一种透光铜镜的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种透光铜镜的制作方法，包括采用3D建模软件绘制铜镜立体模型，采用3D打印机整体打印出铜镜蜡型；采用石膏型精密铸造工艺制作镜坯；制作镜体铸坯；铸坯清理；镜体打磨抛光。上述制作方法通过蜡型制作、镜坯制作、镜体浇注、铸坯清理、镜体打磨抛光等步骤，结合3D打印和石膏型精密铸造工艺，然后采用铸造性能优良的绿色合金材料作为铜镜材料，使之结晶间隔控制在100℃以内，为流动充型和铸件致密度奠定基础，进一步地提高镜体铸件的致密度，最后对镜体铸坯进行铸坯清理、镜体打磨抛光等处理后，所得透光铜镜具有优良的映照效果和清晰的透光效果。晰的透光效果。晰的透光效果。

【技术实现步骤摘要】
一种透光铜镜的制作方法


[0001]本专利技术涉及铜镜制作
，尤其涉及一种透光铜镜的制作方法。

技术介绍

[0002]铜镜是中国古人用来照看面容装饰的日常用具，被视为青铜器类的珍品，在我国流行了数千年，其发展可分为早期、流行期、鼎盛期、中衰期、繁荣期、衰落期等几个阶段，至清代玻璃镜普及后退出了历史舞台。铜镜的基本结构为正面高度抛光，背面装饰纹饰。在西汉时期层创造了一种神奇的铜镜，在它反射的光线中，会显现出镜子背面的纹饰，仿佛光从镜子背后透出一样，因此被称为透光镜。历史上有一些文献曾有过透光镜的记载，但都是记载其现象，对其现象的原因揭示只在宋代科学家沈括的《梦溪笔谈》卷19中略有谈及，“世有透光鉴，鉴背有铬文，凡二十字。字极古，莫能读。以鉴承目光，则背文及二十字皆透在屋壁上，了了分明。人有原其理，以谓铸时薄处先冷，唯背文上差厚，后冷而铜缩多。文虽在背，而鉴面隐然有迹，所以于光中现。予观之理诚如是”。但是，有关透光镜的制作方法基本处于失传状态。上世纪八十年代国内少数研究人员对透光镜的机理进行了研究，并采用陶范铸造工艺复制出了具有透光效应的铜镜。
[0003]专利CN93108885.2公开了青铜镜及其制备方法，包括制范、熔炼、浇铸、开镜和透光处理，鎏金等步骤；青铜镜的配方为65～80wt％的Cu，15～27wt％的Sn，1～5wt％的Pb，0.01～0.05wt％的Zn；可以实现“透光”效果。专利CN92244010.7公开了透光青铜镜，在青铜镜的镜体正面上设有一幅与镜背面上的花纹相似的凹形图象或设有一幅与镜背面不同的凹形图象，使用时可与光源保持一定角度，可以通过光反射将铜镜背面的相似花纹反映出来。但是，这些方法存在以下不足：一是均采用古代的陶范铸造工艺，生产周期长，工序繁多复杂，无论是生产效率、产品质量、生产成本等方面都无法满足当代的市场要求；二是铜镜材料为含铅的铜合金，不能满足绿色环保的基本要求；三是铜镜材料的结晶间隔过宽，有些甚至达到400℃以上，在铸造时呈现严重的糊状凝固方式，导致铸件容易出现缩松，对于铜镜表面抛光很不不利，容易出现抛光划痕、孔洞，影响表面光亮度和映照效果。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种透光铜镜的制作方法，采用铸造性能优良的绿色合金材料作为铜镜材料，对铜镜结构进行设计，控制镜面正面的曲率，科学布置铜镜背面的纹饰结构与分布，采用石膏型精密铸造工艺在真空加压条件下铸造成型，采用仿形抛光技术对镜面进行抛光，从而获得了优良的映照效果和清晰的透光效果。
[0005]本专利技术采用如下技术方案实现：
[0006]一种透光铜镜的制作方法，包括如下步骤：
[0007]S1：蜡型制作：
[0008]采用3D建模软件绘制铜镜立体模型，采用3D打印机整体打印出铜镜蜡型；
[0009]S2：镜坯制作：
[0010]采用石膏型精密铸造工艺制作镜坯；
[0011]S3：镜体浇注：
[0012]将合金材料放入真空感应炉的石墨坩埚内，先抽真空到5～15Pa，然后充入纯氩到1～1.1atm，当金属炉料熔化完毕，调整温度到880～910℃，启动电磁搅拌功能，保持搅拌1.5～2.5min，得到金属液；其中，合金材料包括如下重量百分比的组分：22～25％锡，0.2～1.0％镓，1～4％锌，0.3～3％锗，0.03～0.2％钕，0.1～0.5％钌，0.02～0.15％硼，其余为铜以及不可避免的杂质元素；
[0013]此步骤中，通过设计合金成分，使之结晶间隔控制在100℃以内，为流动充型和铸件致密度奠定基础；并且，材料中不含有毒有害元素，熔点低于835℃，且不含与石膏铸型材料发生化学反应的合金元素，因此适合采用石膏型精密铸造工艺成型。
[0014]同时将石膏铸型的镜坯装入铸造室内，抽真空到30～60Pa，然后将金属液注入石膏铸型的镜坯内，浇注后20～50s后，启动加压装置，金属液面上维持2～3atm的气压，使金属液在压力下结晶凝固，提高镜体铸件的致密度，得到镜体铸坯；
[0015]此步骤中，采用石膏型精密铸造工艺，保证铜镜表面和纹饰精细度，对铜镜的铸造工艺方案进行设计，以获得结构健全、轮廓清晰、表面细腻的铜镜铸件；
[0016]S4：铸坯清理；
[0017]S5：镜体打磨抛光。
[0018]进一步地，在步骤S1中，铜镜立体模型的结构为：
[0019]镜体为正圆形，镜面为微凸状；镜体正面的表面为光亮状(即镜体正面不设纹饰，表面光亮)；镜体背面设有凸
‑
凹
‑
凸的结构分区的装饰图案(即镜体背面采用凹凸结合的方式)，装饰图案的凸环区设置有向上镂雕的阴文图案，装饰图案的凹环区设置有向上的阳文图案。
[0020]此步骤中，对铜镜结构进行整体设计，使正面的曲率半径、背面的装饰图案协调配合，在铸件内部形成宏观应力和微区铸造应力，促进铜镜正面在打磨抛光后产生微观凹凸效果。
[0021]进一步地，所述镜体的直径为70～150mm，所述镜体的镜面中心处比镜面边缘的凸出高度为0.65～0.95mm，所述镜体的镜面曲率半径为850～3200mm；所述阴文图案所对应的镜体壁厚为0.3～0.5mm；所述阳文图案的凸出高度为1～2mm。
[0022]进一步地，在步骤S1中，铜镜蜡型为蓝蜡或紫蜡；3D打印机是基于FDM原理打印出铜镜蜡型；3D打印机的设置步长为0.02～0.03mm。利用此方法可以稳定地制作出高质量的蜡型，保证铜镜的外形轮廓尺寸和精细的纹饰，而且可采用蒸汽脱蜡，经焙烧后铸型无残留灰分，铸造表面质量好。
[0023]进一步地，在步骤S2中，石膏型精密铸造工艺包括如下步骤：
[0024]将石膏铸粉调配成石膏浆料，然后采用立浇工艺，将石膏浆料浇注到铜镜蜡型，其中，浇注系统设置为阶梯式，直浇道与内浇道的截面积按照1.1～1.5:1的方式设置，有利于将金属液可能带入的熔渣挡住；内浇道采用圆形浇道，与铜镜蜡型的边缘切线15～30
°
的夹角连接，使金属液进入型腔平稳，同时在内侧连接处设置R2～4mm的圆角过渡，防止铸件收缩时在内浇道根部产生拉裂纹。
[0025]进一步地，所述石膏铸粉包括如下重量百分比的组分：10～20wt％锆英粉，30～
40wt％石英粉，20～30wt％方石英粉，其余为石膏粉。此步骤中，对普通石膏铸粉进行改性，解决了传统工艺采用陶范铸造，生产工序繁多，生产周期过长，对复杂纹饰须多处设置活块，尺寸精度较差，透气性差，导致铸件表面质量差的问题，同时，石膏型复制性好，生产简便，清理容易，但是存在导热性差、热稳定性不好、焙烧强度偏低等问题。并且镜体合金相对其他铜合金而言具有较宽的结晶间隔，产生缩松和成分偏析的倾向较大。通过对石膏铸粉进行改性，添加10～20％的锆英粉，增强铸型的蓄热系数和导热性，有利于铜镜铸件的致密度和表面光洁度。其中，石膏粉为传统的含水的硫酸钙。
[0026]进一步地，所述石膏浆料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透光铜镜的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：蜡型制作：采用3D建模软件绘制铜镜立体模型，采用3D打印机整体打印出铜镜蜡型；S2：镜坯制作：采用石膏型精密铸造工艺制作镜坯；S3：镜体浇注：将合金材料放入真空感应炉的石墨坩埚内，先抽真空到5～15Pa，然后充入纯氩到1～1.1atm，当金属炉料熔化完毕，调整温度到880～910℃，启动电磁搅拌功能，保持搅拌1.5～2.5min，得到金属液；其中，合金材料包括如下重量百分比的组分：22～25％锡，0.2～1.0％镓，1～4％锌，0.3～3％锗，0.03～0.2％钕，0.1～0.5％钌，0.02～0.15％硼，其余为铜以及不可避免的杂质元素；同时将石膏铸型的镜坯装入铸造室内，抽真空到30～60Pa，然后将金属液注入石膏铸型的镜坯内，浇注后20～50s后，启动加压装置，金属液面上维持2～3atm的气压，使金属液在压力下结晶凝固，得到镜体铸坯；S4：铸坯清理；S5：镜体打磨抛光。2.根据权利要求1所述的透光铜镜的制作方法，其特征在于，在步骤S1中，铜镜立体模型的结构为：镜体为正圆形，镜面为微凸状；镜体正面的表面为光亮状；镜体背面设有凸
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凹
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凸的结构分区的装饰图案，装饰图案的凸环区设置有向上镂雕的阴文图案，装饰图案的凹环区设置有向上的阳文图案。3.根据权利要求2所述的透光铜镜的制作方法，其特征在于，所述镜体的直径为70～150mm，所述镜体的镜面中心处比镜面边缘的凸出高度为0.65～0.95mm，所述镜体的镜面曲率半径为850～3200mm；所述阴文图案所对应的镜体壁厚为0.3～0.5mm；所述阳文图案的凸出高度为1～2mm。4.根据权利要求1所述的透光铜镜的制作方法，其特征在于，在步骤S1中，铜镜蜡型为蓝蜡或紫蜡；3D打印机是基于FDM原理打印出铜镜蜡型；3D打印机的设置步长为0.02～0.03mm。5.根据权利要求1所述的透光铜镜的制作方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军平，陈绍兴，孟子渊，陈令霞，袁佩，张娜，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：