第8章 首饰贵金属材料的加工及性能

烘焙石膏
石膏模的烘焙是保证浇铸正常进行 的重要工序。一般而言，18K金的铸 模烘焙时间为6~12小时，铂金的铸 模烘焙时间为12~20小时。烘焙的作 用主要有：脱蜡、干燥和浇铸保温。 以18K金的烘焙为例，脱蜡温度为 0—350℃，保温时间2小时；干燥温 度为350~700℃，保温时间2~3小时； 浇铸保温温度为600~500℃，保温时 间1~2小时。
“一个蜡板” —— “一个银版”

水口棒:水口棒的主
要作用是保证蜡液失 出和浇铸时液体金属 流通顺畅，是模浇道 系统的最后一个分支。
水口棒要与铸件最厚的并很少有装饰 细节的位置相连。 此外，水口棒要尽可能的短，以免在 铸造过程中过快冷却。浇铸口留得粗 些可以避免过早凝固，这一点很重要。 因为一般来说，凝固最早出现在末端， 向水口的根部逐渐发展。再说，较粗 的浇口，还会在金属收缩时，提供一 定的余量，将收缩率及砂眼发生率降 到最低。 浇口要做得笔直，以利于金属熔液快 速流入型腔。
另外，对于手寸不同的戒指， 如果等到执模时再改指圈，无 疑既费工又费料。所以一般的 生产企业都是在修蜡模时直接 改指圈。改指圈使用焊蜡器非 常方便，焊好后用刀片修整一 下焊缝即可。
“N个蜡版”——“N个金属版”
种蜡树 石膏粉浆的制作 烘焙石膏 铸造 石膏模的炸洗、清洗及剪毛坯



铸造工艺的意义：
铸造对于首饰行业来说，具有非常 重要的意义。首先，铸造是一种工艺手 段，它与其它金属工艺如雕金、锻金、 珐琅等一样，具有自身独有的工艺特性 和艺术效果。 细分起来铸造工艺还由于所用辅助 材料的区别，还各有不同的工艺特色， 如陶范铸造能做出浑厚凝重的雕塑；成 本低廉而又拙中见巧的砂形铸造，可用 于一些即兴的工艺品；失蜡法铸造的主 要特点却是细致精巧，最适于精细首饰 制作。另外，失蜡法最重要的一点是， 我们可以利用蜡的媒介转换和可塑性强 的特点，做出许多直接对金属加工所做 不出来的效果，具有极强的表现力。
根据铸件产生裂纹的时间和过程，将铸件 裂纹分为热裂和冷裂 冷裂：在铸件完全凝固后，进行冷却过 程中出现的裂纹称为冷裂 热裂：铸件在完全凝固以前出现的裂纹 称为热裂
4 .铸件中的气孔
气孔是气体在铸件中形成的孔洞。 最常见的缺陷。造成的废品占废品总 数的40%以上 气体来源： （1）溶解于贵金属中的气体 （2）石膏模具中部分易挥发的物质 在高温气化产生的气体 （3）在浇铸过程中模腔中的气体进 入铸件
第8章 首饰贵金属材 料的加工工艺及性能
第1节 贵金属饰品的铸造工艺 及性能
将金属或其合金加热溶化后浇注到与首 饰或零件的形态、尺寸相对应的铸型空腔内， 待其冷却凝固，以获得首饰或其零件毛坯的 生产方法，称为铸造（或浇铸）。 流动性、缩松及热裂倾向 是决定贵金属饰品铸造工艺性 能的三个关键问题
1.合金浇铸的流动性
贵金属或合金材料在进行浇铸成型过程 中，液态金属充填型腔的流动能力称为浇 铸流动性。 共晶体：一种液相在恒温下同时结晶出两种 固相的反应叫做共晶反应。所生成的两相 混合物叫共晶体。

柱状晶：在合金系中，结晶温度间隔小的合金，在 结晶过程中液相与固相的成分差别较小，结晶时形 成柱状晶，由模壁向模腔内均匀长大。 形成柱状晶，流动性增大
12）将铸模放入冷水冷却后，取出铸件；
与铸造成败相关的因素 1）熔模蜡料的配制对造型和所铸形体的质量 有很大影响。 2）铸造用金属液化状态时的流动性很重要。 3）铸造型腔的设计对铸造的成败有关键作用。 4）铸造者的经验（如对铸造技术、机械与工 艺的把握）对铸造效果也至关重要。

“一个蜡板”-“一个银版”-“N个蜡版”-“N个金属版”

树枝晶：结晶温度间隔较大时，液相与固相成分差 别大，晶体呈树枝状朝散热的相反方向长大，使未 冷凝的液体流动受阻，故影响合金的流动性。合金 的结晶温度间隔越大，液、固相之间的成分差别越 大，树枝晶就越严重，对未凝固的金属溶液流动的 阻碍也就越大，因而流动性越低。
缩松：树枝最后结晶的液体，其凝固收 缩产生的空隙得不到金属溶液的补缩，形成 细小孔洞，即为缩松 流动性对缩松的影响： 合金的结晶温度间隔越大，流动性越低，缩 松倾向也就越大 纯金属及共晶成分的合金，在固定温度下结 晶（结晶温度间隔等于零），故流动性最高， 缩松倾向也最低
（4）缩孔、缩松的防止 缩孔、缩松的存在将严重降低首饰铸件的强 度和韧性以及抗氧化、抗腐蚀性能，并严重 影响首饰抛光工艺，直接影响首饰的外观质 量。 使用硬膜（金属模）铸造 结晶溶液外加压力（压力下结晶） 使铸件实现“顺序凝固”
3.铸件裂纹

铸件在固态收缩 的过程中，由于各部 分冷却速度不同，将 引起不均衡收缩，不 均衡收缩产生的应力 称为铸造热应力。铸 造热应力是铸件产生 变形和裂纹的主要原 因。
种蜡树：将制作好的蜡模按照一定的顺序，用 焊蜡器沿圆周方向依次分层地焊接在一根蜡棒 上，使最终得到一棵形状酷似大树的蜡树，再 将蜡树进行灌石膏等工序。

石膏粉浆的制作
将蜡树连底盘一起套上不锈钢筒（钢铃），在钢铃外面上包 裹单面胶纸（胶纸最后应该高出钢铃上沿20cm左右）备用。
1）拌石膏浆：按钢铃的具体容积备好相应重 量的石膏粉和水（若无蒸馏水，自来水也 可），一般石膏粉和水的比例为2—2.5：1 （这时的石膏浆比重约为2），可以根据气候 的干湿、冷暖，以及铸模的大小、复杂程度 进行调整，水温在20~25℃之间比较适宜。先 将水放入搅拌容器中，开动搅拌器，逐步放 入石膏粉，搅拌10分钟左右，即可进行第一 次抽真空（1~2分钟）。 2）灌石膏：抽真空后的石膏浆马上沿钢铃的内壁缓缓注入，切忌将石膏浆直 接倒在蜡树上，直至石膏浆没过蜡树约1cm，立即进行第二次抽真空。抽真空2 分钟完毕，自然放置6~12小时进行以保证石膏的凝固。
“一个蜡板的故事”——起版
起 版
手工起版
电脑起版
“蜡 雕”
“J-cad”，“J-cam”
手工雕蜡版的具体工艺流程： 看单开料→粗胚→细胚→捞底→开镶口→修 理
电脑雕蜡
——JCAD建模，犀牛建模
熔融沉积法（FDM）
光固代表是
日本的JWX-10型雕蜡机
红色的树脂硬度较高，适合于直接压模， 黄色的树脂熔点相对低，适合于直接倒模。


缩松 缩松是指铸件最后凝固的区域没有得到液 态金属或合金的补缩形成分散和细小的缩孔,称
为缩松或疏松

形成缩松的基本原因虽然和形成缩孔的原因 相同，但是形成的条件却不同，它主要出现在结 晶温度范围宽的合金中。
铸件越厚，凝固收缩越大，浇铸温度越高， 缩孔越大 逐层凝固时，缩孔倾向大，缩松倾向小 糊状凝固时，缩孔倾向小，缩松倾向大
5）放入专用的模套（钢铸筒）内。
6）注入耐火铸粉浆液，并去除其中 的空气，我们称之为“灌浆”和“抽 真空”；
7）干燥，使其凝固； 8）烘干，脱蜡（失蜡），焙烧；
9）选择金属或者合金材 料，并计算、称出要 使 用的金属的重量； 10）熔化金属或合金； 11）对焙烧铸模进行浇 铸（浇铸方法有：真 空加压浇铸，吸索浇 铸，回旋真空加压浇 铸，离心浇铸，真空 离心浇铸等）；


（3）铸件的凝固与收缩

铸件的收缩主要存在两个问题: 缩孔与缩松
金属在凝固过程中，由于体积收缩，而又未 能及时得到溶液的补足，在最后凝固的部位 形成一些孔洞，按孔洞的大小和分布，可将 其分为缩孔和缩松两类
缩孔 集中在铸件最后凝固的部位，常呈倒 圆锥形，容积较大的孔洞称为缩孔。 出现在铸件上部或铸件最后凝固的部位， 多呈锥形、内表面粗糙，一般隐藏在铸件 的内部 结晶温度范围窄的铸造合金倾向于逐层凝 固，容易形成缩孔。
失蜡浇铸的步骤： “蜡板”-“银版”-“蜡版”-“金属版” 1）选择模型（通常是以银、铜等金属来作 为原版）；（原版的生产可以直接起金属 版，也可以先制作一个蜡版）

2）在金属模型外包裹上压膜生胶，硫化 后形成橡胶模。我们称为“压胶膜”。
3）用注蜡机熔化蜡料，注入胶膜制成蜡版；
4）在蜡模上设计“水 口”，并将蜡模种到 蜡底座上，这个过程 叫做“种蜡树”；
一般的烘焙过程是：首先将电阻炉预热到起始温度，将石膏模水口向下放 入炉中，以便使蜡液流出蒸发；在起始温区恒温1小时后，再以1~2小时的 间隔逐步升/降温和恒温。注意升温（或降温）速度应该保持在 100~200℃/小时，否则升温过快容易形成石膏模的裂纹，严重的可能造成 石膏模损坏或报废，升温过慢又容易造成遗蜡或石膏模干燥不彻底，影响 铸件的质量。石膏模的烘焙时间主要取决于金树的大小和复杂程度，可以 根据具体情况进行调整。
对流动性的影响因素： 化学成分（最重要） 浇铸温度 充型压力 铸型的充填条件
2铸件的凝固与收缩
（1）凝固 铸件的凝固指合金从液态至固态的转变 逐层凝固 糊状凝固 中间凝固 铸件的凝固方式主要决定于合金的结晶温 度和铸件的温度梯度
（2）铸造合金的收缩
铸造合金从浇铸、凝固直至冷却到室温的过程， 其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 合金的总收缩为上述三个阶段收缩的总和。 常用单位体积收缩量（即体积收缩率）来表示， 合金的对于铸件尺寸上的收缩常用单位长度的收缩 量（即线收缩率）来表示。 对于铂、金、银等贵金属的收缩量在6%-10%左 右

开胶模：
在首饰工厂中是一项要求很高 的技术，因为开胶模的好坏直 接影响蜡模以及金属毛坯的质 量，而且还直接影响胶模的寿 命。技术高超的开模师傅开出 的胶模，在注蜡后基本没有变 形、断裂、披风的现象，基本 不需要修蜡、焊蜡，能够节省 大量修整工时，得到较高的生 产效率。
将压模好的胶模割开，取出首版，并按样版的形状复杂程度，将 胶模分成若干部分，使胶模在注蜡后能顺利将蜡模取出。 四脚定位法：开出的胶模有四个脚相互吻合固定，四脚之间的部 分有采用直线切割的，也有采用曲线切割的。