Исчерпывающее руководство по ювелирным изделиям из медных сплавов и технологии их производства

Узнайте, как создавать красивые украшения из медных сплавов, используя простые и понятные советы по таким материалам, как латунь, бронза и мельхиор. Откройте для себя такие техники, как литье по выплавляемым моделям, штамповка и гальванопластика, а также такие способы обработки поверхности, как золотое напыление. Идеально подходит для ювелирных магазинов, дизайнеров и продавцов электронной коммерции, которые хотят создавать уникальные и высококачественные изделия.

Исчерпывающее руководство по ювелирным изделиям из медных сплавов и технологии их производства

Mastering Copper Alloy Jewelry: Техники, материалы и тенденции

Введение:

Эта статья погружает в увлекательный мир украшений из медных сплавов и методов их производства. Она разделена на четыре основных раздела:

1. Обзор: Узнайте об истории меди, ее свойствах и роли в ювелирном деле. Медные сплавы, такие как латунь, бронза и мельхиор, выделяются своей универсальностью и красотой.

2. Чистая медь и сплавы с высоким содержанием меди: Узнайте о различных видах чистой меди, таких как бескислородная медь и микролегированная медь, и о том, как они используются в ювелирных изделиях благодаря своей прочности и уникальным цветам.

3. Медные сплавы: Изучите такие популярные сплавы, как латунь (медно-цинковая), бронза (медно-оловянная) и мельхиор (медно-никелевая), каждый из которых отличается цветом, устойчивостью к коррозии и удобством обработки для создания потрясающих изделий.

4. Техника производства: Ознакомьтесь с такими передовыми методами, как литье с потерянным воском, штамповка и гальванопластика, а также с такими видами обработки поверхности, как золочение и полировка, для создания высококачественных и привлекательных ювелирных изделий.

Раздел I Обзор

Медь с химическим символом Cu и атомным номером 29 - элемент группы IB в четвертом периоде периодической таблицы. Это один из самых древних металлов, открытых человеком. Еще в доисторические времена люди начали добывать поверхностные медные месторождения и использовать полученную медь для изготовления оружия, ритуальных сосудов и другой утвари. Использование меди оказало огромное влияние на развитие ранней человеческой цивилизации. Медь - это металл, встречающийся в земной коре и океанах, с приблизительным содержанием 0,01% в коре, а в некоторых месторождениях меди содержание может достигать 3%~5%. В природе медь в основном существует в соединениях, а именно в медных минералах. Медные минералы соединяются с другими минералами, образуя медную руду, которая после обогащения превращается в высококачественный медный концентрат. Медь - единственный металл, который может производиться в больших количествах естественным путем, а также встречается в различных рудах (таких как халькопирит, борнит, халькоцит, куприт и малахит) и может быть использован в состоянии элементарного металла, а также в виде латуни, бронзы и других сплавов для промышленных, инженерных и ремесленных целей. В популярных ювелирных украшениях (особенно имитационных) и многих видах художественного литья широко используются медь и медные сплавы. Медь и медные сплавы можно классифицировать по цвету, обычно их делят на чистую медь и сплавы с высоким содержанием меди, латунь, никель, серебро и бронзу (рис. 2-1).

Медь и медные сплавы можно разделить на две основные категории в зависимости от процесса производства: обработка и литье. Все сплавы с префиксом Z в обозначении относятся к литейным сплавам. В отличие от этого, обозначения обработанной меди и медных сплавов в Китае традиционно делятся на четыре категории: фиолетовые, желтые, зеленые и белые. Среди них фиолетовые медные сплавы поставляются в обработанном виде. Префикс T обозначает код фиолетовой меди. Первая буква H в пиньине, обозначающая желтый цвет, означает желтую медь. Аналогично, Q обозначает бронзу, B - мельхиор, а последующие символы и цифры химических элементов представляют собой номинальный весовой процент добавленных элементов.

Медь и медные сплавы можно разделить на две категории по назначению: общего и специального назначения. Медные сплавы, используемые в ювелирном деле, относятся к типу специальных медных сплавов с особыми требованиями к оттенку, коррозионной стойкости, качеству литья, механической обработке, сварке и окраске. К основным видам меди и медных сплавов, используемых в ювелирном производстве, относятся чистая медь и сплавы с высоким содержанием меди, оловянная бронза, латунь, цинковый мельхиор, сплавы с имитацией золота и меди, а также сплавы с имитацией серебра и меди.

Раздел II Чистая медь и сплавы с высоким содержанием меди

1. Чистый Поппер и его свойства

Чистую медь можно разделить на несколько категорий по химическому составу: обычная чистая медь, бескислородная чистая медь и микролегированная чистая медь.

(1) Обычная чистая медь

Обычная чистая медь имеет массовую долю меди не менее 99,7%, с очень малым содержанием примесей, и имеет пурпурно-красный цвет. Поэтому ее также называют пурпурной медью. Основными сортами обычной чистой меди являются T1, T2 и T3. Согласно GB/T 5231-2001, общепринятый химический состав обычной чистой меди приведен в таблице 2-1.

Таблица 2-1 Общий химический состав обычной чистой меди (единица качественной фракции: %)

Класс	Cu+Ag	P	Bi	Сб	Как	Fe	Ni	Pb	Sn	S	Zn	O	Сумма примесей
Класс	Не менее	Не более											Сумма примесей
T1	99. 95	0.001	0.001	0.002	0.002	0.005	0.002	0.003	0.002	0.005	0.005	0.02	0.05
T2	99. 90	-	0.001	0.002	0.002	0.005	-	0.005	-	0.005	-	-	0.1
T3	99. 70	-	0.002	-	-	-	-	0.01	-	-	-	-	0.3
(Лю Пин, 2007; Ван Бивэнь, 2007; Тянь Жунчжан и Ван Шитан, 2002; Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

Обычная чистая медь имеет гранецентрированную кубическую решетку в твердом состоянии без аллотропии. Она относится к диамагнитным материалам, обладает диамагнетизмом, отличной электро- и теплопроводностью, а ее физические свойства приведены в таблице 2-2.

Таблица 2-2 Физические свойства обычной чистой меди

Название спектакля	Числовое значение	Название спектакля	Числовое значение
Тип решетки	Гранецентрированный кубический	Электронная конфигурация	Это² 2s² 2P⁶ 3s² 3P⁶ 3d¹⁰ 4s¹
Атомный вес	63.54	Сопротивление	0. 016 73 Ω-м
Атомный радиус	0. 157 нм	Теплопроводность（273-373K）	399 Вт/(м - K)
Ионный радиус	0. 073 нм	Температурный коэффициент сопротивления	0. 003 93/℃
Плотность	8. 92 г/см³	Магнитная восприимчивость	-0. 86 X 10^-3/кг
Температура плавления	1 083. 4℃	Удельная теплоемкость	0.39X 10³Дж/(кг -℃)
Температура кипения	2 567℃	Коэффициент линейного расширения	17. 6X10^-6/℃
(Лю Пин, 2007; Ван Бивэнь, 2007; Тянь Жунчжан и Ван Шитан, 2002; Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

Медь - относительно неактивный тяжелый металл с хорошей коррозионной стойкостью. Она стабильна в сухом воздухе при комнатной температуре и может образовывать черный оксид меди при нагревании. При дальнейшем прокаливании при высоких температурах образуется красный оксид меди. После длительного пребывания во влажном воздухе на поверхности меди медленно образуется слой вердигриса (основного карбоната меди). Вердигрис может предотвратить дальнейшую коррозию металла; его состав разнообразен, он растворим в азотной и горячей концентрированной серной кислоте, слабо растворим в соляной кислоте и легко разъедается щелочами. В электрохимическом ряду (ряду активности металлов) медь стоит после водорода, поэтому она не может вытеснить водород из разбавленных кислот. Однако медь может медленно растворяться на воздухе в этих разбавленных кислотах. Медь может реагировать с нагретой концентрированной соляной кислотой и легко растворяется в азотной кислоте и окислительных кислотах, таких как горячая концентрированная серная кислота. Медь также может реагировать с хлористым железом. В ювелирной промышленности раствор хлористого железа часто используется для травления меди с целью создания различных декоративных текстур и узоров.

Механические свойства обычной чистой меди тесно связаны с ее состоянием, как показано в таблице 2-3.

Таблица 2-3 Механические свойства обычной чистой меди в различных состояниях

Производительность	Обработка меди	Возвратная медь	Литье меди
Предел упругости/ МПа	280 ~ 300	20 ~ 50	-
Точка текучести / МПа	340 ~ 350	50 ~ 70	-
Прочность на разрыв/ МПа	370 ~ 420	220 ~ 240	170
Скорость удлинения / %	4 ~ 6	45 ~ 50	-
Коэффициент усадки/ %	35 ~ 45	65 ~ 75	-
Твердость по Бринеллю / HB	1 100 ~ 1 300	350 ~ 450	400
Прочность на сдвиг/ МПа	210	150	-
Ударная вязкость/Дж-см^-2	-	16 ~ 18	-
Прочность на сжатие / МПа	-	-	1570
Коэффициент расстроенности/ %	-	-	65
(Лю Пин, 2007; Ван Бивэнь, 2007; Тянь Жунчжан и Ван Шитан, 2002; Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

(2) Бескислородная чистая медь

Бескислородная чистая медь - это чистая медь со значительно сниженным содержанием кислорода, полученная различными методами рафинирования. Согласно GB/T5231, бескислородная медь подразделяется на несколько сортов: нулевой, первый и второй сорта бескислородной меди, с соответствующим содержанием меди и кислорода, приведенным в таблице 2-4. Бескислородная медь не подвержена водородному охрупчиванию, обладает высокой электропроводностью, хорошей обрабатываемостью, сваркой, коррозионной стойкостью и низкотемпературными характеристиками. Бескислородная медь обычно предпочтительна при подготовке присадочного материала из сплавов золота и серебра для уменьшения содержания примесей в соединении.

Таблица 2-4 Требования к содержанию кислорода в бескислородной меди

Классы	Код	Медь + серебро ≥	Кислород≯
Бескислородная медь № 0	TU0	99. 99	0. 0005
Бескислородная медь № 1		99. 97	0.002
Бескислородная медь № 2	TU2	99. 95	0.003
(Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

(3) Микролегированная чистая медь

В микролегированной чистой меди используются легирующие элементы, такие как хром, цирконий, серебро, алюминий, фосфор, сера и сурьма, которые могут эффективно улучшить характеристики чистой меди при добавлении в незначительных количествах. Микролегированная чистая медь имеет множество марок, таких как TUAg0.06, TUAg0.05, TUAg0.08, TUAg0.1, TUAg0.2, TUAg0.3, TUA10.12, TUZr0.15, TAg0.15, TAg0.1-0.01, TP3, TP4, TTe0.3, TTe0.5-0.008, TTe0.5-0.02, TZr0.15 и др. Если взять в качестве примера чистую медь, легированную цирконием, то в таблице 2-5 показаны ее механические свойства, которые значительно улучшены по сравнению с обычной чистой медью, а температура размягчения достигла 500℃.

Таблица 2-5 Механические свойства циркония - микролегированной чистой меди QZr0.2

Состояние материала	Прочность на разрыв/МПа	Предел текучести/МПа	Ставка/%	Твердость по Виккерсу/HV	Модуль упругости/ГПа
Закалка при 980℃, выдержка при 500℃ в течение 1 часа	260	134	19. 0	83	-
900 ℃ закалка, 500 ℃ старение 1 час	230	160	40. 0	-	-
900C нагрев 30 минут закалка, холодная обработка 90%	450	385	3.0	137	136
980℃ отопления 1 час, 90% холодной обработки, 400℃ старения 1 час	492	428	10.0	150	133
900℃ закалка, холодная обработка 90%, 400℃ старение 1 час	470	430	10.0	140
(Liu Ping, 2007; Wang, B., 2007; Tian, R. Z. and Wang, S. T., 2002; Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

2. Высокомедный сплав

Высокомедные сплавы, также известные как низколегированная медь, относятся к медным сплавам, которые содержат один или несколько легирующих элементов для достижения определенных особых свойств. Содержание меди составляет 99,3%~96% и не может быть отнесено к какой-либо группе медных сплавов для обработанных изделий. Для литых изделий содержание меди должно быть больше 94%, которая может быть добавлена для получения определенных характеристик.

Упрочнение твердым раствором и упрочнение осадками - важные методы упрочнения медных сплавов. К распространенным легирующим элементам относятся Cr, Zr, Ti, Si, Mg, Te и др. Их растворимость в меди резко уменьшается с понижением температуры. Эти элементы выпадают в осадок в твердом состоянии в виде чистых веществ или металлических соединений, что приводит к упрочнению твердым раствором и упрочнению осадком. Американские литейные марки сплавов с высоким содержанием меди включают C81300~C19600 и обработанные марки сплавов с высоким содержанием меди от C16200 до C19600. В недавно пересмотренном документе GB/T5231-2012 "Марки и химический состав обработанной меди и медных сплавов" Китай перечисляет такие марки сплавов меди, как TTi3.0 - 0.2, TNi2.4 - 0.6 - 0.5, TPb1.0, TC r1 - 0.18, TCr0.3 - 0.3, TCr0.5 - 0.1, TCr0.7, TCr0.8, TCr1 - 0.15.

3. Технологические характеристики чистой меди и сплавов с высоким содержанием меди

(1) Процесс плавки

Чистая медь и высокомедные сплавы склонны к поглощению водорода и кислорода в процессе литья, что приводит к образованию пористости и окислительных включений, влияющих на качество поверхности отливок. Содержание водорода и кислорода тесно связано с температурой материала. В таблице 2-6 приведены данные о растворимости водорода в меди при различных температурах.

Таблица 2-6 Растворимость водорода в меди при 0,1 МПа (Nie Xiaowu, 2006)

Температура /℃	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500
Растворимость /см³ - (100 г меди)^-1	0.06	0.16	0. 3	0.49	0. 72	1.08	1.58	6.3	8. 1	10.9	11.8	13.6

Кислород не растворяется в меди и образует хрупкие соединения Cu с высокой температурой плавления.₂O с медью. Когда кислородсодержащая медь конденсируется, кислород выпадает в осадок в виде эвтектики (Cu+Cu₂O), распределенных по границам зерен. Температура эвтектики очень высока (1066℃ ) и не влияет на характеристики термической деформации, но она твердая и хрупкая, что затрудняет холодную деформацию и приводит к "холодной хрупкости" металла. Когда кислородсодержащая медь отжигается в водороде или восстановительной атмосфере, происходит "водородное охрупчивание". Суть "водородного охрупчивания" заключается в том, что во время отжига водород или восстановительная атмосфера легко проникают в медь и вступают в реакцию с кислородом в CuO с образованием водяного пара или CO₂. Поэтому во время плавки должны быть установлены и реализованы четкие технологические требования.

Чистая медь может быть выплавлена в отражательной или стержневой индукционной электропечи. Во время плавки в отражательной печи плотные слитки могут быть получены в процессе рафинирования с использованием железных или медных форм для литья, а полунепрерывное или непрерывное литье также может быть выполнено с использованием печи для выдерживания. Для процесса индукционной плавки можно использовать следующую технологическую схему.

① Сначала нагрейте тигель до темно-красного цвета, затем добавьте слой сухого древесного угля или покровного вещества (63% буры + 37% толченого стекла) толщиной около 30~50 см на дно тигля, затем угловые обрезки, отходы блоков и стержневые материалы, и, наконец, добавьте чистую медь.

② Добавляемые легирующие элементы могут быть предварительно нагреты на платформе печи, а добавление холодных материалов в расплавленный металл строго запрещено. В течение всего процесса плавки шихту следует часто перемешивать, чтобы предотвратить образование мостиков.

③ После полного расплавления сплава в результате нагрева, когда температура достигает 1200~1250℃, добавьте фосфорный раскислитель меди, который составляет 0,3%~0,4% от веса расплавленного сплава. Фосфор реагирует с оксидом меди следующим образом:

5Cu₂O + 2P = P₂O₅ + 10Cu
Cu₂O + P₂O₅ = 2CuPO₃

Образовавшийся газ P₂O₅ выходит из сплава, а фосфат меди может плавать на поверхности, обеспечивая удаление шлака для достижения цели раскисления. Кроме того, в процессе раскисления требуется непрерывное перемешивание.

④ Наконец, шлак удаляется, и температура заливки жидкого сплава обычно составляет 1150℃~1230℃.

(2) Технология обработки

Чистая медь и сплавы с высоким содержанием меди обладают превосходными свойствами при холодной и горячей обработке. Их можно обрабатывать традиционными методами давления, такими как растяжение, прокатка, глубокая вытяжка, гибка, точное прессование и прядение. На рис. 2-2 приведен пример штампованной заготовки для ювелирных изделий из чистой меди. Во время горячей обработки атмосфера нагревательной среды должна контролироваться до 380~650℃. Температура отжига 800 ~ 900 ℃ может быть выбрана между для обычной обработки чистой меди, горячая рабочая температура 360 ℃ может быть выбрана, и типичная температура размягчения составляет около. Для высокого сплава меди, температура размягчения имеет большую связь с его химическим составом, таких как Cr и Zr легирования высокого сплава меди (Cr0.25-0.65, Zr0.08-0.20), и его температура размягчения может достигать 550 ℃. При сварке чистая медь и сплавы с высоким содержанием меди легко поддаются сварке оловом и пайке, газовой дуговой сварке в защитной оболочке, сварке пламенем, сварке электронным лучом и газовой сварке.

Поскольку чистая медь обладает отличной электропроводностью и скульптурными характеристиками, ее часто используют для изготовления штамповочного штампа в медном электроде (Рисунок 2-3), используют медный электрод, а затем через EDM формовку для получения стальной формы. Кроме того, чистая медь в результате коррозии хлорида железа по химическим свойствам может быть использована для процесса травления для производства ювелирных заготовок (Рисунок 2-4).

Раздел III Медные сплавы

Из-за низких механических и литейных свойств чистой меди большинство медных материалов, используемых для изготовления популярных ювелирных изделий, представляют собой медные сплавы. Существует множество категорий медных сплавов, и в настоящее время не существует специальных технических стандартов для медных сплавов, используемых в ювелирных изделиях, как на внутреннем, так и на международном уровне. Как правило, используются промышленные марки медных сплавов, и их применение довольно хаотично, что сказывается на качестве продукции. Поэтому медные сплавы для ювелирных изделий нуждаются в дальнейшей стандартизации. Медные сплавы для ювелирных изделий не полностью совпадают с промышленными медными сплавами и имеют уникальные требования.

(1) Сплав должен соответствовать требованиям, предъявляемым к ювелирным изделиям. Она должна обладать определенными механическими свойствами, отвечать требованиям по настройке, обладать хорошей коррозионной стойкостью, не иметь склонности к коррозионному растрескиванию под напряжением, иметь определенный цвет и т.д.

(2) Сплав должен отвечать различным технологическим требованиям, в том числе: ① Хорошие литейные характеристики. Медный сплав должен обладать хорошей текучестью и минимальной усадкой при застывании при изготовлении украшений методом литья по выплавляемым моделям. ② Сварочные характеристики. Он не должен легко давать трещины, окисляться, поглощать газ и менять цвет во время сварки. ③ Обрабатываемость. Твердость должна быть умеренной; если она слишком высока, износ инструмента будет значительным, а при слишком низкой твердости будет трудно добиться высокой яркости поверхности. ④ Эффективность обработки поверхности. Большинство медных украшений требуют обработки поверхности, которая должна способствовать окрашиванию и антикоррозийной обработке с хорошим качеством цвета.

Медные сплавы, используемые для изготовления ювелирных изделий, в основном включают в себя несколько видов, таких как латунь, мельхиор и бронза.

1. Латунь

Латунь - это сплав на основе меди с цинком в качестве основного легирующего элемента, названный так за свой характерный желтый цвет. Латунь обладает привлекательным внешним видом, хорошим качеством изготовления и механическими свойствами, устойчива к коррозии в атмосфере, пресной и морской воде, легко режется и полируется, хорошо сваривается и стоит недорого, благодаря чему широко используется в ювелирной промышленности.

1.1 Виды латуни

По составу латунь можно разделить на две основные категории: простая латунь и специальная латунь.

(1) Простая латунь

Simple brass is a binary alloy composed of copper and zinc, where the role of zinc in brass is mainly to increase strength, adjust color, and improve casting performance. There are three common equilibrium microstructures of binary brass (Figure 2-5): when the zinc content is less than 38%, it is a single phase α; when the zinc content is 38%~47%, it is α+β; when the zinc content is 47%~50%, it is a single phase β, and called small brass, α+β brass, and β brass. When the zinc content exceeds 39%, the alloy becomes hard and brittle, affecting its application value. Therefore, the copper content of ordinary brass used for jewelry generally exceeds 60%.

Латунь обычно обозначается буквой H, а число, следующее за H, указывает на содержание меди в сплаве. Например, H68 обозначает латунь с содержанием меди 68% латуни, используемой для литья, которую представляет ZH. В таблице 2-7 перечислены типичные распространенные марки латуни и их химические составы. По мере увеличения содержания цинка цвет латуни постепенно меняется от красновато-золотистого к желтому, а затем к золотисто-желтому (табл. 2-8).

Таблица 2-7 Распространенные марки и химический состав латуни

Серийный номер	Номер класса	Химический состав/%
Серийный номер	Номер класса	Cu	Fe	Pd	Ni	Zn	Общее количество примесей
		95.0 ~ 97. 5	0.10	0.03	0.5	Маржа	0.2
2	H90	88. 0 ~ 91.0	0.10	0.03	0.5	Маржа	0.2
3	H85	84. 0 ~ 86. 0	0.10	0.03	0.5	Маржа	0.3
4	H80	79. 0 ~ 81.0	0.10	0.03	0.5	Маржа	0.3
5	H70	68. 5 ~ 71. 5	0.10	0.03	0.5	Маржа	0.3
6	H68	67.0 ~ 70.0	0.10	0.03	0.5	Маржа	0.3
7	H65	63. 5 ~ 68. 0	0.10	0.03	0.5	Маржа	0.3
8	H63	62.0 ~ 65.0	0.15	0.08	0.5	Маржа	0.5
9	H62	60. 5 ~ 63. 5	0.15	0.08	0.5	Маржа	0.5
10	H59	57. 0 ~ 60. 0	0.30	0.5	0.5	Маржа	1.0
(Лю Пин, 2007; Ван Бивэнь, 2007; Тянь Жунчжан и Ван Шитан, 2002; Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

Таблица 2-8 Цвета поверхности обычной латуни

Классы	Содержание меди /wt%	Содержание цинка /wt%	Цвет
H59	59 ~ 63	Маржа	Светло-коричневый - золотистый цвет
H65	63 ~ 68. 5	Маржа	Чистый желтый
H68, H70	68. 5 ~ 71. 5	Маржа	Зеленый - Золотой
H80	78. 5 ~ 81. 5	Маржа	Золотистый цвет с оттенком красного
H85	84 ~ 86	Маржа	Коричневато-желтый - золотистый
H90	89 ~ 91	Маржа	Античная бронза - золотой цвет
H96	94 ~ 96	Маржа	Красновато-коричневый

Латуни H62 и H68 обладают высокой пластичностью и прочностью, хорошей формуемостью и красивым цветом, похожим на 24-каратное золото, что делает их основными сортами латуни, используемыми для изготовления ювелирных изделий. На рис. 2-6 показано латунное кольцо, отлитое из H62.

Due to zinc’s much lower electrode potential than copper, alloys are prone to electrochemical corrosion in neutral saline solutions. The lower potential zinc dissolves, while copper remains as a porous film on the surface, forming micro-batteries with the brass composition beneath the surface, causing the brass to act as an anode and accelerating corrosion. Therefore, brass jewelry generally require surface protection treatments, such as electroplating with a layer of precious metal or applying a protective coating.

(2) Специальная латунь

Для улучшения характеристик простой латуни в сплав добавляют 1%~5% элементов, таких как олово, свинец, алюминий, кремний, железо, марганец и никель, образуя тройные, четверные или даже четверные сплавы, называемые специальными или сложными латунями, а в названии латуни указывают добавленные элементы, например, оловянная латунь, свинцовая латунь, алюминиевая латунь, марганцевая латунь, алюминиево-марганцевая латунь и т. д. Олово может препятствовать коррозии от обесцинкования и повышать коррозионную стойкость латуни. Свинец имеет очень низкую растворимость в латуни и распределяется в виде свободных частиц в матрице, что может вызвать разрушение стружки и обеспечить смазку, тем самым улучшая обрабатываемость и износостойкость материала. Алюминий играет роль упрочнителя твердого раствора, образуя на поверхности защитную пленку оксида алюминия. Кремниевая латунь обладает высокой коррозионной стойкостью, механическими и литейными свойствами, а также сильной коррозионной стойкостью под напряжением. Никелевая латунь обладает высокой прочностью, вязкостью и коррозионной стойкостью, выдерживает холодную и горячую пластическую обработку.

Сложную структуру латуни можно оценить по "коэффициенту цинкового эквивалента" элементов, добавленных в латунь. Добавление небольшого количества других легирующих элементов в медно-цинковый сплав обычно лишь смещает фазовую область α/(α+β) на диаграмме состояния Cu-Zn влево или вправо. Например, добавление 1% оловянного эквивалента к влиянию 2% цинка на структурные свойства означает, что цинковый эквивалент олова равен 2. Цинковые эквиваленты различных легирующих элементов приведены в таблице 2-9.

Таблица 2-9 Цинковый эквивалент различных легирующих элементов

Элементы сплава	Кремний	Алюминий	Олово	Вести	Железо	Марганцовка	Никель
Цинковый эквивалент	+ 10	+ 6	+ 2	+ 1	+ 0. 9	+ 0. 5	-1. 3

Поэтому структура специальной латуни обычно соответствует структуре обычной латуни с повышенным или пониженным содержанием цинка. Фаза α и фаза β в сложной латуни представляют собой многокомпонентные сложные твердые растворы с большим упрочняющим эффектом. В отличие от этого, фаза α и фаза β в обычной латуни представляют собой простые твердые растворы Cu-Zn с меньшим упрочняющим эффектом. Хотя эквиваленты цинка сопоставимы, свойства многокомпонентного твердого раствора отличаются от свойств простого бинарного твердого раствора. Поэтому небольшое количество мультиупрочнения является способом улучшения характеристик сплава.

В специальной латуни сплав на основе меди, имитирующий золото, известен как "редкое золото", широко используемое в ювелирном и ремесленном деле. Известно, что золото имеет яркий золотистый цвет, хорошую химическую устойчивость, не меняет цвет при нагревании и обладает отличной стойкостью к окислению, что делает его давним выбором для декоративных художественных изделий. Однако его высокая цена заставляет широко использовать в качестве заменителей недорогие сплавы с аналогичными свойствами. В последние годы исследователи, как отечественные, так и зарубежные, соревновались в разработке сплавов на основе меди, имитирующих золото, чтобы заменить его, и добились значительного прогресса. По цвету золота эти материалы могут соперничать с золотом 16К~22К, обладают хорошей коррозионной стойкостью и обрабатываемостью.

В сплавах для имитации золота на основе редкометаллической меди в качестве легирующих элементов обычно используются цинк, алюминий, кремний и редкоземельные элементы, и влияние каждого элемента на цвет и стойкость к окислению выглядит следующим образом.

① Цинк. Zn может изменить цвет меди с красного на желтый, при этом основной элемент образует золотисто-желтый блеск. Zn может улучшить устойчивость сплавов к обесцвечиванию, причем с увеличением содержания Zn устойчивость к обесцвечиванию улучшается.

② Алюминий. Al - еще один важный элемент, влияющий на цвет сплавов. Содержание алюминия существенно влияет на цвет сплава; с увеличением содержания алюминия уменьшается основная длина волны света, отражаемого сплавом, и оттенок меняется с красного на желтый. Дальнейшее увеличение содержания алюминия заметно ослабляет желтый оттенок сплава, что приводит к большему различию в цвете между сплавом и чистым золотом. Структура сплава становится более однородной при добавлении алюминия в латунные сплавы. Он способствует образованию фазы β, которая помогает уменьшить децинковую коррозию в латуни и улучшает антидисколоритные характеристики золотоподобных сплавов в искусственном поте. Причина заключается в том, что при достаточно высоком содержании алюминия на поверхности сплава образуется плотная и прочно закрепленная защитная пленка из смешанного оксида меди и алюминия, которая обладает способностью к самовосстановлению при повреждении. При слишком низком содержании алюминия для образования плотной защитной пленки эффективность защиты от обесцвечивания низкая.

③ Кремний. Si может улучшить цвет и устойчивость сплавов к обесцвечиванию. При добавлении 0,05%~2,50% Si в сплав, по сравнению с тем же сплавом без Si, время сопротивления обесцвечиванию в искусственном поте увеличивается на 50%~100%; при той же температуре нагрева, время сопротивления обесцвечиванию увеличивается на 50%. Добавление Si также может улучшить текучесть и износостойкость сплава.

④ Редкоземельные. Добавление редкоземельных элементов в латунные сплавы позволяет повысить яркость сплава, улучшить его цвет, обеспечить хорошую износостойкость, твердость и цвет, похожий на золотой, который не так легко выцветает. В ювелирной промышленности его принято называть "редким золотым материалом". Ювелирные изделия из редкого золотого материала могут иметь цвет, напоминающий золото 18 или 20 карат, не окисляются и не тускнеют, что делает их пригодными для ежедневного ношения, и стоят недорого, становясь материалом для производства имитации золотых украшений более высокого класса.

В таблице 2-10 приведены несколько распространенных имитационных золото-медных сплавов, которые можно разделить на сплавы на основе меди системы Cu-Al и системы Cu-Zn.

Таблица 2-10 Химический состав нескольких имитирующих золото медных сплавов (единица качественной фракции: %)

Количество оценок	Алюминий	Олово	Никель	Кремний	Цинк	Марганцовка	Редкие земли	Медь	Примечания
Cu - 12. 5Zn - 1Sn		1.0			12. 5			Остальное	Красновато-золотистый
Cu - 22Zn - 2Sn - 1P		2.0			22.0	Фосфор 1.0		Остальное	Светло-золотисто-желтый
Cu - 35Zn - 1. 5Sn		1.5			30.0 ~ 40.0			Остальное	Золотисто-желтый
Cu - 6Al - 15Zn - 0. 5Si	6			0. 5	15			Остальное
Суб - золото	5.6		0. 26		0.70			92.6	Пробирный состав
Суб - золото	0.38			0.03	48.74			50.64	Пробирный состав
Редкоземельное золото	5 ~ 6		1 ~ 3		25 ~ 32	0. 8 ~ 1.5	0.1	Остальное	Золотой цвет 18 карат
Редкоземельное золото	2 ~ 10		1 ~ 1.5	0. 05 ~ 2. 5	5 ~ 30		0. 05 ~ 0. 50	Остальное	Золотой цвет 18 карат
(Wang Biwen et al., 1998)

1.2 Свойства латуни

(1) Характеристики коррозионной стойкости

Латунь плохо противостоит коррозии при высокой температуре, высокой влажности и в атмосфере соляного тумана, а также может подвергаться "децинковой коррозии" в проточной горячей морской воде (цинк растворяется первым, оставляя на поверхности детали пористую губку, похожую на чистую медь). Во влажной атмосфере, особенно содержащей аммиак и SO₂ Латунь подвергается коррозионному растрескиванию под напряжением. Поверхность только что отполированных латунных украшений становится тусклой или на ней появляются темные пятна в некоторых местах даже после того, как они некоторое время находятся на воздухе. Поэтому латунные украшения обычно требуют окрашивания поверхности или гальванической обработки для повышения их коррозионной стойкости.

(2) Производительность процесса литья

Диапазон застывания латуни очень мал, поэтому текучесть жидкого металла хорошая, способность к заполнению отличная, а склонность к образованию усадочных полостей низкая. Во время плавления цинк создает большое давление пара, эффективно удаляя газы из медной жидкости, что затрудняет образование пор в латуни. Температура плавления ниже, чем у оловянной бронзы, и литье относительно удобно, что позволяет легко отливать небольшие ювелирные изделия. Она также широко используется для литья медных поделок.

(3) Механические свойства

Из-за разного содержания цинка в латуни механические свойства также различаются. Для α-латуни с увеличением содержания цинка σb и δ постоянно растут. Для (α+β) латуни прочность при комнатной температуре постоянно повышается, когда содержание цинка увеличивается примерно до 45%. При дальнейшем увеличении содержания цинка прочность резко снижается из-за появления более хрупкой фазы γ (твердый раствор на основе соединений Cu₅ Zn₈ ) в структуре сплава. Пластичность при комнатной температуре зависит от содержания цинка. С другой стороны, (α+β) латуни последовательно уменьшается с увеличением содержания цинка. Поэтому медно-цинковые сплавы с содержанием цинка более 45% не имеют практической ценности.

(4) Обрабатываемость

Однофазная α-латунь (от H96 до H65) обладает хорошей пластичностью и может выдерживать холодную и горячую обработку. Однако однофазная α-латунь склонна к среднетемпературной хрупкости при горячей обработке, такой как ковка, с конкретным температурным диапазоном, варьирующимся в зависимости от содержания Zn, обычно в пределах 200~700℃. Поэтому температура при горячей обработке должна быть выше 700℃. Основной причиной среднетемпературной хрупкости в однофазной α-латуни является наличие двух упорядоченных соединений Cu₃ Zn и Cu₉ Zn в упорядоченной фазе α системы сплава Cu-Zn, которые при средне- и низкотемпературном нагреве претерпевают упорядоченные превращения, делая сплав хрупким; кроме того, следовые количества вредных примесей свинца и висмута образуют эвтектические пленки с низкой температурой плавления, распределенные по границам зерен с медью, вызывая межкристаллитное растрескивание при горячей обработке. Практика показывает, что добавление следовых количеств церия может эффективно устранить среднетемпературную хрупкость.

Двухфазная латунь (от H63 до H59) помимо вязкой фазы α в структуре сплава имеет твердый раствор β на основе электронного соединения CuZn. Эта фаза обладает высокой пластичностью при высоких температурах, в то время как фаза β' (упорядоченный твердый раствор) тверда и хрупка при низких температурах. Поэтому (α+β)латунь следует ковать в горячем состоянии. Латунь с содержанием цинка более 46%~50% по своим свойствам является твердой и хрупкой и не поддается обработке давлением.

Для относительно деликатных украшений латунь обычно обрабатывают холодным способом. Для получения конечного продукта путем холодной обработки можно использовать такие латунные материалы, как проволока, лист и пластина. Конечно, в процессе обработки используется промежуточный отжиг, чтобы восстановить пластичность латуни и предотвратить растрескивание из-за закалки. На рис. 2-7 показана застежка-лобстер, изготовленная из латуни, а на рис. 2-8 - браслет, изготовленный из латуни. Латунные пластины также можно использовать для гравировки, применяя различные ручные приемы, такие как надавливание, сверление, ковыряние, скручивание и вытягивание, чтобы вырезать изображения на поверхности медной пластины. Затем на выгравированные изображения наносится гальванический защитный слой из 24-каратного золота, в результате чего получается "золотая скульптурная живопись".

(5) Выполнение сварочных работ

Латунь хорошо поддается сварке. Для крупных поделок обычно используется газовая сварка, а для тонких украшений - сварка горелкой.

(6) Эффективность полировки

Латунь хорошо поддается резке и выдерживает такие операции, как исправление, полировка и отделка. Ювелирные изделия можно отполировать до блеска, используя обычные методы ювелирной обработки.

2. Купроникель

Традиционный мельхиор - это сплав на основе меди с никелем в качестве основного добавочного элемента, который выглядит серебристо-белым и имеет металлический блеск, отсюда и название мельхиор.

2.1 Типы мельхиора

Купроникель можно разделить на три категории: обычный купроникель, сложный купроникель и промышленный купроникель.

(1) Обычный мельхиор

Медно-никелевый бинарный сплав называется обычным мельхиором, обычно обозначается буквой B, с последующим номером, указывающим на содержание меди, например, B30, обозначающим медно-никелевый сплав, содержащий Ni 30%. Модели включают B0.6, B19, B25, B30 и т.д.

(2) Комплексный купроникель

Сложный латунный сплав, содержащий такие элементы, как марганец, железо, цинк и алюминий, называется сложной латунью, обозначается буквой B, а элементы сплава, например, BMn3-12, указывают на медно-никелево-марганцевый сплав, содержащий Ni3% и Mn12%. Существует четыре модели сложной латуни.

Феррокупроникель. Модели включают BFe5-1.5(Fe)-0.5(Mn), BFe10-1(Fe)-1(Mn), BFe30-1(Fe)-1(Mn). Количество железа, добавляемого в феррокупроникель, не превышает 2% для предотвращения коррозионного растрескивания, а его характеристики включают высокую прочность и значительно улучшенную коррозионную стойкость, особенно против коррозии в проточной морской воде.
Марганец-купроникель. Модели: БМн3-12, БМн40-1,5, БМн43-0,5. Марганец-купроникель имеет низкотемпературный коэффициент сопротивления, может использоваться в широком диапазоне температур, обладает хорошей коррозионной стойкостью и хорошей обрабатываемостью.
Цинк-купроникель. Модели: БЦн18-18, БЦн18-26, БЦн18-18, БЦн15-12 (Zn) - 1,8(Pb), БЦн15-24 (Zn)-1,5(Pb). Цинк-купроникель обладает превосходными комплексными механическими свойствами, отличной коррозионной стойкостью, хорошей пластичностью при холодной и горячей обработке, легко режется, из него можно изготавливать проволоку, прутки и пластины, используемые для производства точных деталей в таких областях, как приборы, счетчики, медицинские приборы, предметы повседневной необходимости и средства связи.
Алюминий-купроникель. Модели включают BAl13-3 и BAl16-1,5. Свинцовая бронза - это сплав, образующийся при добавлении алюминия в медно-никелевый сплав. Свойства сплава зависят от соотношения содержания никеля и алюминия в сплаве, причем наилучшие свойства проявляются при соотношении Ni:Al=10:1. Распространенными сплавами алюминий-купроникель являются Cu6Ni1.5Al, Cu13Ni3Al, используемые в основном в судостроении, электроэнергетике, химической промышленности, и высокопрочные коррозионно-стойкие компоненты в этих отраслях промышленности.

(3) Промышленный купроникель

Промышленный мельхиор делится на конструкционный мельхиор и мельхиор из прецизионных сплавов (электротехнический мельхиор).

Структурный мельхиор. Характеристики конструкционной латуни - это хорошие механические свойства и коррозионная стойкость, а также привлекательный внешний вид. Среди конструкционных латуней наиболее часто используются B30, B10 и цинковая латунь. Кроме того, к конструкционным латуням относятся такие сложные латуни, как алюминиевая латунь, железная латунь и ниобиевая латунь. Латунь марки В30 обладает самой высокой коррозионной стойкостью среди латуней, но стоит относительно дорого. Цинковая латунь производится и используется в Китае с 15 века. Она известна как "китайское серебро", а так называемое никелевое или немецкое серебро относится к этому типу цинковой латуни. Цинк может быть растворен в больших количествах в медно-никелевом сплаве, создавая твердый раствор, укрепляющий эффект и коррозионную стойкость. После добавления свинца цинковая латунь может быть обработана в прецизионные детали. Таким образом, он широко используется в инструментах и медицинских приборах. Этот сплав обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью, хорошей упругостью, привлекательным внешним видом и стоит недорого. Алюминий в составе мельхиора может значительно повысить прочность и коррозионную стойкость сплава, а его преципитаты могут также вызывать эффект осадкового упрочнения. Характеристики алюминиевого мельхиора близки к характеристикам сплава B30, при этом он недорогой, что делает его заменителем сплава B30.
Купроникель для прецизионных сплавов сопротивления (электротехнический купроникель). Купроникель для прецизионных сплавов сопротивления (электротехнический купроникель) имеет хорошие термоэлектрические характеристики. Марганцевая медь BMn 3-12, константан BMn 40-1,5, ковар BMn 43-0,5 и новый константан с марганцем вместо никеля (также известный как безникелевый марганцевый мельхиор, содержащий 10,8%~12,5% марганца, 2,5%~4,5% алюминия и 1,0%~1,6% железа) являются марганцевым мельхиором с различным содержанием марганца. Марганцевый мельхиор обладает высоким удельным сопротивлением и низкотемпературным коэффициентом удельного сопротивления, что делает его пригодным для производства стандартных компонентов сопротивления и прецизионных компонентов сопротивления, и используется в производстве точных электрических приборов, реостатов, счетчиков, прецизионных резисторов, тензорезисторов и других материалов.

2.2 Краткая история купроникеля

Изобретение мельхиора - выдающееся достижение в технологии металлургии Древнего Китая. В древнем Китае мельхиор называли "ган". В "Старой книге Тан - трактате об одежде" говорится следующее: "Только волы, тянущие повозки чиновников первого ранга, могут быть украшены мельхиором". Это означает, что во времена династии Тан было предписано украшать мельхиором только волов придворных чиновников первого ранга, что говорит о том, что мельхиор в те времена был весьма ценен. Жители Юньнани изобрели и произвели мельхиор, став одними из самых ранних в Китае и мире, что признано научным сообществом как внутри страны, так и за рубежом. Купроникель, произведенный в древней Юньнани, был также самым известным, известным как "Юньский купроникель".

Купроникелевые артефакты, изготовленные в древнем Китае, продавались по всей стране и экспортировались за границу. Согласно исследованиям, еще во времена династий Цинь и Хань в царстве Дакся, расположенном к западу от Синьцзяна, отливались мельхиоровые монеты с содержанием никеля до 20%. Судя по их форме, составу и историческим условиям того времени, весьма вероятно, что они были привезены из Китая. Во времена династий Тан и Сун китайский никелевый мельхиор уже экспортировался в арабский регион, где персы называли мельхиор "китайским камнем". После XVI века китайский мельхиор стал продаваться по всему миру и получил широкое признание. Он экспортировался через Гуанчжоу и продавался в Европе Британской Ост-Индской компанией. Английский термин "Paktong" или "Petong" - это транслитерация кантонского "cupronickel", что означает "китайский мельхиор", а конкретно - медно-никелевый сплав, производимый в Юньнани.

В XVII-XVIII веках никелевый мельхиор был широко распространен в Европе и считался ценным изделием. Его называли "китайским серебром" или "китайским мельхиором", и он оказал значительное влияние на современную химическую промышленность на Западе. После XVI века некоторые европейские химики и металлурги начали изучать и имитировать китайский мельхиор.

В 1823 году немецкие братья Хайнегер успешно воспроизвели юньнаньский мельхиор. Вскоре после этого на Западе началось крупномасштабное промышленное производство, и этот сплав стал называться "немецким серебром" или "никелевым серебром", а подлинный юньнаньский мельхиор стал малоизвестным. После того как западные страны успешно воспроизвели юньнаньский мельхиор, объем экспорта китайского мельхиора значительно сократился. К концу XIX века немецкое серебро вытеснило китайский мельхиор на международном рынке, что привело к упадку добычи и металлургии мельхиора в Китае.

2.3 Применение мельхиора в ювелирном деле

В мельхиоре, где основным легирующим элементом является никель, медь и никель могут бесконечно растворяться друг в друге, образуя непрерывный твердый раствор; независимо от их соотношения, это всегда α-однофазный сплав (рис. 2-9).

Когда никель переплавляется в медь, и его содержание превышает 16%, полученный сплав становится белым, как серебро. Чем выше содержание никеля, тем белее цвет. Сочетание чистой меди и никеля также позволяет значительно повысить прочность, коррозионную стойкость и твердость. Таким образом, несмотря на относительно хорошие механические и физические свойства меди, она имеет привлекательный внешний вид, устойчива к коррозии и обладает отличными характеристиками глубокой вытяжки, что делает ее прекрасным материалом для ювелирных изделий. Из нее часто изготавливают имитацию серебра и имитацию платины, по твердости и блеску очень близкие к серебряным украшениям, но по гораздо более низкой цене.

В ювелирных изделиях из мельхиора чаще всего используется цинковый мельхиор, типичные марки и состав которого приведены в таблице 2-11, а свойства цинкового мельхиора - в таблице 2-12.

Таблица 2-11 Химический состав отечественного цинк-купроникеля

Классы	Химический состав /%
Классы	Ni+Co	Fe	Mn	Zn	Pb	Si	P	S	C	Mg	Sn	Cu	Общее количество примесей
BZn 18-18	16. 5 ~ 19. 5	0.25	0.50	Маржа	0.05	-	-	-	-	-	-	63. 5 ~ 66. 5	-
BZn 18-26	16. 5 ~ 19. 5	0.25	0.50	Маржа	0.05	-	-	-	-	-	-	53. 5 ~ 56. 5	-
BZn 15-20	13.5 ~ 16. 5	0.5	0.3	Маржа	0.02	0.15	0.005	0.01	0.03	0.05	0.002	62.0 ~ 65.0	0.9
BZnl5-21-1.8	14. 0 ~ 16.0	0.3	0.5	Маржа	1. 5 ~ 2.0	0.15	-	-	-	-	-	60. 0 ~ 63.0	0. 9
BZnl5 -24-1.5	12. 5 ~ 15.5	0.25	0. 05 ~ 0. 5	Маржа	1. 4 ~ 1. 7	-	0.02	0. 005	-	-	-	58. 0 ~ 60. 0	0.75
(Лю Пин, 2007; Ван Бивэнь, 2007; Тянь Жунчжан и Ван Шитан, 2002; Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

Таблица 2-12 Физико-механические свойства цинк-купроникеля

Производительность	Сплав
Производительность	BZnl5-20	BZnl7-18-1.8
Точка жидкой фазы /℃	1 081.5	1 121.5
Точка твердой фазы/℃	-	966
Плотность ρ/г-см^-3	8. 70	8.82
Теплоемкость c/J - (г-°C)^-1	0.40	-
20-100℃ Коэффициент линейного расширения α/℃^-1	16. 6X10^-6	-
Теплопроводность λ/Вт-(м-℃)^-1	25 ~ 360	-
Удельное сопротивление ρ/μΩ-м	0.26	-
Температурный коэффициент сопротивления αR/℃^-1	2X10^-4	-
Модуль упругости E/GPa	126 ~ 140	127
Прочность на разрыв σb/MPa	380 ~ 450 мягкое состояние, 800 жесткое состояние	400 мягкое состояние，650 жесткое состояние
Удлинение δ/%	35 ~ 45 мягкое состояние，2 ~ 4 жесткое состояние	40 мягкое состояние，2.0 жесткое состояние
Предел текучести σ_0.2 /МПа	140	-
Твердость по Бринеллю HB	70 мягкое состояние, 160 ~ 175 жесткое состояние	-
Производительность резки（сопоставима с HPb63 - 3）/%	-	50
(Лю Пин, 2007; Ван Бивэнь, 2007; Тянь Жунчжан и Ван Шитан, 2002; Национальный технический комитет по стандартизации цветных металлов, 2012)

В жидком состоянии мельхиор резко поглощает воздух, поэтому при выплавке его поверхность должна быть покрыта древесным углем. Сначала изготавливается промежуточный сплав меди и никеля 50%Cu +50%Ni, а после расплавления медно-никелевого промежуточного сплава и электролитической меди добавляется цинк после раскисления. После плавки проводится вторичное раскисление с использованием фосфористой меди, в которую добавляется 0,03% фосфора. Отливки из мельхиора склонны к растрескиванию во время затвердевания, а вторичное окисление может легко произойти во время литья, поэтому требуется особое внимание. Поверхность ювелирных изделий из мельхиора обычно обрабатывается гальваническим покрытием. По сравнению с латунными украшениями, даже если гальванический слой на их поверхности выцветает, он все равно выглядит серовато-белым, напоминая окисленные серебряные украшения. Стили ювелирных изделий из мельхиора разнообразны и ничем не уступают украшениям из серебра. На рис. 2-10 показаны примеры украшений из мельхиора BZn15-20. Помимо производства ювелирных изделий, мельхиор широко используется для изготовления поделок.

2.4 Развитие купроникелевых материалов

Никель имеет много отличных свойств в качестве материала для ювелирных изделий, но у него есть и некоторые недостатки. Поскольку основной добавочный элемент, никель, является дефицитным материалом, цена на мельхиор относительно высока. Кроме того, из-за широко распространенной в разных странах обеспокоенности по поводу вредного воздействия никеля изделия, изготовленные для контакта с кожей человека, такие как молнии, оправы для очков, монеты, столовые приборы и ювелирные украшения, могут вызывать кожные аллергические реакции. Поэтому в последние годы никель-купроникелевые материалы сталкиваются с проблемами, что делает разработку новых безникелевых сплавов купроникеля особенно важной.

До сих пор большинство исследований безникелевого мельхиора было сосредоточено на сплаве Cu-Mn-Zn, и основные роли каждого легирующего элемента сводятся к следующему.

(1) Марганец

Марганец является основным добавочным элементом в безникелевых сплавах мельхиора. Он может уменьшать желтые и красные компоненты в цвете поверхности меди, действуя как отбеливающий или выцветающий агент, изменяя цвет сплава с цветного на бесцветный. Марганец может улучшить механические свойства сплава за счет укрепления твердого раствора. Частичная замена цинка марганцем может улучшить состояние трещин при старении. Марганец может подавить испарение цинка при выплавке и снизить затраты на материал. Однако если содержание марганца превышает 15%, сплав будет иметь многофазную структуру α+β, что приведет к ухудшению характеристик обработки. Марганец негативно сказывается на литейных характеристиках сплава; при выплавке марганец легко окисляется, образуя включения оксида марганца с высокой температурой плавления, которые имеют высокую плотность и трудно выплывают из расплавленного металла, что приводит к образованию дефектов включения в отливках. Кроме того, марганец увеличивает скорость усадки сплава, снижая его текучесть, а высокое содержание марганца может ухудшить технологические характеристики сплава. Поэтому, с точки зрения производительности процесса, содержание марганца не должно быть слишком высоким.

(2) Цинк

Цинк может повысить прочность и твердость сплавов за счет упрочнения твердым раствором, снизить температуру плавления сплавов, улучшить формовочные характеристики и снизить стоимость сплавов. При слишком низком содержании цинка эффект упрочнения слабый; увеличение содержания цинка может улучшить эффект упрочнения. Однако цинк значительно снижает коррозионную стойкость меди, особенно если содержание цинка превышает 22%, что приводит к превращению сплава в α+β-многофазную структуру, которая ухудшает качество обработки и подвержена образованию трещин, вызванных остаточным напряжением. При содержании цинка менее 30% увеличение содержания цинка уменьшает красную составляющую в цвете сплава Cu-Mn-Zn, увеличивая при этом желтую составляющую и яркость. Цинк также оказывает важное влияние на стабильность цвета сплавов; с увеличением содержания цинка снижается устойчивость сплава к обесцвечиванию при искусственном потении.

(3) Алюминий

Алюминий является одним из важнейших красящих элементов в сплавах, имитирующих золото. При увеличении содержания алюминия в тройном сплаве Cu-Zn-Al яркость и желтая составляющая увеличиваются, а красная составляющая уменьшается. Коэффициент цинкового эквивалента алюминия очень высок; каждые 1% алюминия эквивалентны 6% цинка, поэтому область α-фазы значительно уменьшается после добавления алюминия. Алюминий может образовывать плотную оксидную пленку на поверхности сплава, что может улучшить трещины при старении и проблемы коррозии при обесцинковании сплава, и он также производит упрочнение твердого раствора, что благоприятно для улучшения механических свойств сплава. При слишком низком содержании алюминия эффект упрочнения недостаточен и не позволяет противостоять трещинам при старении. Однако если его содержание превышает 4%, становится трудно очистить расплавленный металл при выплавке сплава, и появляется сложная α+β-фазовая структура, ухудшающая характеристики холодной обработки.

(4) Олово

Коэффициент цинкового эквивалента олова равен 2, поэтому добавление небольшого количества олова практически не влияет на структуру, и сплав остается однофазным. Олово обладает определенным эффектом упрочнения твердого раствора. Тем не менее, если его содержание превышает определенный уровень, оно склонно к образованию фаз с низкой температурой плавления на границах зерен, что негативно сказывается на механических свойствах. Небольшое количество олова также мало влияет на цвет сплава Cu-Mn-Zn; его основная роль заключается в образовании защитной пленки SO2 на поверхности сплава, что может значительно повысить устойчивость сплава к обесцвечиванию. Олово может увеличить текучесть сплава и улучшить литейные характеристики, но оно увеличивает стоимость сплава.

(5) Редкие земли

Следовые количества редкоземельного элемента церия могут уточнить размер зерна, улучшить прочность на разрыв и удлинение сплава, а также повысить эффективность холодной обработки сплава.

By comprehensively utilizing these elements, researchers at home and abroad have developed a series of multi-element nickel-free white Cu-Mn-Zn alloys, such as Cu- 12Mn -8Zn – 1Al – 0.04%Ce, Cu – 15Mn – 15Zn – 1Al, Cu – 20Mn – 20Zn – 0.3Al – 0.2Sn – 0.05Mg, etc.

3. Бронза

Другие медные сплавы, кроме латуни и мельхиора, называются бронзой. Бронзой обычно называют сплав красной меди с оловом, свинцом и другими химическими элементами, получивший свое название за голубовато-серый цвет. Бронза подразделяется на оловянную и безоловянную, причем оловянная бронза - самый древний сплав для художественного литья в истории. Безоловянная бронза - это новый вид бронзы, разработанный в наше время, в котором используются такие элементы, как кремний и алюминий, заменяющие более дорогое олово и улучшающие некоторые свойства оловянной бронзы. Самым большим преимуществом бронзы является ее превосходная износостойкость, а также высокая коррозионная стойкость в паре, морской воде и щелочных растворах, что является важной причиной того, что древние бронзовые произведения искусства прекрасно сохранились до наших дней. Кроме того, бронза имеет более низкую температуру плавления, лучше поддается литью и обладает хорошими механическими свойствами.

Для художественного литья обычно используют бронзу оловянную, кремнистую, алюминиевую и т.д.

3.1 Оловянная бронза

Оловянная бронза - это древний медный сплав, история которого насчитывает более 5000 лет. Большинство сокровищ древнего литейного искусства китайской нации были отлиты из оловянной бронзы, такие как Симуву Дин династии Шан, ритуальные сосуды периодов Весны и Осени и Воюющих государств, бяньчжун (бронзовые колокольчики) и другие.

(1) Структура и эксплуатационные характеристики оловянной бронзы

Оловянная бронза основана на сплаве меди и олова; диаграмма (рис. 2-11) представляет собой бинарную фазовую диаграмму Cu-Sn и выходит из α, β, γ, δ фаз, среди которых α фаза представляет собой замещенный твердый раствор олова, растворенный в чистой меди, с гранецентрированной кубической решеткой, сохраняющей хорошую пластичность чистой меди. Β-фаза - твердый раствор на основе электронного соединения Cu₅ Sn с телецентрированной кубической решеткой, существующей при высоких температурах и разлагающейся в процессе охлаждения. Γ-фаза - твердый раствор на основе CuSn, по свойствам схожий с β-фазой. δ-фаза - твердый раствор на основе электронного соединения Cu₃₁ Sn₈ , со сложной кубической решеткой, существующий при комнатной температуре, твердый и хрупкий.

Отливается из бронзы для твердого раствора α и эвтектики (α+δ ). В оловянной бронзе 8-фаза внедряется в мягкую α-матрицу в виде твердых пятен, что придает оловянной бронзе хорошую износостойкость. Кроме того, организация бронзы в α-фазе и 8-фазе имеет схожий электродный потенциал, а при использовании оловянной бронзы в атмосфере на поверхности образуется слой плотного SnO₂ Тонкая пленка покрывает поверхность бронзы, благодаря чему оловянная бронза обладает хорошей коррозионной стойкостью. Чем выше содержание олова, тем толще и плотнее SnO₂ пленка, тем выше коррозионная стойкость оловянной бронзы. Цвет сплава увеличивается с ростом содержания олова от красного до зеленовато-желтого. Когда содержание олова превышает 20%, она становится белой, использовалась в древности для изготовления бронзовых зеркал. Влияние олова на механические свойства бронзы показано на рис. 2-12. При содержании олова менее 5% ~ 7% в однофазной области; с увеличением содержания олова прочность и удлинение сплава увеличиваются; при содержании олова более 5% ~ 7% из-за организации эвтектики (α+δ ) удлинение уменьшается, прочность продолжает расти. Когда содержание олова составляет 18%, прочность и твердость находятся в самой низкой точке. При содержании олова около 5% оловянная бронза с одной α-фазой легко окрашивается.

(2) Роль легирующих элементов в оловянной бронзе

① Цинк. Добавление цинка в оловянную бронзу позволяет уменьшить температурный диапазон кристаллизации оловянной бронзы, улучшить текучесть сплава и уменьшить склонность к образованию усадочных полостей. Кроме того, цинк имеет относительно высокое давление пара при плавлении, и образующийся пар цинка может предотвратить окисление элементов меди и олова, очищая сплав и уменьшая склонность к образованию пор. Влияние цинка на структуру и свойства оловянной бронзы аналогично влиянию олова: добавление 2% цинка эквивалентно роли 1% олова. Однако цена цинка намного ниже цены олова, поэтому цинк можно использовать для замены олова, чтобы снизить затраты. Если содержание цинка превышает 5%, это может сделать узоры нечеткими, повысить восприимчивость к коррозии и затруднить создание элегантного зеленого внешнего слоя.

② Свинец. Свинец имеет очень низкую твердость и распределяется в оловянной бронзе в виде частиц, повышая износостойкость сплава и облегчая обработку бронзы. В то же время низкая температура плавления свинца повышает текучесть оловянной бронзы. Во время затвердевания свинец накапливается в зазорах между дендритами, уменьшая усадку и предотвращая утечку, причем наилучший эффект против утечки обычно достигается при содержании свинца около 5%. Свинец имеет относительно высокий удельный вес в бронзе, и его избыток может вызвать гравитационную сегрегацию, поэтому важно перемешивать свинецсодержащую оловянную бронзу перед заливкой и использовать водяное охлаждение или металлические формы для ускорения охлаждения и предотвращения сегрегации.

③ Никель. Никель бесконечно растворим в твердом растворе бронзы, способствуя развитию α-дендритов; таким образом, добавление небольшого количества никеля может уменьшить сегрегацию олова и свинца. Добавление никеля 1%~2% может рафинировать зерна, улучшить механические свойства, коррозионную стойкость и термическую стабильность, а также повысить эффективность литья бронзы. При добавлении большего количества никеля бронза становится белее.

④ Железо. Основная функция железа схожа с функцией никеля: оно может рафинировать зерно, повышать прочность и улучшать окраску. Однако его содержание должно быть ниже 5%, иначе он сделает бронзу хрупкой и снизит коррозионную стойкость.

⑤ Алюминий. В оловянной бронзе алюминий является вредной примесью, которая затрудняет окрашивание. При наличии 0,5% алюминия поверхность изменяется от темно-красного до золотисто-желтого, а затем до серебристо-белого. Однако алюминий может улучшить прочность, коррозионную стойкость и литейные характеристики бессвинцовой бронзы.

⑥ Фосфор. 0,03%~0,06% фосфор должен быть добавлен в оловянную бронзу для раскисления и улучшения литейных характеристик; чрезмерное количество может легко привести к образованию хрупкой фазы Cu₃ P и уменьшить эффект окрашивания.

⑦ Кремний. Добавление кремния в бронзу ухудшает ее механические и литейные свойства, но может повысить коррозионную стойкость. Кремний придает поверхности темно-красный или коричневый цвет, иногда кажущийся фиолетовым, благодаря очень плотному слою SiO₂ пленка, покрывающая поверхность, что затрудняет окрашивание.
Оловянная бронза имеет красивый внешний вид и отличные технологические характеристики. Она широко использовалась в литейном ремесле с древних времен. В таблице 2-13 перечислены некоторые широко используемые материалы из оловянной бронзы для художественного литья.

Таблица 2-13 Оловянная бронза для художественного литья

Имя, оценки	Основные химические компоненты /%					Примеси /%≯					Примечания
Имя, оценки	Sn	Zn	Pb	A1	Cu	Сб	Fe	Эл		Всего	Примечания
ZCuSn2Zn3	1.8 ~ 2.2	2.5 ~ 3.5			Маржа						Китайский стандарт
ZCuSn3A12	2.5 ~ 3.5			1.5 ~ 3.5	Маржа						Китайский стандарт
ZCuSnl2Mnl	10 ~ 15	0. 15 ~ 0. 25	0. 2 ~ 0. 3	Mn 1.0 ~ 1. 25	Маржа						Китайский стандарт
ZCuSn5Zn5Pb5	4.0 ~ 6.0	4.0 ~ 6.0	4.0 ~ 6.0		Маржа						Китайский стандарт
ZCuSn10Zn2	9.0 ~ 11.0	1.0 ~ 2.0			Маржа						Китайский стандарт
BC1	2.0 ~ 4.0	8.0 ~ 12.0	3.0 ~ 7.0		79. 0 ~ 83. 0					2.0	Японский стандарт
BC6	4.0 ~ 6.0	4.0 ~ 6.0	4.0 ~ 6.0		82. 0 ~ 87.0					2.0	Японский стандарт
BC7	5.0 ~ 7.0	3.0 ~ 5.0	1.0 ~ 3.0		86. 0 ~ 90. 0					1.5	Японский стандарт
G - CuSn5ZnPb	4.0 ~ 6.0	4.0 ~ 6.0	4.0 ~ 6.0		84. 0 ~ 86. 0	0.3	0.3	P0. 05	S0. 10		Немецкий стандарт
C90300	7.5 ~ 9.0	3.0 ~ 7.0			86.0 ~ 89. 0	0.2	0.15	0. 005	Si0. 005	1.76	Американский стандарт
(Тянь Жунчжан и Ван Чжутан, 2002)

Оловянистая бронза используется для литья художественных изделий и способна выдерживать высокие температуры, повышенную влажность и воздействие газов городских отходов (в основном CO₂, SO₂, NO-газы) и даже кислотные дожди. В обычной атмосфере скорость коррозии оловянной бронзы составляет 0,001 мм/год; в прибрежной атмосфере - 0,002 мм/год; в промышленной атмосфере - 0,002~0,006 мм/год.

Крупные литые художественные изделия на открытом воздухе могут растрескаться из-за напряжения, вызванного солнечным светом, перепадами температур и сваркой в коррозионной атмосфере. Оловянная бронза имеет низкую склонность к растрескиванию под напряжением, что позволяет эффективно снизить этот риск. Например, Будда Тянь Тань в Гонконге изготовлен из 8% Sn и 4%, остальное - медь, отлит и сварен вместе, и был завершен в 1989 году. С тех пор он надежно стоит на пике Мук Ю на острове Лантау в Гонконге.

3.2 Применение бронзы в ремесленных украшениях

Благодаря красивому внешнему виду и отличным технологическим характеристикам бронзы, она широко использовалась в качестве материала для изготовления ювелирных изделий с древних времен и до наших дней.

В древности бронза не только широко использовалась в качестве посуды, но и применялась для изготовления тонких и замысловатых украшений, таких как бронзовые браслеты времен династии Хань и бронзовые кольца времен династии Ляо. Сегодня применение бронзы в ремесле и ювелирном деле имеет большой потенциал развития, особенно с повышением уровня экономики, быстрым развитием бронзового литья, высоким рыночным спросом, широким разнообразием продукции и различными методами тиражирования, имитации и создания. Она широко используется в качестве городских скульптур, храмовых ритуальных сосудов, статуй Будды, декоративных картин и предметов коллекционирования. В ювелирном деле бронза также используется для изготовления различных украшений и аксессуаров. Например, известный греческий модный бренд Folli Follie специализируется на разработке, производстве и распространении ювелирных изделий, часов и аксессуаров. Компания выпустила серию Precious Bronze, в которой сочетаются бронза и серебро. Ожерелья, браслеты и серьги неправильной круглой формы вызывают ностальгические чувства, напоминающие о стране, купающейся в золотых солнечных лучах. Смешение различных материалов и свежесть серебра создают красивые изгибы. Эти роскошные сокровища несут в себе блестящие черты Folli Follie, излучая элегантность и красоту истинных модниц.

Копирайт @ Sobling.Jewelry - Пользовательские ювелирные изделия производителя, OEM и ODM ювелирный завод

Section IV The Craftsmanship of Copper jewelry

Существуют различные методы изготовления ювелирных изделий из медных сплавов, включая литье по выплавляемым моделям, штамповку, гидравлическое прессование, гальванопластику, резьбу и травление.

1. The Lost Wax Casting Process for Copper jewelry

Литье в гипсовую форму стало основным методом изготовления ювелирных изделий, и типичный технологический процесс для литья медных украшений с потерянным воском выглядит следующим образом:

Изготовление оригинальных моделей→ Изготовление резиновых форм (пресс-формы, вулканизация, раскрытие форм)→ Изготовление восковых форм (впрыск воска, отделка воском)→ Посадка восковых моделей деревьев→ Изготовление литейных форм (смешивание суспензии литейного порошка, вакуумирование, заливка суспензии, вакуумирование, депарафинизация, выжигание)→ Выплавка и заливка (предварительная обработка сплава, выплавка, заливка)→ Очистка отливки (удаление литейного порошка, погружение в кислоту, предварительная полировка)→ Постобработка (отделка формы, установка, полировка, гальваническое покрытие).

1.1 Оригинальная модель

Определите подходящий метод изготовления оригинальной модели в зависимости от сложности изделия, технических условий и требований заказчика к качеству. Методы производства оригинальных моделей ювелирных изделий делятся на три категории: вырезанные вручную восковые модели, модели, сгенерированные компьютером, и модели из серебра ручной работы. Если взять в качестве примера восковые модели, вырезанные вручную, то основной процесс включает в себя следующие аспекты: изучение заказа и резка материала→ грубая отделка→ тонкая отделка→ удаление нижнего груза→ открытие места для установки камня→ ремонт.

(1) Просмотр заказа и раскрой материала

Поймите требования клиента на основе заказа, такие как размер, размер камня, предельный вес воска и т.д. Выберите подходящий восковой материал для заготовки, затем отметьте линии на восковом материале и с помощью пильного диска или лучковой пилы разрежьте его по отмеченным линиям.

(2) Черновая отделка

Нарисуйте на материале основные линии, включая внутренний и внешний контуры. С помощью грубой ленты сшейте лишние части. Установите финишный бор на электрическую подвесную шлифовальную машину с гибким валом для предварительной обработки, сначала создав грубый контур. Затем переключитесь на стальной бор и зачистите глубокие следы, оставленные грубой лентой и чистовым бором (рис. 2-13). Наконец, напильником удалите следы, оставленные стальным бором, сделав поверхность гладкой.

(3) Тонкая отделка

Тонкая отделка основывается на грубой отделке и дальнейшей обработке, чтобы сделать весь восковой образец более изысканным и эстетичным. Сначала с помощью компаса определяют размеры каждой детали на шаблоне воскового образца и проводят вспомогательные линии. На основе этих вспомогательных линий удалите излишки воска финишным бором, а затем стальным бором сгладьте грубые следы, оставшиеся от предыдущего процесса. С помощью большого и маленького шпателей выровняйте углы и выступающие части воскового образца и доработайте его скальпелем. Наконец, большие и маленькие пилочки сглаживают образец воска в целом.

(4) Снятие нижнего груза

Цель удаления донной массы - уменьшить вес заготовки. Установите шарошечный бор и круглый бор на подвесной электрический шлифовальный станок с гибким валом и с помощью шарошечного бора удалите излишки воскового материала в нижней части головки детали или по внутренней окружности хвостовика кольца (рис. 2-14). Как правило, толщина резервного дна для паве составляет 1,1 мм; для светлого золота и заподлицо - 0,7 мм; для ободка и канала - 1,6 мм. Затем с помощью стоматологического бора, бормашины, хирургического ножа и т. д. подрежьте нижнюю оправу воскового образца. Во время удаления нижней массы важно часто измерять размеры в положении светлого золота, в положении установки паве, в положении установки канала и т. д. с помощью внутреннего штангенциркуля, чтобы избежать отклонений.

(5) Установите камень в нужное положение

В соответствии с размером камня и методом закрепления откройте положение камня, используйте соответствующие алмазные сверла для закрепления каналов и ободков, просверлите отверстия в указанном положении камня, а затем используйте стальные боры, маленькие напильники, скальпели и т.д. для регулировки; стальные боры также могут быть использованы для непосредственного открытия положения камня.

(6) Ремонт

Ремонт предполагает корректировку некоторых деталей, чтобы отремонтированная заготовка лучше соответствовала требованиям заказа. Во время ремонта следует обратить внимание на регулировку и согласование соотношения между весом и размерами воска в соответствии с требованиями заказа к весу и размерам изделия.

(7) Полировка

Протрите поверхность восковой пластины нейлоновой тканью, чтобы сделать ее гладкой и тонкой.

(8) Тиражирование серебряной модели

После того как вырезанная вручную восковая модель завершена, ее необходимо отлить в серебряную модель, чтобы повторить резиновую форму. Поверхность отлитой серебряной модели затем обрабатывается (рис. 2-15), чтобы обеспечить хорошую отделку поверхности, избегая любых дефектов на серебряной модели, которые могут быть воспроизведены на отливке. Форма, размеры и вес серебряной модели проверяются на соответствие требованиям заказа. Кроме того, некоторые процессы, которые не может выполнить вырезанная вручную восковая модель, дополняются, например, посадка штифтов, создание застежек и пуговиц, подвеска серег и т. д.

(9) Сварочные шплинты

Литник предназначен для того, чтобы оставить канал для потока расплавленного металла в процессе литья. В ювелирном литье, так как на заготовке нет установленных стояков для восполнения сужения, литник стал каналом для заполнения жидким металлом, но также должен выдерживать сужение при затвердевании жидкого металла в пределах грима для сужения задачи, правильная установка литника является обеспечение качества литья основных условий литья многих дефектов литья расплавленной формы прямо или косвенно с помощью установки литника вызвано нерациональность дефектов, таких как недостаточное заполнение, рыхление, пористость и другие общие дефекты.

1.2 Изготовление резиновых форм

(1) Наполнение и прессование сырой резины

С помощью ручки на масляной основе нарисуйте линию разделения по краю формы модели как место разделения для резки резиновой формы. Положение линии раздела определяется по принципу облегчения удаления формы. Подготовьте резиновую пластину и резиновые частицы в соответствии с размерами серебряной модели, поместите серебряную модель в соответствующее положение на резиновую пластину и заполните пробелы, углубления и места установки камней на мастер-модели с помощью таких методов, как закупорка, обертывание, заделка и заполнение, следя за тем, чтобы между силиконовой резиновой пластиной и мастер-моделью не оставалось зазоров (Рисунок 2-16). Затем накладывается оставшаяся резиновая пластина; для обеспечения долговечности резиновой формы она обычно прессуется более чем четырьмя слоями силиконовой пленки. После запрессовки в рамку пресс-формы толщина резиновой формы немного превышает плоскость рамки примерно на 2 мм. Во время работы силиконовая резиновая пластина должна быть чистой, и следует избегать прямого контакта с поверхностью силиконовой резиновой пластины; вместо этого защитную резиновую пластину на поверхности следует отрывать после наклеивания силиконовой пленки.

(2) Вулканизация

Сначала разогрейте вулканизатор, затем поместите внутрь формовочную раму с предварительно спрессованным силиконовым листом и затяните ручку, чтобы прижать нагревательную пластину к формовочной раме. Внимательно проверьте, плотно ли прижата нагревательная пластина (рис. 2-17). Обычно используемая резина имеет температуру вулканизации в диапазоне 143~173℃, а оптимальная температура зависит от типа резины. Перед нагревом нажмите на несколько минут, затем постепенно увеличивайте давление. Выберите время вулканизации в зависимости от толщины модели; например, 30 минут для толщины 12 мм, 45 минут для 18 мм и 75 минут для 36 мм. По окончании времени вулканизации быстро снимите резиновую форму, и после того, как она остынет до комнатной температуры, можно приступать к операции открытия формы.

(3) Открытие резиновой формы

Вскрытие резиновой формы предполагает разрезание спрессованной резиновой формы для извлечения исходной модели (рис. 2-18) и разделение резиновой формы на несколько частей в зависимости от сложности формы образца, чтобы восковая форма могла быть плавно удалена после впрыска воска. При вскрытии резиновой формы обычно используется метод позиционирования на четыре фута.

1.3 Изготовление восковых форм

Из-за тонкости ювелирных изделий при изготовлении восковых форм необходимо использовать давление машины для впрыска воска, чтобы впрыснуть восковую жидкость в полость резиновой модели. Существует множество машин для впрыска воска, включая обычные машины для впрыска воска под давлением воздуха, вакуумные машины для впрыска воска и цифровые автоматические машины для впрыска воска. Поместите восковой материал в резервуар для воска. Восковой материал должен быть чистым, а температура воскового резервуара и сопла должна быть отрегулирована до необходимой температуры.

Перед нанесением воска откройте силиконовую форму и проверьте ее целостность и чистоту. Распылите разделительное средство в мелких, более сложных местах формы (или насыпьте небольшое количество талька), чтобы облегчить удаление восковой формы.

Запустите вакуумный насос во время впрыска воска и проверьте, находится ли температура воска в пределах 0~75℃. Отрегулируйте время впрыска и давление воздуха в зависимости от сложности восковых деталей в пресс-форме, затем равномерно зажмите пресс-форму для выполнения операции впрыска воска (рис. 2-19). Восковую деталь можно вынуть из формы после охлаждения в течение 1 минуты. При извлечении формы следует соблюдать осторожность, чтобы не сломать и не деформировать восковую деталь.

После извлечения восковой формы внимательно осмотрите ее. Если есть дефекты, такие как вспышки, следы от зажимов, нечеткие головки цветов или перекрывающиеся головки цветов, их нужно обрезать хирургическим лезвием; отверстия от песка и сломанные когти можно отремонтировать с помощью воскосварщика; небольшие отверстия, которые заблокированы, можно проделать сварочной иглой; деформацию восковой формы можно исправить в горячей воде при температуре 40~50℃. Наконец, вата, смоченная в спирте, удаляет восковую стружку с формы.

1.4 Восковая модель дерева

После обрезки восковой формы необходимо посадить восковую модель дерева, чтобы приступить к дальнейшим операциям. Посадка восковой модели дерева заключается в последовательной послойной сварке подготовленных восковых форм на восковом стержне с помощью воскосварщика, в результате чего получается восковая модель дерева, напоминающая большое дерево (рис. 2-20).

1.5 Производство гипсовых форм

(1) Инвестиции - порошок для смешивания и затирка

В процессе изготовления форм используются некоторые типичные машины и оборудование, включая простые порошковые смесители, вакуумные экстракторы, автоматические вакуумные порошковые смесители и т. д. Типичный процесс смешивания и затирки порошка для гипсового литья показан на рис. 2-21.

Из-за статического электричества, возникающего на восковой модели дерева, которая легко притягивает пыль, перед затиркой ее можно погрузить в ПАВ или разбавленное моющее средство, промыть дистиллированной водой и высушить. В процессе смешивания порошка и затирки следует обратить внимание на то, чтобы правильно контролировать время схватывания гипсового раствора. Если он схватывается слишком быстро, то газ не успевает выходить; если он схватывается слишком медленно, то порошок может легко осесть в суспензии, что приведет к локальному изменению соотношения твердых и жидких частиц, вызывая различную шероховатость на верхней и нижней частях украшения.

После того как литейная форма готова и проведена операция вакуумирования, ей необходимо дать постоять 1,5~2 часа для полного застывания и затвердевания гипсовой формы. Затем удалите резиновое основание, оберточный материал вокруг стальной колбы и разбрызганный шлам и сделайте отметки на боковых сторонах и поверхности литейной формы.

(2) Удаление воска из формы

После застывания суспензии существует два различных метода удаления воска: депарафинизация паром или депарафинизация сушкой в печи выжигания.

Паровая депарафинизация позволяет более эффективно удалять воск и благоприятно воздействует на окружающую среду. Обратите внимание, что кипячение воды не должно быть слишком интенсивным, а время паровой депарафинизации должно контролироваться; в противном случае брызги воды могут попасть в форму и повредить ее поверхность. Кроме того, при литье с восковой заливкой использование паровой депарафинизации может привести к разбавлению протектора борной кислоты в литьевом порошке, что приведет к помутнению или обесцвечиванию драгоценных камней.

Депарафинизация выжиганием - это метод, при котором для нагрева формы используется непосредственно выжигательная печь, что позволяет восковому материалу расплавиться и вытечь из формы. Из-за низкой температуры кипения воскового материала при использовании этого метода, если восковая жидкость сильно кипит, она может повредить поверхность формы, или если восковая жидкость вытекает неравномерно, она может просочиться в поверхностный слой формы, что ухудшит качество поверхности отливки. Поэтому важно контролировать температуру и скорость нагрева на этапе депарафинизации и установить соответствующую изоляционную платформу.

(3) Выгорание формовки

Целью выжигания является удаление влаги из гипсовой формы и остатков воска, достижение необходимой высокотемпературной прочности и воздухопроницаемости формы, а также соблюдение требований к температуре формы при заливке. Система и оборудование для выжигания в значительной степени влияют на конечные характеристики гипсовой формы.

Печи для выжигания гипса, используемые в ювелирной промышленности, как правило, используют печи сопротивления, а некоторые - печи, работающие на масле. Независимо от типа печи, распределение температуры внутри печи должно быть максимально равномерным. Обычно используется печь сопротивления, которая, как правило, имеет трехсторонний нагрев, а некоторые используют четырехсторонний нагрев. Они обычно оснащены устройствами контроля температуры и могут достигать сегментированного контроля температуры. Тем не менее, распределение температуры внутри печи не достаточно равномерно, и также трудно регулировать атмосферу внутри печи во время выжигания. В последние годы постоянно появляются передовые технологии выжигания, направленные на достижение равномерного распределения температуры внутри печи, устранение остатков воска и автоматизацию управления печью. Например, в одном из типов печей используется метод вращающегося слоя, при котором нагрев осуществляется со всех четырех сторон, обеспечивая равномерное и стабильное тепло. Гипсовая форма может быть равномерно нагрета, что делает ее особенно подходящей для требований процессов литья с восковой заливкой.

При обжиге формы необходимо создать подходящую систему обжига, а также установить платформу для сохранения тепла на нескольких чувствительных этапах. Форма обжигается при самой высокой температуре в течение 3~4 часов. После того как весь остаточный углерод сгорит, температуру формы необходимо снизить до определенной температуры, чтобы предотвратить такие дефекты, как усадка и пористость в отливке из-за чрезмерной температуры формы; однако, поскольку ювелирные изделия обычно довольно хрупкие и трудно поддаются формовке, холодная заливка формы не используется для обеспечения полного заполнения. В противном случае на поверхности отливки могут появиться шероховатости и нечеткие контуры. Как правило, в зависимости от структуры изделия и объема отливки, температура формы при заливке находится в пределах 520~650℃.

1.6 Плавление и заливка

(1) Предварительная обработка сплава

При производстве ювелирных изделий методом литья эффект ювелирного литья тесно связан с состоянием ювелирного сплава. При непосредственном смешивании и заливке чистых металлов и промежуточных сплавов легко возникают такие проблемы, как неравномерность состава, сильные потери и дефекты, например, отверстия. Поэтому, как правило, необходимо предварительно обработать ювелирный сплав, расплавив и разлив различные чистые металлы и сплавы в бусины или отлив их в слитки, а затем пропорционировать их в соответствии с требуемым весом. Обычно предпочтительным является метод готовых бусин, при котором расплавленный металл вытекает из тигля, мгновенно охлаждается и разделяется на капли при попадании в охлаждающую воду, образуя твердые металлические частицы (рис. 2-22-2-24). Круглые и подходящие по размеру частицы сплава благоприятны для обеспечения однородности состава в процессе плавки, контроля температуры и уменьшения дефектов, таких как отверстия, песчаные лунки и твердые пятна, которые также тесно связаны с контролем потерь металла.

(2) Выплавка сплавов

Распространенные методы плавки ювелирных сплавов делятся на две основные категории: плавка в резаке и индукционная плавка.

① Выплавка факелов. Факельная плавка для литья ювелирных изделий - это традиционный способ производства с использованием простых инструментов и оборудования. Сначала металл расплавляется с помощью пламени, а затем вручную отливается с помощью простого заливочного оборудования. В качестве газов сгорания при факельной плавке используются газ и кислород, природный газ и кислород и т. д. Как правило, кислородно-ацетиленовая плавка не используется, поскольку ее температура слишком высока, что приводит к значительным потерям металла и затрудняет контроль.
Для выплавки факелов обычно используются глиняные тигли. Перед плавкой тщательно проверьте качество тигля; внутренняя стенка должна иметь гладкий и плотный глазурованный слой без остатков шлака. Подготовьте флюс для образования шлака, обычно для этого используется безводная бура. Сначала предварительно нагрейте тигель, затем добавьте медные частицы, регулируя интенсивность и характер пламени до подходящего уровня. Когда медный материал будет близок к расплавлению, насыпьте небольшое количество буры на поверхность жидкости и осторожно равномерно перемешайте расплавленный металл стеклянной палочкой (рис. 2-25). Когда температура достигнет требуемой для заливки температуры, форму можно вынимать для заливки.

Во время процесса плавки необходимо контролировать температуру и атмосферу пламени, иначе произойдет серьезное окисление, что приведет к потере металла и загрязнению шлаком расплавленного металла, особенно в латунных сплавах, которые подвержены значительной потере цинка от окисления. Температура плавки обычно контролируется между 980 ~ 1020℃, чтобы уменьшить потерю металла и избежать длительного.

② Индукционное плавление. При производстве медных ювелирных изделий широко используется метод индукционной плавки медных сплавов (Рисунок 2-26). Контроль атмосферы во время плавки существенно влияет на качество расплавленного металла. В общем случае существует несколько методов, таких как вакуумная плавка, плавка с защитой инертным газом и плавка с защитой от уменьшения пламени. Вакуумная плавка благоприятна для металлургического качества, однако она не подходит для медных сплавов, особенно для латунных сплавов с высоким содержанием цинка, поскольку вакуум усиливает улетучивание цинка, что приводит к серьезным потерям металла, значительным колебаниям состава, а плавильный дым может легко повредить вакуумную систему. Поэтому для изоляции и защиты поверхности расплавленного металла для достижения превосходного металлургического качества при индукционной плавке медных сплавов обычно используются инертные газы, такие как аргон и азот, или восстановительное пламя.

(3) Наливание

Поскольку ювелирные изделия относительно хрупкие, в процессе литья происходит быстрое застывание, что приводит к потере текучести. Поэтому обычное гравитационное литье не может обеспечить правильную форму, и необходимо применить внешнюю силу, чтобы способствовать быстрому заполнению полости формы расплавленным металлом, получая отливки с законченной формой и четкими контурами. По способу использования внешней силы их можно разделить на две основные категории: центробежное литье и статическое литье; по степени автоматизации процесса литья их можно разделить на машины для ручного литья и машины для литья под давлением.

① Наливание вручную. Ручная заливка обычно осуществляется с помощью факела или индукционной плавки. После того как металлическая жидкость выплавлена и рафинирована, ее температура устанавливается в соответствии с температурным режимом заливки. Затем форму извлекают из печи выжигания, чтобы подготовить к заливке. В зависимости от типа используемого оборудования ручная заливка в основном включает центробежное литье и литье с вакуумным всасыванием.

На рис. 2-27 показана простая центробежная машина с механической передачей, устанавливаемая на некоторых небольших ювелирных заводах. Она не оснащена устройством индукционного нагрева, не использует газокислород для плавки металла и не использует индукционную печь для плавки металла и заливки его в тигель. Гипсовая форма помещается в основание формы вращающегося рычага, и вращающийся рычаг запускается. Под действием центробежной силы расплавленный металл попадает в полость формы, завершая процесс заливки. В процессе работы на качество влияют многие факторы, что делает его пригодным для отливки небольших ювелирных изделий, таких как звенья, ушные шпильки и т.д.

Литье под отрицательным давлением - это когда давление воздуха в полости формы ниже, чем внешнее давление воздуха, при этом разница давлений используется для введения расплавленного металла в форму. Ручное вакуумное литье - это простейшая форма вакуумного литья, использующая всасывающую машину, основным компонентом которой является вакуумная система без нагревательного и плавильного устройства. Поэтому ее необходимо использовать вместе с факелом или плавильной печью. Внешний вид всасывающей машины показан на рис. 2-28. После того как металлическая жидкость расплавлена, заливная горловина литейной формы устанавливается вертикально на вакуумную камеру, и вакуумное устройство включается для заливки жидкости. Этот прибор относительно прост в эксплуатации и высокоэффективен, что позволяет широко использовать его на малых и средних предприятиях. Поскольку литье происходит в атмосфере, металлическая жидкость подвержена вторичному окислению и поглощению газов. Весь процесс разливки контролируется оператором, включая температуру разливки, скорость разливки, высоту головки и обработку шлака на поверхности жидкости, поэтому многие человеческие факторы могут повлиять на качество. Она подходит для литья средних и крупных декоративных изделий, таких как мужские кольца, подвески, браслеты и т.д.

② Автоматическая заливка литейных машин. В связи с повышением требований к качеству ювелирных изделий и технологическим прогрессом в ювелирной промышленности автоматические литейные машины стали очень важным оборудованием для литья ювелирных изделий с потерянным воском, служащим важной основой для обеспечения качества продукции. В зависимости от типа используемой внешней силы, широко используемые машины для литья ювелирных изделий делятся на две категории: центробежное и статическое литье.

В ответ на недостатки традиционных простых машин центробежного литья современные машины центробежного литья объединяют индукционный нагрев и центробежное литье, достигая значительного прогресса в технологии привода и программирования, улучшая возможности программирования и управления автоматизацией процесса. На рис. 2-29 показана типичная плавильная и литейная камера машины для центробежного литья ювелирных изделий, которая может использоваться для литья ювелирных изделий из медных сплавов.

The most advanced and widely used static casting machine is the automatic vacuum pressure casting machine (Figure 2-30). There are many models of this type of machine, and the casting machines produced by different companies each have their own characteristics. Still, they generally consist of induction heating, vacuum systems, control systems, etc. In terms of structure, they are generally upright, with the upper part being induction chamber, the lower part being a vacuum casting chamber. The bottom of the crucible has a hole, which is sealed with a refractory plunger rod during melting. When pouring, the plunger rod is lifted, and the molten metal is poured into the mold cavity. Generally, a thermocouple is installed inside the plunger rod, which can accurately reflect the temperature of the molten metal. Automatic vacuum casting machines typically melt and cast metals under vacuum or inert gas atmospheres, reducing the possibility of metal oxidation and gas absorption. They are widely controlled by computer programming, have a high degree of automation, and produce stable quality castings with reduced porosity defects, making them highly regarded by many manufacturers. This equipment is used in small quantities for casting copper jewelry with low zinc content, while for copper alloys with high zinc content, it is generally used less frequently to avoid damaging the vacuum system.

1.7 Очистка отливки

После того как отливка залита, ее оставляют примерно на 15 минут; затем форму закаливают в воде для выполнения операции взрывного гипсования. Остаточное тепло литейной формы сталкивается с охлаждающей водой, в результате чего вода мгновенно испаряется, что приводит к явлению взрывного порошка, который отделяет отлитую заготовку от литейной формы.

С помощью струи воды под высоким давлением смойте остатки литейного порошка на поверхности заготовки. Промытая заготовка обычно имеет черный цвет. Замочите промытую отливку в водном растворе фтористоводородной, серной или соляной кислоты. Кислотное вымачивание тщательно удаляет остатки литейного порошка из различных частей отливки и окисленные включения на ее поверхности. При замачивании медных украшений в растворе плавиковой кислоты концентрация составляет около 5%, а время замачивания - около 20 минут.

После удаления литейного порошка заготовка все еще имеет древовидную форму, и ее необходимо разрезать по литнику, классифицировать и рассортировать по типам, чтобы подготовить к следующему процессу. Сначала взвесьте древовидную заготовку после удаления литейного порошка, рассчитайте потери в процессе литья, а затем выполните операцию резки литника.

1.8 Постобработка отливок

Для достижения различных поверхностных эффектов в ювелирных изделиях и инкрустации драгоценными камнями очень важна последующая обработка отливок. Как правило, она включает в себя несколько основных процессов: механическую полировку, финишную обработку, закрепку и обработку поверхности (полировка, гальваника, окрашивание и т. д.). Ниже приводится краткое описание этих основных процессов.

(1) Отделка

Финишная обработка - это объединение, подгонка, сварка и грубая обработка поверхности заготовок ювелирных изделий, возвращающая их к первоначальному образцу. Финишная обработка - важный этап в процессе изготовления ювелирных изделий. При некачественном выполнении финишной обработки качество ювелирных изделий будет напрямую зависеть от их качества. В соответствии с категориями и конструктивными особенностями ювелирных изделий их можно разделить на несколько типовых видов: кольца, серьги, цепочки и браслеты. Процессы их отделки не одинаковы, но в целом они проходят через следующие процедуры.

① Формирование. Верните заготовке ее первоначальную модель и стандартные размеры.

② Наклейте литник. Сначала грубым напильником сгладьте литник и поверхность, а затем гладким напильником подправьте различные части заготовки, чтобы сделать ее гладкой (рис. 2-31).

③ Соберите сварку или заварите ремонтные отверстия песком. Приварите фитинги в соответствующих местах на заготовке, служащие для украшения или фиксации собранной заготовки (рис. 2-32). Если на заготовке появляются отверстия от песка, используйте припой для ремонта.

④ Кипячение в растворе квасцов. После сварки на поверхности заготовки образуется черно-серое вещество, которое можно удалить после кипячения в квасцовой воде для очистки загрязнений на поверхности заготовки (рис. 2-33).

⑤ Обработка поверхности напильником. Скользящим напильником отшлифуйте внутренний круг, внешний круг и боковые стороны кольца, чтобы поверхность была гладкой, без заусенцев и имела ровную форму.

⑥ Полировка наждачной бумагой. Шлифовальная бумага удаляет следы от напильника, делая поверхность заготовки гладкой (Рисунок 2-34).

(2) Оправа для камней

Мастерство оправы - это технический метод, при котором драгоценные камни разных цветов, форм и фактур сочетаются между собой с помощью оправы, напильника, резьбы, чеканки и сварки, создавая различные формы и стили, что придает им высокую ценность как ремесленным и декоративным изделиям.

К распространенным методам инкрустации относятся, в частности, инвертированная инкрустация, инкрустация штифтом, инкрустация заподлицо, инкрустация Италия, инкрустация паве, инкрустация канала и невидимая инкрустация. Общий процесс закрепления камня делится на три основных этапа: подготовка перед закреплением, операция закрепления и обработка поверхности после закрепления.

① Подготовительные работы перед установкой камней. В основном он состоит из двух этапов: выбор камней и нанесение огненного лака.

Выбор камня: Он включает в себя проверку качества, количества и веса драгоценных камней различных спецификаций в соответствии с заказом, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям. Затем они отсеиваются и классифицируются, а драгоценные камни распределяются в соответствии с количеством заказа клиента и передаются в отдел оправы для организации производства.

Нанесение огнеупорного лака: он фиксирует заготовку на ручке огнеупорного лака, облегчая оператору удержание и манипуляции в процессе инкрустации камнями. В основном используется для изготовления серег, кулонов и других инкрустированных изделий; другие методы инкрустации зависят от конкретных требований к обработке изделий.

② Операция настройки. Операция закрепки обычно делится на пять основных этапов: измерение положения камня, полировка камня, установка камня, закрепление камня и ремонт. К основным методам вставки относятся: закрепка штифтом, закрепка паве, закрепка каналом, закрепка заподлицо, закрепка ободком, невидимая закрепка и т. д. Этапы работы при установке штифтов показаны на рис. 2-35.

③ Отделка поверхности. В основном он включает в себя три этапа: смывку огневого лака, обработку краев и шабрение краев.

Смывка огненного лака включает в себя использование факела для запекания воска на заготовке после инкрустации камня, а затем снятие заготовки и замачивание ее в скипидаре для очистки от воска.

Обработка кромок: это процесс использования таких инструментов, как напильники, боры и наждачная бумага, для сглаживания шероховатой поверхности заготовки, восстановления поверхности заготовки после обработки камнем до гладкого и мягкого состояния.

Обрезка края: Это процесс выравнивания заусенцев на внутренней стороне золотой кромки заготовки после установки ободка, установки канала и установки заподлицо, что делает линии внутренней кромки гладкими, а поверхность - яркой.

(3) Обработка поверхности

Существует множество методов обработки поверхности ювелирных изделий из медных сплавов, и гальваническое покрытие - один из наиболее часто используемых методов обработки поверхности. Как правило, он включает в себя три основных этапа: предварительную обработку, нанесение гальванического покрытия и последующую обработку.

① Предварительная обработка. Полировка - ключевой процесс, позволяющий добиться наилучшего внешнего вида ювелирных изделий. Обычно используются обычные полировальные машины и дисковые полировальные машины, причем обычные полировальные машины бывают двух типов: простые и рециркуляционные. Когда полировальный круг вращается с высокой скоростью, между ювелирным изделием, полировальным кругом и расплавленным полировальным составом возникает высокая температура, которая повышает пластичность металла, устраняет мелкие неровности поверхности и увеличивает яркость ювелирного изделия (рис. 2-36). Эффект полировки в основном зависит от характеристик обрабатываемой поверхности, то есть от степени полировки и выравнивания поверхности заготовки, а также от типа и характеристик полировальных материалов, используемых в процессе полировки. Полированные ювелирные изделия должны иметь гладкую, безупречную поверхность, симметричные формы, плавные линии, равномерную толщину, закругленные края и углы, а также быть свободными от таких проблем, как сломанные штифты или расшатанные камни.

На полированной поверхности ювелирных изделий почти неизбежно остаются восковые или масляные пятна, поэтому перед нанесением гальванического покрытия их необходимо обезжирить. К распространенным методам обезжиривания относятся ультразвуковое обезжиривание и электрохимическое обезжиривание. Ультразвуковое обезжиривание позволяет повысить скорость и эффективность обезжиривания растворителями и химическими средствами, оказывает минимальное коррозионное воздействие на подложку и обеспечивает высокую эффективность обезжиривания и очистки, что делает его особенно эффективным для сложных заготовок с мелкими отверстиями и глухими отверстиями. Ультразвуковые очистительные машины стали незаменимым оборудованием в ювелирном деле (рис. 2-37). В прошлом очистка мертвых углов, глухих отверстий и труднодоступных мест была сложной задачей, но ультразвуковая очистка позволяет эффективно решить эту проблему. Это особенно важно для ювелирных изделий, поскольку большинство из них представляют собой сложные и тонко структурированные заготовки.

Электрохимическое обезжиривание предполагает подвешивание ювелирного изделия на катод или анод щелочного электролита (рис. 2-38). Во время электролиза пузырьки, выходящие из поверхности ювелирного изделия, оказывают сильное разрывающее действие на пленку жира на поверхности, а перемешивание, вызванное поднимающимися пузырьками, непрерывно уносит масло, еще больше усиливая эффект обезжиривания. Скорость электрохимического обезжиривания превышает скорость химического обезжиривания, что обеспечивает высокую эффективность.

Ювелирные изделия должны быть очищены и слабо протравлены перед тем, как попасть в гальванический резервуар. Цель очистки - удалить прилипшую жидкость на поверхности ювелирного изделия, способствовать осаждению ионов металла и избежать загрязнения гальванического раствора. Медные украшения обычно очищаются перед нанесением покрытия с помощью многоступенчатой линии противоточной очистки, как показано на рис. 2-39. Основная цель травления - нейтрализовать щелочной раствор, который может остаться на поверхности заготовки, растворить оксидную пленку на поверхности заготовки и активировать поверхность для обеспечения прочного соединения между гальваническим слоем и основным металлом. Концентрация травильного раствора обычно довольно низкая, 1%~5%, и не повреждает поверхность материала, а время обычно составляет от нескольких секунд до 1 минуты.

② Гальванические работы. Гальваническое покрытие поверхности медных украшений обычно включает в себя несколько методов, таких как серебрение, золочение и родиевое покрытие. При золочении или родировании на поверхность украшения обычно предварительно наносится слой никеля. В процессе производства необходимо регулярно контролировать уровень гальванического раствора в гальваническом баке и различные ключевые показатели материала, чтобы не допустить несоответствия показателей, которые могут привести к проблемам с качеством продукции.

③ Обработка после нанесения покрытия. Заготовка после нанесения гальванического покрытия сначала погружается в чашку для восстановления раствора, ополаскивается водой, замачивается в горячей чистой воде, затем промывается в паровой моечной машине и, наконец, высушивается с помощью пистолета горячего воздуха.

2. The Stamping Process of Copper jewelry

The stamping process is widely used in producing copper jewelry, especially white ones, most of which use the stamping process. The process is very similar to that of stainless steel stamped jewelry; for details, see the introduction in other articles.

3. The Electroforming Process of Copper jewelry

3.1 Введение в технологию электроформования

Электроформование - это особый метод обработки, использующий принцип электролитического осаждения металлов для точного копирования заготовок сложной или специальной формы. Это специальное применение гальваники. Принцип гальванопластики показан на рис. 2-40.

Используйте оригинальную форму, изготовленную в нужной форме, в качестве катода, а материал для гальванопластики - в качестве анода, и поместите их вместе в раствор соли металла, такого же, как и материал анода, подавая постоянный ток. Под действием электролиза металлический гальванический слой постепенно осаждается на поверхности исходной формы, достигает нужной толщины, удаляется из раствора, а гальванический слой отделяется от исходной формы, в результате чего получается металлическая копия, соответствующая форме исходной формы.

По сравнению с процессом литья с потерянным воском, гальванопластика позволяет получать более крупные заготовки с очень тонкими стенками, что делает ее особенно подходящей для изготовления декоративных изделий. Основным недостатком гальванопластики является ее низкая эффективность: толщина гальванического слоя металла обычно составляет 0,02~0,05 мм в час. При использовании высококонцентрированного раствора для гальванопластики, повышении температуры раствора и усилении перемешивания можно повысить плотность тока, сократить время гальванопластики и тем самым повысить эффективность гальванопластики.

3.2 Electroforming Process of Copper jewelry

The typical electroforming process for copper jewelry includes sculpting the mold, replicating the mold, wax mold injecting, wax mold finishing, applying silver plate, electroforming, finishing, wax removing , and polishing.

(1) Изготовление восковых форм

Изготовление восковых форм включает в себя разработку воскового материала, лепку формы, тиражирование формы, впрыскивание восковых форм и отделку восковых форм. При изготовлении крупных заготовок также используются шаблоны для резьбы по глине, которые копируются в силиконовые и восковые формы.

① Скульптурирование восковой формы. Вырезается по восковому шаблону с использованием техник высокого рельефа, низкого рельефа, ажурной и линейной резьбы. Сначала выполняется черновая резьба, которая производится в соответствии с замыслом и условиями процесса, с использованием резных инструментов для придания восковому материалу определенной формы, чтобы определить его основную форму; после черновой резьбы выполняется тонкая резьба и детальная отделка, чтобы устранить различные недостатки предыдущих этапов и сделать поверхность восковой формы гладкой и полированной.

② Репликация форм. Скопируйте вырезанную восковую модель в резиновую форму, чтобы достичь цели массового производства.
For small copper jewelry, first, fix the wax model on a glass surface, surround it with sandpaper, leaving a certain distance between the model and the sandpaper tube, then vacuum the uniformly mixed silicone and inject it into the sandpaper tube (Figure 2-41), then vacuumed, and glue is injected according to the actual situation. After filling it with silicone, please place it in the vacuum machine to vacuum, and put the last vacuumed sandpaper tube in a suitable and stable position to let it dry naturally.

Для крупных медных украшений обычно используют метод, при котором сначала наносят клей на шаблон, а затем используют гипс для тиражирования. Закрепите модель на диске и с помощью кисти нанесите на шаблон подготовленный силикон. После того как первый слой будет готов, повторите нанесение кистью еще два раза, пока толщина не достигнет 3~5 мм. Используйте масляную глину для заполнения большего вогнутого отверстия. Затем, используя нужное количество воды, смешайте хорошую гипсовую пасту, плоской лопаткой и рукой (в резиновых перчатках) соскребите и сотрите гипсовый раствор на плите формы, толщиной около 20 ~ 30 мм. Соскабливание и протирка, в зависимости от сложности формы модели, разбивается на несколько частей производства, разделенных на две части, сложные разделены на 3 ~ 4 или несколько частей, чтобы облегчить удаление резиновой формы и модели. После окончания работы вся форма помещается для естественного высыхания, с помощью резинового молотка выбивается разложившийся гипсовый слой.

③ Резка пресс-форм. С помощью скальпеля разрежьте силиконовый слой в нужном месте и удалите модель. При разрезании формы выбирайте участки, которые легко восстановить, чтобы залитую восковую форму было легко доработать (соскоблить) на пластине. Избегайте прорезать черты лица скульптур людей или животных. После вырезания формы проверьте качество силиконовой формы: нет ли пузырьков и плотно ли силиконовые формы прилегают друг к другу. Для крупных декоративных изделий закройте вырезанную силиконовую форму, используйте гипс для разложения формы, чтобы удержать силиконовую форму вместе, закрепите ее, а затем используйте клеевые линии и клейкую ленту, чтобы плотно зафиксировать ее.

④ Инжекция восковых форм. Используйте газ из воздушного компрессора, чтобы удалить загрязнения внутри резиновой формы, затем поместите форму в электрическую духовку для предварительного нагрева примерно на 5 минут, чтобы температура формы достигла 60~65℃ и удалилась влага. Выньте форму из духовки, закройте ее и убедитесь, что стыки полностью герметичны, закрепив их резинками. Железной ложкой зачерпните воск из электронагревателя и залейте его в резиновую форму (рис. 2-42), затем поместите ее в вакуумно-вибрационную машину для вакуумирования на 1~2 минуты, удалите восковую добавку и снова вакуумируйте на 1~2 минуты. После завершения инжекции, добавления добавок и вакуумирования поместите резиновую форму на верстак для естественного охлаждения. После того как отверстие для заливки затвердеет, поставьте форму в пластиковый таз, наполненный холодной водой, чтобы ускорить застывание воска. Время застывания зависит от объема воска, обычно оно составляет более 30 минут, но иногда может достигать 1 дня. Когда восковая модель внутри резиновой формы полностью застынет, ослабьте резинки и ленту и откройте резиновую форму, чтобы извлечь восковую фигурку.

⑤ Отделка восковых форм. С помощью скребка для воска или хирургического ножа удалите с восковой формы остатки вспышек, следы воска, литники и т. д. (рис. 2-43), а также сделайте всю поверхность восковой формы красивой и гладкой. С помощью электрического паяльника нанесите точечный воск, чтобы заполнить небольшие отверстия и другие дефекты на восковой форме или соединить несколько восковых деталей. Протрите поверхность восковой формы бензином, чтобы сделать ее чистой и гладкой.

(2) Электроформование

Полая гальванопластика - это процесс полого гальванического формования ювелирных изделий на основе восковой формы с использованием покрытия серебряной пластиной и технологии гальванопластики. Для крупных изделий и изделий с особыми требованиями требуется гальваническая обработка поверхности.

① Вставьте подвесные стержни. Подвесные стержни должны быть вставлены в восковую форму, чтобы облегчить гальванопластику литейного резервуара и добиться фиксации и проводимости.

② Нанесите серебряную пластину (проводящий слой). Поскольку восковая форма не является проводящим материалом, на ее поверхность необходимо нанести равномерный слой серебряной пластины. В процессе естественной сушки серебряной пластины ацетон, содержащийся в растворителе, испаряется, и на поверхности восковой формы образуется очень тонкий проводящий слой, который подготавливается к процессу гальванопластики (рис. 2-44).

③ Откройте зарезервированные отверстия. Чтобы удалить воск и серебряную пластину и обеспечить чистоту металла в орнаменте, необходимо оставлять зарезервированные отверстия для последующей обработки. Это позволит избежать увеличения потерь металла и вероятности брака из-за открытия отверстий в готовом изделии. Открытие резервных отверстий должно осуществляться с учетом двух моментов: во-первых, оно не должно влиять на эстетику и должно быть расположено в относительно скрытом месте; во-вторых, его количество и размер должны быть соответствующими. Поэтому этот процесс должен быть согласован с различными процессами, такими как резьба по воску, гравировка символов, вставка стержней и последующая обработка, и не может выполняться самостоятельно.

④ Взвешивание. Поместите восковую форму с железным стержнем для подвешивания на электронные весы, чтобы понять и контролировать вес отливки.

⑤ Поместите форму в резервуар для гальванопластики. Восковую форму перед помещением в резервуар необходимо промыть чистой водой, чтобы удалить пыль с поверхности; в противном случае на отливке могут образоваться перфорации из-за пыли. Участки с большим количеством углублений в восковой форме должны быть обращены к металлической сетке литейного цилиндра, что обеспечивает более высокую скорость заливки в углубления и более равномерный слой отливки. В противном случае скорость заливки в углубления будет медленной, что приведет к образованию тонкого слоя отливки после распалубки, что может привести к образованию перфораций при шлифовке и удалении воска.

В предполагаемое время начала работы выньте отливку для взвешивания. Если вес соответствует требуемому диапазону, его можно запустить и очистить, после чего подвесной стержень с отливкой можно зарегистрировать и передать на следующую технологическую операцию.

(3) Обработка поверхности

Медные электроформованные детали обычно требуют нанесения золотого покрытия на поверхность. Для изделий из плюшевого песка тонкий слой золота обычно наносится сразу после гальванопластики меди. Процесс нанесения золотого покрытия происходит после обработки поверхности медных электроформованных деталей для воды и изделий. Типичные операции по обработке поверхности включают финишную обработку, сверление, удаление воска, полировку и нанесение золотого покрытия.

① Отделка. Выполните предварительную обработку литой поверхности для удаления заусенцев.

② Удаление воска. Удалите воск внутри отливки, чтобы превратить ее в полноценное металлическое тело, пустотелое, многослойное ювелирное литье.

Сначала поместите украшение в электрическую духовку с температурой 150~300 ℃ на 20~30 минут, чтобы выжечь воск из украшения. Выньте украшение, пока оно горячее, и поместите его в ультразвуковую машину для удаления воска, чтобы удалить все остатки воска. После удаления воска снимите украшение и вылейте воду внутрь, затем поместите отливку в ультразвуковую машину для очистки. Ополосните поверхность отливки водопроводной водой, используйте воздушный пистолет, чтобы сдуть капли воды внутри и снаружи отливки, и дайте ей высохнуть на верстаке естественным образом.

③ Выпечка в духовке. После очистки поверхности аксессуара поместите его в духовку с температурой 750℃ на 10~20 минут для запекания при градусах, чтобы удалить влагу и примеси в песке, предотвратить появление красных пятен, устранить внутреннее напряжение и изменить хрупкость аксессуара.

④ Полировка. Полировка отдельных участков отливок для придания изделию более яркого, ослепительного и благородного вида.

⑤ Золотое покрытие. Основная цель - усилить защиту поверхности заготовки и предотвратить обесцвечивание поверхности заготовки. Заготовка помещается в химический обезжириватель и очищается в резервуаре для электрообезжиривания, чтобы удалить поверхностное масло. После очистки от воды выполняется операция золочения.

Копирайт @ Sobling.Jewelry - Пользовательские ювелирные изделия производителя, OEM и ODM ювелирный завод

Хеман

Эксперт по ювелирным изделиям --- 12 лет богатого опыта

Привет, дорогая,

Я - Хеман, папа и герой двух замечательных детей. Я рад поделиться своим ювелирным опытом в качестве эксперта по ювелирным изделиям. С 2010 года я обслуживаю 29 клиентов со всего мира, таких как Hiphopbling и Silverplanet, помогая и поддерживая их в творческом ювелирном дизайне, разработке и производстве ювелирных изделий.

Если у вас есть какие-либо вопросы о ювелирной продукции, не стесняйтесь звонить или писать мне, и давайте обсудим подходящее решение для вас, и вы получите бесплатные образцы ювелирных изделий, чтобы проверить мастерство и качество ювелирных деталей.

Давайте расти вместе!

Добавить комментарий Отменить ответ

Категории ПОСТОВ

Нужна поддержка ювелирного производства?

Отправьте запрос в Sobling

Привет, дорогая,

Давайте расти вместе!

Следуй за мной

Почему стоит выбрать Sobling?

СЕРТИФИКАТЫ

Sobling соблюдает стандарты качества

Самые новые посты

Рисунок 2-3-94 Драгоценные камни развитой кристаллической системы (алмаз)

Всеобъемлющее руководство по кристаллическим свойствам драгоценных камней, включая цвета, блеск, прозрачность, люминесценцию, дисперсию, механические и физические свойства

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 22 октября 2024 года

Раскройте секреты цвета и игры света драгоценных камней с помощью нашего путеводителя. Узнайте, как образуются кристаллы и каковы их свойства, такие как прозрачность и твердость. Откройте для себя советы по идентификации драгоценных камней и расширьте свои знания о ювелирных украшениях для своего бизнеса или индивидуальных проектов. Идеально подходит для тех, кто знает толк в ювелирном деле, и для тех, кто любит блеск.

Читать далее "

Рисунок 1-3-102 Собранный высококачественный неядерный жемчуг

Причины образования, культивирование и классификация жемчуга

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 14 октября, 2024

Жемчуг, культивированный или натуральный, образуется в устрицах и мидиях. Он бывает разных видов: южноморской, таитянский, акойя и пресноводный. Узнайте, как они растут, какова их история и что делает их идеальными для вашего ювелирного бизнеса. Отлично подходит для магазинов, дизайнеров и всех, кто любит уникальный жемчуг.

Читать далее "

Рисунок 4-37 Шлифование с помощью летающего диска

Как выполнить финишную обработку ювелирных изделий?

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 23 сентября, 2024

Преобразите свое ювелирное дело с помощью советов экспертов по технике отделки. Научитесь собирать, сваривать и полировать изделия, добиваясь безупречных результатов. Незаменим для ювелиров, студий и дизайнеров, создающих элитные изделия на заказ.

Читать далее "

模板

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 14 января, 2025

Если вы только знакомитесь с кубическим цирконом в первый раз, эта статья поможет вам узнать все подробности о кубическом цирконе за один раз.

Читать далее "

Кейсы: как сделать ювелирные изделия на заказ от концептуального дизайна до реальных изделий?

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 30 апреля 2023 года

Введение:
Это успешный пример того, как можно сделать ювелирное украшение на заказ от ювелирного завода Sobling.

Читать далее "

стерлингового серебра 3D ювелирные изделия Rendering_1 случаев

Как создавать ювелирные 3D-модели с помощью Rhino, Flamingo и TechGems? Эстетические примеры некоторых цифровых картин

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 17 марта, 2025

Узнайте, как создавать ювелирные украшения с помощью Rhino, Flamingo и TechGems. Это руководство научит вас использовать эти инструменты для создания детальной визуализации кулонов, браслетов и многого другого. В нем рассказывается о NURBS-моделировании, настройках материалов, эффектах освещения и советах по рендерингу. Идеально подходит для ювелирных дизайнеров, магазинов и продавцов электронной коммерции, которые хотят создавать реалистичные и привлекательные визуальные образы ювелирных изделий.

Читать далее "

Представление о чистом золоте, используемом в ювелирном производстве

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 12 сентября, 2024

Золотые украшения - это чистота, прочность и стиль. В нашем руководстве рассказывается о том, как изготовить изделия из золота высокой чистоты, прочности и легкости, используя современные техники. Это обязательное чтение для всех, кто занимается ювелирным делом и хочет создавать потрясающие, высококачественные золотые изделия.

Читать далее "

Изучите точные методы проверки чистоты ювелирных изделий из драгоценных металлов - Руководство по проверке содержания драгоценных металлов в ювелирных изделиях

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 19 сентября, 2024

Изучите точные методы проверки чистоты ювелирных изделий: неразрушающие, экономичные и точные. Среди основных методов - тачстоун, гидростатический, XRF и огневой пробирный анализ. Обеспечьте подлинность ювелирных изделий для всех, от дизайнеров до розничных продавцов.

Читать далее "

Ювелирный завод, изготовление ювелирных изделий на заказ,Ювелирный завод Moissanite,Ювелирные изделия из меди,Полудрагоценные ювелирные изделия,Синтетические драгоценные камни,Пресноводный жемчуг,Стерлинговое серебро CZ ювелирные изделия,Полудрагоценные камни на заказ,Синтетические драгоценные камни ювелирные изделия

ИЗВЕСТНЫЕ ПРОДУКТЫ

категория товаров

категория материалов

Исчерпывающее руководство по ювелирным изделиям из медных сплавов и технологии их производства

Исчерпывающее руководство по ювелирным изделиям из медных сплавов и технологии их производства

Mastering Copper Alloy Jewelry: Техники, материалы и тенденции

Оглавление

Раздел I Обзор

Раздел II Чистая медь и сплавы с высоким содержанием меди

1. Чистый Поппер и его свойства

2. Высокомедный сплав

3. Технологические характеристики чистой меди и сплавов с высоким содержанием меди

Раздел III Медные сплавы

1. Латунь

1.1 Виды латуни

1.2 Свойства латуни

2. Купроникель

2.1 Типы мельхиора

2.2 Краткая история купроникеля

2.3 Применение мельхиора в ювелирном деле

2.4 Развитие купроникелевых материалов

3. Бронза

3.1 Оловянная бронза

3.2 Применение бронзы в ремесленных украшениях

Section IV The Craftsmanship of Copper jewelry

1. The Lost Wax Casting Process for Copper jewelry

1.1 Оригинальная модель

1.2 Изготовление резиновых форм

1.3 Изготовление восковых форм

1.4 Восковая модель дерева

1.5 Производство гипсовых форм

1.6 Плавление и заливка

1.7 Очистка отливки

1.8 Постобработка отливок

2. The Stamping Process of Copper jewelry

3. The Electroforming Process of Copper jewelry

3.1 Введение в технологию электроформования

3.2 Electroforming Process of Copper jewelry

Хеман

Добавить комментарий Отменить ответ

Категории ПОСТОВ

Нужна поддержка ювелирного производства?

Следуй за мной

Почему стоит выбрать Sobling?

Sobling соблюдает стандарты качества

Самые новые посты

Меню

Обслуживание клиентов

ПОДРОБНЕЕ Новейший каталог продукции

10% Off !!!

Присоединяйтесь к нашей рассылке

Полное руководство по поиску поставщиков для бизнеса