專利名稱：景泰藍(lán)外露花紋用的合金及制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于景泰蘭工藝品用的銅基合金，更具體地說是用于景泰蘭外露花紋用的仿金銅基合金及制法。
景泰蘭是我國特有的具有民族藝術(shù)風(fēng)格的瓷銅結(jié)合的手工藝品，其特點(diǎn)是做工精湛，質(zhì)樸素雅，富麗名貴，美觀大方，受到中外人士的歡迎。
制造景泰蘭主要有六道工序，包括制胎、掐絲、點(diǎn)蘭、燒活、磨光，最后一道工序是為了裝飾，在景泰蘭露外的紫銅花紋上鍍一層黃金。但是這層鍍金經(jīng)過一段時(shí)間后，就會(huì)失掉金色而露出紫銅的顏色，必須回鍍。
隨著國際貿(mào)易和旅游事業(yè)的迅速發(fā)展，中國手工藝品生產(chǎn)相繼加快，黃金在工藝品上使用量急劇增加，而使這些黃金完全外流和消耗而不能回收。所以人們企圖用仿金材料來代替鍍金工藝。
仿金的合金材料，目前一般集中在Cu-Zn黃銅系、Cu-Al青銅系或Ti的氮化物。1978年瑞士Boillot公司歸納了世界七國和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的銅合金新標(biāo)準(zhǔn)中，Cu-15Zn的E85黃銅作為金黃色裝飾用黃銅(上海金屬，NO.4，1981)，日本的宮川大海指出(金屬材料工學(xué)，NO.4，1977)Cu-(5-20)％Zn合金，由于具有金黃色，用于建筑裝飾和用具等。
仿金合金根據(jù)應(yīng)用的環(huán)境和條件歸納有三類其一是首飾仿金材料，其特點(diǎn)是除要求材料具有14-18K的金色澤外，由于長期接觸人體，要求耐人汗，并具有一定的重量感；其二是擺件仿金合金材料，用于家庭各種擺件，特點(diǎn)是不常接觸人汗，只要求抗室溫下的大氣腐蝕，具有18K以上K金的色澤及良好的加工性能；其三是仿金材料用于各種小五金及其他裝飾品，特點(diǎn)界于上述兩種仿金材料之間，除了要求耐腐蝕，金色外，還要求耐磨和一定的機(jī)械性能。
雖然景泰蘭用仿金合金就是屬于擺件仿金合金材料，但是還要根據(jù)景泰蘭的制造工藝和使用條件必須滿足下列要求，才能應(yīng)用于景泰蘭的外露花紋的絲材上。其要求是1.具有18～22K金的色澤。
2.具有優(yōu)良的加工性能，σb＝35～45Kg/mm2，δ＝18～25％。
3.要求具有一定的抗氧化性，根據(jù)產(chǎn)品的使用條件，要求仿金材料在室溫下，耐大氣腐蝕半年(以庫存鍍金產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn))。
4.要求與各種顏色的琺瑯有良好的匹配性及一定的柔軟性。
5.與紫銅有良好的可焊性。
本發(fā)明的目的就在于研制出一種適用于景泰蘭露外花紋的仿金合金及其制法。
本發(fā)明的一種景泰蘭外露花紋用的合金，該合金由，重量百分?jǐn)?shù)，銅Cu 84.5～90％，鋁Al 0.5～1.0％，余量為鋅Zn所組成。
在本發(fā)明的景泰蘭外露花紋用的合金中銅的成分，重量百分?jǐn)?shù)，為88～90％為佳。
用于景泰蘭工藝品的一部位的仿金合金是各種外露花紋所要求的合金材料，其形狀為線材(絲材)。
本發(fā)明的一種景泰蘭外露花紋用的合金的熔煉方法是按合金成分，重量百分?jǐn)?shù)，銅84.5～90％，鋁0.5～1.0％，余量為鋅進(jìn)行配料，將銅置于石墨坩堝中，加入木炭作為熔鑄的覆蓋劑，在中頻感應(yīng)熔煉爐中加熱升溫，待銅熔化后，加入鋁和鋅，升溫至1100-1200℃，在1100-1200℃的溫度下保溫20～30分鐘，靜止扒渣，澆入鐵模，冷卻后脫模。
配料成分中，以銅為88-90％為好。
所用的木炭的量為以把原料的表面覆蓋完全為宜。在澆入鐵模時(shí)，以用鑄鐵模澆注成圓錠為好。圓錠將成為拉制線材的坯料，線材用在景泰蘭工藝品的外露花紋上(叫掰絲)。
一般Cu-5-15Zn合金加工硬化速率小，可塑性好，也具有一定的耐蝕性，還呈黃金色，國內(nèi)外多用于裝飾品。黃銅在大氣或高溫下，主要是脫鋅腐蝕，經(jīng)過800℃/1小時(shí)的高溫處理后，合金表面呈黑色或紫銅色，這完全是由于表面脫鋅的結(jié)果。
眾所周知，一般金屬表面有一層幾十埃的氧化膜，這層膜是金屬離子和金屬分子互相遷移的阻力，因此氧化膜的性質(zhì)，直接影響著金屬與合金的抗氧化及耐腐蝕性能。為了改善Cu-Zn合金的抗氧化性，在黃銅中加入少量的鋁，可在其表面形成一層Al2O3的致密的氧化膜，對(duì)合金起保護(hù)作用。更重要的是，當(dāng)氧化膜被破壞后，可自行恢復(fù)，這一效果可增加合金表面的抗氧化性。Cu-10Zn合金和Cu-15Zn合金的表面均呈黑紅色，但是在Cu-10Zn合金和Cu-15Zn合金中添加0.5-1.0Al后，而其表面呈金黃色。
將熔鑄好的仿金合金鑄錠取樣分析合格后切去冒口，車或刨掉外皮，消除表面缺陷后，于530-550℃的溫度下保溫30～40分鐘進(jìn)行熱拉、冷拉。在進(jìn)行熱處理時(shí)，于500-530℃進(jìn)行退火2小時(shí)兩次，退火間加工率達(dá)90～99％，道次加工率可達(dá)10-30％，酸洗用熱稀硫酸進(jìn)行。
本發(fā)明的仿金合金由于添加了少量鋁，使合金表面質(zhì)量及抗氧化性都得到改善，強(qiáng)度σb有所增加，但其熱加工性能及冷加工性質(zhì)仍很好， 又保持著良好的可塑性。
經(jīng)過冷加工及其熱處理，可制成各種規(guī)格的線材，最后將線材按景泰蘭制品的要求，再制成各種規(guī)格的扁絲，用這些扁絲，掰制各種花卉圖案花紋。用于景泰蘭的實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明的仿金合金的軟態(tài)機(jī)械性能與紫銅對(duì)比，其σa、σb都與紫銅非常接近。說明本發(fā)明的仿金合金完全滿足用于景泰蘭的要求。
為了使本發(fā)明的用于景泰蘭外露花紋的仿金合金，實(shí)際用于景泰蘭代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍍金工藝作了實(shí)驗(yàn)1.焊接實(shí)驗(yàn)景泰蘭工藝首先在制胎、掐絲工序中要求本發(fā)明的仿金合金與紫銅胎進(jìn)行釬焊，經(jīng)多次工藝實(shí)驗(yàn)，證明所研制的仿金合金能耐850-900℃的高溫釬焊，并與紫銅可焊性良好，特別適合“無Ag焊藥”。這為全部代掉貴金屬打下基礎(chǔ)，可適應(yīng)景泰蘭生產(chǎn)，能滿足制胎掐絲的焊接工序要求。
2.掐絲試驗(yàn)掐絲點(diǎn)蘭是景泰蘭生產(chǎn)中主要手工工序，要求材料非常柔軟，便于手工“掰活”操作，并能粘貼在各種曲度和平面部位上，實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明的仿金合金有良好的可塑性，能適應(yīng)掐絲工序的手工“掰活”要求。
3.本發(fā)明的合金與琺瑯的匹配實(shí)驗(yàn)景泰蘭的特點(diǎn)是琺瑯與銅燒結(jié)而成，金屬埋在琺瑯之中，要求兩者的膨脹系數(shù)相匹配，并相互浸潤(俗稱能抓蘭)，否則就會(huì)發(fā)生裂紋，甚至脫蘭。由于各種顏色的琺瑯并無具體的膨脹系數(shù)，用本發(fā)明的合金代替紫銅(Cu)是否能滿足其使用的要求，必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
長期的手工制做景泰蘭證明琺瑯(釉子)與紫銅具有良好的匹配性，而采用本發(fā)明的仿金合金代替紫銅鍍金工藝，是否能匹配抓蘭，采用多批本發(fā)明的仿金合金的景泰蘭制品的實(shí)際實(shí)驗(yàn)，證明了本發(fā)明的仿金合金與琺瑯具有良好的匹配性和浸潤性外，實(shí)驗(yàn)也表明，在不同的溫度下本發(fā)明的仿金合金的線膨脹系數(shù)與紫銅相近似，見表1，用本發(fā)明的仿金合金制成的景泰蘭制品在以后的拋光中都沒有發(fā)生裂紋和脫蘭現(xiàn)象，實(shí)踐證明本發(fā)明的仿金合金完全適應(yīng)燒蘭工序，完全可以代替紫銅鍍金工藝。
表1 紫銅與本發(fā)明的仿金合金線膨脹系數(shù)的比較
4.拋光與色澤原景泰蘭工藝在燒蘭后，必須進(jìn)行拋光，然后鍍金，使表面花紋線呈黃金色?，F(xiàn)在用本發(fā)明的仿金合金制取景泰蘭代替紫銅鍍金工藝，表面的光潔度與色澤要靠本發(fā)明的仿金合金的表面拋光，經(jīng)過精拋實(shí)驗(yàn)，可以使表面光亮呈金黃色澤。關(guān)于工藝美術(shù)制品的鍍金色澤的標(biāo)定問題是尚待研究解決的課題?，F(xiàn)在工藝美術(shù)行業(yè)都俗稱K金的呈色說明鍍金的色澤，是不科學(xué)的。實(shí)際上K金之稱是標(biāo)定黃金含量的一種標(biāo)志，以純金為24K，由于添加各種合金元素后稱之K金，也就是說K金實(shí)質(zhì)是金的合金。隨著金的不同含量分為22K、18K、14K金等。但是，金中所含的合金元素不同，盡管合金的量相同(同一K金等級(jí))，所呈色澤并非相同。鑒于目前還沒有描述黃金色澤的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，一般還用K金色澤論之。另外，鍍金工藝中表面色澤都還靠人工目測定標(biāo)。色度學(xué)認(rèn)為人眼對(duì)顏色的微小差異具備非常敏銳的覺察力。所謂顏色實(shí)質(zhì)就是可見光的輻射能量刺激人眼而引起的感覺。一般材料顏色的測量也都以眼睛功能為基礎(chǔ)的。用本發(fā)明的仿金合金所制取的景泰蘭制品經(jīng)過目測檢驗(yàn)認(rèn)為達(dá)到了景泰蘭產(chǎn)品對(duì)銅活的技術(shù)要求，色澤相當(dāng)于18～22K的金色。
5.抗氧化實(shí)驗(yàn)仿金材料在應(yīng)用中很重視耐蝕問題，其耐蝕性與其使用的環(huán)境、條件有關(guān)。景泰蘭的應(yīng)用環(huán)境主要是室內(nèi)，與室溫、室內(nèi)氣氛、室內(nèi)濕度有關(guān)。用本發(fā)明的仿金合金制的景泰蘭應(yīng)以庫存的鍍金的景泰蘭產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)達(dá)到在室溫、室內(nèi)的大氣條件下，半年內(nèi)防蝕性與現(xiàn)行鍍金景泰蘭產(chǎn)品相當(dāng)。
目前，國內(nèi)工藝美術(shù)界對(duì)材料的耐氧化問題，并無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法。根據(jù)上述的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
(1)將用本發(fā)明的仿金合金制的景泰蘭制品與鍍金景泰蘭制品，同時(shí)擺放在廠的庫房內(nèi)。
(2)將用本發(fā)明的仿金合金制的景泰蘭制品與鍍金景泰蘭制品同時(shí)擺放在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)箱中，同時(shí)擺放半年以上，溫度變化范圍18℃～32℃，相對(duì)濕度30-40％三個(gè)月，70-80％三個(gè)月。經(jīng)檢查用本發(fā)明的仿金合金制成的景泰蘭產(chǎn)品與鍍金景泰蘭產(chǎn)品耐蝕性相似。
另一組對(duì)比的兩種景泰蘭仿金的，鍍金的在櫥柜中實(shí)地?cái)[放近兩年，沒有發(fā)現(xiàn)兩者有明顯差異與變化。
另外，用本發(fā)明的仿金合金制成的景泰蘭制品還有一個(gè)特點(diǎn)，不怕擦拭，即使經(jīng)長期擺放或使用時(shí)有些變色，經(jīng)過擦拭也能重新保持金色，而鍍金的景泰蘭經(jīng)擦拭或長期使用會(huì)失掉金色而落銅，必須進(jìn)行產(chǎn)品“回鍍”。
本發(fā)明的景泰蘭外露花紋用的仿金合金的優(yōu)點(diǎn)在于1.本發(fā)明的景泰蘭外露花紋用的仿金合金，經(jīng)過焊接、掐絲與琺瑯匹配、拋光與光澤、抗氧化等實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明的仿金合金完全適合用于景泰蘭的制造，具有良好的可塑性和機(jī)械性能，與紫銅有良好的可焊性，與紫銅的線膨脹系數(shù)相似，與琺瑯有良好的匹配性，能夠抓蘭，拋光后其色澤相當(dāng)于18-22K金色，可以代替景泰蘭的鍍金工藝，節(jié)約了黃金，降低了景泰蘭的成本，消除了鍍金工藝中氰化物對(duì)環(huán)境的污染。
2.本發(fā)明的仿金合金，應(yīng)用于景泰蘭中，有利于使用無銀焊藥，又可降低成本，還能代用原景泰蘭工藝中的金、銀貴金屬。
3.用本發(fā)明的仿金合金制出的景泰蘭制品，在使用條件下，擺放三年以上，與鍍金的景泰蘭產(chǎn)品相似，不怕擦拭，有利于長期存放和使用。
以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)品景泰蘭外露花紋用的仿金合金作進(jìn)一步的說明，將有助于對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的了解，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受這些實(shí)施例的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書來決定。
實(shí)施例1本實(shí)施例的景泰蘭外露花紋用的仿金合金，按合金的成分，重量百分?jǐn)?shù)，銅89.0％，鋁0.7％，鋅10.3％進(jìn)行配料，原料銅、鋁、鋅的純度為99％以上(銅為1號(hào)電解銅，鋁為A00，鋅為一號(hào)純鋅)。將銅置于石墨坩堝中，加入木炭作為熔鑄的覆蓋劑，木炭所加入的量，以將原料表面覆蓋完全為宜，在中頻感應(yīng)熔煉爐中加熱升溫，待銅熔化后，加入鋁和鋅。升溫至1150℃，在1150℃保溫25分鐘，靜止扒渣，澆入鐵模，冷卻后脫膜。
對(duì)熔煉出來的合金進(jìn)行了化學(xué)分析，其結(jié)果(重量百分?jǐn)?shù))為銅Cu89.1％，鋁Al 0.69％，鋅Zn1 0.15％。
按上述的方法加工成材后，經(jīng)制成景泰蘭的試驗(yàn)表明，本實(shí)施例的仿金合金完全適用于景泰蘭的生產(chǎn)。
實(shí)施例2其操作方法和設(shè)備與實(shí)施例1基本相同，唯不同的是，配料時(shí)銅為85％，鋁0.9％，鋅14.1％，升溫至1200℃，在1200℃保溫20分鐘。
熔煉出的合金成分為銅85.10％，鋁0.91％，鋅13.94％。
實(shí)施例3其操作方法和設(shè)備與實(shí)施例1基本相同，唯不同的是，配料時(shí)銅為87％，鋁0.55％，鋅12.45％，升溫至1100℃，在1100℃保溫30分鐘。
熔煉出的合金成分為銅87.0％，鋁0.53％，鋅12.30％。
權(quán)利要求
1.一種景泰蘭外露花紋用的合金，其特征是，該合金由，重量百分?jǐn)?shù)，銅84.5-90％，鋁0.5-1.0％，其余為鋅所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種景泰蘭外露花紋用的合金，其特征是，銅，重量百分?jǐn)?shù)，為88-90％。
3.一種景泰蘭外露花紋用的合金的熔煉方法，其特征是，1)按合金成分，重量百分?jǐn)?shù)，銅84.5-90％，鋁0.5-1.0％，余量為鋅進(jìn)行配料，2)將銅置于石墨坩堝中，加入木炭作為熔鑄的覆蓋劑，在中頻感熔煉爐中加熱升溫，待銅熔化后，加入鋁和鋅，升溫至1100-1200℃，在1100-1200℃的溫度下保溫20-30分鐘，3)靜止扒渣，澆入鐵模，冷卻后脫模。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種景泰蘭花紋用合金的熔煉方法，其特征是，銅的配料成分，重量百分?jǐn)?shù)，為88-90％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于景泰藍(lán)外露花紋用的仿金銅基合金及制法。該仿金合金由,重量百分?jǐn)?shù),銅84.5—90%,鋁0.5—1.0%,余量為鋅所組成。其制法是按上述的成分配料,先將銅加入坩堝中。加入木炭,加熱至銅熔化后,加入鋁和鋅,升溫至1100～1200℃,在此溫度范圍下保溫20—30分鐘,靜止扒渣,澆入鐵模,脫模。扒皮,經(jīng)熱開坯,中間熱處理和冷加工成絲材。該合金適用于景泰藍(lán)的制造,節(jié)約了黃金。降低了景泰藍(lán)成本,消除了氰化物對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)C22C9/04GK1250817SQ98120279
公開日2000年4月19日 申請(qǐng)日期1998年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月14日
發(fā)明者劉銘德 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院