水晶飾品的加工工藝

1、2002年第1期2002年3月珠寶科技第14卷JEW EL RY SC IENCE AND T ECHNOLO GY總第44期#994-20 10 China Academic JaLUixal Electronic PublishiriE Houseri ghts ki.nct#994-20 10 China Academic JaLUixal Electronic PublishiriE Houseri ghts ki.nct水晶飾品的加工工藝嚴奉林摘 要：主要介紹刻面水晶的拋光工藝和鉆孔工藝，并對加工設(shè)備和各種拋光材料的性能、特點作了分析。關(guān)鍵

2、詞:水晶；拋光;鉆孔中圖分類號：TS933.21文獻標識碼:A文章編號:1004- 7468 （2002） 01- 0022- 04#994-20 10 China Academic JaLUixal Electronic PublishiriE Houseri ghts ki.nct#994-20 10 China Academic JaLUixal Electronic PublishiriE Houseri ghts ki.nct 收稿日期:2001- 12- 271概述水晶玲瓏剔透，顏色多樣，可加工成品種繁多的 飾品。飾品中最常見的是：項鏈、

3、手鏈、戒指、耳墜、胸 墜、頭飾、胸花、念珠等等。其款式可分為刻面型和素 面型二大類。所謂刻面型，即每個飾品的表面均由許 多對稱小面組成，這些面根據(jù)面的多少，外形不同又 分為許多類型。所謂素面型乃是每個飾品表面均由弧 形曲面組成。其弧面有向外凸出的，也有向內(nèi)凹的，其 顆粒形狀也有多種多樣。如圓珠形、橄欖形、橢圓形、 半圓形等。工藝品中的品種也較多，有仿古雕刻的各 種雕刻品，也有反映近代題材的各種工藝品 。如各種 觀音、各種佛象、鼻煙壺、簽章、鎮(zhèn)紙、筆架、象棋、圍 棋、水晶球、枕墊、按摩器等等，品種特別多。據(jù)市場不 完全統(tǒng)計，由水晶加工成的產(chǎn)品品種可達千余種。不同品種的水晶制品在加工工藝上有所差異

4、，但其加工程序大致相同，即選料T設(shè)計T切磨造形T粗 磨T細磨T精磨T拋光。下面僅就刻面水晶飾品的拋 光、款式選擇及鉆孔工藝作一簡介 。2刻面水晶制品的拋光人們很注意拋光這道工序，因為只有拋得很光 亮,才能把水晶的美感體現(xiàn)出來 ，然而大量的實踐證 明,僅僅在拋光工序上下功夫，往往達不到目的，這是 因為拋光質(zhì)量的好壞直接與粗磨、細磨、精磨質(zhì)量有關(guān)。如果粗、細、精磨質(zhì)量均已到位的話，拋光質(zhì)量就好,而且速度也快。近些年來，我國水晶加工業(yè)發(fā)展很 快,產(chǎn)品暢銷海內(nèi)外，但是高質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品所占比 例很少，粗制濫造產(chǎn)品大量上市，這不僅影響到水晶 飾品聲譽，更重要的是還浪費了不能再生的水晶原 料究其原因，拋光技

5、術(shù)與拋光材料的選擇是一個重 要因素。結(jié)合國內(nèi)的一些水晶加工廠的拋光方法來 看,所選擇拋光材料一般均為水質(zhì)三氧化二鉻或氧化 鋅、三氧化二鐵等配合錫合金盤、有機玻璃盤、聚銨脂 盤、泡沫盤等來進行拋光。由于這些拋光材料粒度多 末達標準要求，加之拋光盤配合使用不當以及拋光時 間掌握不好，從而影響了水晶的拋光質(zhì)量。下面介紹 一種用金剛石微粉拋光水晶飾品的方法。過去的拋光理論認為，拋光乃是一種超細研磨的 過程。即把細、精磨后留在到面上的仍凹凸不平的表 面,磨得更精致些，直到看不到擦痕為止。這種理論實 質(zhì)是:拋光乃是通過降低磨粒直徑的方法來實現(xiàn)的。認為只要拋光材料有一定的顆粒直徑（那伯是微小的 顆粒）,必然

6、給拋光面留下一個創(chuàng)傷面 ，其創(chuàng)傷面的厚 度一般為磨粒直徑的Q 51倍。但是實際情況并非 如此。直到20世紀初，拜爾的新發(fā)現(xiàn)，才使拋光理論 前進了一步。拜爾發(fā)現(xiàn)，在拋光過程中在液狀層 （現(xiàn)稱 之拜爾層）形成的同時，固體表面存在實際上的塑性 變形,拜爾層就象清漆外膜一樣伸展在刮痕面上（即創(chuàng)傷面上）,使刮痕面蒙上光澤。1937年芬奇利用電 子衍射技術(shù)，揭示出固體表面結(jié)構(gòu)，證實了拜爾的研 究結(jié)果是有根據(jù)的。并發(fā)現(xiàn)拜爾層能立即發(fā)現(xiàn)與下部 結(jié)構(gòu)相一致的再結(jié)晶。這種拋光理論的新發(fā)現(xiàn)，為正確選擇拋光技術(shù)與方法，提供了理論依據(jù)。如要位拜 爾層產(chǎn)生再結(jié)晶，使之形成光澤很亮的面，拋光時要 有一定的溫度。溫度太高，將

7、會在拋光面上形成一層 釉化面，致使表面光澤不太亮（即云霧的感覺）。如果 溫度太低，拜爾層將不會產(chǎn)生再結(jié)晶，從而表面達不 到很光亮。根據(jù)上述拋光理論與水晶的物化特性，選用金剛石拋光膏或油質(zhì)金剛石微粉，與鋅鋁合金拋光 盤或硬質(zhì)木質(zhì)拋光盤來拋光水晶，從理論上和實踐上 是行之有效的方法。其原因是：一方面金剛石微粉極 強的磨削能力，可使拋光面研磨得更精致，而且速度較快，另一方面借助于拋光時摩擦熱不易散逸，而使拋光面拜爾層迅速達到重結(jié)晶的溫度，從而使拋光面 更亮。2 1拋光機器與拋光粉的選擇拋光機器的轉(zhuǎn)速可選用 1400 2800轉(zhuǎn) 分。當選 用鋅銀合金拋光盤時 ，最好選用150mm，2800轉(zhuǎn)分的磨機，

8、以便使瞬時磨擦溫度達到拜爾層重結(jié)晶溫 度。也可選用硬質(zhì)木盤。拋光粉選用W3 5的金剛 石微粉，并將金剛石微粉調(diào)成膏狀或直接采用市售的 金剛石拋光膏。2. 2拋光具體方法調(diào)制好拋光盤是非常關(guān)鍵的一步。其方法是：將市售的金剛石拋光膏或自購的金剛石微粉加雪花膏 調(diào)制成膏狀，再在離軸心2 3半徑的拋光金外圍涂上 一薄層，并用大塊水晶或其它硬度材料，將金剛石拋 光膏壓入拋光盤中，并產(chǎn)生含有拋光盤成份與金剛石 拋光膏混合物的拋光劑，再將拋光劑向拋光盤中心推 壓，使整個拋光盤均勻覆蓋一層拋光劑。這層拋光劑 層的特點是手模干爽，不沾黑。這里寶石的砂磨與拋 光可同時在一個部位進行。只要將刻面平放于拋光盤 上，加

9、以適當?shù)膲毫?，控制好拋光時間，即可得到滿意 效果。如果是拋光較大刻面，則在拋光盤的外圍拋光。 如果拋光小的刻面則選擇在靠近軸的部位進行。2. 3用金剛石微粉拋光的優(yōu)缺點 由于金剛石微粉磨削能力比其他所有拋光粉都要強得多，因此能迅速將刻面研磨得更精致、更平 整，拋光后刻面的鏡面效果更佳，使水晶光澤更亮，珠光寶氣更充分體現(xiàn)。又由于采用干拋光，使刻面的拜 爾層重結(jié)晶的溫度上升比使用水質(zhì)拋光更快，另外由于鋅錫拋光盤的彈性比起有機玻璃盤，泡沫盤的彈性要小得多，因此使用金剛石微粉對水晶拋光，無論是速度或質(zhì)量均比使用其他拋光材料要高得多。 由于使用油質(zhì)或膏狀金剛石拋光劑，廢棄物只 有少量被刮到寶石的邊緣，且

10、可以回收。而使用水質(zhì) 拋光劑由于不斷的添加，拋光盤又不停的轉(zhuǎn)動，因此大量拋光劑飛濺到空中或其他物品上，污染了環(huán)境，特別是鉻、鋅拋光材料對人體有害，相比之下，使用金 剛石微粉拋光，無疑是比較干凈，不造成對環(huán)境的污 染。 雖然金剛石微粉的價格比三氧化二鉻、氧化飾 等要高得多，但是當在鋅鋁合金盤上的拋光劑層調(diào)制 好后，后續(xù)添加的拋光粉是極少的，只需保持拋光劑層存在即可。又由于采用金剛石微粉拋光速度快、效 率高，勞動力成本降低，因此彌補丁拋光材料成本過 高的不足。隨著人們環(huán)保意識的加強，勞動力價格不 斷提高，以及人們對飾品加工質(zhì)量的要求越來越高，采用金剛石微粉（或膏）來拋光水晶飾品是必走之路 。3刻面

11、水晶飾品款式的選擇在加工水晶刻面對，要根據(jù)水晶的折光率為1.553 1. 544,摩氏硬度為 7,雙折射率為 0 009的光 性特征，選擇合適的款式，使之光學效果更佳。下面介 紹“海爾達”六邊形和“貝蒂”箱式琢型。這兩種款式是 以創(chuàng)作者祖母的名字命名，這兩種款式的加工工藝不 太難，但有一定的挑戰(zhàn)性。其款式的小面、角度，均按 水晶折光率來設(shè)計，光學效果較好。3 1 “海爾達”六邊形（見圖1）表1小面名稱、角度、分度指數(shù)小面名稱角度分度指數(shù)亭部主小面48 96, 16, 32, 48, 64, 802，14, 18, 30, 34, 36, 46, 50, 62, 66,亭尖小面43 78, 82

12、, 94冠部主小面44 96, 16, 32, 48, 64, 80冠部腰小面48 96, 16, 32, 48, 64, 804, 12, 20, 28, 36, 44, 52, 60, 68, 70,冠部角小面并43 冠部星小面84, 9227 96, 16, 32, 48, 64, 80(m)腰面90 96, 16, 32, 48, 64, 80臺面0 3 2 “貝蒂”箱式（見圖2）表2小面名稱、角度、分度指數(shù)小面名稱角度分度指數(shù)腰面90 2, 22,26,46,50,70,74,94亭部主小面45 3, 21,27,45,51,69,75,93亭部腰小面48 1, 23,25,47,4

13、9,71,73,95亭部尖小面43 96,24,48：,72冠部主小面48 3, 21,27,45,51,69,75,93冠部腰小面51 1, 23,25,47,49,71,73,95冠部星小面27 3, 21,27,45,51,69,75,93臺面0 25994-20 10 China Academic JaLUixal Electronic PublishiriE Houseri ghts ki.nct#994-20 10 China Academic JaLUixal Electronic PublishiriE Houseri ghts ki

14、.nct#994-20 10 China Academic JaLUixal Electronic PublishiriE Houseri ghts ki.nct5040 O26 994-20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic PublishinErights reserved.5040 O# 994-20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic PublishinErights reserved.5040 O冠部（頂視）亭部（底視）側(cè)觀圖1“海爾達”六邊形說明：該款式有49個小面及6個腰面

15、共55個面。形成6層對稱鏡面反射，采用96分度輪切磨。 L =長度，W =寬度，T=臺面，P=亭部，M =主小面，H =高,B =腰小面，C=亭尖小面,L W = 1 55, T W = 0 513,T L = 0 444, P W = 0 497, C W = 0 267, H W = （P+ C） W + 0 02= 0 785, P H = 0 634, C H = 0 341 小面名稱、角度、分度指數(shù)（見表1）TTi# 994-20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic PublishinErights reserved.5040 O# 994-

16、20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic PublishinErights reserved.5040 O側(cè)視冠部（頂觀）圖2 “貝蒂”箱式說明：該款式有45小面及8個腰面共53個面,4層對稱的鏡 面反射層，采用96分度輪切磨。 L =長度,W =寬度，T =臺面,H =高,M =主小面，B = 腰小面，S=星小面，C =亭類尖面丄 W = 1 00, T W = 0 498,T L = 0 498, H W = 0 760。小面名稱、角度、分度指數(shù)（見表2）# 994-20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic

17、 PublishinErights reserved.5040 O# 994-20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic PublishinErights reserved.5040 O4水晶飾品鉆孔工藝由于水晶項鏈、手鏈、掛墜等需經(jīng)過鉆孔或串連 旨,方能佩戴。因此打孔工藝也是水晶加工工藝的一 個重要組成部分。打孔工藝的選擇非常重要 。根據(jù)水 晶硬度大、性脆的性質(zhì)，超聲波打孔是水晶打孔的最 佳方法。4. 1超聲波打小孔的原理超聲波打小孔，乃是利用超聲頻振動的工具通過 磨料加工材料的一種方法。它的作用原理：超聲波換 能器產(chǎn)生的超聲頻振動，借助變幅桿放大后，

18、驅(qū)動加 工工具，在工具與加工件間的懸浮液中磨料，以很快速度不斷沖擊工作件表面使之粉碎而鉆孔。同時工具端部的超聲波振動，還會使懸浮液產(chǎn)生“空化現(xiàn)象”, 由“空化現(xiàn)象”在工件表面形成的液體空腔 ，在閉合時 會產(chǎn)生極強的脈沖液壓沖擊，也能使工件表面毀壞， 并促使懸浮液循環(huán)，磨料得以及時更新，工具逐漸伸 人到材料中，工具形狀反復制到工件上 ，即有什么樣 形狀的工具，就有什么形狀的小孔。4. 2超聲波打小孔的設(shè)備 超聲頻發(fā)生器超聲頻發(fā)生器，產(chǎn)生超聲波電流。其作用是將 50Hz的交流電，變?yōu)槌曨l電功率輸出。其功率可大 可小，對打小孔的水晶飾品，其功率一般為幾十瓦至 一百瓦左右。其頻率一般為1625KH

19、z可調(diào)。 超聲頻換能器超聲頻換能器，是將超聲頻電磁振蕩轉(zhuǎn)換成機械 振動的一種設(shè)備。其換能器一般有兩種，一種為磁致 伸縮換能器，一種為陶瓷壓電片。無論哪種換能器, 都應(yīng)使其尺寸（壓電片的厚度，或磁致伸捧的長 度）27 994-20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic PublishinErights reserved.5040 O# 994-20; 10 China Academic Jounyal ElccLroiiic PublishinErights reserved.為超聲波半波長的整數(shù)倍。 變幅桿換能器上超聲頻振幅 ，一般較小(0.005 0.

20、0 1mm)難以打孔鉆進。因此就需要放擴大至加工所需 振幅(0 01 0 1mm),這樣就需要通過變幅桿來實 現(xiàn)。變幅桿的形狀有階梯狀、錐狀等形狀。其長度也 應(yīng)為超聲波半波長的整數(shù)倍。其材料一般用45號鋼 或工具鋼。 工具工具即為打孔用的針頭。工具要緊密聯(lián)結(jié)在變幅 桿上，對于打小孔用的工具，一般是焊接在變幅桿細 端。其材料一般用的細鋼管或鋼絲 。4. 3影響超聲打小孔的因素影響超聲打孔的因素主要有三 。其一、工具振幅與頻率：一般情況下，振幅和頻率與加工速度大致成 正比關(guān)系。但是太大后又有很多問題，因此工具振幅 一般控制在 0 02 0. 08mm之間，頻率控制在 16 25kH z之間。其二，

21、進給力，進給力即工具與工件間的 靜壓力，對應(yīng)于最大加工速度，應(yīng)該有一最佳的靜壓 力，對于打小孔來說，一般約為4X 105pa。其三，磨料 及懸浮液性質(zhì)，一般磨料越硬加工速度越快，磨料越 粗，加工速度越快，對于水晶打小孔，一般用100 160目之間的碳化硅。一般懸浮液濃度越大，其加工 速度越快，但如果太大了加工速度反而下降，一般推薦磨粒對水的重量比為0. 1 1。其四，工件性質(zhì)：工件脆性越大則越容易加工，工件韌性越大則越不容易 加工。28 994-20 10 China Academic Journal Elcclronic Publishing House. All rights reserved.# 994-20 10 China Academic Journal Elcclronic Publishing House. All rig