CN120924821A - 一种925银首饰的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种925银首饰的制作方法，包括S1：配制合金成分，S2：铸树结构设计，S3：铸造工艺，S4：铸件致密化处理，其中，合金成分包括银92.5～93.0％，铂1.0～3.0％，铜0.05～0.5％，锌1.5～3.5％，铟1.5～3.5％，锡0.03～0.3％，锗0.05～0.5％，稀土0.03～0.3％，硼0.003～0.02％。上述制作方法通过优化合金成分，改善其铸造性能，通过优化铸造工艺，提高金属液补缩能力，减少缩松与气孔，提高铸件的初始致密度，再通过后续复合处理，使铸件表面至浅表面的致密度进一步提高，晶粒细化，表面粗糙度进一步降低，有利于满足首饰表面高光亮度的需要。

Description

一种925银首饰的制作方法

技术领域

本发明涉及贵金属首饰制造技术领域，尤其涉及一种925银首饰的制作方法。

背景技术

传统925银具有漂亮的白色，强度和硬度适中，可满足镶嵌宝石要求，广泛应用于首饰及工艺品。由于镶嵌首饰的结构复杂，款式繁多，一般只能通过铸造来成型。相比其它铸造成型工艺而言，石膏型精密铸造工艺具有对产品结构和批量的适应性广、尺寸精度较高、表面质量较好、清理方便等特点，因此石膏型精密铸造成型工艺成为925银镶嵌首饰成型的主要方式。石膏型精密铸造925银首饰的基本过程是：将首饰蜡模组装成树，用铸粉浆料将其包埋，经脱蜡焙烧后制成高温铸型，将金合金材料熔化后，借助真空吸铸、离心铸造等方式将金属液浇注到高温铸型的型腔内，冷凝后得到首饰铸件。将铸件进行打磨、组合焊接、镶嵌、抛光、电镀，最终制成首饰成品。

一般925银首饰要通过高度抛光获得镜面效果，生产中常借助10倍放大镜进行质量检验，这对首饰铸件表面质量提出了较高要求。许多在工业或工艺品铸造领域中属于表面优质的铸件，按照首饰产品的质量标准却只能归为存在表面缺陷的残次品。尤其是对于一些品牌高端银饰，质量要求非常高，要求金属坯件质地细腻致密，无需经过反复修理便能获得镜面光亮效果。

影响首饰铸件致密度的因素是多方面的，涵盖金属材料、铸型材料、铸造设备、铸造工艺、后续处理等等。925银首饰铸造中最常见、最突出的问题是铸件的致密度不够，表面有疏松缺陷。一旦铸件表面出现疏松，尤其是程度较严重的疏松，将显著恶化表面抛光质量，在抛光时形成的是凹凸不平、致密度差的表面，很难获得均匀高亮的镜面效果，如图1所示。即使产品最后经过电镀，也常常是在疏松区上镀困难而存在色泽反差、变色斑区等问题，严重影响产品表面质量，降低了首饰的抗腐蚀性能。而当首饰铸件出现疏松缺陷后也缺乏有效的办法，一般只能采用焊补或专门的电动打压工具将首饰表面锻打密实，既费工费时又效果不佳，且明显增加贵金属损耗。因此，如何提高925银首饰铸件致密度成为困扰首饰企业生产的难题。

一般首饰铸造为一型多件的方式，为利于金属液充填，提高金属出品率和石膏铸型的利用率，铸件的蜡型一般呈倒伞状连接到直浇道(树芯)上，铸树结构和浇注系统的设计对于铸件质量的影响很大。传统做法以经验为主，生产质量常出现波动，铸件致密度差的问题较普遍。迄今，有关925银首饰铸造材料及提高首饰铸件致密度的研究报道比较少，且在实际生产中普遍存在一些问题。例如，中国专利CN201310023456.7公开了一种抗氧化银合金及其制备方法，其化学成分为Ag 92.5％，Cu 5％，稀土元素2.5％，通过添加稀土元素提高抗氧化性，适用于首饰铸造，但是如此高的稀土含量是行不通的。中国专利CN201810567890.1公开了一种银合金首饰精密铸造工艺，它采用真空吸铸技术，减少气孔缺陷，提高首饰表面光洁度。但是它采用的是硅溶胶-锆英粉复合型壳，并非石膏型铸造，铸件表面粗糙度和脱壳清理难度是银合金首饰难接受的。中国专利CN201510203456.7公开了一种高流动性银合金及其制备方法，其化学成分：Ag 90-93％，Cu 4-6％，In 1-2％，Ge0.5-1％，B 0.01-0.05％，合金具有良好的流动性，适合薄壁件铸造，但是该合金的结晶温度间隔超过了100℃，铸件容易出现疏松缺陷。中国专利CN201810765432.1公开了一种低收缩银合金及其失蜡铸造工艺，合金的化学成分为：Ag 92.5％，Cu 4％，Pd 2％，Ga 1.5％，其线收缩率只有0.8％，可通过Pd/Ga协同作用抑制缩孔，适合应用于大尺寸银饰整体铸造，但是该合金的结晶间隔也将近100℃，也容易出现铸件致密度差的问题。中国专利CN201920876543.2公开了一种无镍无镉银合金铸造材料，它用0.5％Mn和0.3％Si替代传统Ni和Cd，改善了铸造脱模性能。但是该材料采用石膏型铸造时表面容易粘砂，而且容易出现热裂。中国专利CN201610845678.9公开了一种抗变色铸造银合金及其制备方法，其化学组成为：Ag 92.5％，Cu4.8％，Zn 1.5％，Ge 0.8％，Ga 0.4％，该合金的流动性良好，但是结晶温度间隔超过110℃，存在较大的疏松倾向。

首饰结构比较纤细，采用常规的重力浇注成型难度较大，需要借助负压、离心力等外力作用提高充填效果，但是它们在提升铸件完整充型和致密度方面仍不足。为此，业界在改进首饰铸造手段方面开展了相关研究，例如，中国专利CN201510789012.3公开了一种贵金属首饰的真空吸铸装置及方法，它采用双重真空系统，熔炼室(10-2Pa)与铸造室(10-1Pa)独立控制，采用倾斜式吸铸，铸模倾斜15°～30°，金属液沿壁面平稳填充，红外测温反馈实时调节吸铸速度(50～100mm/s)。该方法对减少铸件气孔有一定益处，但是倾斜吸铸对于充填和致密度均匀性不利。中国专利CN201710123456.X公开了一种首饰精密铸造的气压-差压复合加压装置，它采用两段式加压，先0.3MPa气压预紧，再差压(0.5MPa)快速充型，模具内置微型压力传感器，动态调节加压曲线，它要解决的是复杂镶石首饰的填充完整问题，采用的不是石膏型。

铸件成型过程中影响因素多，难免出现孔洞缺陷而导致致密度不高的问题，如何对铸件进行后续的致密化处理颇为业界关注。热等静压处理是使铸件致密化的一个有效途径，它是将铸件放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，铸件内的孔洞得以弥合，从而提高了铸件的致密度。通常情况下，热等静压工艺要采用很高的压力，才能有效改善铸件内在致密度。例如，中国专利CN201810234567.8公开了一种金银合金铸件的热等静压处理方法，它采用两段式处理，先120MPa/750℃处理2h，使宏观缺陷闭合，再在80MPa/600℃处理4h，以消除微观孔隙，经处理后铸件的致密度达99.98％。但是，这种处理需要使用承压非常高的设备，按照国家对压力容器的分类标准，压力可分为低压、中压、高压和超高压四个等级，其中低压为0.1～1.6MPa，中压为1.6～10.0MPa，高压为10.0～100.0MPa，超高压为≥100.0MPa。压力越高，设备的安全隐患越大，尤其是对于高温下的热等静压处理，设备非常庞大，过于昂贵，而首饰铸件结构纤细，体量小，致使该工艺的性价比过低，难以应用于首饰铸造生产中，且现有的925银材料也不适合用热等静压进行处理。

发明内容

为了克服现有技术的不足，没有专门针对925银首饰铸件高致密化的技术方案，本发明提供一种925银首饰的制作方法，通过优化合金成分，改善其铸造性能，通过优化铸造工艺，采用负压/加压/振动的复合方式，提高金属液补缩能力，减少缩松与气孔，提高铸件的初始致密度。再通过连续无氧化退火、磁力抛光、中压级热等静压处理、二次磁力抛光复合处理，使铸件表面至浅表面的致密度进一步提高，晶粒细化，表面粗糙度进一步降低，有利于满足首饰表面高光亮度的需要。

本发明采用如下技术方案实现：

一种925银首饰的制作方法，包括如下制备步骤：

S1：配制合金成分

所述合金成分包括如下质量百分比的组分：

银92.5～93.0％，铂1.0～3.0％，铜0.05～0.5％，锌1.5～3.5％，铟1.5～3.5％，锡0.03～0.3％，锗0.05～0.5％，稀土0.03～0.3％，硼0.003～0.02％；

S2：铸树结构设计

铸树结构采用铸件-水线-树芯-浇口窝的四级连通结构；

S3：铸造工艺

铸造装备包括熔铸机、电源系统、PLC系统、真空系统、水冷系统、保护气站系统、压缩空气系统及振动台；

金属炉料投入石墨坩埚后，将熔炼室抽真空到10～100Pa，然后充入工业纯氩到0.06～0.09MPa，感应加热使金属炉料熔化，并通过热电偶精准控制金属液温度；将焙烧好的石膏型装载在铸造室的装载台上，在铸型顶面放置耐热垫圈，启动底部气缸将铸型上升，并压紧到熔炼室底板上，形成铸造室的密闭空间，将铸造室抽真空到10～100Pa；控制金属液浇注温度比合金的液相线温度高出30～100℃，浇注温度达到后，坩埚塞杆提起，金属液注入铸型的浇口窝，在真空负压作用下，金属液平稳充填到各铸件型腔内；浇注后，1～5s内，启动振动台，设置振动频率为50～100Hz，振幅0.1～0.3mm，设置振动持续时间为15～45s；浇注后2～10s，启动凝固加压；

S4：铸件致密化处理

采用连续无氧化隧道炉对铸件进行退火，铸件温度降至100℃以下，出炉；

将铸件置于磁力抛光机中进行一次磁力抛光；

将经过磁力抛光处理的铸件放入中压级热等静压炉中进行致密化处理；

经过热等静压处理的铸件，再放入磁力抛光机中进行二次磁力抛光。

进一步地，在步骤S1中，稀土与B的质量比为(8～15)：1，如8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1。

进一步地，在步骤S1中，合金的液相线温度不超过950℃，结晶温度间隔控制在70℃以内。

进一步地，在步骤S1中，稀土为铈、钇、镧、钕、钆中的一种或多种。

在以上材料中，银为含量99.95wt％及以上的纯银，铂为含量99.95wt％及以上的纯铂，铜为含量99.95wt％及以上的纯铜，锌为含量99.95wt％及以上的纯锌，铟为含量99.95wt％及以上的纯铟，锡为含量99.95wt％及以上的纯锡，锗为含量99.95wt％及以上的纯锗，硼为含量99.95wt％及以上的纯硼，铈为含量99.95wt％及以上的纯铈，钇为含量99.95wt％及以上的纯钇，镧为含量99.95wt％及以上的纯镧，钕为含量99.95wt％及以上的纯钕，钆为含量99.95wt％及以上的纯钆。

进一步地，在步骤S2中，在种植蜡树时，控制各铸件主体部位的当量厚度差别在2mm以内，将当量厚度小的铸件安排在树的中间部位，当量厚度大的铸件安排在树顶，控制树底的铸件距离浇口杯20mm以上；浇注水线连接到铸件最厚的部位，控制水线的直径为铸件最大厚度的1.3～2.5倍；树芯的直径是水线的1.5～3倍，浇口窝的直径是树芯的2～5倍；壁厚基本一致的戒指、耳环、链节的铸件采用单支水线，手镯、吊坠的体量大的铸件以及花丝类的精细铸件采用2支或以上的分支水线，并将所有分支水线汇集到主水线上，控制所有分支水线的截面积总和为主水线截面积的1.2～1.8倍；水线与树芯的连接设置为螺旋式均匀分布，铸件间距不小于2.5mm；浇口窝设计为半球形，并在浇口窝在底部设置缓冲锥，锥角为90～120°。

进一步地，在步骤S3中，耐热垫圈的内径比浇口窝口沿直径大10～20mm，外径比铸型钢圈内径小5～10mm。

进一步地，在步骤S3中，凝固加压的参数设置为：结构相对简单的常规铸件的加压压力为0.2～0.3Mpa，加压持续时间50～100s，带有复杂热节的铸件为分段加压，先在0.1～0.2MPa压力下加压10～20s，再在0.25～0.3MPa压力下持续加压50～120s。

进一步地，在步骤S4中，退火的参数设置为：退火温度为600～650℃，传送速度0.5～2m/min。

进一步地，在步骤S4中，一次磁力抛光的具体要求为：采用直径0.5～0.6mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光3～5min，共抛光12～20min。

进一步地，在步骤S4中，致密化处理的具体要求为：控制加热温度为925银合金固相线以下40～60℃，加压压力为9.5～10MPa，并在此高温高压下保持120～180min。

进一步地，在步骤S4中，二次磁力抛光的具体要求为：采用直径0.3～0.4mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光2～3min，共抛光8～12min。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的925银首饰的制作方法通过优化合金成分，改善其铸造性能，通过优化铸造工艺，采用负压/加压/振动的复合方式，提高金属液补缩能力，减少缩松与气孔，提高铸件的初始致密度，再通过连续无氧化退火、磁力抛光、中压级热等静压处理、二次磁力抛光复合处理，使铸件表面至浅表面的致密度进一步提高，晶粒细化，表面粗糙度进一步降低，有利于满足首饰表面高光亮度的需要。

附图说明

图1为现有技术中925银戒指铸件表面的疏松图。

具体实施方式

为了解决现有技术问题，本发明作出如下的优化处理：在材料设计方面，在保证925银成色的基础上，通过成分优化匹配来调节合金的熔点，缩小合金的凝固结晶间隔，同时细化铸造组织，阻止铸件组织在后续热等静压处理中出现晶粒长大问题。在铸造工艺方面，改进铸树和铸件水线设计，优化金属液铸造温度和铸型温度，采用保护气氛熔炼、负压吸铸、凝固加压和振动结晶的综合措施，使铸造结晶组织细化，减少铸造气孔和缩松缺陷；在铸件后处理方面，先采用连续无氧化隧道炉对铸件进行退火，为表面闭合提供韧塑性基础，再通过一次磁力抛光使表面微孔闭合，减小亚微孔尺寸，然后采用中压等级的热等静压炉，对首饰铸件在接近固相线温度进行热等静压处理，促使表面和浅表层的孔洞发生闭合，最后再经二次磁力抛光处理，消除热等静压处理时可能引入的表面烧结痕迹，使新暴露的亚表层显微孔洞闭合，并进一步降低表面粗糙度。另外，通过表面塑性变形诱导晶粒进一步细化。

具体技术方案如下：

1.合金成分设计

银含量按重量百分比控制在92.5％～93％，以满足925银材料的成色要求。以铂、铜、锌、铟、锡、锗、稀土、硼为合金元素，铂用于改善银的抗变色性能和强韧性，并作为合金热处理时的晶粒细化剂，控制铂含量为合金重量百分比的1.0～3.0％；铜用于提高合金强度，改善合金融合性能，控制铜含量为合金重量百分比的0.05～0.5％；锌用于改善合金的铸造性能和抗变色性能，控制锌含量为合金重量百分比的1.5～3.5％；铟用于增加合金强度和硬度，降低合金熔点，控制铟含量为合金重量百分比的1.5～3.5％，锡用于改善合金的耐蚀性，控制锡含量为合金重量百分比的0.03～0.3％，锗用于改善合金的铸造性能和抗变色性能，控制锗含量为合金重量百分比的0.05～0.5％；稀土作为晶粒细化剂和精炼剂，细化合金组织，改善冶金质量和铸造性能，可采用铈、镧、钇、钆、钕等元素中的一种或多种，控制其含量为0.03～0.3％；硼作为热等静压处理时促进显微孔洞闭合的催化元素，它可以将元素扩散系数提高，从而缩短处理的时间，控制其含量为0.003～0.02％。其余为不可避免的杂质。控制稀土与B的质量比例为(8～15)：1，以便发挥两者在银合金热处理时抑制晶粒长大的协同效应。

综上所述，本申请的银合金化学组成为：银92.5～93.0％，铂1.0～3.0％，铜0.05～0.5％，锌1.5～3.5％，铟1.5～3.5％，锡0.03～0.3％，锗0.05～0.5％，稀土0.03～0.3％，硼0.003～0.02％。

通过上述合金元素的匹配，使合金的液相线温度不超过950℃，结晶温度间隔控制在70℃以内。合金具有较好的流动性，晶粒组织细小，使铸件的致密度得到改善。

2.铸树结构设计

为提高铸件出品率和生产效率，降低生产成本，首饰蜡件须通过水线逐个焊接在直浇道棒(树芯)上，构成树状的蜡型。铸树的结构设计对金属液的充填和补缩过程影响很大。

在种植蜡树时，控制各铸件主体部位的当量厚度差别在2mm以内。将当量厚度小的铸件安排在树的中间部位，当量厚度大的铸件安排在树顶，控制树底的铸件距离浇口杯20mm以上。浇注水线连接到铸件最厚的部位，控制水线的直径为铸件最大厚度的1.3～2.5倍。树芯的直径是水线的1.5～3倍，浇口窝的直径是树芯的2～5倍。根据铸件产品结构确定水线的规格、连接位置、数量和进水方式，壁厚基本一致的戒指、耳环、链节等铸件优先采用单支水线，手镯、吊坠等体量大的铸件以及花丝类的精细铸件，采用2支或以上的分支水线，并将所有分支水线汇集到主水线上，控制所有分支水线的截面积总和为主水线截面积的1.2～1.8倍。壁厚不均匀、存在多个热节点、局部有纤细结构的铸件，按照主分支水线+辅助分支水线的方式设置，主分支水线连接在最厚大的热节处，分支水线分别设置在其余热节或纤细处。水线与树芯的连接优先设置为螺旋式均匀分布，铸件间距不小于2.5mm。浇口窝设计为半球形，并在浇口窝在底部设置缓冲锥，锥角为90～120°。

3.铸造工艺

为改善金属液的充填性能和铸件致密度，本申请采用真空保护熔炼+负压吸铸+凝固加压+震动结晶的联动铸造工艺。

(1)铸造装备由熔铸机、电源系统、PLC系统、真空系统、水冷系统、保护气站系统、压缩空气系统、振动台等部分组成。熔铸机包含熔炼室和铸造室，通过橡胶阻尼垫安装紧固在振动台上。PLC系统与电源系统组合在一起，其余系统单独设置，通过管线构成整个装备，完成金属在保护气氛下熔炼、自动浇注、凝固加压和振动结晶等环节。

(2)金属炉料投入石墨坩埚后，将熔炼室抽真空到10～100Pa，然后充入工业纯氩到0.06～0.09MPa，感应加热使金属炉料熔化，并通过热电偶精准控制金属液温度。

(3)将焙烧好的石膏型装载在铸造室的装载台上，在铸型顶面放置耐热垫圈，垫圈内径比浇口窝口沿直径大10～20mm，外径比铸型钢圈内径小5～10mm，启动底部气缸将铸型上升，并压紧到熔炼室底板上，形成铸造室的密闭空间。将铸造室抽真空到10～100Pa。

(4)根据铸件结构，控制金属液浇注温度比合金的液相线温度高出30～100℃。浇注温度达到后，坩埚塞杆提起，金属液注入铸型的浇口窝，在真空负压作用下，金属液平稳充填到各铸件型腔内。

(5)浇注后1～5s内启动振动台，设置振动频率为50～100Hz，振幅0.1～0.3mm。振动产生的剪切力将凝固初期形成的枝晶打断，形成更多结晶核心，从而细化晶粒。但是如振动时间过长，将对铸件表面质量产生干扰，导致表面粗糙度升高。设置振动持续时间为15～45s，可取得良好的效果。

(6)浇注后2～10s，启动凝固加压。在金属液在压力作用下克服沿程阻力，将金属液强制压入热节区，为铸件凝固收缩提供更多的补缩作用。加压时间过早，容易造成金属液飞溅，导致铸件出现氧化夹杂物；加压时间过晚，金属液补缩通道隔断，起不到增强补缩的效果。结构相对简单的常规铸件，设置一段加压方式，设置加压压力为0.2～0.3Mpa，加压持续时间50～100s。带有复杂热节的铸件，优先设置分段加压，先在0.1～0.2MPa压力下加压10～20s，再在0.25～0.3MPa压力下持续加压50～120s。

4.铸件致密化处理

(1)采用连续无氧化隧道炉对铸件进行退火，设置退火温度为600～650℃，传送速度0.5～2m/min，铸件温度降至100℃以下出炉。通过退火消除铸态应力，降低硬度，激活晶界扩散，为后续磁力抛光塑性变形提供韧性基础。同时，使材料发生再结晶，细化晶粒组织。

(2)将铸件置于磁力抛光机中进行一次磁力抛光，采用直径0.5～0.6mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光3～5min，共抛光12～20min。利用钢针的撞击作用使显微孔洞边缘金属流动填充，同时使铸件表层加工硬化。经磁力抛光处理后，铸件表面显微孔洞的密度降低20～40％，最大孔洞尺寸降低15～30％，同时也使表面粗糙度降低。

(3)将经过磁力抛光处理的铸件放入中压级热等静压炉中进行致密化处理。控制加热温度为925银合金固相线以下40～60℃，加压压力为9.5～10MPa，并在此高温高压下保持120～180min。通过磁力抛光已闭合的浅表显微孔洞，由于冷作硬化层稳定性高，在此阶段处理时不易重新张开。气压在此区间振荡，铸件表面局部发生蠕变，促使显微孔洞闭合，进一步提高了铸件表面致密度。在高温高压处理过程中，由于Ru和RE的晶界强化作用，有效钉扎晶界，使材料发生动态再结晶，抑制了晶粒长大，使晶粒度得以维持或者更加细化。

(4)经过热等静压处理的铸件，再放入磁力抛光机中进行二次抛光，采用直径0.3～0.4mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光2～3min，共抛光8～12min。通过二次抛光，消除热等静压处理时可能引入的表面烧结痕迹，使新暴露的亚表层显微孔洞闭合，并进一步降低表面粗糙度。另外，通过表面塑性变形诱导晶粒进一步细化。

经上述处理后的925银合金铸件，致密度达到99％以上，晶粒尺寸细化，表面粗糙度明显低于常规首饰铸件，在后续抛光时容易达到高度亮泽的效果。

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在以下实施例中，比例代表为质量比。

实施例1铸造925银戒指

1.配制合金成分

本实施例的合金成分为：铂2.0％，铜0.1％，锌2.4％，铟2.4％，锗0.4％，锡0.05％，铈0.04％，镧0.03％，硼0.006％，其余为银，以及不可避免的杂质。铈+镧之和与硼的比例为11.7:1。

本合金的液相线温度为933℃，结晶温度间隔为64℃。合金具有较好的铸造流动性，有利于实现逐层凝固方式，并且在晶粒细化剂作用下获得细晶组织。

2.铸树结构设计

在种植蜡树时，控制各铸件主体部位的当量厚度差别在1.5mm以内。将当量厚度小的铸件安排在树的中间部位，当量厚度大的铸件安排在树顶，控制树底的铸件距离浇口杯25mm。浇注水线连接到铸件最厚的部位，控制水线的直径为铸件最大厚度的2倍。树芯的直径是水线的2.5倍，浇口窝的直径是树芯的3倍。采用单支水线，连接在最厚大的热节处。水线与树芯的连接优先设置为螺旋式均匀分布，铸件间距不小于3mm。浇口窝设计为半球形，并在浇口窝在底部设置缓冲锥，锥角为100°。

3.铸造工艺

(1)铸造装备由熔铸机、电源系统、PLC系统、真空系统、水冷系统、保护气站系统、压缩空气系统、振动台等部分组成。熔铸机包含熔炼室和铸造室，通过橡胶阻尼垫安装紧固在振动台上。PLC系统与电源系统组合在一起，其余系统单独设置，通过管线构成整个装备，完成金属在保护气氛下熔炼、自动浇注、凝固加压和振动结晶等环节。

(2)金属炉料投入石墨坩埚后，将熔炼室抽真空到40～50Pa，然后充入工业纯氩到0.07～0.08MPa，感应加热使金属炉料熔化，并通过热电偶精准控制金属液温度。

(3)将焙烧好的石膏型装载在铸造室的装载台上，在铸型顶面放置耐热垫圈，垫圈内径比浇口窝口沿直径大12mm，外径比铸型钢圈内径小8mm，启动底部气缸将铸型上升，并压紧到熔炼室底板上，形成铸造室的密闭空间。将铸造室抽真空到40～50Pa。

(4)控制金属液浇注温度比合金的液相线温度高出60℃。浇注温度达到后，坩埚塞杆提起，金属液注入铸型的浇口窝，在真空负压作用下，金属液平稳充填到各铸件型腔内。

(5)浇注后2s内启动振动台，设置振动频率为70Hz，振幅0.1～0.13mm。设置振动持续时间为32s。

(6)浇注后4s，启动凝固加压。设置加压压力为0.27Mpa，加压持续时间60s。

4.铸件致密化处理

(1)采用连续无氧化隧道炉对铸件进行退火，设置退火温度为620℃，传送速度1.3m/min，铸件温度降至80℃出炉。

(2)将铸件置于磁力抛光机中进行一次磁力抛光，采用直径0.35mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光4min，共抛光16min。

(3)将经过磁力抛光处理的铸件放入中高压级热等静压炉中进行致密化处理。控制加热温度为925银合金固相线以下50℃，加压压力为10MPa，并在此高温高压下保持150min。

(4)经过热等静压处理的铸件，再放入磁力抛光机中进行二次抛光，采用直径0.55mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光2.5min，共抛光10min。

4.实施效果对比

采用斯特林银在大气下熔炼后负压吸铸制作首饰戒指铸件，与经上述处理后的925银合金戒指铸件，对比它们的致密度、晶粒尺寸和表面粗糙度，结果如表1所示，可以明显反映出本实施例的复合处理工艺，显著提高了铸件致密度，降低了铸件表面粗糙度，且晶粒尺寸得到了有效细化，非常有利于首饰后续抛光时达到高度亮泽的效果。

表1

实施例2铸造925银耳环

1.配制合金成分

本实施例的合金成分为：铂1％，铜0.15％，锌2.8％，铟3.3％，锡0.1％，锗0.05％，钇0.07％，硼0.005％，其余为银，以及不可避免的杂质。钇与硼的比例为14:1。

本合金的液相线温度为918℃，结晶温度间隔为68℃。合金具有较好的铸造流动性，有利于实现逐层凝固方式，并且在晶粒细化剂作用下获得细晶组织。

2.铸树结构设计

在种植蜡树时，控制各铸件主体部位的当量厚度差别在1.2mm以内。将当量厚度小的铸件安排在树的中间部位，当量厚度大的铸件安排在树顶，控制树底的铸件距离浇口杯22mm。浇注水线连接到铸件最厚的部位，控制水线的直径为铸件最大厚度的1.8倍。树芯的直径是水线的3倍，浇口窝的直径是树芯的3.5倍。采用单支水线，连接在最厚大的热节处。水线与树芯的连接优先设置为螺旋式均匀分布，铸件间距不小于2.5mm。浇口窝设计为半球形，并在浇口窝在底部设置缓冲锥，锥角90°。

3.铸造工艺

(1)铸造装备由熔铸机、电源系统、PLC系统、真空系统、水冷系统、保护气站系统、压缩空气系统、振动台等部分组成。熔铸机包含熔炼室和铸造室，通过橡胶阻尼垫安装紧固在振动台上。PLC系统与电源系统组合在一起，其余系统单独设置，通过管线构成整个装备，完成金属在保护气氛下熔炼、自动浇注、凝固加压和振动结晶等环节。

(2)金属炉料投入石墨坩埚后，将熔炼室抽真空到60～70Pa，然后充入工业纯氩到0.06～0.07MPa，感应加热使金属炉料熔化，并通过热电偶精准控制金属液温度。

(3)将焙烧好的石膏型装载在铸造室的装载台上，在铸型顶面放置耐热垫圈，垫圈内径比浇口窝口沿直径大17mm，外径比铸型钢圈内径小5mm，启动底部气缸将铸型上升，并压紧到熔炼室底板上，形成铸造室的密闭空间。将铸造室抽真空到60～70Pa。

(4)控制金属液浇注温度比合金的液相线温度高出80℃。浇注温度达到后，坩埚塞杆提起，金属液注入铸型的浇口窝，在真空负压作用下，金属液平稳充填到各铸件型腔内。

(5)浇注后1.5s内启动振动台，设置振动频率为60Hz，振幅0.15～0.2mm。设置振动持续时间为20s。

(6)浇注后3s，启动凝固加压。设置加压压力为0.28Mpa，加压持续时间60s。

4.铸件致密化处理

(1)采用连续无氧化隧道炉对铸件进行退火，设置退火温度为600℃，传送速度1.1m/min，铸件温度降至75℃出炉。

(2)将铸件置于磁力抛光机中进行一次磁力抛光，采用直径0.5mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光3min，共抛光15min。

(3)将经过磁力抛光处理的铸件放入中压级热等静压炉中进行致密化处理。控制加热温度为925银合金固相线以下60℃，加压压力为9.9MPa，并在此高温高压下保持120min。

(4)经过热等静压处理的铸件，再放入磁力抛光机中进行二次抛光，采用直径0.3mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光2min，共抛光8min。

4.实施效果对比

经上述处理后的925银合金耳环铸件，致密度达到99.5％，晶粒尺寸可细化至48～54μm，表面粗糙度下降至0.6～0.68μm，而采用常规方法生产的耳环铸件，致密度只能达到96.7％，晶粒尺寸为80～90μm，表面粗糙度为1.73～1.94μm。

实施例3铸造925银胸针

1.配制合金成分

本实施例的合金成分为：铂2.7％，铜0.06％，锌2.0％，铟2.1％，锡0.04％，锗0.2％，钆0.12％，硼0.008％，其余为银，以及不可避免的杂质。钆与硼的比例为15:1。

本合金的液相线温度为948℃，结晶温度间隔为65℃。合金具有较好的铸造流动性，有利于实现逐层凝固方式，并且在晶粒细化剂作用下获得细晶组织。

2.铸树结构设计

在种植蜡树时，控制各铸件主体部位的当量厚度差别在2mm以内。将当量厚度小的铸件安排在树的中间部位，当量厚度大的铸件安排在树顶，控制树底的铸件距离浇口杯23mm。浇注水线连接到铸件最厚的部位，控制水线的直径为铸件最大厚度的2.2倍。树芯的直径是水线的1.8倍，浇口窝的直径是树芯的4倍。采用2条主分支水线和2条辅分支水线，并将所有分支水线汇集到主水线上，控制所有分支水线的截面积总和为主水线截面积的1.5倍。主分支水线连接在最厚大的热节处，辅分支水线分别设置在纤细处。水线与树芯的连接优先设置为螺旋式均匀分布，铸件间距不小于4mm。浇口窝设计为半球形，并在浇口窝在底部设置缓冲锥，锥角120°。

3.铸造工艺

(1)铸造装备由熔铸机、电源系统、PLC系统、真空系统、水冷系统、保护气站系统、压缩空气系统、振动台等部分组成。熔铸机包含熔炼室和铸造室，通过橡胶阻尼垫安装紧固在振动台上。PLC系统与电源系统组合在一起，其余系统单独设置，通过管线构成整个装备，完成金属在保护气氛下熔炼、自动浇注、凝固加压和振动结晶等环节。

(2)金属炉料投入石墨坩埚后，将熔炼室抽真空到20～30Pa，然后充入工业纯氩到0.08～0.09MPa，感应加热使金属炉料熔化，并通过热电偶精准控制金属液温度。

(3)将焙烧好的石膏型装载在铸造室的装载台上，在铸型顶面放置耐热垫圈，垫圈内径比浇口窝口沿直径大14mm，外径比铸型钢圈内径小6mm，启动底部气缸将铸型上升，并压紧到熔炼室底板上，形成铸造室的密闭空间。将铸造室抽真空到20～30Pa。

(4)控制金属液浇注温度比合金的液相线温度高出40℃。浇注温度达到后，坩埚塞杆提起，金属液注入铸型的浇口窝，在真空负压作用下，金属液平稳充填到各铸件型腔内。

(5)浇注后3s内启动振动台，设置振动频率为90Hz，振幅0.17～0.2mm。设置振动持续时间为40s。

(6)浇注后5s，启动凝固加压。设置分段加压，先在0.13MPa压力下加压15s，再在0.29MPa压力下持续加压90s。

4.铸件致密化处理

(1)采用连续无氧化隧道炉对铸件进行退火，设置退火温度为640℃，传送速度1.5m/min，铸件温度降至90℃出炉。

(2)将铸件置于磁力抛光机中进行一次磁力抛光，采用直径0.6mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光3min，共抛光18min。

(3)将经过磁力抛光处理的铸件放入中压级热等静压炉中进行致密化处理。控制加热温度为925银合金固相线以下40℃，加压压力为9.5MPa，并在此高温高压下保持180min。

(4)经过热等静压处理的铸件，再放入磁力抛光机中进行二次抛光，采用直径0.4mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光3min，共抛光12min。

4.实施效果对比

经上述处理后的925银合金胸针铸件，致密度达到99.4％，晶粒尺寸可细化至58～64μm，表面粗糙度降到0.73～0.8μm，而传统方法生产的胸针铸件，致密度只能达到95.8％，晶粒尺寸为87～95μm，表面粗糙度为2.04～2.36μm。实施例生产的925银首饰铸件有利于后续抛光时达到高度亮泽的效果。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种925银首饰的制作方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

S1：配制合金成分

所述合金成分包括如下质量百分比的组分：

银92.5～93.0％，铂1.0～3.0％，铜0.05～0.5％，锌1.5～3.5％，铟1.5～3.5％，锡0.03～0.3％，锗0.05～0.5％，稀土0.03～0.3％，硼0.003～0.02％；

S2：铸树结构设计

铸树结构采用铸件-水线-树芯-浇口窝的四级连通结构；

S3：铸造工艺

铸造装备包括熔铸机、电源系统、PLC系统、真空系统、水冷系统、保护气站系统、压缩空气系统及振动台；

金属炉料投入石墨坩埚后，将熔炼室抽真空到10～100Pa，然后充入工业纯氩到0.06～0.09MPa，感应加热使金属炉料熔化，并通过热电偶精准控制金属液温度；将焙烧好的石膏型装载在铸造室的装载台上，在铸型顶面放置耐热垫圈，启动底部气缸将铸型上升，并压紧到熔炼室底板上，形成铸造室的密闭空间，将铸造室抽真空到10～100Pa；控制金属液浇注温度比合金的液相线温度高出30～100℃，浇注温度达到后，坩埚塞杆提起，金属液注入铸型的浇口窝，在真空负压作用下，金属液平稳充填到各铸件型腔内；浇注后，1～5s内，启动振动台，设置振动频率为50～100Hz，振幅0.1～0.3mm，设置振动持续时间为15～45s；浇注后2～10s，启动凝固加压；

S4：铸件致密化处理

采用连续无氧化隧道炉对铸件进行退火，铸件温度降至100℃以下，出炉；

将铸件置于磁力抛光机中进行一次磁力抛光；

将经过磁力抛光处理的铸件放入中压级热等静压炉中进行致密化处理；

经过热等静压处理的铸件，再放入磁力抛光机中进行二次磁力抛光。

2.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S1中，稀土与B的质量比为(8～15)：1。

3.根据权利要求2所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S1中，稀土为铈、钇、镧、钕、钆中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S1中，合金的液相线温度不超过950℃，结晶温度间隔控制在70℃以内。

5.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S2中，在种植蜡树时，控制各铸件主体部位的当量厚度差别在2mm以内，将当量厚度小的铸件安排在树的中间部位，当量厚度大的铸件安排在树顶，控制树底的铸件距离浇口杯20mm以上；浇注水线连接到铸件最厚的部位，控制水线的直径为铸件最大厚度的1.3～2.5倍；树芯的直径是水线的1.5～3倍，浇口窝的直径是树芯的2～5倍；壁厚基本一致的戒指、耳环、链节的铸件采用单支水线，手镯、吊坠的体量大的铸件以及花丝类的精细铸件采用2支或以上的分支水线，并将所有分支水线汇集到主水线上，控制所有分支水线的截面积总和为主水线截面积的1.2～1.8倍；水线与树芯的连接设置为螺旋式均匀分布，铸件间距不小于2.5mm；浇口窝设计为半球形，并在浇口窝在底部设置缓冲锥，锥角为90～120°。

6.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S3中，耐热垫圈的内径比浇口窝口沿直径大10～20mm，外径比铸型钢圈内径小5～10mm。

7.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S3中，凝固加压的参数设置为：结构相对简单的常规铸件的加压压力为0.2～0.3Mpa，加压持续时间50～100s，带有复杂热节的铸件为分段加压，先在0.1～0.2MPa压力下加压10～20s，再在0.25～0.3MPa压力下持续加压50～120s。

8.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S4中，退火的参数设置为：退火温度为600～650℃，传送速度0.5～2m/min。

9.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S4中，一次磁力抛光的具体要求为：采用直径0.5～0.6mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光3～5min，共抛光12～20min；二次磁力抛光的具体要求为：采用直径0.3～0.4mm的不锈钢针，设置正反转交替，每个方向抛光2～3min，共抛光8～12min。

10.根据权利要求1所述的925银首饰的制作方法，其特征在于，在步骤S4中，致密化处理的具体要求为：控制加热温度为925银合金固相线以下40～60℃，加压压力为9.5～10MPa，并在此高温高压下保持120～180min。