金及其合金是首饰市场最为熟悉的贵金属材料,长期占据首饰市场的主导地位。其特点如下:
1、金的比重较大(19.3),熔点较高(1064),硬度较低(2.5-3)。
2、金的化学性质稳定,不易氧化,不溶于酸和碱,但溶于王水(硝酸:盐酸=1:3)和氰化物。可以与汞形成金汞齐(白色)。
3、金的延展性好,适合于机械加工,现代已能够生产2.3um的金箔和直径10um的金丝。
4、金呈金黄色,稳定不退色。首饰工业中为增加其色彩,硬度和耐磨性,常常加入其他的补口元素(铜,银,钴,钯等)制成各种K金材料,大大丰富了黄金首饰的种类。一般而言,金的含量越高,金材料的可锻性和延展性也就越好。任何18K金的含金量都是75%,加入25%的银则成为绿色;加入25%的铜则成为浅红色;加入12.5的银和12.5的紫铜则成为玫瑰色;加入16.7的银和8.3的铜则成为浅黄色;加入5%的银和20%的钯,则成为乳白色…
5、黄金(不论是纯金还是K金)都含有一些微量元素,铁,铋,铅,锡等易使金脆化;银,铜,镍,铝,钛可以改变金的色调和性质;锌和镉对金的性质有两重性。
1.2 贵金属元素银(Ag)
银是最早用于货币流通的贵金属材料之一。随着首饰行业的发展和消费者观念的变化,银的首饰市场越来越大。其特点如下:
1、银的比重中等(10.5),熔点为960.8℃,硬度为2。7。
2、银的化学性质比金和铂活泼。不溶于稀酸,但溶于浓硝酸和农硫酸,还与硫化物,卤化物,氰化物,亚硫酸盐等反应。
3、银的延展性好,最薄的银箔为2。5um,可锻性和塑性好,易于焊接和抛光。
4、银为银白色,是所有金属中反射率最高的。
按照国标的规定(GB/T1689-93),银分为两类:
足银——即含银千分数不小于990的银;
925银——即含银千分数不小于925的银,另含铜的千分数为75。
首饰市场上常见的是含银千分数小于990的银,其硬度和延展性最适合制作首饰。这类银的补口元素一般是铜,锌,锡等。。
1.3 贵金属铂族元素
铂族元素包括铂(Pt),钯(pd),锇(Os),铱(Ir),钌(Ru)和铑(Rh)。
一.贵金属元素鉑:是目前首饰制作业中运用最多的一种鉑族贵金属元素。特点如下:
1、鉑的比重为21,45,熔点为1769℃,是贵金属中比重最大的元素。
2、颜色灰白不易变色,化学性质极为稳定,只溶于王水和强碱。
3、综合机械加工性能极佳,尤以延展性见长。1克鉑可轧薄后的面积可达3平方米。
4、根据国标规定,铂含量大于等于990‰的为足铂,铂含量大于等于950‰的为950铂。小于此含量的为K铂。
铂的补口元素多为钯,铑,铱等鉑族元素。以Pt900为例,可以加入钴-钯合金,也可以加入铱-钯-铜,都可以得到综合机械加工性能良好的铂合金材料,他们的液相线温度一般在1740-1800℃左右,可以根据不同的需要进行选用。这些铂合金材料的色泽比纯铂金略亮,克服了纯铂金的冷色给人的不舒服的感觉,更适合消费者的口味。
5、目前出现的一种彩色铂金Platigem是南非最新研制的首饰材料,属于金属间化合物,基体材料为铂-铝,添加剂为铜,其色彩可由金黄-橙红-品红,质地坚硬,适合制作首饰材料。
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图六十七 常见各种补口 |
(图中分别为14K.18K黄补口,14K.18K白补口,K铂补口,红金补口,银补口) |
二.鉑族其他元素元素
1、钯(Pd):主要用作贵金属的合金材料。比重12。16,熔点1552℃,硬度比铂稍高;化学性质极为稳定,只溶于王水和硝酸。
2、铑(Rh):是白色的K金首饰和银首饰的主要电镀材料-坚硬耐磨。在银首饰表面镀铑可以防止银的氧化发黑。比重为12。41,熔点为1963℃。
3、锇(Os):蓝白色,比重22。61,熔点为4045℃。
4、铱(Ir):白色,比重22。65,熔点为2447℃。
5、钌:蓝白色,比重12。45,熔点2310℃。
锇,铱和钌都硬且性脆,加热才能加工。
2.1 非贵金属材料铜(Cu)
和首饰制作有关的非贵金属材料主要是指铜,锌,铝,铅,镍等单质或合金,以铜和锌最为常用。
用于首饰制作的铜主要是纯铜和铜合金。
1、纯铜(电解铜,无氧铜):比重8。96,熔点1083℃,硬度比金,银稍高,容易氧化和硫化。延展性和塑性良好,适合作为首饰的基材。
2、铜合金:常见的首饰用铜材料是铜合金。常用的有:
紫铜(含锌15%),
黄铜(含锌15-45%),
青铜(含锡5-20%)。
这些铜合金一般先制成胎体,在镀金或镀镍后成为仿金或仿银的材料进入首饰市场。铜合金多用作仿黄金材料,铝合金,镍合金常用作仿银或白金材料。
铜合金中还常常加入一定比例的锌,锡,以及一些稀有元素,配制成不同色泽,亮度和机械性能的仿金首饰材料。铜合金的仿金材料成本并不高,但技术研究成本很高。
3、铜基合金:近年来在江浙,上海地区出现的一些铜基合金,其色泽和耐蚀性有些已接近K金材料,是很有前途的仿金首饰材料,称为稀金或亚金,成色标为KF.
2.2 非贵金属材料锌(Zn)与镉(Cd)
1、锌(Zn):锌的熔点低,常温下易氧化,表面呈灰白色。 锌是首饰材料中常用材料。一方面它可以降低合金材料的熔点,又可以增加合金材料的流动性和浸润性,还可以增加合金的光泽和颜色;另一方面,合金材料中过多的锌会增加材料的脆性,降低材料的延展性,不利于材料的加工。
2、镉(Cd): 与锌作用相似,也具有两面性。常温下易氧化,表面出现暗灰色的氧化膜。由于镉会产生一定的毒素,现在已不允许作为首饰材料。
3.1焊接金属材料的性质
焊接使用的金属材料包括贵金属金,银,鉑族元素和非贵金属元素铜,锌,锡,镍等。
焊接用材料(也称焊药)通常属于合金,需要满足以下要求:
1、与被焊接材料色泽相同或相近。
2、与被焊接材料具有相近的强度和塑性。
3、熔融状态下具有充分的亲和性,流动性和浸润性。
4、融化状态下不会产生过多的氧化物和沉渣,冷却后没有过多的气孔,缩孔和变色现象,焊接过程中不会产生过多的有毒物质。
3.2焊药的配制
配制焊药应注意对Zn,Cd,Cu等元素的控制,因为他们是影响焊药熔点的关键。焊药中适量的Zn,Cd能够降低焊药熔点,增强焊药流动性和改变焊缝色泽等作用,但添加过量反而会增加焊缝脆性,降低焊缝强度。焊药中的Cu主要是保证焊药的塑性,对添加Zn,Cd后产生的脆性进行改善,同时也有一定的改色作用。由于Zn,Cd等元素易发生氧化反映,配焊药应在真空或保护氛围中进行,以最大程度的减少氧化物的混入,提高焊药的纯净度。要了解常见焊药的基本配方:
990Ag高温焊:Ag85+Cu9+Zn6
990Ag中温焊:Ag75+Cu15+Zn10
990Ag低温焊:Ag65+Cu25+zn10
925Ag高温焊:Ag66+Cu25+Zn9
925Ag低温焊:Ag60+Cu24+Zn16
18K黄金中温焊:Au75+Ag2.8+Cu12.2+Zn1.8+Cd8.2
14K黄金中温焊:Au58.5+Ag12+Cu20+Zn4+Cd5.5
18K白金中温焊:Au75+Cu12+Ni12+Zn1(Cd1)
14K白金中温焊:Au58.5+Ag15+Cu5.5+Ni6+Zn15(Gd15)
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图六十八 各种银焊药(高,中,低温焊片及焊粒) |
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图六十九各种铂金焊药(高,中,低温焊片) |
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图七十 黄金及各种黄焊药(9K,10K,14K,18K) |
4.1 主要制作工具
1、工作台:一般的,首饰制作工作台在台面正中向前伸出一块长约30厘米,宽约10厘米,厚约1厘米的木板,便于手工进行锯,钻及锉等工作。工作台台面钉上厚度为1厘米的铝皮(或白铁皮),以便进行金粉的收集和防火。
2、火吹套件:火吹套件是首饰制作中的重要工具,他的作用主要有熔金,退火,焊接等。
火吹套件是由鼓风器,燃料容器和火枪等部件组成,各部分之间用软管连接。
鼓风器可以是人力的(如风球),也可以是电力的(如空压机)。其作用是产生足够压力和流速的气流,使燃料容器中的燃料(如汽油或乙炔气,煤气,天然气,氢气等)与空气中的氧气充分混合,到达火枪后被点燃产生火焰。
火枪一般有一个调节阀门,可调整火焰的粗细;有的火枪有两个调节阀门,一个调整火焰的粗细,另一个调整混合气体的混合比例。
一般来说,在进行精细部件的焊接时通常使用风球+汽油壶+小火枪的组合,因为这种组合可以比较灵活的利用手脚的配合,调整火焰的大小,粗细;
熔金和配焊药时则经常使用空压机+煤气+大火枪的组合,这种组合火焰猛烈,温度高,熔金速度快。此外在焊接和融化高燃点的贵金属(如铂金)时,通常采用高压氧气+高压氢气+专用火枪的组合,这种组合产生的温度可以达到2000℃以上。
根据操作环节的具体要求选择火吹套件的适当组合是有必要的。
目前教学用的实验室里用的是风球+汽油壶+小火枪的组合。
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图七十一 风球(皮老虎) |
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图七十一 油壶 |
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图七十二 小型火枪 |
3、吊机及机头:吊机是利用电机一端连接的钢丝软轴带动机头进行工作的。吊机一般是挂在工作台的台柱上。机头为三爪夹头,用于装夹机针。机头分两种,一种为执模机头,稍微大一些,一种为镶石机头,稍微细小一些,且有快速装卸开关。吊机的脚踏开关内有滑动变阻机构,踏下高度的不同会使吊机产生不同的转速,适合于不同的操作情况。
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图七十三 吊机 |
4、吊机机针:吊机机针是首饰制作中非常重要的工具,主要用于首饰的执模,镶嵌甚至抛光等环节。根据机针针头的不同形状,主要有以下几种:粗球针,扫针,钻针,吸珠,飞碟等。
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图七十四-1 钻针 |
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图七十四-2常见各种机针 |
(从左向右:粗球针,粗轮针,轮针,尖伞针,箩针,柱针,锥针,平扫针) |
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图七十四-3 常见各种机针 |
(从左向右:扫针,尖扫针,吸珠,轮针,尖飞碟,扁飞碟) |
5、压片机和拉丝板
压片和拉丝是首饰制作中经常应用的操作环节。
压片机是由两个钢质压辊来完成压片的,动力来源于手摇和电动两种。
拉丝板是拉丝操作的主要工具,通常需要固定使用。其拉丝孔通常为硬质合金制造,也有采用人造金刚石的,但价格极贵。拉丝孔的形状通常为圆形,也有椭圆形,半园形,三角形,方形等,还有专门拉制异形截面丝的拉丝板。拉丝孔的直径由粗到细。
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图七十五 手动压片机 |
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图七十六 电动压片机 |
4.2 主要制作设备
用于首饰制造的设备主要有:硫化压模机,注蜡机,抽真空机,熔金炉,电阻炉,滚光机(滚筒式,磁力式),超声波清洗机,电吹风,电镀设备等。有些企业还配备了自动织链机,车花机,喷沙机等。
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图七十七 抽真空机 |
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图七十八 超声波清洗机 |
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图七十九 车花机 |
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图八十-1 车花戒指 |