СПОСОБ ДЕКОРАТИВНОГО ЧЕРНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2003 года по МПК B44C1/26 

Изобретение относится к способам декоративного чернения изделий, выполненных из благородных металлов или их сплавов.

Цель технического решения /1/ - обеспечение прочного сцепления сплава с поверхностью изделий из золота и его сплавов за счет введения дополнительно селена или теллура или их соединений в черневой сплав на основе сульфидов серебра, меди и свинца.

При изготовлении декоративного изделия сульфидный компонент смачивают водой до получения однородной суспензии черневого сплава, затем его наносят на поверхность золотого изделия с выгравированным рисунком; далее изделие обжигают. Для улучшения сцепления с металлом чернь наносят на серебряные изделия с различными флюсами. Применение их предохраняет от окисления и улучшает при обжиге изделия химическое взаимодействие входящих в состав черневого сплава сульфидов серебра, меди, свинца с металлом изделия /2/.

Техническое решение /3/ включает подготовку поверхности изделия (обезжиривание, отбеливание в смеси однопроцентных кислот азотной, серной и соляной, последующую промывку, карцовку и сушку), лужение поверхности свинцово-оловянным припоем (с протравленной цинком соляной кислотой); обработку подвергаемых чернению участков поверхности водным раствором поташа, буры и поваренной соли, наложение на декоративный рисунок измельченного порошка черневой смеси с последующим нанесением на нее сплошного тонкого слоя горючей серы, нагрев изделия до полного сгорания серы для закрепления слоя черни; наплавку черни (заполнение чернью рисунка ровным слоем); отбеливание, карцовку, промывку и сушку изделия, подвергая их опиловке, шлифовке до появления орнамента, полировке и покрытию равномерным слоем бесцветного лака.

Существенным недостатком технического решения /3/ является усложненность и значительная трудоемкость изготовления изделий, нанесение порошкообразной горючей серы на порошкообразную шихту черневого сплава, толщина слоя которого в результате незначительных технологических изменений при нанесении порошка серы нарушается, что в дальнейшем ухудшает качество получаемого декоративного покрытия на подвергаемых чернению участках орнамента, при этом увеличивается также и трудоемкость декорирования в целом; также использование для обезжиривания поверхностей изделия растворов соляной и азотной кислот, не удовлетворяющих требованиям санитарно-гигиенических норм.

В качестве флюсов используют буру (5% водный раствор) и насыщенный раствор хлористого аммония; дагестанские мастера в качестве флюса применяют водный раствор поташа, поваренной соли и буры. Наилучшие результаты при расплавлении порошка черни получают при применении в качестве флюса буры /с. 198, 4/.

В литературе /с. 326-327, 5/ не приведены количественные данные, относящиеся к заявляемому способу; в качестве флюсующей жидкости рекомендован раствор нашатырного спирта. Глубокий блеск черни достигается с помощью гематита. Благородный вид изделия обеспечивается полировкой, затем матовая поверхность - обработкой пемзовым порошком.

В /с.151, 6/ описаны способы наложения черни с использованием в качестве флюса водного раствора поташа, буры и поваренной соли; обжиг проводят в муфеле при температуре Т=300-400^oС.

В техническом решении /с.176-177, 7/ разбавленный раствором буры, поташа и поваренной соли тонкоизмельченный порошок черни, уложенный в узор орнамента изделия, обжигают при Т=300-400^oС до полного расплавления черни.

По совокупности технологических операций и последовательности их осуществления способ декоративного чернения изделий /с.197-199, 4/ является наиболее близким к заявляемому способу и он выбран в качестве его прототипа, заключающийся в предварительной подготовке путем гравирования на поверхности изделия декоративного рисунка с заданной глубиной углублений, обезжиривания, крацовки, обмазки раствором огнеупорной глины участков не подлежащие чернению, обработки орнамента рисунка флюсом, наложения черневого сплава на рисунок ровным слоем и его расплавлении при Т=300-400^oС, опиловки, травлении, шлифовки и полировки.

Качество декоративно-защитного покрытия изделия - чернения зависит наряду с другими факторами также от технологии предварительной подготовки и наложения черни, температуры расплавления.

Технический результат - создание упрощенного и нетрудоемкого декоративного чернения изделий из драгоценных металлов с целью повышения их художественной ценности и увеличение адгезионной прочности черневого сплава.

Для решения поставленной технической задачи в соответствии с изобретением предложено обезжиривание изделия производить в 5-6% растворе серной кислоты при температуре 70-85^oС, расплавлять черневой сплав при температуре 450-550^oС и протравливать в 2,5-3,5% растворе серной кислоты при температуре 50-70^oС.

В соответствии с изобретением в качестве флюса используют 3-5% раствор хлористого аммония.

Согласно изобретению при предварительной подготовке поверхностей изделие термообрабатывают при Т=270-310^oС.

Поверхности изделия с выгравированным орнаментным рисунком предварительно подготавливают путем их очистки и обезжиривания, нагревают до 310^oС и обезжиривают изделие в растворе 5-6% серной кислоты при Т=70-85^oС, крацуют; поверхности изделия, не подлежащие чернению, изолируют раствором огнеупорной глины; обезжиривают орнамент рисунка флюсом - раствором 3-5% хлористого аммония; накладывают черневой сплав в углубления выгравированного рисунка ровным слоем; оплавляют черневой сплав при Т=450-550^oС; опиливают верхний слой черневого сплава; травят в 2,5-3,5% растворе серной кислоты при Т=50-70^oС; промывают в воде, очищают от глины и сушат изделие при Т=85-90^oС с последующей опиловкой верхних слоев черневого сплава до выявления рисунка, шлифуют и полируют.

При реализации изобретения облегчается процесс предварительной подготовки изделия вследствие эффективности удаления с поверхностей примесей благодаря обработке в 5-6% растворе серной кислоты, что способствует качественному оформлению орнамента рисунка при дальнейшем технологическом процессе. Технологические операции по обработке поверхностей изделия огнеупорной глиной, раствором флюса, оплавления и травления раствором серной кислоты резче выделяют декоративность получаемого рисунка изделия черневым сплавом, повышают прочность сцепления его с поверхностными слоями металла изделия, увеличивая тем самым эксплуатационную надежность последнего.

Способ декоративного чернения изделий осуществляют с использованием.

- традиционно известного для этих целей технологического оборудования;
- традиционно известных материалов и химических препаратов, в том числе измельченной до заданного фракционного состава шихтовой смеси сульфидов серебра, свинца и меди, оптимальное содержание которых в составе смеси задается, огнеупорной глины, серной кислоты, хлористого аммония в качестве флюса и т.д.

Способ декоративного чернения изделий выполняют следующим образом:
1. На полуфабрикат наносят будущий графический узор с углубленным орнаментом с учетом его заполнения чернью.

2. Поверхности изделия предварительно подготавливают путем очистки их от жировых загрязнений, используя для этих целей, в том числе, нагрев изделия до температуры 270-310^oС, при которой происходит выгорание жировых пятен, затем осуществляют химическую обработку поверхностей раствором серной кислоты, использование которого обеспечивает окончательное удаление жировых отложений, а также протравливание поверхностных слоев металла изделий с удалением с них мелких случайных рисок и других неглубоких дефектов. Химическую обработку поверхностей изделия осуществляют с использованием 5-6% раствора серной кислоты при температуре 70-85^oС, что соответствует условиям оптимальности и подтверждается в дальнейшем примерами реализации заявляемого и известного способа.

3. Декоративный рисунок крацуют, затем изолируют раствором огнеупорной глины места, не подлежащие чернению. Использование глины традиционно для предохранения поверхностей изделия от окисления и от расплыва черневого сплава при последующей термической обработке изделия. После обработки указанных участков поверхностей изделия раствором огнеупорной глины углубления декоративного рисунка обезжиривают флюсом, в качестве которого используют насыщенный раствор хлористого аммония, что улучшает условия сцепления металла изделия с черневым сплавом при обжиге. Затем в углубления графического выгравированного узора ровным слоем прокладывают измельченный черневой сплав в виде смеси сульфидов серебра, меди и свинца при заданном соотношении их в смеси. Данный технологический этап по заявляемому способу аналогичен известному, выбранному в качестве прототипа.

4. Изделие, подготовленное в соответствии с операциями 1-3 заявляемого способа, подвергается термической обработке в электропечи при Т=450-550^oС, что соответствует оптимальным условиям плавки черневого сплава и подтверждается в дальнейшем примерами осуществления заявляемого и известного способов. Черневой сплав прокладывают однократно или в несколько приемов с промежуточным обжигом таким образом, чтобы рисунок оказался целиком заполнен чернью. После обжига образуется твердая корка черневого сплава, которую опиливают, выявляя узор.

5. Изделие обрабатывают 2,5-3,5% раствором серной кислоты при Т=50-70^oС. В результате этой операции резче выявляется контур чернения, что облегчает последующую опиловку верхних слоев черни до полного выявления декоративного рисунка.

В результате шлифовки и полирования (выглаживания) рисунка чернь приобретает свойственный ей блеск и оттенок. Полученные технические результаты подтверждаются нижеследующим описанием.

Технологические процессы по заявляемому способу и известному (прототип) осуществляют с использованием измельченной шихты сульфидов серебра, свинца и меди при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Сульфид серебра - 10
Сульфид свинца - 46,4
Сульфид меди - 53,6
В качестве отдельных образцов изделий использовались преимущественно отдельные изделия столового набора и сервиза, выполненные из сплавов серебра и мельхиора, при этом перед реализацией способа каждое изделие с помощью измерительного устройства осматривалось и оценивалось по количеству, глубине и длине имеющихся на поверхностях изделия рисок, возникших при изготовлении изделия. В результате проведенных оценочных мероприятий были отобраны изделия с общим количеством рисок, не превышающих 1-2% от общей площади поверхности изделия, при глубине рисок не более 0,5 мм, длине не более 2 мм.

Способ декорирования чернением изделий по заявляемому технологическому процессу осуществляют в соответствии с примером А, а также по известному техническому решению (прототип) - по примеру Б.

Пример А. Способ реализовывался в соответствии с вышеописанными операциями его осуществления при использовании для химической обработки поверхностей изделия 5,5% раствором серной кислоты при температурах обезжиривания 80^oС; расплавление черневого сплава - Т=500^oС. Для обработки участков поверхностей с нанесенным на них декоративным рисунком использовался флюс - 4,5% раствор хлористого аммония.

Пример Б. Способ декорирования чернением изделий по данному примеру производился следующим образом: поверхности изделия предварительно подготавливали путем их обработки с использованием для этой цели необходимых технологических приемов, затем осуществляли гравирование поверхностей с нанесением на них заданного декоративного рисунка, обработку поверхностей раствором огнеупорной глины, флюсом, а также прокладывание измельченного порошка черневого сплава. Оплавление изделия производили при температуре 400^oС до полного расплавления черневого сплава. Поверхности изделия очищали от остатков огнеупорной глины, промывали, сушили, а затем производили опиловку верхнего слоя черневого сплава до полного выявления декоративного рисунка на поверхностях изделий и т.д.

При реализации способа декорирования чернением изделий в соответствии с примерами А и Б было установлено:
- технологическое время, затраченное на предварительную подготовку поверхностей изделий по примеру Б, значительно превышает время подготовки поверхностей изделий по примеру А. Проведенная оценка поверхностей изделий после их предварительной подготовки показала, что изделия, предварительно подготовленные по примерам А, не имеют на своих поверхностях рисок, что свидетельствует о целесообразности и оптимальности химической обработки их заданным раствором серной кислоты;
- технологическое время, затраченное на процесс полного расплава чернового сплава при термической обработке изделий на операции 4 по примеру А, на 15-20% меньше, чем при термической обработке изделий по примеру Б;
- химическая обработка изделия по примеру А на операциях 3 и 5 оптимальна, как по используемым для этих целей растворам серной кислоты, так и по температурному режиму обработки. Контрольное снижение температуры обработки на операции А до 70^oС, на операции 5 до 50^oС привело к уменьшению глубины травления поверхностных слоев металла с выявлением на них следов рисок, окалин, особенно по контуру декоративного рисунка. Увеличение температуры нецелесообразно, так как приводит к увеличению затрат и агрессивности воздействия кислотного раствора на поверхности металлов;
- полученные декоративные изделия с примерами А и Б оценивались по адгезионной прочности черни к поверхностям изделий из серебра (проба 925) и золота (проба 585) методом силового отрыва черневого сплава от основной поверхности изделий (с использованием разрывной машины) от основной поверхности изделий по ГОСТ Р-11151-85, а также по выраженности и четкости декоративного рисунка (использование лупы).

В результате исследований установлено:
- незначительная расплывчатость границ декоративного рисунка для изделий по примеру Б;
- четкость границ декоративного рисунка для изделий по примеру А;
- адгезионная прочность черневого сплава для изделий из серебра и золота по примеру А превышает аналогичные параметры для изделий по примеру Б в среднем на 7-11%.

Таким образом, заявляемый способ декорирования чернением изделий обеспечивает высокое качество получаемого декоративного рисунка при незначительной трудоемкости на его выполнение.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно - техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного технического решения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата: не известны диапазон температур расплавления черни, режимы предварительной обработки поверхности изделия и рисунка орнамента, обеспечивающие достижение поставленной цели, что свидетельствует об удовлетворении критерия "изобретательский уровень".

Заявленное техническое решение может быть использовано в художественной и ювелирной промышленности, оно раскрыто в материалах заявки с полнотой, достаточной для его осуществления, и способствует изготовлению из драгоценных металлов и сплавов высокохудожественных декоративных изделий чернением. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".

ЛИТЕРАТУРА
1. Автор. с-во 606745, 5 В 44 С 1/26.

2. Автор. св-во 664856, кл. В 44 С 1/26.

3. Патент РФ 1825340, В 44 С 1/26.

4. Селиванкин С.А., Власов И.И., Гутов Л.А. и др. "Технология ювелирного производства". Л., 1978, 540 с.

5. Бреполь Э. Теория и практика ювелирного дела. Л., "Машиностроение", 4-е изд., 1982, 384 с.

6. Флеров А.В. Технология художественной обработки металлов. М., "Высш. школа", 1968, 220 с.

7. Марченков В.И. Ювелирное дело. М., "Высш. школа", 1984, 192 с.

Изобретение относится к декоративным изделиям и касается способа декоративного чернения изделий, заключающегося в предварительной подготовке поверхности путем их гравирования, обезжиривания, крацовки, обмазки раствором огнеупорной глины, обработки орнамента рисунка флюсом, наложения черневого сплава и его расплавлении, опиловки, травлении, шлифовки и полировки, при этом обезжиривание изделия выполняют в 5-6% растворе серной кислоты при 70-85^oС, расплавление производят при 450-550^oС и травление - в 2,5-3,5% растворе серной кислоты при 50-70^oС. Данный способ позволяет снизить трудоемкость производства. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ декоративного чернения изделий, заключающийся в предварительной подготовке поверхности путем их гравирования, обезжиривания, крацовки, обмазки раствором огнеупорной глины, обработки орнамента рисунка флюсом, наложения черневого сплава и его расплавлении, опиловки, травлении, шлифовки и полировки, отличающийся тем, что обезжиривание изделия выполняют в 5-6%-ном растворе серной кислоты при 70-85^oС, расплавление производят при 450-550^oС и травление - в 2,5-3,5%-ном растворе серной кислоты при 50-70^oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве флюса используют 3-5%-ный раствор хлористого аммония. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при предварительной подготовке поверхность изделия термообрабатывают при 270-310^oС.