水钻的生产工艺

一．水钻材料

　　水钻的材料来源于人造水晶，人造水晶是用石英砂经过一系列工序提炼，再经精细的切割技术和打磨制造而成，晶体纯净透明，能弥补天然水晶的不足。

　　水晶是石英家族的成员，是最常见的矿物质之一，它和普通的砂子是“同出娘胎”的一种物质。通常形成于火成岩、变质岩和沉积岩中，化学式SiO2，莫氏硬度为7，晶体端部呈菱面六面体柱形或角锥形，晶面通常有条纹与玻璃光泽，内含物丰富。一般来说，水晶以颜色愈纯、愈光亮、净度和折射率愈高其价值就愈高。《本草衍义》中载：“嘉州峨眉山有燕萨石(即水晶)，形六棱而锐首，色莹白明澈。”

　　人造水晶和天然水晶的化学成份都为二氧化硅，高纯度的二氧化硅即称为“水晶”。天然水晶是一种透明的石英结晶，呈六角柱状结晶，它的硬度很高。

　　纯净的水晶为无色的透明晶体，而没有杂质的天然水晶几乎找不到的，大都天然水晶含有气泡、杂质，晶体混蚀。

　　水晶材料的折射率通常都在1.544－1.553，几乎不超出此范围。折射率，是当光由空气中透入宝石晶体，并产生折射现象，其入射角正弦与折射角正弦的比值。

　　水晶材料的色散通常为0.013。色散是说水钻的折射率随照明光的不同而有一定的变化。例如钻石对红光折射为2.405；对绿光为2.427；紫光为2.449。

　　水晶材料熔点为1713摄氏度。其受热易碎的特性，是在实验时发现的。将水晶放在喷焰器的烈焰燃烤，除非有很好的保护，且慢慢冷却，否则晶体容易碎裂。这一特点，中国古代的人早已掌握，《博物要览》中曾经说过：“凡用水晶器物，不可用热汤滚水注之，即粉裂如击破者。”

　　水晶材料的另一个特点是怕碱不怕酸（氢氟酸除外），这是由于氧化硅特性所决定的。

　　工艺水晶又叫仿水晶，是由加铅玻璃或稀土玻璃为主要材料，无杂质、透明度较好。目前市场上的水钻材料多采用这种材料

　

二．水钻的分类

　　水钻按颜色分可分为：白钻，彩钻（如粉色、红色、蓝色等）。

　　水钻按形状分类可分为：普通钻（圆形钻），异形钻。异形钻又可以分为菱形钻（马眼石），梯形钻，卫星石，无底钻等。

一般的普通水钻（见图一）有十七个切面，水钻背面是镀上的一层水银皮。通过切面的聚光，使它有很好的亮度，切面越多，亮度就越好，施华洛世奇是第一个发现水晶玻璃切面的人。

　

冠面亭面
图一普通水钻

在显微镜下观察水钻，呈现的是标准的八心八箭的图象，对称整齐，非常完美（见图二、图三）。从水钻的冠面观察，可看到八箭的图形，从水钻的亭面观看，可得到八心的图形。完整的八心八箭的水钻才是品级比较好的水钻。影响八心八箭完整性的主要的三个因素为抛光、对称性和比例。

　　　　　　图二　水钻的八箭　　　　图三　水钻的八心

三．水钻的生产工艺

　普通水钻的生产是用许多化工原料熔炼成高铅晶质玻璃圆坯型后，再经过磨削抛光生产成的一种仿钻型产品，是目前最普遍的饰品挂件。　
　　通常的水钻生产工艺如下：　
　　1．熔炼　
　　必须用全电极优质锆钢砖制做的熔炉，可做0.2吨或0.5吨炉，也可用其它简单方法制造。　
　　通过严格的质量筛选后的原料和严格的配方比例方可熔炼出优质坯珠。坯珠是至少含铅25%以上的晶质玻璃料，这样折射率高，产品质量才能好。材料好，产品才能好。　
　　2．胚珠成型　
　　用一种专业模具进行玻璃液成型，成型后还要经过火抛等工序，保证坯珠的圆度和一致性。坯珠还需经过严格的退火工艺，以确保其质量与机械性能。

3．磨钻　
　　磨钻生产中所用的设备都是专业设备，是用电子电器控制的自动化设备。　
　　①磨钻设备上所用的，包括粘水钻坯珠用的工装夹具等的所有技术要求都是非常的严格。尤其是工装的精度要求比较高，通常梭针的精度要在20um以内。　
　　②水钻坯珠磨削所用的胶粉，即粘胶粉，各企业都是专项自制。　
　　③磨削所用的金刚砂同样自制，对其工艺要求非常严格，而且为专行所有。这里值得一提的是亚华公司通过自主创新，研发了研磨水钻的工艺技术，替代了传统的金刚砂磨钻的方式。　
　　④抛光所用的抛光轮是把磨成型的水钻坯抛光，目的是把水钻坯抛到钻石一样闪闪发光，此轮是用玻璃抛光粉等化工材料自制而成，目前各企业也是自行配制而专用。　
　　通常的磨钻工艺为：准备专用夹具—>正面上胶（粘坯珠）—>斜面磨削(8个面)　—>斜面抛光(8个面)　—>反面上胶（反粘坯珠）—>斜面磨削(另8个面)　—>斜面抛光(另8个面)　—>平面磨削—>平面抛光—>下料

4．清洗　
　　把磨抛好的水钻通过专有的工艺方法除胶，然后采用超声波清洗，达到没有任何污物。　
　　5．检验　
　　对清洗好的水钻(此时称为光钻或裸钻)检验等级和挑出废品。　
　　6．分筛　
　　通过自动的筛机或手动的筛具把钻的大小规格分开。　
　　7．吸膜　
　　这是辅助工艺过程，目的是为下一到工序化学镀做工艺准备的。就是将大量的光钻，通过专用设备，整齐一致的镶嵌在一张塑料膜片上，便于批量的进行化学镀。　
　　8．化学镀　
　　①在光钻的亭面上镀上一层银，增加水钻的反射能力，同时也就增加了水钻的折射亮度，常规的工艺可分为喷镀和挂镀两种，其中挂镀相对简单方便，多用于手工操作的中小型水钻生产企业，喷镀要利用镀膜生产流水线，设备复杂，操作复杂，但产品的品质及一致性可得到有效的保证。亚华公司就采用的是国际上最先进的捷克镀膜生产流水线，工艺性好，生产效率高。　
　　②镀保护膜，把已镀好的银，再喷上一层保护银层的保护膜，避免银层接触大气时发生变黄等化学反应，目的是确保其钻的亮度与使用时间。

9．脱膜　
　　利用专用的加热设备，对镀好膜的水钻保护膜加热固化，并把水钻从塑料膜片上脱离下来。　
　　10．清洗　将水钻清洗干净。　
　　

11．检验分筛　将水钻中的废品、次品挑出来，同时再一次的区分规格大小，满足市场客户的需要。检验的标准多是根据市场客户的质量需求而定，亚华公司则是有自己内部的企业标准，其标准是完全参照捷克标准PN4150、PN4151而制订的。　
　　12．包装　
　　包装的目的是品牌的标质，同时也是为了在库存运输中避免水钻擦花。标准的包装方式是按照国际惯例，采用内加软纸衬的纸包装，对于规格小于SS20的水钻，每包数量为10GROSS（1440粒）。　
　　

13．储存　
　　按类别、号别分别摆放，要注意不得过度重叠造成积压，同时要保证空气的干燥，避免阳关的照射

四．常见的水钻缺陷

　　磨损：细小的裂口沿著刻面的连接处，使边缘成白色模糊状。　
　　额外瓣面：在对称性和正常刻面下而产生的多余刻面。　
　　天然面：未經拋磨的原石表皮，保留于切磨后水钻的某一部，常見与腰围及尖底。　
　　小缺口：在腰围或刻面边緣的刻痕，也称碎边。　
　　白点：如白点般极小的開口。　
　　拋光线：因拋光而留下的微细平行线条。　
　　磨损痕：表面因过度的高热导致不平均的白雾状灼烧面。　
　　粗糙腰围：顆粒细砂状腰围，常会小缺口一起见到，有时候也称为厚腰。　
　　刮痕：表面的刮擦痕迹，常以白色线条呈现。　
　　断尖：亭面的尖部断裂。　
　　炸裂：水钻内部出现细小裂纹，造成光线不能正常反射和折射。　
五．国内水钻生产存在的主要问题　
　　从上世纪八十年代起，广东皓昕公司率先引进国外水钻技术，在国内开始生产水钻以来，国内水钻市场一直处于供不应求的状态，由于国内生产厂家少，国内市场的水钻产品大都是依靠进口。到2000年以后，在浙江义乌、浦江等地区，陆续开始出现了很多水钻生产厂，但上规模的企业并不多，水钻产品的质量也参差不齐。但由于当时国内一直处于一个水钻的供不应求的状态，水钻利润高，质量好坏都有人要。随着水钻生产厂家越来越多，大规模生产能力的厂家也纷纷涌现，国外水钻厂家也在国内通过降价、走私等方式抢占市场，造成很多中小企业纷纷停产关门。这一时期，一些水钻生产企业也不断的寻求技术革新，以求在水钻品质、生产效率、生产成本等方面有大的突破。　
　　根据多方面的分析，目前在水钻生产行业中，主要存在两方面的问题，一是机械设备问题，另一个是磨轮磨料的匹配问题，这也制约水钻生产加工的两大瓶颈。　

1.设备技术原因　

由于水钻加工的利润一直较高，且短期内很难出现市场供求的基本平衡，随着人民生活水平的日益提高，水钻的需求仍将继续放量走高。基于这种判断，水晶加工行业的企业也跃跃欲试，催促着生产水晶加工设备的企业也开始生产水钻加工设备，欲涉足水钻加工。有的水晶加工企业甚至自己动手，直接闭门造车。他们凭着传统的水晶工艺品加工经验，试用着习惯使用的磨料——金刚砂，制定电镀磨轮，自制机器，进行水钻生产。现在金华、温州、宁波等地已有多家机械制造企业开始制造水钻加工设备，但设计的思维都以金刚砂镀轮为先决条件去定位设备的结构设计。以硬度为10的金刚石磨轮，磨硬度不足7、粒径在Ф8㎜以下的脆性玻璃珠，硬度悬殊和磨轮动能冲击，难以保证水钻的不蹦、不碎、不划伤，从而无法实现高产、高效和水钻的高品质。　
　　亚华水钻公司引进了最先进的捷克水钻研磨生产设备，并在原有设备的基础上，吸收、消化和提升，增加了电脑控制系统，水钻设备的自动化程度大大提升，又采取了先进的研磨的工艺技术来取代以前的金刚砂磨轮，产品质量得到了较大的提升、成本也大大的下降。

2.磨轮磨料原因　

磨水钻是水钻加工过程中最重要的工序之一。磨水钻首先要找到理想的磨料，有了理想的磨料，才能依据磨料和被磨削对象的特征制作磨具。有了合适的磨料、磨具，又确定了磨削对象，才能确定加工设备的结构设计。广州等地的一些水钻起步较早的企业，从上世纪八十年代末引进了德国、捷克的六十年代的设备，但作为配套用消耗品的磨轮却未从原产国进口，由于当时进口商品需要批文，还需要依托外贸公司代理进口，天天用磨轮就需要经常跑批文，跑外贸，确实无奈。企业只好在国内选择代用磨料自制磨轮。就此一个代用的念头，使寻找试用新磨料的路一直走到现在。可以想象，代用材料的参数如果一旦有一点与原机磨轮料的参数不同，就会导致整机性能的不协调发挥，结果或产品质量下降，或设备的功效不能充分发挥。　
　　亚华水钻自己研发和生产的磨轮，是采取研磨的工艺技术，即磨料的硬度与水钻材料的硬度相差不大，避免了金刚砂镀轮硬度高、冲击大等造成的质量缺陷。目前，他们生产的研磨轮，由于品质好，原理科学，还提供给过内其他一些大的水钻公司，帮助行业内的企业一起共渡经济危机，共同成长。




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