CN112371985B

CN112371985B - 金属加工工艺

Info

Publication number: CN112371985B
Application number: CN202011162750.0A
Authority: CN
Inventors: 季成蹊
Original assignee: Shanghai Art & Design Academy
Current assignee: Shanghai Art & Design Academy
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2040-10-27
Also published as: CN112371985A

Abstract

本发明提供了一种金属加工工艺，包括将金属样品固定于坯料后进行烧结处理，以形成金属制品。本发明的所述金属加工工艺无需对一种金属品进行制槽和镶嵌加工以结合另一种金属品，而是使用包含金属颗粒和有机粘合剂的所述坯料作为基底固定所述金属样品，然后控制所述烧结处理的温度高于所述有机粘合剂的热分解温度，并低于所述金属样品的临界熔融温度和所述金属颗粒的临界熔融温度，以通过所述烧结处理去除所述有机粘合剂后得到所述金属制品，简化了加工工艺，同时由于所述坯料中的有机粘合剂在所述烧结处理过程去除，使得所述坯料中的金属颗粒在聚集结合的过程中加强所述金属样品之间的结合力，有利于提高产品的合格率。

Description

金属加工工艺

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及金属加工工艺。

背景技术

错金工艺指在器物表面镶嵌并牢固附着金属材料后经磨压等工艺使表面光滑且两种材料的分界明显、纹理清晰，从而起到良好的错金效果。传统的错金工艺通常是将材料通过逼打、挤压等方式嵌入事先开槽的器物表面，为使材料与器物之间的配合严丝合缝以实现良好的错金效果，对加工工艺的要求很高。

公开号为CN110435346A的中国专利申请公开了一种金银错工艺饰品的制作方法，该制作方法使用金属粉末作为基底材料，将待镶嵌的金属材料置于金属粉末后对金属粉末进行压制成型形成坯件，然后在真空等离子烧结炉中进行烧制。该制作方法包括压制成型和真空等离子烧结，工艺条件复杂，且对金属粉末的压制过程容易改变待镶嵌的金属材料相对坯件的位置关系，使得不同批次产品之间的错金效果差异大，从而不容易进行产品质量的管控，降低了产品的合格率。

因此，有必要设计一种新型的金属加工工艺以避免现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属加工工艺，以简化加工工艺和提高产品的合格率。

为实现上述目的，本发明的所述金属加工工艺包括：

S0：提供坯料和金属样品；

S1：将所述金属样品固定于所述坯料，以形成待加工坯料；

S2：对所述待加工坯料进行烧结处理，以形成金属制品；

其中，所述坯料包含金属颗粒和有机粘合剂；

控制所述烧结处理的温度高于所述有机粘合剂的热分解温度，并低于所述金属样品的临界熔融温度和所述金属颗粒的临界熔融温度，以通过所述烧结处理去除所述有机粘合剂。

本发明的所述金属加工工艺的有益效果在于：无需对一种金属品进行制槽和镶嵌加工以结合另一种金属品，而是使用包含金属颗粒的所述坯料作为基底固定所述金属样品，然后控制所述烧结处理的温度高于所述有机粘合剂的热分解温度，并低于所述金属样品的临界熔融温度和所述金属颗粒的临界熔融温度，以通过所述烧结处理去除所述有机粘合剂后得到所述金属制品，简化了加工工艺，同时由于所述坯料中的有机粘合剂在所述烧结处理过程去除，使得所述坯料中的金属颗粒在聚集结合的过程中加强所述金属样品之间的结合力，有利于提高产品的合格率。

优选的，所述步骤S1中，对所述金属样品进行软化处理后再固定于所述坯料，所述软化处理的温度不低于所述金属样品的临界软化温度，所述金属样品的临界熔融温度与所述软化处理的温度之间的差值不低于30。其有益效果在于：便于对所述金属样品进行塑形，以调节所述金属样品在所述金属制品表面的呈现效果。

进一步优选的，所述软化处理的温度为750-1000摄氏度。

进一步优选的，所述软化处理的温度低于所述金属样品的临界熔融温度且不低于所述金属样品的临界软化温度。其有益效果在于：避免所述金属样品由于具有显著的流动性而无法控制所述金属制品的形态，提高产品合格率。

优选的，所述金属颗粒的临界熔融温度和所述金属样品的临界熔融温度中的任意一种与所述烧结处理的温度之间的差值不低于10。其有益效果在于：避免所述金属颗粒由于具有显著的流动性而无法控制所述金属制品的形态，提高产品合格率。

进一步优选的，控制所述烧结处理的温度为650-900摄氏度。

进一步优选的，对所述待加工坯料进行所述烧结处理前，在20-250摄氏度下对所述待加工坯料进行烘干处理以去除所述待加工坯料中的游离水。

进一步优选的，所述烧结处理的时间不超过3小时。

优选的，所述坯料在常温下具有可塑性，所述步骤S1中，将所述金属样品的至少部分包埋于所述坯料以实现固定。其有益效果在于：简化了加工工艺。

优选的，所述步骤S1中，对所述坯料进行切割造型和立体造型中的任意一种后，再将所述金属样品固定于所述坯料。其有益效果在于：有利于形成立体造型的金属制品。

优选的，还包括对所述金属制品进行打磨处理以形成金属成品。

优选的，所述金属颗粒的平均粒度不超过100微米，所述金属颗粒占所述坯料的质量百分比为50-95％，所述坯料的含水率不高于10％。

优选的，所述金属颗粒的组成材料与所述金属样品的组成材料相同或不同。

附图说明

图1为本发明实施例的金属加工工艺流程图；

图2为本发明实施例的金属成品的照片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

为解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种金属加工工艺，参见图1，包括：

S0：提供坯料和金属样品；

S1：将所述金属样品固定于所述坯料，以形成待加工坯料；

S2：对所述待加工坯料进行烧结处理，以形成金属制品。

本发明一些实施例中，所述坯料由金属颗粒、有机粘合剂和水组成。所述坯料在常温下具有可塑性。

本发明一些实施例中，所述金属颗粒和所述金属样品均主要由游离态金属单质组成，不排除掺杂有金属单质的化合物的可能。所述金属单质的化合物为所述金属颗粒在自然状态或加工条件下发生钝化产生的化合物。

本发明一些实施例中，所述金属单质的化合物为金属氧化物。

本发明一些实施例中，所述金属颗粒中的游离态金属单质占所述金属颗粒的质量百分比不低于90％。

本发明一些实施例中，所述金属样品中的游离态金属单质占所述金属样品的质量百分比不低于90％。

本发明实施例所述的常温指温度为20-25摄氏度，本发明实施例所述的可塑性指物体在常温和外力作用下能够被自由捏合以呈现各种形状的性质。这里所述的自由捏合包括手工揉捏以及使用诸如压泥棍之类的辅助工具进行辊压。

本发明一些实施例的所述坯料中，所述金属颗粒的质量百分比为50-95％，所述坯料的含水率不高于10％。所述含水率指水占坯料的质量百分比。

本发明一些实施例中，所述金属颗粒的平均粒度为不超过100微米。更具体的，所述金属颗粒的平均粒度为2-100微米。

其中，控制所述金属颗粒的平均粒度，以及所述金属颗粒和水在所述坯料中的质量百分比，有利于后续形成的金属制品具有可控和良好的形态。

若所述金属颗粒在所述坯料片中的质量百分比过低，或者所述金属颗粒的平均粒度过低，经所述步骤S2的烧结处理后无法形成具有连续形态的金属制品；若所述金属颗粒在所述坯料中的质量百分比过高，或者所述金属颗粒的平均粒度过高，会影响所述坯料的可塑性，使得所述坯料难以造型。

若所述坯料中的水含量过高，所述坯料的流动性增强，在加工过程中不易定形，会影响所述金属制品的成型效果；若所述坯料的水含量过低，使得可塑性不佳而难以造型。

本发明实施例所述的粒度指颗粒的大小，具体将与该颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的粒度。本发明实施例所述的平均粒度的计算方式为样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒度。具体计算方式为本领域技术人员的常规技术手段，在此不做赘述。

本发明一些实施例中，所述有机粘合剂的主要成分为羧甲基纤维素钠。

本发明一些实施例中，所述金属颗粒为银颗粒、铜颗粒和金颗粒中的任意一种。

本发明一些实施例中，所述金属颗粒的组成材料与所述金属样品的组成材料相同或不同。

本发明实施例1-3中，所述金属样品呈条状，且主要组成材料为金。所述坯料为泥状物，均购自上海宸玺珠宝有限公司，其中的有机粘合剂的主要成分为羧甲基纤维素钠。

本发明实施例1-3的所述坯料中的金属颗粒的主要组成种类、质量百分比W₁以及平均粒度D₁，水的质量百分比W₂以及所述金属样品的组成请参见表1。

表1

实施例	实施例1	实施例2	实施例3
				金属颗粒	银颗粒	铜颗粒	银颗粒
<![CDATA[W<sub>1</sub>/％]]>	50	80	95
				<![CDATA[W<sub>2</sub>/％]]>	5	8	10
<![CDATA[D<sub>1</sub>/纳米]]>	2	50	100

本发明实施例1-3的所述步骤S1中，所述坯料的表面均呈正方形，且所述正方形的边长为10厘米，所述坯料的厚度均为2毫米。

本发明一些实施例中，所述坯料的厚度为2-5毫米，以便于控制所述金属制品的收缩率。

进一步的，在所述坯料表面覆盖保鲜膜进行保湿以备用。

本发明一些实施例的所述步骤S1中，对所述坯料进行切割造型和立体造型中的任意一种后，再将所述金属样品固定于所述坯料，以有利于形成立体造型的金属制品。

具体的，所述切割造型指对所述坯料进行切割以形成所需要的造型。所述立体造型指将所述坯料或切割后的坯料贴合在由耐火材料制成的立体模具表面。

本发明一些实施例的所述步骤S1中，由于所述坯料在常温下具有可塑性，将所述金属样品的至少部分包埋于所述坯料以实现固定。

本发明一些实施例的所述步骤S1中，对所述金属样品进行软化处理后再固定于所述坯料。通过所述软化处理能够使所述金属样品易于加工造型，以调节所述金属样品在所述金属制品中的呈现纹理。所述软化处理的时间以及次数根据具体加工造型方案的要求和复杂程度进行灵活调整。

本发明一些实施例中，所述软化处理的温度低于所述金属样品的临界熔融温度且不低于所述金属样品的临界软化温度，以避免所述金属样品由于具有显著的流动性而无法控制所述金属制品的形态，提高产品合格率。

本发明实施例所述的临界软化温度指金属材料的硬度低于常温下的硬度时的温度。

具体的，所述软化处理包括对所述金属样品在软化温度下加热后再进行加工造型。

本发明一些实施例中，所述软化处理的温度为750-1000摄氏度。

本发明实施例1-3中，所述软化处理的温度分别为900摄氏度、950摄氏度和1000摄氏度。

本发明实施例1和2中，采用高温喷枪对所述金属样品进行所述软化处理，控制所述高温喷枪的喷枪头温度分别为900摄氏度和950摄氏度，直至所述金属样品所呈现的硬度能够进行加工造型为准。

本发明实施例3中，采用马弗炉对所述金属样品在所述软化处理的温度下进行加热，直至所述金属样品所呈现的硬度能够进行加工造型为准。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，控制所述烧结处理的温度高于所述有机粘合剂的热分解温度，并低于所述金属样品的临界熔融温度和所述金属颗粒的临界熔融温度，以通过所述烧结处理去除所述有机粘合剂。

本发明实施例所述的临界熔融温度指金属材料开始发生熔化现象的温度。

进一步的，由于所述有机粘合剂的去除以及所述金属颗粒之间的聚集结合使得所述坯料在所述烧结处理的过程中即使能够发生形变，也是发生了收缩形变，这种收缩形变有利于加强所述金属颗粒由于聚集结合形成的材料与所述金属样品之间的结合力，防止所述样品在所述烧结处理的过程中发生脱落，进而提高产品的合格率。

本发明一些实施例中，所述金属颗粒的临界熔融温度和所述金属样品的临界熔融温度中的任意一种与所述烧结处理的温度之间的差值不低于10，以避免所述金属颗粒由于具有显著的流动性而无法控制所述金属制品的形态，提高产品合格率。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，所述待加工坯料为干燥坯料，控制所述烧结处理的温度为650-900摄氏度。

本发明实施例1-3中，由于所述待加工坯料含有水，对所述待加工坯料在20-250摄氏度下进行烘干处理以去除所述待加工坯料中的游离水，然后在650-900摄氏度下进行所述烧结处理。

具体的，将所述待加工坯料放入加热装置中，自常温升温至所述第一温度，然后在第一温度下进行所述烘干处理。所述加热装置为电饼档和马弗炉中的任意一种。

进一步的，为防止粘连并易于揭取形成的烘干坯料，在所述待加工坯料的底面垫入硅油纸后，再放入所述加热装置。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，通过吹风机或自然风干的手段进行所述烘干处理，以去除所述待加工坯料中的游离水。具体的，所述第一温度不低于20摄氏度并不超过250摄氏度，直至去除游离水。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，所述烧结处理的时间不超过3小时。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，所述烧结处理的时间为1-3小时。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，在马弗炉中对经所述烘干处理得到的坯料自常温升温至所述第二温度后，在所述第二温度下进行所述烧结处理。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，对经所述烘干处理得到的坯料自所述第一温度升温至所述第二温度后，在所述第二温度下进行所述烧结处理。

本发明一些实施例的所述步骤S2中，通过定窑烧制的方式进行所述烧结处理。

本发明实施例1中，在马弗炉中对经所述烘干处理后得到的坯料自常温升温至870摄氏度后，在870摄氏度下对所述烘干坯料片进行40分钟的所述烧结处理。

本发明实施例2中，由于所述金属颗粒为铜颗粒，将经所述烘干处理后得到的坯料的顶面和底面以碳粉覆盖以防止氧化，然后在马弗炉中对经所述烘干处理后得到的坯料自250摄氏度升温至900摄氏度后，在900摄氏度下进行60分钟的所述烧结处理。

本发明实施例3中，采用酒精窑自常温升温至660摄氏度后，在660摄氏度下进行2小时的所述定窑烧制。

本发明实施例1-3中得到的金属制品冷却后，与对应的待加工坯料片相比，体积收缩率均小于30％，可见通过本发明实施例的金属加工工艺得到的成品良率高，且不会发生严重的变形。具体的，冷却的方式为自然冷却和水冷的任意一种。

本发明实施例1-3中，对所述金属制品进行打磨处理以形成金属成品。

图2为本发明实施例1得到的金属成品的照片。

图2所示的金属成品仍呈现较规则的形状，没有发生严重变形。镶嵌的螺旋状的金属样品21与所述金属成品的基底22之间没有肉眼可见的缝隙存在，两种材料的分界明显且具有良好的结合效果。

本发明实施例2和3得到的金属成品所呈现的效果与图2所示的金属成品效果类似，在此不做赘述。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims

1.一种金属加工工艺，其特征在于，包括：

S0：提供坯料和金属样品；

S1：对所述金属样品进行软化处理后再固定于所述坯料，所述软化处理的温度不低于所述金属样品的临界软化温度，所述金属样品的临界熔融温度与所述软化处理的温度之间的差值不低于30，以形成待加工坯料，所述软化处理的温度为750-1000摄氏度，所述金属样品包括游离态金属单质，所述金属样品中的游离态金属单质占所述金属样品的质量百分比不低于90％，所述金属单质为金、银和铜中的任意一种；

S2：在20-250摄氏度下对所述待加工坯料进行烘干处理以去除所述待加工坯料中的游离水，然后对所述待加工坯料进行烧结处理，控制所述烧结处理的温度为650-900摄氏度，所述烧结处理的时间不超过3小时，以形成金属制品；

其中，所述坯料包含金属颗粒和有机粘合剂，所述金属颗粒为银颗粒、铜颗粒和金颗粒中的任意一种；

控制所述烧结处理的温度高于所述有机粘合剂的热分解温度，并低于所述金属样品的临界熔融温度和所述金属颗粒的临界熔融温度，以通过所述烧结处理去除所述有机粘合剂；

所述金属颗粒的临界熔融温度和所述金属样品的临界熔融温度中的任意一种与所述烧结处理的温度之间的差值不低于10，所述金属颗粒的平均粒度不超过100微米，所述金属颗粒占所述坯料的质量百分比为50-95％，所述坯料的含水率不高于10％。

2.根据权利要求1所述的金属加工工艺，其特征在于，所述坯料在常温下具有可塑性，所述步骤S1中，将所述金属样品的至少部分包埋于所述坯料以实现固定。

3.根据权利要求1所述的金属加工工艺，其特征在于，所述步骤S1中，对所述坯料进行切割造型和立体造型中的任意一种后，再将所述金属样品固定于所述坯料。

4.根据权利要求1所述的金属加工工艺，其特征在于，还包括对所述金属制品进行打磨处理以形成金属成品。

5.根据权利要求1所述的金属加工工艺，其特征在于，所述金属颗粒的组成材料与所述金属样品的组成材料相同或不同。