專利名稱：一種金屬工藝品的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電鑄技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說是用電鑄方法制造金屬工藝品。
將金屬制成所要求的形狀的成型方法有鑄造法、鍛造法、沖壓法等，這些傳統(tǒng)方法主要依靠人工處理，工藝過程復(fù)雜，操作繁鎖，成品率低，而且浪費(fèi)原材料。也有人提出過電鑄工藝，如CN1031575A專利申請(qǐng)中提出采用石膏作母型，在母型上涂蠟，再用石膏糊涂抹在蠟層上烘干，在蠟層上澆注低熔點(diǎn)合金，然后熔掉石膏放入電解液，電解后將金屬殼外部的石膏溶解掉，再將低熔點(diǎn)金屬殼熔掉或敲掉，該方法的缺點(diǎn)每制作一件產(chǎn)品都要制作一個(gè)石膏母型、一個(gè)低熔點(diǎn)金屬殼，而且還要經(jīng)過兩次溶解石膏，兩次熔解低熔點(diǎn)合金，工藝過程復(fù)雜；另外；在澆鑄低熔點(diǎn)的金屬殼時(shí)，容易出現(xiàn)澆鑄缺陷，表面效果差，成品率低。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種工藝簡(jiǎn)單、成品率高、節(jié)約能耗，陰膜可以反復(fù)使用的金屬工藝品的成型方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的主要技術(shù)方案用高分子硅橡膠乳液和偶聯(lián)劑混合后，澆注在原模上制得硅橡膠陰模，然后采用化學(xué)鍍(也稱無電解鍍)的方法使其表面沉積一層金屬，形成導(dǎo)電層，最后通過電鍍技術(shù)即得到所需的金屬工藝品。
本發(fā)明的制備方法，具體步驟包括1．采用包括石膏、木材、金屬在內(nèi)的材質(zhì)制成原模(也稱原型)，將硅橡膠乳液和偶聯(lián)劑按比例混合均勻后澆注在清理干凈的原模上，待其固化后剝離下來即得到所需的硅橡膠陰模；2．用普通金剛砂細(xì)粉磨擦(1)步的硅橡膠陰模表面，使其具有一定的微觀粗糙度，然后用水沖洗干凈；3．對(duì)(2)步得到的具有微觀粗糙的陰模表面用敏化液擦拭，小的制品可放在敏化液中浸泡1-3分鐘，再用水漂洗干凈；4．由(3)步敏化后的陰模進(jìn)行活化處理，即用活化液擦拭浸蘸，直至陰模表面出現(xiàn)淺褐色，再用水漂洗干凈；5．對(duì)(4)步活化處理后的陰模通過化學(xué)鍍即浸入化學(xué)鍍液中，使其表面金屬化，形成導(dǎo)電層；6．對(duì)(5)步得到的表面金屬化的陰模進(jìn)行電鍍金屬或合金，可得到半成品，而硅橡膠陰模取出后可以重復(fù)使用；7．(6)步得到金屬工藝制品半成品進(jìn)行包括修整、著色在內(nèi)的后處理工序即得到所需的成品。
本發(fā)明(1)步所述的硅橡膠乳液和偶聯(lián)劑(市場(chǎng)也稱模具膠)均為市售產(chǎn)品，一般是配套購(gòu)買，通常配比為1∶0.097(重)。
本發(fā)明(2)步所述的微觀粗糙“是指肉眼看不見的粗糙”(李鴻年等編著，《實(shí)用電鍍工藝》，國(guó)防工業(yè)出版社，1990.6第一版，P465)，目的是使表面容易親水。
本發(fā)明(3)步所述的敏化液的配方及其使用條件見表1，屬已知技術(shù)，詳見“錢維平等編著，《表面鍍覆新技術(shù)工藝指南》，青島出版社，1993.10,P303”，其目的是為了在非導(dǎo)體的硅橡膠陰模表面上建立起催化中心，以便在(4)步所述的活化液中的金屬離子能借此還原成金屬。
本發(fā)明(4)步所述的活化液的配方及其使用條件見表2，屬已知技術(shù)，詳見敏化液所引的資料304頁(yè)，其目的是使硅橡膠陰模表面建立起化學(xué)鍍時(shí)所需要的金屬催化中心，這些催化中心是由于活化液中如Ag+、pd+等金屬離子被敏化時(shí)吸附的還原劑所還原，成為金屬微粒。
本發(fā)明(5)步所述的化學(xué)鍍，若需要化學(xué)鍍銅可用10％甲醛水溶液，在室溫下浸漬0.5-1分鐘；若需要化學(xué)鍍鎳，可再用3％的次亞磷酸鈉在室溫浸漬1-2min?；瘜W(xué)鍍銅層一般很薄，外觀呈粉紅色，質(zhì)柔軟，延展性好，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能也好，所述的化學(xué)鍍液見表3，屬已知技術(shù)。
本發(fā)明(6)步所述的電鍍金屬，如果制作銅制品可采用已知的電解銅技術(shù)(鐘竹前等編著，《濕法冶金過程》，中南工業(yè)大學(xué)出版社，1988.6,P252)，其電解液的配比及工藝條件電解液含銅40-60克/升、硫酸160-220克/升，另外電解液中還應(yīng)保持小于15毫克/升的氯離子，并添加少量的添加劑，以保證得到平整光滑的陰極沉積，電解液的溫度50-60℃，槽電壓0.2-0.3伏，電流密度2.16安/分米2，電能消耗約為0.2～0.3度電/公斤銅，每小時(shí)可沉積0.04mm銅，達(dá)到所需的厚度即停止電解，所述的添加劑為光亮劑，本發(fā)明可使用在“實(shí)用電鍍工藝”(1990.6，第一版，P137)所提出的M、N、Sp光亮劑(均為浙江黃巖熒光光學(xué)廠生產(chǎn))，可以單獨(dú)使用，也可以混合使用，它們的加入量M為0.0003～0.001克/升，N為0.002～0.0007克/升，Sp0.01-0.02克/升。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的方法工藝過程簡(jiǎn)單，不需要用加熱裝置熔化金屬，采用常用的電化學(xué)成型方法，操作作簡(jiǎn)便，安全，而且節(jié)約能耗；采用本發(fā)明的方法制作的金屬制品表面效果非常好，紋理很清晰，如目前銅浮雕的制作多采用鍛造技術(shù)，細(xì)微結(jié)構(gòu)、特殊的紋理很難表現(xiàn)出來，而采用本發(fā)明的方法可制作全新視覺效果好的銅浮雕制品，細(xì)微結(jié)構(gòu)和紋理都很清晰；傳統(tǒng)的澆鑄，鍛造方法很難制作很薄的制品，而且很易出現(xiàn)各種缺陷，而本發(fā)明的方法，金屬的沉積厚度能夠較好控制，可根據(jù)需要制作出厚度均勻的薄層制品，而且節(jié)約金屬，成品率較高；此外高分子硅橡膠作為陰模，材料很易脫模，而且陰模可以重復(fù)使用，適于批量生產(chǎn)。由于以上的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明適合制作金屬工藝品，金屬首飾、金屬日用品的裝飾，如燈具的裝飾、服裝上的金屬飾件、金屬器皿的裝飾等，另外本發(fā)明的方法還可以用于景泰藍(lán)工藝品的制作，可使其制造過程十分簡(jiǎn)便，改變現(xiàn)有的手工操作方式。
下面通過實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明的特點(diǎn)。
實(shí)例本實(shí)例是制作銅浮雕，具體制作過程首先制作浮雕石膏原模，將其表面清理干凈后，將配好的硅橡膠乳液和偶聯(lián)劑混合物澆注在石膏原模表面，待硅橡膠固化后，將硅橡膠剝離下來，即得硅橡膠陰模；第二，將陰模清洗干凈，用普通市售金剛砂細(xì)粉磨擦陰模表面，使其具有微觀的粗糙度后，用水清洗干凈，再用表1中配方1的敏化液擦拭陰模表面3分鐘，經(jīng)用水漂洗干凈后，用棉球瞧取表2中配方2的活化液擦拭敏化后的陰模表面2分鐘，直至表面出現(xiàn)一層淺褐色，用水洗凈陰模表面殘留的活化液，再用10％的甲醛溶液沖洗活化后陰模表面；第三，將活化后的陰模浸入到表3中配方2的化學(xué)鍍液中，經(jīng)過1小時(shí)后，陰模表面就鍍上一層很薄的銅即導(dǎo)電層；第四，將化學(xué)鍍的陰模從化學(xué)鍍液取出，用水沖洗干凈后，放入電解池中，把電源負(fù)極與陰模表面的金屬化層相連，使用前述的電解液，電解液含Cu50克/升，硫酸200克/升，加入M光亮劑，電解液溫度50℃，電源正極與放入電解池的銅片相連，兩者保持平行并維持間距8cm，開啟電源，調(diào)整電壓和電流，使槽電壓和電流密度分別維持在0.3伏和2.16安/分米2，這樣陽(yáng)極上的銅就會(huì)不斷地溶解，陰模表面也就連續(xù)地沉積銅，經(jīng)過25小時(shí)，陰模表面即可沉積1mm厚的銅，此時(shí)可停止電解；第五，從電解池中取出與陰模連在一起的制品，用水沖洗干凈，將硅橡膠陰模從銅層上輕輕地剝離下來，得到銅浮雕半成品，最后對(duì)其邊緣進(jìn)行修整、著色處理，即得到銅浮雕成品，硅橡膠陰模可重復(fù)使用。
表1
表2
<p>表3
注配方1-3見“李鴻年等編著，《實(shí)用電鍍工藝》，國(guó)防工業(yè)出版社，1994.6,P431”；配方4見錢維平等編著，《表面鍍覆新技術(shù)工藝指南》，青島出版社，1993.10,P304。
權(quán)利要求
1．一種金屬工藝品的成型方法，其特征在于具體步驟包括(1)采用包括石膏、木材、金屬在內(nèi)的材質(zhì)制成原模，將硅橡膠乳液和固化劑按比例混合均勻后澆注在清理干凈的原模上，待其固化后剝離下來即得到硅橡膠陰模；(2)用普通金剛砂細(xì)粉磨擦(1)步的陰模表面，使其具有微觀粗糙度，然后用水沖凈；(3)由(3)步得到的具有微觀粗糙度的陰模，其表面用敏化液擦拭，小的制品可放在敏化液中浸泡1-3分鐘，再用水沖凈；(4)敏化后的陰模用活化液擦拭浸蘸，直至陰模表面出現(xiàn)淺褐色，再用水沖凈；(5)對(duì)(4)步活化處理的陰模通過化學(xué)鍍即浸入化學(xué)鍍液中，使其表面金屬化，形成導(dǎo)電層；(6)由(5)步得到的表面金屬化陰模進(jìn)行電鍍金屬或合金，得到半成品，剝離出的硅橡膠陰模重復(fù)使用；(7)對(duì)(6)步的半成品通過包括修整、著色的后處理工序即得到所需的成品。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于(5)步所述的化學(xué)鍍，需要化學(xué)鍍銅時(shí)，用10％甲醛水溶液，在室溫下浸漬0.5-1分鐘。
3．按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于(5)步所述的化學(xué)鍍，需要化學(xué)鍍鎳時(shí)，用3％的次亞磷酸鈉在室溫下浸漬1-2分鐘。
全文摘要
本發(fā)明是一種金屬工藝品的成型方法,其特點(diǎn)是用高分子硅橡膠制得陰模,然后通過敏化、活化以及化學(xué)鍍過程,使陰模表面金屬化,形成導(dǎo)電層,最后采用電鍍技術(shù)即可得到所需的金屬工藝品。本發(fā)明的工藝品操作簡(jiǎn)單,可以制作出厚度均勻、紋理清晰的薄層制品,成品率較高,硅橡膠陰模還可重復(fù)使用,可用于金屬工藝品,金屬首飾、金屬日用品的裝飾,而且還可用于改進(jìn)景泰藍(lán)的制作工藝。
文檔編號(hào)C25D1/00GK1219613SQ98102869
公開日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1998年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月10日
發(fā)明者張林崗 申請(qǐng)人:張林崗