CN1013603B - 建筑装饰镶板 - Google Patents

Abstract

一种装饰镶板，该镶板包括作为基底的不锈钢板和在该基底至少一个表面上的薄的彩色镀层，有一个或多个弯成至少90°的弯曲部，该彩色镀层基本上由30到60原子的%的钛，30到60原子的%的铝，含量比为N(原子的%)/[Ti(厚子的%)+Al(原子的%)]为0.6到1.0的氮组成，并且可选择地含有碳、其含量比为C(原子的%)/[Ti(厚子的%)+Al(原子的%)]不大于0.25；该彩色镀层用溅射离子喷溅法形成，使钛和铝的氮化物及碳化物完全协调地形成以构成该彩色镀层。

Description

本发明涉及在建筑物的装饰的最后工序中用来覆盖建筑物内外的墙、柱、天花板、门、扶手、屏风和其他类似部分的建筑装饰镶板，按本发明的镶板是用不锈钢制作的，有美丽的色彩，并且几乎不会开裂。

用彩色不锈钢板制作的建筑镶板已得到广泛应用。这种镶板包括至少有一个随意粗糙的表面的不锈钢板，该表面上有彩色镀层，彩色镶板用于覆盖建筑物和其他结构内外的墙、柱、天花板、门、扶手、屏风和其它类似的部分，使它们具有美丽的外观和耐久性。

因为不锈钢装饰镶板可制成任意尺寸，通常它们的表面积作得比要被它们所复盖的面积小一些。一般，用许多面积较小的模式镶板拼接装饰一块较大的面积，为使这种工作简便起见，沿每块镶板的边缘都有一个或多个短的弯曲部。每个弯曲部都包括一个通过把镶板沿其侧边与装饰表面垂直地向后弯曲而形成的比较窄的侧片，和一个把侧片前缘大致90°弯曲以致与装饰表面基本平行的翼片，把一块镶板的翼片搭放在另一个镶板的翼片上并用铆接或其它固定手段把搭接的翼片固定在要装饰的表面上。以这种方式把模式镶板固定在待装饰表面上。因此，模式装饰镶板一般都有一个或多个弯曲部，在这些部位镶板被弯曲大约90°以保证容易和稳固地把镶板镶在要装饰的表面上。

以前的建筑用不锈钢装饰镶板的制造过程是经过化学形成，喷漆或电镀处理以便在其表面形成彩色复层，然后进行如上所述的弯曲作业。

本发明的目的是提供一种至少在其一个表面上有彩色复层的不锈钢建筑装饰镶板，与现有的化学形成，喷漆或电镀处理方法制造的带彩色复层的不锈钢装饰镶板比较，其优越之处在于彩色复层几乎不会破坏，颜色经久不退。

更具体地说，本发明的目的是提供一种具有设计者所要求的表面颜色的建筑用装饰镶板，与任何现有的用化学形成喷漆或电镀处理方法制造的带彩色复层的不锈钢装饰镶板相比，该颜色不管浓淡都十分稳定，复层使得该颜色几乎不会被破坏，其弯曲部对可能破坏质量或造成腐蚀的环境的抵抗力更强。

按照本发明的一个方面，提供了一种在建筑物的装饰性最后工序中用来覆盖建筑物内外的墙、柱、天花板、门、扶手、屏风和其他类似部分的建筑装饰镶板，该镶板包括一块作为基底的不锈钢板和至少在该基底一个表面上的彩色复层，并且有一个或多个弯曲部分，在这（些）弯曲部分基底和彩色复层被整体地弯曲90°，特征在于，该彩色复层的厚度不大于5μm，最佳为0.1到0.3μm，其成分为30～60原子的%（atomic%下同）的钛，30～60原子的%的铝和一定量氮，其含量为 (N（原子的%）)/(Ti（原子的%）+AC（原子的%）) 的比值在0.6到1.0范围内：并且用溅射离子喷镀工艺在该基底表面形成彩色复层，使钛和铝的氮化物完全形成该彩色复层。

按本发明的另一方面，提供了一种在建筑物的装饰性最后工序中用来覆盖建筑物内外的墙、柱、天花板、门、扶手、屏风和其他类似部分的建筑装饰镶板，该镶板包括一块作为基底的不锈钢板和至少在该基底一个表面上的彩色复层，并且有一个或多个弯曲部分，在这（些）弯曲部分，基底和彩色复层被整体地弯曲90°，特征在于，该彩色复层的厚度不大于5μm，最佳为0.1到0.3μm，其成分为，30～60原子的%的钛，30～60原子的%的铝，含量比率N（原子的%）/[Ti（原子的%）+Al（原子的%）]为0.6到1.0的氮，以及含量比率为C（原子的%）/[Ti（原子的%）+Al（原子的%）]不大于0.25的碳;并且用溅射离子喷镀工艺在该基底表面上形成彩色复层，使钛和铝的氮化物和碳化物完全形成该彩色复层。

按照本发明的装饰镶板的彩色复层基本上由钛、铝和氮组成，根据需要还可以包括碳，对上述范围内的特定的氮的含量，复层有特定的颜色，换言之，根据彩色复层中氮的不同含量，按照本发明的装饰镶板可以制成包括红、棕、绿、蓝、紫、金黄等各种颜色。此外，在复层中加入碳，可使从某一特定氮含量得到的颜色稍黑一些，与已知的其颜色复层是由化学形成或喷涂方法形成的装饰镶板的颜色不同，本发明的装饰镶板的颜色不受干扰，即，在厚度到0.1μm或更多的情况下其颜色不随厚度改变而改变。

按照本发明的装饰镶板可这样制造：用溅射离子喷镀工艺在不锈钢板的至少一个表面上形成基本由钛、铝和氮组成的彩色复层的方法制造，并且把带有彩色复层的钢与板沿其至少一个边弯曲90°形成一个或多个弯曲部。溅射离子喷镀工艺可以按已知的方法使用现有的溅射离子喷镀设备进行。已经发现，通过用Ti-Al合金做靶、并且调节装置中气体中氮气的浓度的方法就能得到理想的颜色浓淡度。例如50原子的%的钛-50原子的%铝的合金，可用热压法制造。装置中的气体可以是氮和氩的混合气体，还可根据需要加入CnHm。

气体，其压力保持为从10^-2托（Torr）到10^-4托的低压，靶电压保持在-150到-520伏，溅射离子喷镀过程是在用真空装置使喷镀装置中的气体保持在预定低压下并按各自的预定流速通入氩气和氮气（根据需要还可通入C_nH_m）的情况下进行的。已经发现，通过控制这些气体的流速，就可以在钢板基底上形成各种颜色的干膜。在用钛-铝合金作靶极，装置内通入氩气和氮气的条件下，通过调节气体中氮气的浓度，即可得到包括红、棕、绿、蓝和紫在内的各种颜色。若用钛-铝合金作靶，装置内通入氩气，氮气和C_nH_m气体的情况下，通过调节气体中的氮气和C_nH_m气体的浓度，就可以得到多少有点发黑的上述各种颜色。这些颜色完全不同于氮化钛干膜的金黄色和氮化铝干膜的金属颜色（如那些不锈钢的颜色）这些干膜迄今为止一直在表壳装饰附件和眼镜框等有限领域得到应用。

当用氮和氩气体的溅射离子喷镀工艺进行彩色镀膜时，钛和铝的氮化物始终完全生成基本由钛、铝和氮三种元素组成的彩色镀层。而在使用氮、氩和C_nH[m]气体连行溅射离子喷镀时，钛和铝的氮化物及碳化物始终完全生成基本由钛、铝、氮和碳四种元素组成的彩色复层。这样形成的镀层根据所含氮化钛和氮化铝的量、化合物的氮的量和碳化物的含量和形成而具有各种不同的颜色。

彩色镀层的基本成分是：30～60原子的%的钛，30～60原子的%的铝和含量比为N（原子的%）/[Ti（原子的%）+Al（原子的%）]为0.6到1.0的氮，以及根据需要其含量比C（原子的%）/[Ti（原子的%）+Al（原子的%）]不大于0.25的碳。虽然含有其他成分的干膜也可用溅射离子喷镀法形成，但它们都不具有装饰镶板需要的美学的色彩。我们推测，镀膜的具体颜色归因于构成彩色镀膜的至少一部分的氮化物和碳化物的具体成分的 化合物。

本发明的装饰镶板至少沿其一个侧边整体弯曲至少90°。因为弯曲部分可能构成装饰的一部分，所以最好这部分也有彩色镀膜。必须在不锈钢板的有彩色镀膜的部分弯曲至少90°。如果在弯曲时彩色镀膜上有穿透裂纹，就可能使彩色镀膜在弯角处局部剥落或者使钢基底产生锈蚀。因此，在90°或更大角度弯曲时，不应产生会影响装饰镶板质量的裂纹。已经发现。如果镀膜厚度不大于5μm，较好地，不大于4μm，最好不大于3μm的话，在弯曲90°或更多时，不会出现产生上述问题的裂纹。然而，当镀膜厚度大于0.05μm时，镀膜的颜色不理想。因此，本发明的装饰镶板的镀膜的厚度一般为从0.05到5μm，较好地从0.05到4μm，最好从0.1到3μm。

本发明装饰镶板的基底可以是任何种类的不锈钢，具有不锈钢基底的本发明的装饰镶板是半永久性耐用的。特别是，即使其在使用中看不见的背面没有彩色镀膜，但由于它是不锈钢制作的，也能抵抗锈蚀。还有，与碳素钢相比，不锈板一般都具有质量很好的漂亮表面。因此按照本发明在不锈钢板上镀膜所得到的产品要比在碳素钢上制造相同镀膜得到的产品好看得多，特别是所使用的不锈钢板的表面经过镜面抛光或发丝光整加工后，再按本发明镀上彩色镀膜后，就能得到很美丽的产品，不锈钢原板上还可腐蚀加工出波纹图形，当在这种表面上镀膜后就可得到带波纹的彩色镀膜。彩色镀膜与基底的亲和力极强，甚至把按本发明制作的带波纹状彩色镀膜的装饰板在有波纹状彩色镀膜的部分弯曲90°或更多时，只要镀膜厚度不超过3μm，这种结合基本上不会被破坏。

下面结合附图叙述本发明。

图1是本发明典型的装饰镶板的透视图。

图2是用图1所示镶板装饰墙壁排列布置的透视图。

图3是图2所示被装饰墙的部分放大剖面图。

图4是图3中接头部A的放大图。

图5是显示了图4中接头部分部位的改进型的类似图4的截面图。

图6是按本发明装饰镶板的连接的另一实例的剖面图。

图7是装饰柱子的本发明装饰镶板的排列布置的透视图。

图8是图7所示装饰好的柱子的剖面图。

图9是用本发明装饰镶板组成的装饰柱的另一实例的横剖图。

图10是用本发明装饰板组成的装饰柱的又一实例的横剖图。

图11是本发明装饰镶板弯曲部的放大图。

图12是图11中B部分的放大图。

图13是图11中C部分的放大图。

图14显示了用溅射离子喷镀法制造彩色镀膜时引入溅射气氛的氮气和碳化氢气体的流速与所形成的彩色镀膜的关系。

图1显示了本发明用于装饰如建筑物墙壁和天花板等较大面积用的装饰镶板的模件，板在图上的可见表面上有彩色镀膜。图1所示的板有一个较大的表面为矩形的基面1，和沿边缘由装饰面向背面基本垂直地弯曲镶板所形成的宽度较小的侧片2a到2d，和把侧片2a到2d的前缘向外弯曲大约90°从而使其与基面1基本平行的翼片3a到3d，基面1，侧片2a到2d和翼片3a到3d都有相同的厚度，并都包括一面上有厚度不大于5μm的薄的干镀彩色镀膜并且基本上由钛和铝的氮化物以及根据需要还有钛和铝的碳化物组成的不锈钢板。在图1所示的实例中，图中朝上的可见面上有彩色镀膜，而反面没有镀膜。

图2说明了模式化装饰镶板在装饰墙壁时的应用。如图所示，用许多尺寸相同的装饰镶板5边对边和顶对底地连续布置以覆盖一面较宽的墙壁。在墙壁表面上布置基梁6，然后再把相邻的镶板5连接在梁6上，这样比较方便。更具体地，基梁6水平布置在墙表面上，而且其高度使板5的顶边和底边都能被固定在基梁6上。

图3说明了装饰镶板5的基梁6上的固定方式，在按预定高度固定在墙7表面的基梁6上，固定了相互搭接的板7的下翼片和另一块板的上翼片。如图4所最好显示的，一块板的翼片3a和另一块板的翼片3b叠放在梁6上，用螺钉8把重叠的翼片固定在梁6上。一块板的侧片2a的宽度与另一块板侧边2b的宽度差一个板厚，这样两块板的基面可处于同一平面上，由有关的侧片2a和2b以及翼片3b形成的槽，形成了装饰表面的图案。如果需要，可把一个焦渣9放入槽中，还可以用一 个具有与基面彩色相同的彩色金属膜的槽钢10代替焦渣卧入槽中，如图5所示，在这种情况下，如果侧片2a、2b从基面1弯曲的角度稍微大于90°，从而使槽的底部较宽的话，槽钢10就不易从槽中脱出。

图6显示了本发明装饰板连接的另一个实例。其中镶板的一边具有如前所述的那样的由侧片2a和翼片3a组成的弯曲部分，而其对边则具有一个不同的由四个90°组成的弯曲部分，后者包括一个沿板侧边自基面1向后弯曲90°而成的第一侧片11b，把第一侧片11b的前缘向内弯90°以至与基面1平行的内弯片12b，把内弯片12b的前缘弯曲90°以便使其与第一侧片11b平行的第二侧片13b，和把第二侧片13b的前缘弯曲90°使其与基面1平行的翼片14b，翼片14b的长度延伸超过侧片11b，翼片14b和内弯片12b之间的间隙等于或稍大于板厚。这种结构的装饰镶板可以容易地铺放在墙壁或天花板上而且在两相邻的板之间基本上不出现如前所述的槽，如图6所示，一个板的翼片14b用螺钉16固定在基板15上。因为翼片14b延伸超过侧片11b，所以它可以固定在伸出部分上。另一块板的翼片3a可沿图6中箭头方向插入已固定镶板的翼片14b和内弯片之间的空隙中，以至一块镶板的侧片11b和另一块镶板的侧片2a可以连接一起而使它们之间不存有间隙。

从上面的例子可看出，用于如墙壁和天花板等平面的最后装饰的本发明的装饰镶板沿其侧面有弯成90°或更多的弯曲部分，并在其包括弯曲部分的外表面上有干镀彩色镀膜。

图7和8显示了一个实例，其中一个工字形钢柱17用本发明装饰镶板18包住。在此例中，镶板18有如前例那样的沿侧边弯曲90°的弯曲部19a和19b，每个弯曲部都有如图4和图5所示的侧片和翼片。

图9显示了一个例子，一个混凝土方柱20被四个相同的弯曲装饰镶板21包住。而图10显示了柱子20被四个形状相同的平直的装饰镶板22和四个相同的拐角板23包住的例子，应该理解，每个装饰镶板21、22和23都有沿侧面弯成90°的弯曲部，并且每个弯曲部包括如图4和5所示的一个侧片和一个翼片。

图11是本发明装饰镶板弯曲部的放大图。图11中，标号25表示不锈钢板基底，26表示彩色镀层，包括其一面上有彩色镀层26的不锈钢板基底的装饰镶板被弯曲了90°。在图11中，外角带有彩色镀层的弯曲部分用B表示。而内角有彩色镀层的弯曲部用C表示。图12和图13是B和C处的放大图。在B处，因为有拉应力作用在彩色镀膜26上，因此镀层26上容易产生裂纹，如图12所示。而在C处，由于压应力的作用，彩色镀层上容易产生皱纹，它会造成镀层剥落。

我们对本发明的装饰镶板进行了多次向外和向内弯曲实验。在这些实验中，对具有各种不同厚度彩色镀层的1.5mm厚SUS304不锈钢板进行了实验，它们中的每块上都覆盖了一个乙烯基板并且以3mm的曲率半径进行90°弯曲。当彩色镀层厚度不超过3μm时，没有观察到到达基底的裂纹和彩色镀层剥落现象。还用胶带和腐蚀试验对向外和向内弯曲过的试件进行了剥落实验。发现，只要彩色镀层厚度不大于3μm，那些弯曲部分与用喷漆和化学生成的具有良好变形特性的彩色复层的产品的弯曲部分相比，是令人满意的。

现在叙述按本发明的装饰镶板的典型实例。

一块厚度为1.5mm，面积为300×300mm的光亮退火后的SUS304钢板经过进除油、洗涤后放入容积为长2880mm，高1130mm，宽182mm的溅射离子喷镀装置中，在不锈钢板的表面上形成约0.3μm的彩色镀层，其条件及参数为：用50%Ti-50%Al合金做靶极，装置内真空度保持在约2×10^-4托，以240ml/min的恒定流速供应氩气，以从20到200ml/min的恒定流速供应氮气，靶极交流电压为-520V。此外，还进行了从流速25ml/min供应C_nH_m气体的实验。

用SUGA测试有限公司提供的SM-4彩色分析仪对这样得到的干镀层进行了彩色阴影检测。结果（氮气流速和彩色的关系）示于图14，其中a、b和L的值按照Hnnter′s彩色级差表示法。而且L值从50到60。在300mm×300mm的面积上随机选择了十个点进行彩色计量。十个点中两个的色差在±0.5之内。

如由图14可见，按照氮气的流速不同，可得到包括青铜、红、蓝和绿等各种颜色。当又使用了C_nH_m气体时，就得到了黑色。除了上述典型实例外，我们还准备了各种颜色装饰板，当更精确地调 节氮气流速时，发现只要按照文内所述的过程简单地调节氮气（或氮气和C_nH_m气）的流速，就能得到大多数颜色。

每块彩色板被沿其侧边以3mm曲率半径进行弯曲制成如图1所示的装饰镶板，在向内弯和向外弯的镀层上没有观察到有到达基底的裂纹。

将这样得到的装饰镶板进行高温、抗磨损和指纹粘附褪色试验。

按照高温褪色试验的结果，青铜色产品最佳。它在空气中加热到500℃高温并持续20小时仍不褪色。黑色最差。尽管如此，在空气中在500℃加热1小时，也不褪色，在500℃加热到20小时后，才轻微褪色。其它产品则介于上述二者之间。

在抗磨损试验中，用400^＃或500^＃碳化硅砂纸在200gf载荷下对每一产品的基面进行100次摩擦，在所有情况下，未出现可见缺损。虽然与黑色和褐色相比，蓝色制品出现轻微损伤，但并不显著。

在指纹粘附试验中，五个人的手指压在待测试样表面上并计量指纹的清晰度。在不同颜色试样上指纹清晰度没有差别，用干棉布很容易擦掉指纹。偶而发现用发丝光整加工的SUS304作基底比用镜面抛光的SUS304作基底时，指纹的清晰度稍差。

Claims (8)

1、在建筑物装饰性最后工序中用来覆盖建筑物内外墙、柱、天花板、门、扶手、屏风和其他类似部分的建筑镶板，该镶板包括作为基底的不锈钢板和在该基底至少一个表面上的彩色镀层，还有一个或多个弯曲部，在该处基底和彩色镀层的全部厚度被整体弯曲至少90°，其特征在于，彩色镀层的厚度不大于5μm并且基本上由百分之30到60原子的钛，百分之30到60原子的铝和原子的百分比为N/[Ti+Al]在0.6到1.0之间的氮组成；该镀层采用溅射离子喷镀法在该基底上形成，用这种方法使钛和铝的氮化物全部协调地形成以构成该彩色镀层。

2、按权利要求1的装饰镶板，其中该彩色镀层的厚度为0.1到0.3μm。

3、按权利要求1的装饰镶板，其中的该不锈钢板的一个表面上有波纹状图案，并且彩色镀层在该表面上形成。

4、按权利要求1的装饰镶板，其中该不锈钢板有一个镜面抛光的表面，该彩色镀层在该表面上形成。

5、在建筑物装饰性最后工序中用来覆盖建筑物内外墙、柱、天花板、门、扶手、屏风和其他类似部分的建筑镶板，该镶板包括作为基底的不锈钢板和在该基底至少一个表面上的彩色镀层，还有一个或多个弯曲部，在该处，基底和彩色镀层的全部厚度被整体弯曲至少90°，其特征在于，彩色镀层的厚度不大于5μm并且基本上由百分之30到60原子的钛、百分之30到60原子的铝和原子的百分比为N/[Ti+At]在0.6到1.0之间的氮以及原子的百分比为C/[Ti+Al]不大于0.25的碳组成;该镀层采用溅射离子喷镀法在该基底上形成，用这种方法使钛和铝的氮化物及碳化物全部协调地形成以构成该彩色镀层。

6、按权利要求5的装饰镶板，其中该彩色镶层的厚度为0.1到3μm。

7、按权利要求5的装饰镶板，其中该不锈钢板的一个表面上有波纹状图案，并且彩色镀层在该表面上形成。

8、按权利要求5的装饰镶板，其中该不锈钢板有一个镜面抛光的表面，该彩色镀层在该表面上形成。

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