專利名稱：一種采用非晶合金包鑲寶石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用塊體非晶合金材料熱塑成型或吹塑成型包鑲固定寶石的方法。
背景技術(shù)：
包鑲是一種利用金屬包裹住寶石周邊進(jìn)行鑲嵌的寶石鑲嵌工藝。與其他鑲嵌工藝如齒鑲、軌道鑲、釘鑲、角鑲等相比，其特點在于密閉性大，牢固性強。由于包鑲減少了寶石部分透過的光彩，故不適合透明及顆粒較小的寶石，所以一般采用包鑲鑲嵌的寶石顆粒大而厚實，能夠給人以穩(wěn)重高貴大方的感覺，適合于男士和成熟女士的佩戴。包鑲可以分為有邊包鑲和無邊包鑲，其中有邊包鑲是在寶石的周圍有一金屬邊包裹的包鑲方式，無邊包鑲則是在寶石周圍無環(huán)狀邊的鑲嵌方式，主要用于鑲嵌小粒寶石或者副石。包鑲根據(jù)包裹的
金屬邊范圍的大小還可以分為全包鑲、半包鑲和齒包鑲，齒包則主要針對馬眼寶石，又稱為“包角鑲”或“馬眼鑲”。現(xiàn)階段鑲嵌首飾用的貴金屬如金、鉬比較柔軟，采用這些貴金屬作為包鑲材料對寶石進(jìn)行包鑲，可能導(dǎo)致首飾貴金屬包鑲結(jié)構(gòu)在使用過程中變形甚至引起寶石脫落。解決這一問題的方法一般是在貴金屬中添加合金成分增加強度或者采用其它較高強度的合金，如18K金，925銀，或者采用常見金屬表面鍍金。但增加首飾金屬部分強度的同時會引起新的問題，如由于強度增加在包鑲鑲嵌加工時需要更大擠壓壓力，但由于許多寶石都是脆性材料且存在細(xì)微裂紋，鑲嵌時擠壓壓力的控制不當(dāng)極易導(dǎo)致寶石開裂損壞，而且鑲嵌時金屬過高的表面硬度也可能在一些較軟的寶石上留下劃痕，造成重大損失。因此尋找一種新型材料，在包鑲加工時具有較大的塑性，冷卻后具有較高的強度，就能兩全齊美的保證包鑲工藝的操作性和包鑲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用塊體非晶合金包鑲寶石的方法，其材料特點為在過冷液相區(qū)內(nèi)具有熱塑成型或吹塑成型能力，冷卻后具有高強度、高硬度、耐腐蝕等優(yōu)點。本發(fā)明原理是非晶合金在其玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg和晶化溫度之間Tx的過冷液相區(qū)寬度ATx=Tx-Tg范圍內(nèi)具有超塑性，只需要很小的擠壓壓力就能像塑料一樣的熱塑成型，或者吹塑成型。塊體非晶合金(金屬玻璃)一般指過冷液相區(qū)寬度較寬的非晶合金Δ Tx>30°C，利用塊體非晶合金這一特點，保持溫度在過冷液相區(qū)范圍內(nèi)(TgIx)對戒指項鏈等首飾本體、寶石包鑲結(jié)構(gòu)、寶石底托和首飾本體連接等結(jié)構(gòu)一次熱塑(或吹塑)成型。同時非晶合金冷卻到常溫下后具有超越普通金屬材料的高強度、高硬度、耐腐蝕性等特點，這保證了寶石包鑲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性及金屬光澤的長效性。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種采用塊體非晶合金包鑲寶石的方法，包括以下步驟
步驟I.選擇玻璃轉(zhuǎn)變溫度為70°c <Tg〈400°C、過冷液相區(qū)寬度Λ Tx>30°C的塊體非晶合金材料；
步驟2.將寶石和塊體非晶合金放入模具中，采用熱塑成型工藝或吹塑成型工藝將上述非晶合金材料壓制形成包鑲結(jié)構(gòu)。 步驟I中所述的塊體非晶合金材料優(yōu)選Au基、Pd基或Pt基。步驟I中所述的塊體非晶合金可采用采用熔體急冷法、銅模鑄造法、水淬法或機械合金化法制備。步驟2中所述的熱塑成型或吹塑成型工藝的溫度控制在過冷液相區(qū)范圍內(nèi)，SP玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg與晶化溫度Tx之間，熱塑擠壓壓力控制在O. 05-10MPa,吹塑氣壓控制在50kPa。本發(fā)明與現(xiàn)有的首飾包鑲材料及工藝相比，其顯著優(yōu)點是
1.包鑲加工時采用較低溫的熱塑(吹塑)成型工藝，過冷液相區(qū)溫度范圍內(nèi)塊體非晶合金與金、鉬等傳統(tǒng)材料相比塑性更好，降低了加工時對寶石的可能損害；
2.首飾本體形狀、包鑲結(jié)構(gòu)、寶石底托和首飾本體連接等均可一次塑性成型，操作簡便，用時較短；
3.塊體非晶合金冷卻至室溫后具有高強度、高硬度的特點，寶石牢固性強，包鑲強度顯著提高；
4.非晶合金材料具有很強的耐腐蝕性，能長期保持金屬光澤；
5.與傳統(tǒng)參雜提高貴金屬強度不同的是，塊體非晶合金本身售價較高，采用貴金屬基的非晶合金材料在提高強度的同時保證了首飾的價值。
具體實施例方式下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實施例I.使用Pd基塊體非晶合金戒指包鑲紅寶石
采用水淬法制備Pd基非晶合金Pd77Cu6Si17，具體熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg=369°C，晶化溫度Tx=413°C，過冷液相區(qū)寬度ATx=413°C -369°C =44°C。根據(jù)戒指模具設(shè)計，將紅寶石放置于設(shè)計好的模具中的指定位置，同時將Pd基非晶合金放入戒指模具中，加熱模具至400 V左右，保持非晶合金溫度在過冷液相區(qū)范圍(369-4130C )內(nèi)進(jìn)行擠壓熱塑成型與紅寶石形成包鑲結(jié)構(gòu)，擠壓壓力為5MPa，冷去后取出戒指，最后對非晶合金戒指表面進(jìn)行整修處理。實施例2.使用Au基塊體非晶合金金戒指包鑲紅寶石
采用銅模鑄造法制備Au基非晶合金Au55Cu25Si2tl，具體熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下Tg=75°C，Tx=IlO0C, Λ Tx=35°C。根據(jù)戒指模具設(shè)計，將紅寶石放置于設(shè)計好的模具中指定位置，同時將Au基非晶合金放入戒指模具中，加熱模具至100°C左右，保持非晶合金溫度在過冷液相區(qū)范圍(75-110°C)內(nèi)進(jìn)行擠壓熱塑成型與紅寶石形成包鑲結(jié)構(gòu)，擠壓壓力為IMPa，冷去后取出戒指，最后對非晶合金戒指表面進(jìn)行整修處理。實施例3.使用Pt基塊體非晶合金底座包鑲鉆石及與鉬金首飾連接
采用銅模鑄造法制備Pt基非晶合金Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5，具體熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下Tg=235°C, Tx=333°C, ATx=98°C。根據(jù)首飾模具設(shè)計，將寶石和戒指指圈放置于設(shè)計好的模具中指定位置，將Pt基非晶合金放入模具中寶石和指圈之間位置，加熱模具至280°C左右，保持模具溫度在過冷液相區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行擠壓熱塑一體成型，擠壓壓力為lOMPa，同時形成“寶石一戒托一指圈”結(jié)構(gòu)。寶石與戒托為包鑲結(jié)構(gòu)連接，戒托與指圈采用嵌合連接。待豐旲具冷卻后取出完整首飾。實施例4.使用Au基塊體非晶合金項鏈掛墜吹塑包鑲紅寶石
采用銅模鑄造法制備金基非晶合金Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Si16.3,具體熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下Tg=128°C,Tx=186°C, AT=58°C。根據(jù)首飾模具設(shè)計，將紅寶石固定在設(shè)計好的模具內(nèi)指定位置，將Au非晶合金型胚放入吹塑模具一端中，加熱吹塑模具及非晶合金至150°C左右，保持非晶合金溫度在過冷液相區(qū)范圍(128°C ^186°C)內(nèi)，采用50kPa的吹塑氣壓吹入壓縮空氣，使塑性非晶合金緊貼模具內(nèi)側(cè)，對寶石進(jìn)行包鑲固定，同時形成具有空心結(jié)構(gòu)的掛墜。待冷卻后取出對掛墜表面進(jìn)行整修處理。實施例5.使用非貴金屬Cu基塊體非晶合金項鏈掛墜吹塑包鑲鋯石
采用銅模鑄造法制備Cu基非晶合金Cu46Zr42Al7Y5,具體熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下Tg=399°C， Tx=499°C, AT=100°C。根據(jù)首飾模具設(shè)計，將鋯石固定在設(shè)計好的模具內(nèi)指定位置，將Cu基非晶合金型胚放入吹塑模具一端中，加熱吹塑模具及非晶合金至450°C左右，保持非晶合金溫度在過冷液相區(qū)范圍內(nèi)，采用50kPa的吹塑氣壓吹入壓縮空氣，使塑性非晶合金緊貼模具內(nèi)側(cè)，對鋯石進(jìn)行包鑲固定，同時形成具有空心結(jié)構(gòu)的掛墜。冷去后取出，最后對掛墜表面進(jìn)行整修處理。實施例6.使用非貴金屬Mg基塊體非晶合金耳環(huán)包鑲鋯石
采用銅模鑄造法制備Mg基非晶合金Mg65Cu25Yltl,具體熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下Tg=140°C，Tx=200°C, ATx=60°C。根據(jù)模具設(shè)計，將鋯石放置于耳環(huán)模具中指定位置，同時將Mg基非晶合金放入模具中，加熱模具至180°C左右，保持模具溫度在過冷液相區(qū)范圍內(nèi)，隨后進(jìn)行擠壓熱塑成型，擠壓壓力為IMPa，冷卻后取出耳環(huán)。本發(fā)明優(yōu)選的塊體非晶合金主要是Au基、Pt或Pd基，因為這類非晶合金玻璃轉(zhuǎn)變溫度較低，使工藝要求更低更易操作。且這些金屬本身屬于貴金屬，售價也較高，符合首飾高貴的性質(zhì)，同時他們與普通狀態(tài)的Au和Pt等首飾材料具有很好的親和性，故包鑲結(jié)構(gòu)與首飾金屬基體的連接也很容易。包鑲寶石熱塑成型時既可直接采用非晶合金制作成完整首飾，也可以只制備成寶石的底托，然后再與普通貴金屬制成的首飾部分嵌合連接。
權(quán)利要求
1.一種采用非晶合金包鑲寶石的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 步驟I.選擇玻璃轉(zhuǎn)變溫度為70°c <Tg〈400°C、過冷液相區(qū)寬度ATX>30°C的塊體非晶合金材料； 步驟2.將寶石和塊體非晶合金放入模具中，采用熱塑成型工藝或吹塑成型工藝將上述非晶合金材料壓制形成包鑲結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用非晶合金包鑲寶石的方法，其特征在于步驟I中所述的塊體非晶合金材料優(yōu)選Au基、Pd基或Pt基。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用非晶合金包鑲寶石的方法，其特征在于步驟I中所述的塊體非晶合金可采用采用熔體急冷法、銅模鑄造法、水淬法或機械合金化法制備。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用非晶合金包鑲寶石的方法，其特征在于步驟2中所述的熱塑成型或吹塑成型工藝的溫度控制在過冷液相區(qū)范圍內(nèi)，即玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg與晶化溫·度Tx之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用非晶合金包鑲寶石的方法，其特征在于步驟2中所述的熱塑擠壓壓力控制在O. 05-10MPa,吹塑氣壓控制在50kPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用非晶合金包鑲寶石的方法，包鑲加工時采用過冷液相區(qū)溫度大于30℃的塊體非晶合金和熱塑或吹塑成型工藝，與金、鉑等傳統(tǒng)包鑲工藝相比，塊體非晶合金塑性更好，降低了加工時對寶石的可能損害；且可一次塑性成型，操作簡便，用時較短；非晶合金材料具有很強的耐腐蝕性，能長期保持金屬光澤，本發(fā)明優(yōu)選的塊體非晶合金主要是Au基、Pt或Pd基，這些金屬本身屬于貴金屬，售價也較高，符合首飾高貴的性質(zhì)，同時他們與普通狀態(tài)的Au和Pt等首飾材料具有很好的親和性，故包鑲結(jié)構(gòu)與首飾金屬基體的連接也很容易。
文檔編號A44C17/04GK102940351SQ201210475669
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者孔見, 嚴(yán)鈺龍 申請人:南京理工大學(xué)