括如下步骤：
（1）首先用三维绘图软件建立空间结构形态模型，并用3D打印机将模型打印成蜡模，蜡模的厚度为0.5-1mm，优选0.6-0.8mm。
（2）以金属粉涂料为原料，采用喷涂的方式在蜡模表面局部加工形成图案涂层，0℃环境中冷却固化，图案涂层的厚度为0.02-0.08mm。所述金属粉涂料由铜粉（金粉）和低温蜡（熔点在55℃，市售）按照1.5:1的体积比混合组成，低温蜡加热熔融与铜粉混匀后形成金属粉涂料趁热使用。
（3）将步骤（2）加工完成的蜡模作为内模放入模腔（如常规长方形模腔）内，然后向模腔内灌注石膏浆（水：石膏=1:1.5），石膏浆自然固化后得石膏模，石膏模升温除去内模；
石膏模升温除去内模具体温度控制为：
第一阶段：室温升温至150℃，时间55分钟；
第二阶段：150℃保温2小时；
第三阶段：150℃升温至500℃，时间20分钟；
第四阶段：500℃保温3小时。
（4）向不经冷却的除去内模的石膏模的浇铸口直接浇铸金属（银）融液，浇铸完成后保持8min，然后直接放进水中，去除石膏，得到产品。
实施例2：
一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，包括如下步骤：
（1）首先用三维绘图软件建立空间结构形态模型，并用3D打印机将模型打印成树脂模，树脂模型的厚度为0.5-1mm，优选0.6-0.8mm。
（2）以金属粉涂料为原料，采用手绘的方式在树脂模表面加工形成文字涂层，4℃环境中冷却固化，文字涂层的厚度为0.02-0.08mm。所述金属粉涂料由金粉和低温蜡（熔点在65℃，市售）按照2:1的体积比混合组成，低温蜡加热熔融与金粉混匀后形成金属粉涂料趁热使用。
（3）将步骤（2）加工完成的树脂模作为内模放入模腔（如常规圆形模腔）内，然后向模腔内灌注石膏浆（水：石膏=1:1.5），石膏浆自然固化后得石膏模，石膏模升温除去内模；
石膏模升温除去内模具体温度控制为：
第一阶段：室温升温至160℃，时间65分钟；
第二阶段：160℃保温1小时；
第三阶段： 160℃升温至600℃，时间25分钟；
第四阶段： 600℃保温2小时。
（4）向不经冷却的除去内模的石膏模的浇铸口直接浇铸金属（银）融液，浇铸完成后保持3min，然后直接放进水中，去除石膏，得到产品。
实施例3：
一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，包括如下步骤：
（1）首先用三维绘图软件建立空间结构形态模型，并用3D打印机将模型打印成蜡模，蜡模的厚度为0.5-1mm，优选0.6-0.8mm。
（2）以金属粉涂料为原料，采用喷涂的方式在蜡模表面局部加工形成图文涂层（图案和文字均有），0℃环境中冷却固化，图文涂层的厚度为0.02-0.08mm。所述金属粉涂料由铜粉和低温蜡（熔点在60℃，市售）按照2:1的体积比混合组成，低温蜡加热熔融与铜粉混匀后形成金属粉涂料趁热使用。
（3）将步骤（2）加工完成的蜡基或树脂模作为内模放入模腔（如常规圆形模腔）内，然后向模腔内灌注石膏浆（水：石膏=1:1.5），石膏浆自然固化后得石膏模，石膏模升温除去内模；
石膏模升温除去内模具体温度控制为：
第一阶段：室温升温至155℃，时间60分钟；
第二阶段：155℃保温1.5小时；
第三阶段：155℃升温至550℃，时间20分钟；
第四阶段：550℃保温2.5小时。
（4）向不经冷却的除去内模的石膏模的浇铸口直接浇铸金属（银）融液，浇铸完成后保持5min，然后直接放进水中，去除石膏，得到产品。
实施例4：
本实施例与实施例3不同之处在于：金属粉涂料有两种，其中一种为铜粉和低温蜡按照2:1的体积比混合组成，另一种为金粉和低温蜡按照2:1的体积比混合组成。在喷涂时单独使用，最后组合形成图文，比如图案是铜粉涂料加工，文字是金粉涂料加工。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）首先用三维绘图软件建立空间结构形态模型，并用3D打印机将模型打印成蜡基或树脂模；
（2）以金属粉涂料为原料，采用喷涂或手绘的方式在蜡基或树脂模表面加工形成图文涂层，冷却固化；
（3）将步骤（2）加工完成的蜡基或树脂模作为内模放入模腔内，然后向模腔内灌注石膏浆，石膏浆自然固化后得石膏模，石膏模升温除去内模；
（4）向不经冷却的除去内模的石膏模的浇铸口直接浇铸金属融液，浇铸完成后保持3-8min，然后直接放进水中，去除石膏，得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：所述蜡基或树脂模型的厚度为0.5-1mm。
3.根据权利要求1所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：所述金属粉涂料由金属粉和粘合剂按照1.5-2:1的体积比混合组成。
4.根据权利要求3所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：所述粘合剂为低温蜡，所述低温蜡的熔点在55-65℃。
5.根据权利要求3所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：粘合剂加热熔融与金属粉混匀后形成金属粉涂料使用。
6.根据权利要求1所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：石膏模升温除去内模具体温度控制为：
第一阶段：室温升温至150-160℃，时间55-65分钟；
第二阶段：150-160℃保温1-2小时；
第三阶段：150-160℃升温至500-600℃，时间20-25分钟；
第四阶段：500-600℃保温2-3小时。
7.根据权利要求1所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：所述金属粉为铜粉、银粉、金粉中的一种或两种，形成金属融液的金属为铜、银、金中的一种。
8.根据权利要求7所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：金属粉的金属颜色与形成金属融液的金属颜色不同。
9.根据权利要求7或8所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：所述金属粉为铜粉、金粉中的一种或两种，形成金属融液的金属为银。
10.根据权利要求1所述的一种金属工艺品表面加工金属图文的工艺，其特征在于：图文涂层的厚度为0.02-0.08mm。
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