專利名稱：一種在非金屬材料及其制品表面鑲嵌金屬的方法
技術領域：
本發明涉及一種用金屬熱噴涂法在非金屬材料及其制品表面鑲嵌金屬的方法。在非金屬材料表面熱噴涂金屬層的方法在國內外已有過許多研究，已有很多專利獲得批準，例如歐洲專利
美國專利US-4535-022，中國專利85104245等。
以上專利所述的方法都是在非金屬材料的外表面噴涂金屬，使其覆蓋上一層金屬層。這些方法只適用于在非金屬材料的整個外表面形成一個金屬殼，而不能只在限定的局部表面進行噴涂(如噴涂某種金屬圖案)。如果在先在整個表面進行噴涂后，再將限定的局部區域以外的噴涂層打磨(或用其它方法)除掉，則保留的金屬層(如某種金屬圖案)的邊緣不能與周圍的非金屬材料表面平整，光滑地過渡和結合。因而影響涂層的外觀效果，并且涂層的打磨，拋光比較困難、涂層也很容易剝落。因而用上述專利所述方法難以實現在非金屬制品表面局部噴涂裝飾金屬(如裝飾金屬圖案花紋和飾物等)。
本發明的目的是設計一種在非金屬制品表面局部噴涂鑲嵌金屬(如金屬圖案、花紋、飾物)的方法，使金屬噴涂層(經打磨后)邊緣能與周圍的非金屬制品表面光滑、平整地過渡、牢固地結合，同時使噴涂層的打磨、拋光更加簡便易行。
本發明是這樣實現的使非金屬制品需要鑲嵌金屬的區域成為凹面，此凹面邊緣應低于周圍表面0.2毫米以上;對區域內的表面進行金屬熱噴涂前處理;對凹面以外的其余表面進行掩蓋保護;對凹面進行金屬熱噴涂;對噴涂的金屬層根據用途需要進行打磨、拋光。
在上述方法中，可以使需要鑲嵌金屬的區域分別成為兩種類型的凹面(1).使此區域凹進于非金屬材料制品的原表面。
(2).在此區域周圍起一道凸棱，所圍區域低于周圍凸棱而成為凹面。圍出的凹面可以低于或高于制品原表面或是與原表面持平。
根據對鑲嵌金屬的外表形狀要求，可以將凹面表面做成平面或各種曲面及其各種組合。
凸棱(或凹面)內壁與凹面底面的夾角可以制成直角，銳角或鈍角。凸棱的高度和寬度可以根據不同制品的要求而設計。制備凸棱有以下兩種方法(1).在非金屬制品的制造過程中用原制品材料直接(通過沖壓、注漿、注塑、雕刻、等方法)制成。
(2)、在非金屬制品表面用粘結劑堆粘，或將粘結劑與其它添加材料(如大白粉等)混合后再堆粘，或是用粘結劑將其它已成型材料粘貼在其上面而形成。
以上方法可以結合使用。
對凹面的噴涂前處理，可根據不同非金屬材料的特性而選擇噴砂，拉毛以及在表面附著砂粒等方法。其中附著砂粒的方法可以有以下兩種(1).利用非金屬制品原材料在加工過程中的粘結能力，使砂粒直接附著在制品表面上。
(2).用粘結劑將砂粒粘結在凹面上。
堆粘凸棱和粘結砂粒可以用各種無機粘結劑，各種有機合成樹脂及它們的改性樹脂，各種天然膠等。也可以使用有粘接功能的其它材料，如粘土漿、水泥漿、石膏漿、融熔的玻璃、融熔的塑料、涂料等。粘結砂粒時，可以將砂粒混在粘結劑中，然后噴刷在凹面上。也可以先噴刷粘結劑，然后再在粘結劑表面鋪灑一層砂粒。凹面上附著的砂粒可以用玻璃砂、石英砂、河流砂、金剛砂、氧化鋁陶瓷砂，各種金屬顆粒、粉末及各種耐火材料粉末等。砂粒粒度應在40-350目范圍內，以60-200目為最優。
用粘土漿作粘結劑時，粘土漿粘結上砂粒后可以再經600-1500℃的高溫灼燒，使粘土與砂粒燒結。
對凹面外的其余表面，在噴涂前可以用涂水玻璃，粘土漿等水溶性粘結劑的方法進行保護，在此粘結性保護層的表面或其中可以再鋪灑一層或混入40-350目的各種砂粒。
待各處粘結劑都固化后，用壓縮空氣和刷子將凹面內外表面均吹刷干凈，除去粘結不牢的砂粒，然后對凹面熱噴涂金屬。噴涂后再對涂層進行打磨，拋光。并清洗除去凹面以外的金屬涂層，即在非金屬制品上鑲嵌上金屬。
對鑲嵌的金屬還可以進一步進行表面處理，如對鑲嵌的鋁，不銹鋼等進行氧化著色，對鑲嵌的銅及其合金進行鈍化處理以及仿古，仿文物腐蝕做舊等。
用本發明所述的方法可以在陶瓷、塑料、水泥、磚瓦，各種天然石和人造石、玻璃、石膏、合成樹脂、玻璃鋼，泥坯、木材等各種具有一定硬度和耐熱性的非金屬材料及其制品上鑲嵌銅、鋁、不銹鋼、鐵、鋅、錫、金、銀等一切可進行熱噴涂之金屬和合金。
熱噴涂可使用火焰絲材噴涂、火焰粉末噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂等各種熱噴涂方法。
本發明具有以下特點由于設計了凹面噴涂，使噴涂的金屬層能夠在非金屬材料制品的局部表面噴厚到要求的厚度，而不引起噴涂層的分層剝離。噴涂層經過打磨，可使凹面內外的金屬噴涂層在凹面邊緣處分離斷開，此時凹面內保留的金屬噴涂層即鑲嵌在非金屬材料中，因此可保證使金屬層與周圍非金屬材料的銜接邊緣光滑平整，使金屬層與非金屬材料結合的緊密牢固，并且使金屬層的外觀效果也得到改善。
本發明利用凹面外的凸棱可使局部噴涂的金屬層高出凸棱外周圍表面。這樣在噴涂后對涂層進行打磨，拋光時就可以只對凸出部分(即金屬層和凸棱)進行打磨、而不使其涉及其余表面，從而使打磨工作更簡便，并且為使用機械設備進行打磨、拋光提供了方便條件。對具有不同表面層的非金屬制品(如上釉的陶瓷等)，用此方法可使對局部噴涂層的打磨不會影響和破壞制品的其余表面層。利用凸棱還可以在非金屬材料制品上裝飾凸起金屬圖案、花紋、飾物，增加了藝術表現手段。
本發明將凹面內壁與底面夾角設計成銳角這樣經打磨后，鑲嵌的金屬邊緣被非金屬材料所包裹，使金屬層不易剝離。
用本發明敘述的利用粘土漿粘結砂粒，然后再經高溫灼燒，將砂粒與粘土燒結的方法，可使陶瓷、磚瓦等粘土制品的噴涂前處理更為簡化。并且砂粒與基體的粘接強度比使用其它粘結劑更高。從而使噴涂層與基體的結合強度相應提高。
本發明敘述的對鑲嵌金屬區域以外的周圍表面的保護方法中，提出了在粘結性保護層表面或其中再鋪灑一層或混入砂粒的方法，可增加保護層與金屬噴涂層的結合力，從而保證在噴涂金屬的過程中，凹面外的噴涂層能始終附著結合在保護層表面，直至噴涂完，再經打磨使凹面內外涂層斷開后，再將凹面外的保護層及噴涂層除去。這就避免了在噴涂過程中，由于凹面外噴涂層與保護層的結合力差而起皮剝離，進而引起尚與凹面外噴涂層連成一體的凹面內噴涂層的剝離。
本發明有如下附圖
圖1為凹面(1)圖案的平面示意2為凹面(1)的剖面結構示意3為圓形花瓶上用凸棱(2)圍出的凹面(1)圖案的平面示意4為圓形花瓶上低于原表面的凹面(1)及凸棱(2)的剖面結構示意5為圓形花瓶上與原表面持平的凹面(1)及凸棱(2)的剖面結構示意6為圓形花瓶上高于原表面的凹面(1)及凸棱(2)的剖面結構示意7為用粘結劑粘堆出的凸棱(3)及凹面(1)圖案的平面示意8為用粘結劑粘堆出的凸棱(3)及凹面(1)的剖面結構示意圖各剖面圖中虛線(4)所示為非金屬材料制品的原表面。
本發明的非限定性實施例。
例1在石膏板上鑲嵌鋁圖案。
在石膏板上制成如附圖1和附圖2所示平面和剖面形狀結構的凹面圖案(如圓形圖案)，使凹面低于周圍表面1.3毫米，在凹面圖案內涂一層聚氨脂漆，在聚氨脂漆上鋪灑一層粒度為80-120目的玻璃砂，待聚氨脂固化后，用壓縮空氣和毛刷將凹面內外表面清理干凈，除去凹面內粘結不牢的砂粒，然后對凹面內用氧-乙炔火焰噴涂鋁絲，噴至涂層厚1.1毫米為止，對石膏板整個表面進行打磨，將凹面外的金屬涂層完全磨掉去除。對石膏板整個表面進一步進行精磨、拋光、拋至要求的金屬光潔度，即得到鑲嵌鋁圖案的石膏板。
例2圓形陶瓷花瓶上鑲嵌青銅圖案。
在陶瓷花瓶的制坯成形過程中，在胚胎上制出周圍有凸棱的凹面圖案(如三角形圖案)，附圖3和附圖4為凹面及凸棱的平面和剖面結構示意圖。凹面應制成和花瓶原表面相同的曲面。使凹面低于原表面0.3毫米，凸棱高于原表面1毫米以上，凸棱寬度1.5毫米。
凹面和凸棱圖案可以是先在石膏(或其它材料)模具上制成，然后用沖壓或注漿工藝直接翻出具有所要求的凹面和凸棱圖案的花瓶坯胎。也可以在制成坯胎后再用手工刻，堆出凹面和凸棱圖案。如果是采用在模具上制出凹凸圖案的方法，那么在翻制坯胎前先在模具的凹凸圖案上鋪灑一層粒度80-120目的石英砂粒。這樣就可使翻出的坯胎的凹凸圖案上直接粘(壓)有一層石英砂。如果用手工刻。堆凹凸圖案，圖案刻好后可用毛刷蘸水(或稀粘土漿)和石英砂粒，將砂粒刷粘在坯胎的凹凸圖案上。坯胎經干燥，素燒后上釉(也可不素燒直接上釉)。上釉時凹凸圖案上不能上釉。可以采用在凹凸圖案上涂蠟的方法使圖案上不掛釉，也可以整個花瓶都上釉。然后再將圖案上的釉刮掉(如果是不素燒直接上釉，則應先不粘砂粒，待刮掉釉后再粘砂粒)。上好釉后再燒成成品陶瓷花瓶。陶瓷的燒制溫度應至少有一次高于600℃，以保證砂粒和陶瓷基體的結合強度。在陶瓷花瓶凹凸圖案以外的其余表面涂一層水玻璃，再在水玻璃上鋪灑一層粒度80-120目的玻璃砂，待水玻璃固化后，用壓縮空氣或毛刷、銅絲刷等將凹凸圖案及周圍表面吹刷干凈，除去粘結不牢的砂粒。然后對凹面圖案用氧-乙炔火焰噴涂青銅絲，噴至凹面內的銅涂層厚度1.2毫米以上為止。先對凸棱上的金屬層進行打磨，直至凸棱兩邊的金屬層斷開，露出陶瓷基體。然后對凹面內鑲嵌的青銅圖案及周圍陶瓷凸棱進行精磨、拋光，拋至要求的金屬光潔度。最后清洗除去凹面圖案以外的金屬及水玻璃保護層。即得到鑲嵌上青銅圖案的陶瓷花瓶。
以上實施例中，根據需要可以通過在粘土中加顏料或在精磨拋光后再涂顏料的方法給金屬圖案周圍的凸棱表面上適當的色彩。對精磨拋光后的青銅圖案可以進行仿古腐蝕做舊。
要求鑲嵌的金屬凸出于原表面愈高則在陶瓷粘土坯胎上所做的凸棱也愈高。凹面的相對高度也可相應改變，可以使凹面與原表面持平(如附圖3和附圖5所示)，或高于原表面(如附圖3和圖6所示)。
以上實施例中也可以使用電弧法進行金屬噴涂。
例3在天然大理石板上鑲嵌不銹鋼圖案在天然大理石板上磨或刻出所要求的凹面圖案(如月亮圖案)，使凹面凹進0.4毫米(對還末進行精磨拋光加工的大理石板，應使凹面比其余表面的最低點低0.4毫米以上)。用水玻璃混合大白粉在凹面圖案的邊緣周圍堆粘出一道高1毫米以上，寬2毫米以上的凸棱，形成周圍有凸棱的凹面圖案(附圖7、附圖8分別為其平面和剖面結構示意圖)，在凹面圖案內涂一層環氧樹脂粘結劑，在粘結劑表面再鋪灑一層粒度80-120目的玻璃砂。將石板其余表面涂水玻璃，在水玻璃表面再鋪灑一層同樣砂粒。待環氧樹脂和水玻璃都固化后，將凹面內外用壓縮空氣和毛刷清理干凈，除去粘結不牢的砂粒。對凹面內用氧-乙炔火焰噴涂不銹鋼絲，噴至凹面內不銹鋼涂層厚度1.2毫米以上為止。先對凸棱上涂層進行打磨，使凸棱兩邊的涂層斷開，然后對凹面內鑲嵌的不銹鋼圖案及周圍凸棱進行精磨、拋光，直至凸棱消失，并達到要求的金屬光潔度為止。
對未進行精磨、拋光加工的石板，則應磨至整個石板表面和不銹鋼面均達到要求的光潔度為止。即得到鑲嵌不銹鋼圖案的天然大理石板。
權利要求
1.一種在非金屬材料及其制品表面鑲嵌金屬的方法，其特征是(a).使非金屬材料及制品表面需要鑲嵌金屬的區域成為凹面。此凹面邊緣應低于周圍表面0.2毫米以上。(b).對需要鑲嵌金屬的區域進行金屬熱噴涂前處理。(c).將其余表面掩蓋保護。(d).對凹面進行金屬熱噴涂。(e).將噴涂的金屬層打磨、拋光。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所說的凹面可以是使此區域凹入原表面而成，或是在此區域周圍圍起一道凸棱，使此區域低于周圍凸棱而成為凹面，圍出的凹面可以低于或高于原表面或與原表面持平。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征是所說的凹面表面可以是平面，各種曲面以及各種平面和曲面的結合。
4.根據權利要求2所述的凹面，其特征是凹面周圍的凸棱可以是在非金屬材料制品的制造過程中，用原制品材料直接制成，或是用粘結劑或粘結劑混合其它材料堆粘而成，或是用粘結劑粘結其它成形材料形成，或是以上幾種方法相結合。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征是噴涂前處理可以是用表面噴沙或拉毛或是將砂粒附著在表面等方法。
6.根據權利要求5所述的噴涂前處理方法，其特征是附著砂粒的方法可以是在非金屬材料制品的制造過程中使砂粒附著在制品原材料表面上或是用粘結劑將砂粒粘結在表面上。
7.根據權利要求4、6所述的方法，其特征是所用的粘結劑可以是各種有機合成樹脂、各種天然膠、各種無機粘結劑或是水泥漿、粘土漿、石膏漿、熔融的玻璃、熔融的塑料等各種具有粘結功能的材料。
8.根據權利要求7所說的具有粘結功能的材料，其特征是用粘土漿粘結上砂粒后可以再經600-1500℃的高溫燒結。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征是表面掩蓋保護可以是用表面涂以水溶性粘結劑的方法。在粘結劑的表面或其中可以再鋪灑一層或混入砂粒。
10.根據權利要求6、9所述的方法，其特征是所用砂粒可以是玻璃砂、石英砂、河流砂、金剛砂、氧化鋁陶瓷砂、各種金屬顆粒、粉末、各種耐火材料粉末。砂粒粒度為40-350目。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征是所說的非金屬材料及其制品可以是陶瓷、水泥、磚瓦、各種天然石、各種人造石、石膏、塑料、合成樹脂玻璃鋼、玻璃、泥坯、木材等材料及其制品。
全文摘要
本發明涉及一種用金屬熱噴涂法在非金屬材料及其制品表面鑲嵌金屬的方法。本發明是在非金屬材料表面設置一種凹面，在此凹面內進行金屬熱噴涂，然后打磨拋光。打磨后的噴涂金屬層完全鑲嵌在非金屬制品中，能夠和非金屬材料表面光滑、平整、牢固地結合。本發明主要用于非金屬材料制品的表面裝飾。
文檔編號C23C4/02GK1067685SQ9110402
公開日1993年1月6日 申請日期1991年6月11日 優先權日1991年6月11日
發明者楊德慶, 吳解生 申請人:楊德慶, 吳解生