CN101457358A - 基底上的金属涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了将金属涂层涂布到非金属的、非导电性的、化学活性的、易受腐蚀的或用其它方法不能涂布的基底上的方法，其中金属涂层牢固的附着到基底上。首先，中间涂层被施用到基底上。然后，处理中间涂层。随后，金属涂层被涂布到经处理的中间涂层上。

Description

基底上的金属涂层
相关的申请
【0001】本申请作为非临时专利申请提出，依35 U.S.C.§119(e)要求美国临时专利申请No.60/945441(申请日2007年6月21日)的优先权和任何其他权益，其在此以其全部引入作为参考。
技术领域
【0002】本发明广义上讲涉及金属涂层，更具体地说，涉及将金属涂层施涂到基底上的方法和引入有使用该方法施涂的金属涂层的制品。
背景技术
【0003】传统的家居用品，例如管固定件(fixtures)(例如管口)，照明设备和门/窗五金器件由诸如黄铜、锌或不锈钢这样的金属制成。由于这些金属价格的提升，生产这些物件的成本也随之上涨。并且，一些规章也许会禁止在管固定件上使用某些金属。例如，加利福尼亚已经采用立法来禁止由含铅的材料，例如某些含铅的黄铜，来制造管固定件的与水接触的部件。因此，在制造传统的金属家居制品时，已经考虑使用替代材料。陶瓷是一种这样的替代材料。这些替代物与金属相比通常成本更低和/或可以更容易制造或加工。
【0004】由于消费者不断地要求某些家居用品要有金属的外观，人们业已进行了尝试以在非金属基底上提供一种金属装饰饰面。然而，例如陶瓷这样的非金属材料通常是不导电的，这使得它们不适合电镀金属涂层。此外，即使这种陶瓷基底以某种方法被赋予了导电的性能(例如，通过本领域中所知晓的敏化作用)，但沉积的金属涂层与陶瓷基底之间的附着很差。尤其是，由于陶瓷基底外表面的光滑性，金属涂层很差地附着到陶瓷基底上。此外，管固定件(作为基底)所承受的热-冷循环也可能促使金属涂层从陶瓷基底的光滑外表面脱落。
【0005】常规地，陶瓷基底的外表面被化学刻蚀来增加其外表面的粗糙度，从而提高金属涂层对陶瓷基底的附着性。所使用的化学刻蚀方法有若干明显缺陷。例如，化学刻蚀过程是一种高温的过程，它使用了例如熔化的无机盐和/或氢氟酸(HF)的腐蚀性的化学物质。结果，化学刻蚀方法导致了残余物，而残余物必须被清理并且花费巨大。
【0006】另外一种常规的技术是使用夹物模塑法在基底上形成中间层，从而使基底更适合电镀金属涂层。然而，夹物模塑法有若干缺点。模具本身很昂贵。并且，投入到夹物模塑法中的时间和/或劳动会很长，这进一步增加了相关的成本。再进一步，对于某些形状和/或尺寸的部件，夹物模塑法并不起作用。
【0007】除了在上面所提到的在电镀非导电的基底中的困难之外，某些导电的基底也难以电镀金属涂层。例如，某些金属或其合金(例如，铝、镁、或它们的合金)和半导体材料不能被电镀，因为它们的高化学活性。因此，已知的是将所谓的浸锌酸盐的特定工艺在电镀前运用到这些基底上。
【0008】浸锌酸盐包括在用金属涂层电镀基底之前用锌或锡预涂覆基底。典型地，通过把基底浸没在锌酸盐溶液中在基底上化学沉积锌。在基底上的锌涂层促进了金属涂层和基底之间的附着。然而，浸锌酸盐方法的一个问题是它没有提供腐蚀屏障来保护下层的基底。因而，基底处于被腐蚀的风险之中。在湿气一直存在的管固定件的情况下尤其如此。
【0009】因此，在本领域中仍有未被满足的、对把金属涂层施加到各种在其它情况下不能涂布的基底上的方法的需要，其中此方法导致了在金属涂层和基底之间很强的附着，提供了保护基底的腐蚀屏障，不会产生需要处理的残留物并且相对而言是不昂贵的。
发明概述
【0010】考虑到上述情况，本发明的一个示例性的方面是提供一种把金属涂层施加到非金属的、非导电性的、化学活性的、易受腐蚀的或其它方法不可涂布的基底上的方法。在整个说明书中所使用的短语“不可涂布的基底”意指一种基底，其在涂布后在使用中的性能是不能接受的。所述性能可能因为金属涂层没有附着或附着很差以致于在金属涂层施加到基底后金属涂层可能从基底上开始脱落而不被接受。或者，所述性能可能因为涂层并不能足够地阻碍腐蚀和/或化学降解的进程而不被接受。
【0011】另一个示例性的方面是提供使用中间涂层把金属涂层施加到非金属的、非导电性的、化学活性的、易受腐蚀的或其它方法不可涂布的基底上的方法。这种方法包括把中间涂层涂布到基底上，然后在把金属涂层涂布到中间涂层上之前对中间涂层进行处理。
【0012】进一步示例性的方面是提供使用包含第一组分和第二组分的中间涂层把金属涂层施加到基底上的方法。对中间涂层的处理包括从中间涂层中去除第一组分的一部分，同时使第二组分的大部分(substantial)完整保留。
【0013】再一个示例性的方面是提供使用包含第一组分的中间涂层把金属涂层施加到基底上的方法。对中间涂层的处理包括从中间涂层中去除第一组分的一部分，同时使第一组分中的另外一部分完整保留。
【0014】另一个示例性的方面是提供使用包含第一组分的中间涂层把金属涂层施加到基底上的方法。对中间涂层的处理包括改变中间涂层的第一组分。
【0015】另一个示例性的方面是提供由与在这里所公开的本发明构思相关的任何一种方法所形成的制品(例如，管固定件、门固定件、窗固定件、照明设备固定件)。
附图简述
【0016】通过参考附图对示例性实施方案的详细描述，上面的各个方面和其它方面、特点及优势将变得非常明显。
【0017】图1是根据示例性的实施方案将金属涂层施加到非金属的、非导电性的、化学活性的、易受腐蚀的或其它方法不能涂布的基底上的方法的流程图。
详细描述
【0018】虽然本发明构思允许有许多不同形式的实施方案，但是在附图中显示并且在本文中详细描述的是具体实施方案，应该认识到此公开应被认为是本发明构思的原理的举例。因此，本发明构思并非意图限制到这里所阐明的具体的实施方案中。
【0019】图1是根据一种示例性的实施方案的流程图，它阐明了将金属涂层施加到非金属的、非导电性的、化学活性的、易受腐蚀的或其它方法不能涂布的基底上的方法100的步骤。
【0020】在如图1所示的步骤102中，在涂布中间涂层之前，准备好基底(例如，诸如陶瓷、塑料或木材基底的非金属的、非导电的基底；或诸如铝合金或镁合金基底的化学活性的基底)。基底的准备可以包括清洁基底的表面以去除破坏粘着的污染物，例如油，然后可以涂布粘着促进剂以帮助中间涂层附着到基底上。作为一个实例，基底可被浸入到硅烷溶液中。用硅烷处理基底会促进中间涂层和基底之间的附着，因为硅烷与基底和中间涂层都形成了强的化学键。在一个示例性的实施方案中，接受中间涂层的基底的准备步骤102是任选的，并且是可以省略的。
【0021】在步骤104中，中间涂层被施加到基底上。中间涂层与金属涂层相比具有更好的对于基底的附着性。在一个示例性的实施方案中，中间涂层是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，它是普通的热塑性塑料。ABS只是一个合适的中间涂层的例子。例如，任何其它可以被处理的(像在下面关于步骤106描述的)塑料或组合物能够起到中间涂层的功能。优选地，所使用的中间涂层展示出强的抗腐蚀性，以致于它起到保护基底免受腐蚀的屏障作用。例如，使用浸涂、喷涂、粉末涂布、电泳涂布和自泳涂布中的一种将中间涂层涂布到基底上。
【0022】中间涂层被涂布到基底上的至少外表面上。在一个示例性的实施方案中，允许中间涂层还覆盖除了基底的外表面之外的其它表面。在另一个示例性的实施方案中，禁止中间涂层覆盖基底的外表面以外的其它表面。中间涂层可以以任何适合于在基底的至少外表面上涂布的方式在基底上进行涂布。
【0023】在一个示例性的实施方案中，中间涂层是ABS并且其通过浸涂涂布到基底上。在ABS浸涂中，ABS被溶解到诸如丙酮这样的有机溶剂中形成ABS溶液。基底然后被浸入到ABS溶液中，从而在基底上形成ABS溶液的膜。使有机溶剂从基底上的ABS溶液膜中蒸发出来，从而使基底涂有ABS。
【0024】在另一个示例性的实施方案中，中间涂层是ABS并且其通过喷涂涂布到基底上。在ABS喷涂中，ABS被溶解到诸如丙酮这样的有机溶剂中形成ABS溶液。ABS溶液然后被喷涂到基底的所需表面上。使有机溶剂从喷涂到基底上的ABS溶液中蒸发出来，从而使基底涂有ABS。
【0025】在再一个示例性的实施方案中，中间涂层是ABS并且其通过粉末涂布涂布到基底上。在ABS粉末涂布中，固体ABS被细研磨成ABS粉末。ABS粉末然后被喷涂到基底的所需表面上。静电力将ABS粉末保持在基底的涂布的表面上。而后，其上带有ABS粉末的基底被加热以使ABS涂层固定在基底上。
【0026】在中间涂层被涂布到基底上的步骤104之后，中间涂层在步骤106中被处理。对中间涂层的处理改变了中间涂层的表面特性，从而使得中间涂层更适合于附着到金属涂层上。
【0027】在一个示例性的实施方案中，中间涂层包括第一化学组分和第二化学组分。中间涂层通过从中间涂层中去除(例如，以化学的或物理的方式)第一化学组分的至少一部分和在一个示例性实施方案中很大一部分，而不去除第二组分的主要部分来得到处理。
【0028】在一个示例性的实施方案中，中间涂层是ABS涂层。ABS涂层在步骤104被涂布到基底上以后，ABS涂层在步骤106被刻蚀。刻蚀ABS涂层改变了ABS涂层的表面特性。刻蚀ABS涂层包括使用刻蚀剂(即溶液)，此刻蚀剂去除ABS涂层中的至少一种组分(例如，丁二烯)的一部分、在一个示例性的实施方案中很大一部分，并且保持ABS涂层中至少一种组分(例如，丙烯腈和/或苯乙烯)的大部分完好。在一个示例性的实施方案中，刻蚀剂是pH值小于4的酸。由于中间涂层在其被刻蚀剂去除了丁二烯的表面上的多孔性，所得结构是表面粗糙度(例如，微观的表面粗糙度)增加的中间涂层。
【0029】在另一个示例性的实施方案中，中间涂层包括第一化学组分。中间涂层通过去除(例如，以化学的或物理的方式)中间涂层中第一化学组分的一部分，而不去除第一组分的另一部分来进行处理。
【0030】在再一个示例性的实施方案中，中间涂层包括第一化学组分。中间涂层通过改变(例如，以物理的或化学的方式)中间涂层中的第一组分来进行处理。
【0031】在一些示例性的实施方案中，所得的结构是具有增加的表面粗糙度的中间涂层。在另外一些示例性的实施方案中，所得的结构是具有改变的化学特性的中间涂层。中间涂层的这种所得结构促进了金属涂层(例如，铜，镍，铬)的附着，该金属涂层随后在步骤108中被涂布到中间涂层上。金属涂层可以以任何适合的方式(包括例如电镀、真空镀和漆涂)涂布到具有经处理的中间涂层的基底上。
【0032】由示例性方法100和其它本发明构思所涵盖的示例性方法(在下文中统称为“所有(collective)方法”)制造的制品(例如，管固定件，门固定件，窗子固定件，照明设备固定件)具有使用者所需的外部金属涂层。金属涂层牢固地附着到下面的基底上(通过中间涂层)，并且甚至基底暴露在变化的温度中仍旧保持原状，而温度的变化通常会加快基底和涂层之间由于不同的热膨胀导致的脱层。
【0033】由于制品主要可以由成本比可供选择的金属低的材料(例如，诸如陶瓷这样的非金属、非导电性的材料)制造，因此制品的材料成本可以降低。而且，制品可以被制成该制品的与水接触的表面(例如基底的表面)不含铅。进一步，不考虑所涉及的任何成本，中间涂层的应用可以提供保护制品免于腐蚀的腐蚀屏障。再进一步地，因为制品具有薄外层金属涂层，制品对其使用者展示了金属的外观。
【0034】所述所有方法并不涉及像在常规刻蚀中的高温过程，或者只涉及与常规刻蚀相比温度降低了的过程。在一个示例性的实施方案中，处理中间涂层的步骤发生在华氏温度40度到华氏温度180度的范围内。所述所有方法并不包括在常规刻蚀中所需要的昂贵的化学品，或者只涉及到与常规刻蚀中使用的化学品相比较不昂贵的化学品。所述所有方法并不产生需要时间和金钱去清洁和处置的残余物。
【0035】因此，所述所有方法能够生产出这样的制品，其包括涂布在非金属的、非导电性的、化学活性的、易受腐蚀的或其它方法不能涂布的基底上的金属涂层，并且金属涂层和基底之间有强的附着，同时与常规的刻蚀相比，也较不麻烦和/或昂贵。此外，所述所有方法可以生产抗腐蚀的制品。
【0036】所给出的上述具体实施方案的描述用于举例目的。从所给的公开内容中，本领域的技术人员不仅可以理解本发明构思和它具有的优势，而且也会发现对这里公开的结构和方法的各种明显的改型和变化。因此，在此要求保护落入到这里定义的本发明构思的精神和范围中的所有此类改型和变化以及它们的等同物。

Claims (20)

1、一种涂布具有非金属性、非导电性、化学活性和易受腐蚀性中至少一种性质的基底的方法，该方法包括：
把中间涂层涂布到基底上；
处理该中间涂层；和
把金属涂层涂布到经处理的中间涂层上。
2、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层包括第一组分和第二组分，并且其中中间涂层的处理包括从中间涂层中去除第一组分的一部分并且使第二组分的大部分完整保留。
3、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层包括第一组分，其中中间涂层的处理包括从中间涂层中去除第一组分的一部分并且使第一组分的另外一部分完整保留。
4、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层包括第一组分，其中中间涂层的处理包括改变中间涂层的第一组分。
5、根据权利要求1所述的方法，其中基底是陶瓷、塑料和木材中的一种。
6、根据权利要求1所述的方法，其中基底是铝合金和镁合金中的一种。
7、根据权利要求1所述的方法，其中基底经历热冷温度循环。
8、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层是塑料。
9、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
10、根据权利要求9所述的方法，其中第一组分是丁二烯。
11、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层仅被施涂到基底的外表面上。
12、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层保护基底免受腐蚀。
13、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层通过浸涂、喷涂、粉末涂布、电泳涂布和自泳涂布中的一种方式涂布到基底上。
14、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层的处理包括把溶液施用到中间涂层。
15、根据权利要求14所述的方法，其中所述的溶液是pH值小于4的酸。
16、根据权利要求1所述的方法，其中中间涂层的处理发生在华氏温度40度到华氏温度180度的范围内。
17、根据权利要求1所述的方法，其中金属涂层是铜、镍和铬中的一种。
18、根据权利要求1所述的方法，其中金属涂层通过电镀、真空镀和漆涂中的一种方式被施用到中间涂层上。
19、一种制造的产品，其包括：
具有非金属性、非导电性、化学活性和易受腐蚀性至少一种性质的基底；
在基底上的经处理的中间涂层；和
在经处理的中间涂层上的金属涂层。
20、根据权利要求19所述的产品，其中产品是管固定件、门固定件、窗固定件和照明设备固定件中的至少一种。
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