CN101417578A - 一种不锈钢表面装饰方法 - Google Patents

Abstract

一种不锈钢表面装饰方法，该方法包括将图案印制到不锈钢表面上，然后进行抛光，其中，所述抛光为等离子抛光。本发明提供的不锈钢表面装饰方法通过采用一步等离子抛光代替现有技术中的蚀刻、化学抛光和电化学抛光，大大简化了生产过程，整个生产过程所需时间更短，生产效率更高，而且减小了对环境的污染，节省了配制溶液的费用及后处理的费用，所得金属制品的表面更光亮，可以工业化生产制作表面具有图案的不锈钢制品。由于所得金属制品的图案与金属制品基材为一体的，因而耐磨性非常好。

Description

一种不锈钢表面装饰方法

技术领域

本发明是关于一种表面装饰方法，尤其是关于一种不锈钢表面装饰方法。

背景技术

目前在不锈钢上制备图文的方法主要分为两种：一是通过印刷的方法将图文转移到金属表面，如移印、转印等。例如，CN 1990119A公开了一种不锈钢平板表面图案热转印方法，该方法包括对不锈钢平板表面进行预处理、热升华转印纸上图案和热升华转印制程，其中对不锈钢平板表面进行预处理包括以下步骤：1)对不锈钢表面进行清洗和烘干，所述清洗和烘干包括清洗剂喷淋脱洗、喷淋漂洗、压缩空气脱水和热风干燥；2)在不锈钢表面面板上滚涂一层透明涂层，所述透明涂层的成膜物质为聚酯树脂或丁醇醚化三聚氰胺树脂；3)烘烤固化；所述热升华转印制程包括以下步骤：1)将带有图案的热升华转印纸有图案的一面覆盖在不锈钢平板的经过处理的表面上；2)用板材转印设备将转印纸与不锈钢平板表面压紧并进行烘烤，使转印纸上的图案热升华转印至不锈钢平板表面上；3)剥离转印纸。

CN 1119993A公开了一种不锈钢表面印刷图案的制作方法，该方法依次包括绘制图案、制备照像胶片、不锈钢表面处理、涂布感光胶、甩干、曝光、显影、染色、固膜、修版、印图案、去膜、清洗、干燥。这样制备的图文色彩鲜艳美观，但没有立体感，也没有金属的光泽，耐磨性能不强，随时间的流逝，它会渐渐脱落。

还有一种方式是直接在不锈钢表面制作图文，主要是通过激光雕刻、镭雕、冲压及蚀刻的方法来实现的，这样制作的图文表面具有立体感。但激光雕刻、镭雕只能雕刻出凹进的图案且边缘有毛刺，生产效率低，设备要求高；冲压会使工件变形。而大部分不锈钢蚀刻工艺所用到的溶液为三氯化铁、硝酸等溶液，其污染性大。蚀刻之后如果需要表面光亮，则还要进行抛光，而抛光中机械抛光效率低，在光亮度及缺陷率方面没化学抛光好，但化学抛光所用溶液也是磷酸、硝酸等有污染的溶剂。

CN 1078689A公开了一种在不锈钢制品上形成图案的方法，该方法包括先绘制图案，用网版处理方式将图案印制到不锈钢表面上，然后进行蚀刻，腐蚀出图案，再经过冲压和抛光制造成各种有图案的不锈钢产品。所述抛光包括先通过化学抛光进行粗抛，然后再通过电化学抛光进行精抛。其中的蚀刻液为浓度为400-500克/升的三氯化铁，抛光液为酸浓度为90重量％的混合酸如磷酸与硫酸的混合酸，蚀刻液和抛光液均对环境有污染，而且整个工艺所需的时间也比较长。

基于以上原因，开发一种少污染、速度快的在不锈钢制品上形成图案的方法将具备很强的应用性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的在不锈钢制品上形成图案的方法对环境有污染或者形成的图案耐磨性差的缺点，提供一种对环境无污染且形成的图案耐磨性好的不锈钢表面装饰方法。

本发明提供的不锈钢表面装饰方法包括将绝缘图案印制到不锈钢表面上，然后进行抛光，其中，所述抛光为等离子抛光。

本发明提供的不锈钢表面装饰方法通过采用一步等离子抛光代替现有技术中的蚀刻、化学抛光和电化学抛光，大大简化了生产过程，整个生产过程所需时间更短，生产效率更高，而且减小了对环境的污染，节省了配制溶液的费用及后处理的费用，所得金属制品的表面更光亮，可以工业化生产制作表面具有图案的不锈钢制品。由于所得金属制品的图案与金属制品基材为一体的，因而耐磨性非常好。另外，所得制品具有凹凸感，经过处理后的产品还可以为电镀，着色等工艺提供制备具有有色不锈钢图案的原材料。通过两次抛光还能得到表面非图文区为光亮和图文区为半光亮的不锈钢相制品结合的效果，成品具有更佳金属质感。

具体实施方式

根据本发明提供的不锈钢表面装饰方法，其中所述等离子抛光的抛光液可以用本领域公知的各种抛光液，优选情况下，本发明中所述等离子抛光的抛光液含有5-10重量％的氯化铵和5-10重量％的柠檬酸三铵。对所述等离子抛光的条件没有特别的限定，例如，包括电源为190-380伏特直流电源，温度为70-98℃，时间为1-10分钟。经过短时间抛光后，不锈钢图案的表面光泽度为半光亮，其图案的光亮度和深度是通过电抛光的时间和电压大小来控制的，时间越长，深度越深，表面越光亮。电压越大，深度越深，表面越光亮。

所述将绝缘图案印制到不锈钢表面上的方法包括通过油墨将图案印刷到金属基材表面上，然后将油墨固化，得到图案的油墨层。由于等离子抛光是在电流作用下完成的，而且剥离力较强，因此，一方面要求形成图案的油墨不导电，另一方面还要求固化后的油墨能够紧紧附着在不锈钢表面上。当固化后的油墨附着力较弱时，等离子抛光时则可能将形成图案的油墨剥离，而得不到图案。因此，并不是本领域公知的任意印刷油墨都可以实现本发明的目的。本发明的发明人通过大量实验发现，当油墨的附着力不低于2B、电阻不低于10¹³欧姆时，则形成的图案经过等离子抛光后仍然能够留存，从而能够真正地形成图案。因此本发明优选所用的油墨为附着力为不低于2B、电阻不低于10¹³欧姆的绝缘油墨。由于目前还没有对油墨附着力的统一的定性或定量表示方法，本发明采用下述方法定义油墨的附着力：在不锈钢表面形成厚度为10微米的油墨层，干燥后用刻刀在油墨层表面上划1毫米见方的“井”字，然后将3M公司生产的型号为30#600的胶带与油墨层表面紧紧粘连，5分钟之后以接近60°的角度快速拉起胶带，当油墨层的脱落面积不超过5％时，则称该油墨的附着力不低于2B。如上所述，本发明对油墨附着力和电阻的限定仅仅是为了使油墨层将图案覆盖，使得在等离子抛光时图案能够保留，因此，不对所用油墨的附着力和电阻值进行定量测定。

本发明的发明人实验发现，主要成分为环氧树脂或酚醛树脂的各种油墨均能满足上述条件。上述油墨可以通过各种方法制备得到，也可以商购得到，例如可以为美国埃奇森公司生产的ED 452SS绝缘油墨、上海利粤电子材料有限公司公司生产的DI-7502绝缘油墨、日本十条公司生产的IN-15M绝缘油墨的油墨。所述固化的方法和条件随具体使用的油墨不同而不同。例如，对于上述列举的油墨，可以使用热固化的方法，所述热固化的温度可以为80-300℃，热固化的时间可以为5-60分钟。

所述印刷的方法可以是各种能够使油墨在不锈钢表面形成图案的方法。本发明的发明人研究发现，目前本领域常用的转印和移印法不能有效使油墨在不锈钢表面形成图案或者形成的图案效果不好，而丝网印刷法则能得到效果非常好的表面图案。因此，本发明优选所述印刷的方法为丝网印刷法。所述丝网印刷法的具体操作和条件已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

根据本发明提供的方法，优选情况下，该方法还包括在抛光后将固化的油墨除去。除去固化的油墨的方法可以是现有技术中的各种方法，例如，可以是溶解法，也就是先将固化的油墨溶解，然后再将溶解了的油墨除去的方法。可以用各种能够溶解固化的油墨且不溶解不锈钢的物质溶解固化的油墨，具体取决于固化的油墨。对于不同的油墨，本领域技术人员根据本发明的教导很容易选择出合适的物质。例如，当固化的油墨为主要成分为环氧树脂或酚醛树脂的油墨时，可以使用三氯乙烯、天那水或浓度为5-10重量％的NaOH溶液将固化的油墨除去。对溶解油墨的物质的用量和除去固化的油墨的温度没有特别的限定，只要能将固化的油墨有效除去即可。可以将需要除去固化的油墨的制品浸渍到该物质中，也可以直接将该涂抹到固化的油墨上。

根据本发明提供的方法，优选情况下，该方法还包括在将固化的油墨除去后进行再次抛光。再次抛光的目的是为了使除去固化的油墨的图案区也具有金属光泽。通过再次抛光后，原来经过抛光的区域则变得更加光亮，可以由半光亮变成光亮，而除去固化的油墨的图案区则为半光亮。所述再次抛光优选为等离子抛光，所述等离子抛光的抛光液优选含有5-10重量％的氯化铵和5-10重量％的柠檬酸三铵，所述等离子抛光的条件优选包括电源为190-380伏特直流电源，温度优选为70-98℃。

进一步优选情况下，本发明提供的方法还包括所得不锈钢制品进行清洗和烘干。所述清洗可以是用去离子水淋洗和/或漂洗。所述烘干可以是在温度为60-80℃下进行干燥。

进一步优选情况下，本发明提供的方法还包括在将图案印制到不锈钢表面上之前先对不锈钢表面进行前处理。所述前处理优选包括不锈钢的除油、除锈、烘干等常规处理。为了便于与抛光后部分形成对比，突现出图案，本发明优选所用的不锈钢为非光亮的不锈钢。不锈钢的除油、除锈、烘干等常规处理的具体方法和步骤已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

根据本发明，所述将图案印制到不锈钢表面上的方法也可以是将图案印刷到不锈钢表面上，将非图案区用上述绝缘油墨覆盖，将油墨固化后，得到非图案的油墨层，再对图案区进行等离子抛光，这样即可得到图案为凹、非图案区为凸的不锈钢制品。但由于通常情况下，图案区域小于非图案区域，将图案区域用绝缘油墨覆盖所需的油墨用量更小，因此优选将图案区用油墨覆盖，而对非图案区进行等离子抛光，形成图案区比非图案区暗且具有凹凸感的不锈钢制品。

根据本发明的一种优选实施方式，本发明提供的不锈钢表面装饰方法包括下列步骤：前处理，包括不锈钢表面的除油、除锈、烘干等常规处理；将图案印制到不锈钢表面上，优选用绝缘丝印油墨在不锈钢表面直接丝印形成图案或文字的绝缘掩膜；将表面印制有图案的不锈钢进行等离子抛光；将固化的油墨除去；进行再次等离子抛光；将经过等离子抛光后所得产品在去离子水中清洗干净，然后烘干，即得到具有镜面效果且有凹凸感图案的不锈钢产品。

下面的实施例将对本发明做进一步的说明。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的不锈钢表面装饰方法。

通过手动丝印机将丝印网版上的果图文通过美国埃奇森的ED 452SS绝缘油墨印刷到奥氏体不锈钢304工件表面上，在温度为120℃的烘箱中烘烤20分钟至油墨干燥，然后再将工件挂到温度为90℃的等离子抛光槽中，以工件为阳极，以等离子抛光槽的不锈钢内表面为阴极，以280伏的电压进行抛光3分钟，抛光液为含有5重量％氯化铵、10重量％柠檬酸铵和85重量％水的溶液，将等离子抛光后的产品在天那水中浸泡2分钟进行去膜，再重复上述等离子抛光过程，然后在去离子水中进行清洗，烘干，即得到具有光面与半光面效果且有凹凸感图案的不锈钢制品。

实施例2

该实施例用于说明本发明提供的不锈钢表面装饰方法。

将奥氏体不锈钢316工件进行除油、除锈并烘干后通过手动丝印机将丝印网版上的果图文通过上海利粤电子材料有限公司公司生产的DI-7502绝缘油墨印刷到该奥氏体不锈钢316工件的表面上，在温度为120℃的烘箱中烘烤20分钟至油墨干燥，然后再将工件挂到温度为70℃的等离子抛光槽中，以工件为阳极，以等离子抛光槽的不锈钢内表面为阴极，以280伏的电压进行抛光3分钟，抛光液为含有10重量％氯化铵、5重量％柠檬酸铵和85重量％水的溶液，将等离子抛光后的产品在浓度为10重量％的NaOH溶液中在40℃下浸泡2分钟进行去膜，再重复上述等离子抛光过程，然后在去离子水中进行清洗，烘干，即得到具有镜面与半光面效果且有凹凸感图案的不锈钢制品。除油液为含有60克/升氢氧化钠、30克/升碳酸钠、35克/升磷酸钠和8克/升硅酸钠的混合溶液。除锈液为浓度为10重量％的硫酸。

实施例3

该实施例用于说明本发明提供的不锈钢表面装饰方法。

将奥氏体不锈钢304工件进行除油、除锈并烘干后通过手动丝印机将丝印网版上的果图文通过日本十条公司生产的IN-15M绝缘油墨印刷到该奥氏体不锈钢304工件的表面上，在温度为120℃的烘箱中烘烤20分钟至油墨干燥，然后再将工件挂到温度为90℃的等离子抛光槽中，以工件为阳极，以等离子抛光槽的不锈钢内表面为阴极，以200伏的电压进行抛光4分钟，抛光液为含有10重量％氯化铵、10重量％柠檬酸铵和80重量％水的溶液，将等离子抛光后的产品在浓度为5重量％的NaOH溶液中在40℃下浸泡2分钟进行去膜，再重复上述等离子抛光过程，然后在去离子水中进行清洗，烘干，即得到具有镜面与半光面效果且有凹凸感图案的不锈钢制品。除油液为含有50克/升氢氧化钠、20克/升碳酸钠、40克/升磷酸钠和10克/升硅酸钠的混合溶液。除锈液为浓度为8重量％的硫酸。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供的不锈钢表面装饰方法。

将奥氏体不锈钢316工件进行除油、除锈并烘干后通过手动丝印机将丝印网版上的果图文通过上海利粤电子材料有限公司公司生产的DI-7502绝缘油墨印刷到该奥氏体不锈钢316工件的表面上，在温度为120℃的烘箱中烘烤20分钟至油墨干燥，然后再将工件挂到温度为70℃的等离子抛光槽中，以工件为阳极，以等离子抛光槽的不锈钢内表面为阴极，以380伏的电压进行抛光1分钟，抛光液为含有5重量％氯化铵、5重量％柠檬酸铵和95重量％水的溶液，将等离子抛光后的产品在三氯乙烯中在40℃下浸泡5分钟进行去膜，再重复上述等离子抛光过程，然后在去离子水中进行清洗，烘干，即得到具有镜面与半光面效果且有凹凸感图案的不锈钢制品。除油液为含有50克/升氢氧化钠、40克/升碳酸钠、35克/升磷酸钠和10克/升硅酸钠的混合溶液。除锈液为浓度为8重量％的硫酸。

Claims (10)

1、一种不锈钢表面装饰方法，该方法包括将绝缘图案印制到不锈钢表面上，然后进行抛光，其特征在于，所述抛光为等离子抛光。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述等离子抛光的抛光液含有5-10重量％的氯化铵和5-10重量％的柠檬酸三铵。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述等离子抛光的条件包括电源为190-380伏特直流电源，温度为70-98℃，时间为1-10分钟。

4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述将绝缘图案印制到不锈钢表面上的方法包括通过油墨将图案印刷到金属基材表面上，然后将油墨固化，所用的油墨为附着力不低于2B、电阻不低于10¹³欧姆的绝缘油墨。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述油墨的主要成分为环氧树脂或酚醛树脂。

6、根据权利要求4所述的方法，其中，所述印刷的方法为丝网印刷法。

7、根据权利要求4所述的方法，其中，该方法还包括在抛光后将固化的油墨除去。

8、根据权利要求7所述的方法，其中，所述油墨的主要成分为环氧树脂或酚醛树脂，使用三氯乙烯、天那水或浓度为5-10重量％的NaOH溶液将所述固化的油墨除去。

9、根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括在将固化的油墨除去后进行再次抛光。

10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述再次抛光为等离子抛光，所述等离子抛光的抛光液含有5-10重量％的氯化铵和5-10重量％的柠檬酸三铵，所述等离子抛光的条件包括电源为190-380伏特直流电源，温度为70-98℃，时间为1-10分钟。