一种贵金属制品及贵金属制品的形成方法与流程

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种贵金属制品及贵金属制品的形成方法。

背景技术：

随着人们审美水平不断提高，单一颜色的贵金属制品已经不能满足市场的需求。因此，如何通过加工使至少两种颜色贵金属形成清晰图案成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种贵金属制品以及贵金属制品的形成方法，以使贵金属制品具有由不同材质的贵金属组成的清晰图案。

第一方面，本发明实施例提供一种贵金属制品的形成方法，所述形成方法包括：

提供交替层叠的至少两种不同材料的零件；

在所述各零件之间形成扩散阻挡材料层；以及

轧制所述零件至预定厚度，使各零件连接一体，形成新的零件，所述新的零件具有图案；

其中，所述图案由间隔设置的多个子图案形成，各所述子图案之间具有扩散阻挡层；

其中，相邻子图案由不同材料形成。

优选地，所述提供交替层叠的至少两种不同材料的零件具体为：提供交替层叠的第一材料件和第二材料件；

在所述各零件之间形成扩散阻挡材料层具体为：在所述第一材料件和所述第二材料件之间形成扩散阻挡材料层；以及

轧制所述零件至预定厚度具体为：轧制所述第一材料件和所述第二材料件至预定厚度，以形成依次排列的第一图案、扩散阻挡层以及第二图案；

其中，所述第一图案的材料为第一材料，所述第二图案的材料为第二材料。

优选地，在所述第一材料件和所述第二材料件之间形成扩散阻挡材料层包括：

采用电镀工艺在所述第一材料件和所述第二材料件之间形成扩散阻挡材料层；和/或

采用气相沉积工艺在所述第一材料件和所述第二材料件之间形成扩散阻挡材料层。

优选地，所述采用电镀工艺在所述第一材料件和所述第二材料件之间形成扩散阻挡材料层包括：

采用多元极化液浸泡所述第一材料件和所述第二材料件，以在所述第一材料件和所述第二材料件之间填充所述多元极化液；

采用高频脉冲电流处理，以还原所述多元极化液中的阳离子，在所述第一材料件和所述第二材料件之间形成扩散阻挡材料层。

优选地，所述多元极化液包括钴盐、镍盐、铂盐以及铜盐中的一种或多种；

所述扩散阻挡材料层的材料包括钴、镍、铂以及铜中的一种或多种。

优选地，所述第一材料和所述第二材料的颜色不同；

其中，所述第一材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金；

其中，所述第二材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金。

优选地，所述扩散阻挡层包括所述扩散阻挡材料层和所述第一材料形成的第一固溶体和/或所述扩散阻挡材料层和所述第二材料件形成的第二固溶体。

优选地，所述形成方法还包括：

焊接所述第一材料件和所述第二材料件的预定位置，以使所述第一材料件和所述第二材料件固定连接；

采用真空热压炉热压所述第一材料件、扩散阻挡材料层和所述第二材料件；

自由锻造所述第一材料件、扩散阻挡材料层和所述第二材料件，以使所述第一材料件和所述第二材料件的形变量为80％-500％；

扭曲所述交替层叠的第一材料件和第二材料件；以及

退火处理所述第一材料件和所述第二材料件，以消除应力。

优选地，所述第一材料件和所述第二材料件的尺寸相同；

其中，所述第一材料件和所述第二材料件的厚度为0.1mm-10mm。

第二方面，本发明实施例提供一种贵金属制品，所述贵金属制品具有图案，所述图案由间隔设置的多个子图案形成，各所述子图案之间具有扩散阻挡层；

其中，相邻子图案由不同材料形成。

优选地，所述不同材料为第一材料和第二材料；

其中，所述第一材料和所述第二材料的颜色不同；

其中，所述第一材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金；

其中，所述第二材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金。

通过在依次层叠的不同材料的零件之间形成扩散阻挡材料层，并轧制各零件，在各零件之间形成能够阻止材料相互扩散的扩散阻挡层，最终形成由扩散阻挡层隔离的间隔设置的多个子图案组成的贵金属制品。本发明实施例通过在各子图案之间形成扩散阻挡层，能够使各子图案之间的界限清晰，形成纹理清晰的图案花纹。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明第一实施例的贵金属制品的形成方法的工艺流程图；

图2-图6是本发明第一实施例的形成方法的各步骤形成的结构示意图；

图7和图8是本发明第一实施例在扭曲后的工件的照片；

图9是本发明第一实施例在扭曲后的工件的截面示意图；

图10是本发明第一实施例在轧制完成后的工件的照片；

图11-图12是本发明第二实施例的贵金属制品的照片；

图13-图14是本发明第二实施例的贵金属制品的示意图。

附图标记说明：

10第一材料件；20第二材料件；30焊点；40扩散阻挡材料层；10a第一图案；20a第二图案；40a扩散阻挡层。

具体实施方式

以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则在本申请中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应理解，由于工艺限制，贵金属的纯度无法达到百分之百。本发明实施例中所述的纯金可以是含金量不小于99％的足金；纯银可以是含银量在99％以上的白银；纯铂可以是含铂量在95％以上的铂金。

金、银、铂以及钯等贵金属基于本位贵重和有色特性被广泛应用于首饰制作的首选材料。如何将多彩性体现于独立首饰上，这个课题一直引导工艺设计师深入研究。然而，目前的多彩编织和精准模压组合都难以完成无缝衔接主题。热加工工艺则存在不同色彩贵金属交界面合金化过渡扩展的缺陷，造成界面模糊，影响图案纹理界面的清晰度，导致形成的图案不美观。

有鉴于此，本发明实施例提供一种贵金属制品的形成方法，以完善不同色彩的贵金属的加工工艺，改善不同贵金属之间的结合性能，以及避免不同贵金属之间的过渡扩散。进而，提供具有清晰纹理图案的贵金属制品。

图1是本发明第一实施例的贵金属制品的形成方法的工艺流程图。如图1所示，本发明第一实施例的贵金属制品的形成方法包括如下步骤：

步骤s100、提供交替层叠的第一材料件和第二材料件。

步骤s200、焊接所述第一材料件和所述第二材料件的预定位置，以使所述第一材料件和所述第二材料件固定连接。

步骤s300、在所述第一材料件和所述第二材料件之间形成扩散阻挡材料层。

步骤s400、采用真空热压炉热压所述第一材料件、扩散阻挡材料层和所述第二材料件。

步骤s500、自由锻造所述第一材料件、扩散阻挡材料层和所述第二材料件。以使所述第一材料件和所述第二材料件的形变量为80％-500％。

步骤s600、轧制所述第一材料件和所述第二材料件至预定厚度，以形成依次排列的第一图案、扩散阻挡层以及第二图案。

步骤s700、扭曲所述交替层叠的第一材料件和第二材料件。

步骤s800、退火处理所述第一材料件和所述第二材料件，以消除应力。

本发明第一实施例以提供交替层叠两种不同材料的零件为例进行说明，但应理解，在本发明的其他实施例中，可以采用多种不同材料的零件交替层叠，以使形成的贵金属饰品颜色更加丰富。

在本发明实施例中，交替层叠的方式以第一材料件和第二材料件以ababab的方式排列，在多种不同材料的零件中，交替层叠的方式也可以具有不同的排列方式，以提供交替层叠三种不同材料的零件为例，交替层叠的方式可以是abcabc,也可以是acbcab。进一步地，不同材料的熔点相近，便于同时进行热加工。

图2-图6是本发明第一实施例的形成方法的各步骤形成的结构示意图。如图2所示，在步骤s100中，提供交替层叠的第一材料件10和第二材料件20。

具体地，所述第一材料和所述第二材料的颜色不同。所述第一材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金。所述第二材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金。

在一种可选的实现方式中，第一材料可以为纯金，第二材料可以为纯银。在另一个可选的实现方式中，第一材料可以是纯金，第二材料可以是纯铂。在又一个可选的实现方式中，第一材料可以是包括金的合金，例如18k金或者14k金，第二材料是铂。在其它可选的实现方式中，第一材料可以是18k金，第二材料是包括银的合金，例如925银。

在本实施例中，第一材料为金，第二材料为银。

具体地，所述第一材料件10和第二材料件20通过裁切、轧制、退火、超声清洗以及干燥的工艺形成。

应理解，第一材料件10和所述第二材料件20的尺寸可以根据设计需要适应性调整。

在一种可选的实现方式中，所述第一材料件10和所述第二材料件20的尺寸相同或基本相同。以使最终获得的第一图案和第二图案的比例相当，纹理均匀。其中，所述第一材料件10和所述第二材料件20的厚度为0.3mm-0.8mm。所述第一材料件10和所述第二材料件20的厚度为30mm-50mm。所述第一材料件10和所述第二材料件20的长度为50mm-80mm。在本实施例中，所述第一材料件10和所述第二材料件20的长、宽和高的尺寸分别为40mm、60mm以及0.5mm。

在另一种可选的实现方式中，所述第一材料件10和所述第二材料件20的长和宽尺寸相同或基本相同，厚度不同。根据设计需要调整第一材料件和第二材料件的厚度比例，以调整最终获得的第一图案和第二图案的比例，以获得需要的图案。

在上述两个可选的实现方式中，第一材料件的长和宽尺寸相同或基本相同，能够便于装夹。

在另一种可选的实现方式中，所述第一材料件10和所述第二材料件20的长、宽以及厚度尺寸均不同。由此可以获得不同的图案。

在一种可选的实现方式中，所述第一材料件10和所述第二材料件20的表面粗糙度小于等于10。第一材料件10和第二材料件20的表面粗糙度越小，后续在第一材料件10和第二材料件20之间形成的扩散阻挡材料层40分别与第一材料件10之间和第二材料件20的结合力越好，避免加工过程中扩散阻挡材料层40脱落，而导致扩散阻挡材料层40不均匀，可以提高后续在第一材料件10和第二材料件20的基础上形成的图案的均匀性。

多个第一材料件10和多个第二材料件20依次叠置。在本实施例中，采用交替叠置的3个第一材料件10和3个第二材料件20为例进行说明。在其他可选的实施例中，第一材料件10和第二材料件20的数量可以根据加工需要确定。

在一种可选的实现方式中，多个所述第一材料件10和所述第二材料件20层叠的厚度在30mm-40mm之间。

应理解，在图2中，为了更好的说明本发明实施例，放大了第一材料件10和第二材料件20之间的缝隙。实际上，第一材料件10和第二材料件20具有较好的平面度。第一材料件10和第二材料件20相互接触，第一材料件10和第二材料件20之间的缝隙为微米或者纳米级别。

参考图3，在步骤s200中，焊接所述第一材料件10和所述第二材料件20的预定位置，以使所述第一材料件10和所述第二材料件20固定连接。

具体地，采用氩弧焊的焊接工艺，焊接所述第一材料件10和所述第二材料件20周围的预定部分，以使第一材料件10和第二材料件20固定连接。在一种可选的实现方式中，所述焊接预定部分可以是焊接第一材料件10和第二材料件20的四个顶点的位置。在第一材料件10和第二材料件20的四个顶点位置形成焊点30。

采用焊接的工艺将第一材料件10和第二材料件20固定连接，可以便于在后续工艺中，第一材料件10和第二材料件20的位置相对固定。不会因为第一材料件10和第二材料件20相对移动造成扩散阻挡层40a的脱落。还能够确保形成在第一材料件10和第二材料件20之间的扩散阻挡层40a的厚度均匀一致。

在其他可选的实现方式中，也可以采用特定的夹具或者载具使第一材料件10和第二材料件20相对固定。

参考图4，在步骤s300中，在所述第一材料件10和所述第二材料件20之间形成扩散阻挡材料层40。

在一种可选的实现方式中，采用电镀工艺在所述第一材料件10和所述第二材料件20之间形成扩散阻挡材料层40。

具体地，采用电镀工艺在所述第一材料件10和所述第二材料件20之间形成扩散阻挡材料层40包括如下步骤：

步骤s301、采用多元极化液浸泡所述第一材料件10和所述第二材料件20，以在所述第一材料件10和所述第二材料件20之间填充所述多元极化液。

具体地，所述多元极化液包括钴盐、镍盐、铂盐以及铜盐中的一种或多种。根据扩散理论，多元极化液会渗透到第一材料件10和所述第二材料件20之间。在本实施例中，多元极化液可以包括铜盐。

步骤s302、采用高频脉冲电流处理，以还原所述多元极化液中的阳离子，在所述第一材料件10和所述第二材料件20之间形成扩散阻挡材料层40。

具体地，将浸泡过多元极化液的第一材料件10和第二材料件20在等离子体设备中，在第一材料件10和第二材料件20上施加高频脉冲电流，以使多元极化液中的阳离子被还原，从而在第一材料件10和第二材料件20之间形成厚度在纳米级别，且厚度均匀的扩散阻挡材料层40。具体地，扩散阻挡材料层40的厚度为30-100纳米。在本实施例中，扩散阻挡材料层40的厚度为40纳米。具体地，在50℃-100℃的真空环境下，高频脉冲电流极化30秒。电流的脉冲频率范围可以是100hz-3000hz。

具体地，根据极化液的不同，所述扩散阻挡材料层40的材料包括钴、镍、铂以及铜中的一种或多种。在本实施例中，多元极化液可以包括铜。

在其他可选的实现方式中，也可以采用气相沉积工艺在所述第一材料件10和所述第二材料件20之间形成扩散阻挡材料层40。所述气相沉积工艺可以是化学气相沉积、物理气相沉积以及等离子体气相沉积等。此外，所述气相沉积工艺还可以是外延气相沉积。

在步骤s400中，采用真空热压炉热压所述第一材料件10和所述第二材料件20。

具体地，将步骤s300中形成的工件整体放置于真空热压炉中，具体的温度根据不同金属设定。可选地，可以根据理论结晶温度ts确定温度,压力为500pa—800pa,保压10-30min。在本实施例中，温度设置为425℃，压力为500pa，保压20min。

如图5所示，在步骤s500中，自由锻造所述第一材料件10和所述第二材料件20，以使所述第一材料件10和所述第二材料件20的形变量为80％-500％。

具体地，在空气锤上自由锻造所述工件，使形变量为80％-500％。自由锻造温控范围700℃-900℃。在本实施例中，温度在700℃-750℃。在锻造完成后在空气中冷却所述工件。在本实施例中，锻造所述工件至形变量为150％。

如图6所示，在步骤s600中，轧制所述第一材料件10和所述第二材料件20至预定厚度，以形成依次排列的第一图案10a、扩散阻挡层40a以及第二图案20a。

具体地，多次轧制所述第一材料件10和所述第二材料件20，使工件达到预定厚度，具体可以根据需要调整轧制的工艺参数。所述轧制可以是冷轧或者热轧。

在热压、锻造和轧制过程中，所述扩散阻挡材料层40和所述第一材料形成的第一固溶体和/或所述扩散阻挡材料层40和所述第二材料件20形成的第二固溶体。由此，形成由第一固溶体和第二固溶体组成的扩散阻挡层40a。

在热压、锻造和轧制过程中，第一材料件10和第二材料件20回复再结晶。同时，第一材料件10和第二材料件20在高温下分别与扩散阻挡材料层40形成特定的固溶体。固溶体也称为金属间化合物(intermetalliccompound,imc)或者合金。固溶体包括置换固溶体和间隙固溶体。置换固溶体和间隙固溶体都起到使得金属原子排列更为紧密的效果。使位于固溶体两侧的金属原子不容易经过固溶体而相互扩散，从而，能够在后续的加工过程中保证第一材料件10和第二材料件20之间的界面清晰，不会导致第一材料件10和第二材料件20过度合金化。同时，由于扩散阻挡层40a较薄，在与第一材料件10和第二材料件20形成固溶体后，第一材料件10和第二材料件20能保持较好的结合性。

图7和图8是扭曲后的工件的照片。图9是扭曲后的工件的截面示意图。如图7-图9所示，在步骤s700中，扭曲所述交替叠层的第一材料件10和第二材料件20。形成依次排列的第一图案10a、扩散阻挡层40a以及第二图案20a

具体地，所述扭曲可以在多次轧制的工艺中间进行。

通过扭曲，将工件造型后再进行轧制，以形成预定的图案。

在一种可选的实现方式中，裁切预定形状的工件，在扭曲机上扭曲所述工件，扭曲的温度为880℃-950℃，扭曲道次根据需求调节。

在另一种可选的实现方式中，如图8所示，在工件中加工定位穴，通过加工一定深度凹位，便于后期轧制延伸使图案扩展显示成预定纹理效果。

在其他可选的实现方式中，也可以人工扭曲所述工件。

图10是轧制完成后的工件的照片。如图10所示，在扭曲后轧制所述工件可以具有不同的图案。

在步骤s800中，退火处理所述第一材料件10和所述第二材料件20，以消除应力。

具体可以根据不同的第一材料件10和第二材料件20确定退火温度。

在一种可选的实现方式中，第一材料件10和第二材料件20分别是金和铂。可在常压箱式炉进行退火，具体的退火参数为680℃-750℃，保温15min。

在另一种可选的实现方式中，第一材料件10和第二材料件20包括k金，在分解氨气氛炉内进行退火。

在本实施例中，在真空退火炉内进行退火，能够避免铜氧化和银过量吸附气体而氧化。

将如图9所示的包括纹理图案的工件进一步加工可以形成不同的贵金属制品。所述贵金属制品可以是戒指或者手镯；也可以是奖杯或者奖牌；还可以是装饰摆件。所述贵金属制品包括第一图案和第二图案。

本发明实施例提供一种贵金属制品的形成方法。通过在依次层叠的第一材料件和第二材料件之间形成扩散阻挡材料层，并轧制所述第一材料件、扩散阻挡材料层以及第二材料件，在第一材料件和第二材料件之间形成能够阻止第一材料和第二材料相互扩散的扩散阻挡层，最终形成由第一材料件所形成的第一图案、第二材料件形成的第二图案以及在第一图案和第二图案之间的扩散阻挡层的贵金属制品。本发明实施例通过在第一图案和第二图案之间形成扩散阻挡层，能够使第一材料件和第二材料件之间的界限清晰，形成纹理清晰的图案花纹。

图11-图12是本发明第二实施例的贵金属制品的照片。图13-图14是本发明第二实施例的贵金属制品的示意图。如图10-图13所示，本发明第二实施例提供一种贵金属制品，所述贵金属制品具有图案，所述图案由间隔设置的第一图案10a和第二图案20a形成，所述第一图案10a和所述第二图案20a之间具有扩散阻挡层40a。

具体地，所述第一图案10a的材料为第一材料，所述第二图案20a的材料为第二材料。

具体地，所述第一材料和所述第二材料的颜色不同。

具体地，所述第一材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金。所述第二材料为金、银、铂以及钯中的一种或包括金、银、铂以及钯中至少一种的合金。

具体地，所述贵金属制品可以是饰品，例如戒指或者手镯等。贵金属制品也可以是工艺品，例如奖杯、奖牌以及装饰摆件等等。此外，贵金属制品也可以是礼品。

本发明实施例提供一种贵金属制品。所述贵金属制品具有图案，所述图案由间隔设置的第一图案和第二图案组成，所述第一图案和所述第二图案之间具有扩散阻挡层，具有清晰的纹理图案。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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