CN101470342A - 一种在曲面金属表面制备图文的方法 - Google Patents

一种在曲面金属表面制备图文的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在曲面金属表面制备图文的方法,其中,该方法包括将菲林与表面有感光油墨层的曲面金属表面接触,然后将感光油墨曝光、显影,所述菲林为形状与曲面金属表面的形状相适应的曲面菲林。由于本发明制备的图文是直接在曲面金属表面形成,没有经过先在平面的表面形成图案再经过冲压成型的过程,因此形成的图文没有发生变形,这样制备的图文比较精确;在本发明中,优选采用曲面曝光机进行曝光,使曲面上各点照射的光强一致,这样使图案的边界部分都能清晰地显影出来,从而得到更精确的所需要的图文。

Description

一种在曲面金属表面制备图文的方法
技术领域
本发明是关于一种表面装饰方法,尤其是关于一种在曲面金属表面制备图文的方法。
背景技术
现有在曲面金属表面制备图文的方法主要分为两大类:一种是用印刷的方法将图文转印到表面,例如水转印、热转印、移印等,其优点是色彩丰富,外观漂亮;缺点是其耐磨性、手感性较差且使用时间短。另一种是直接在金属表面制备图文,如金属成型和冲压成型等。金属成型的方法是在模具表面先制备图文,再直接将图文与金属外形一起成型出来。采用这种制备图文的方法,制备成本高,制备的图文精度低且图案单一。冲压成型的方法是先在平面的金属表面形成图文,然后在模具中冲压成型。采用这种制备图文的方法,由于图文在冲压过程中,图文发生变形,导致制备的图文的精度不够高。例如,CN01127541公开了一种金属蚀刻装饰板的制备方法,其特征在于首先设计装饰图案或美术画,然后制版,再在金属板表面上感光成像,烘干后进行化学腐蚀,待腐蚀到一定深度后,清洗、烘干、上色、打磨未腐蚀的表面,最后涂防腐层。其中所述感光成像是采用丝网印刷成像,或采用电脑雕刻机不干胶纸露版成像,金属板表面涂蜡后,蜡刻成像,或采用金属板表面贴不干胶后,雕刻不干胶纸成像。在该专利中,对于是弧面、高低不平的弯曲面、几个多边形组合或90度的折变的金属板装饰板,在蚀刻后需要经机械或模具冲压成型。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术在曲面金属表面制备的图文精度低的缺陷,提供一种在曲面金属表面制备的图文精度高的图文制备方法。
本发明提供一种在曲面金属表面制备图文的方法,其中,该方法包括将菲林与表面有感光油墨层的曲面金属表面接触,然后将感光油墨曝光、显影,所述菲林为形状与曲面金属表面的形状相适应的曲面菲林。
本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法,采用形状与曲面金属表面相适应的曲面菲林,再经过曝光和显影,在曲面金属表面形成由曝光的油墨组成的图文。由于本发明制备的图文是直接在曲面金属表面形成,没有经过先在平面的表面形成图案再经过冲压成型的过程,因此形成的图文没有发生变形,这样制备的图文比较精确;在本发明中,优选采用曲面曝光机进行曝光,使曲面上各点照射的光强一致,这样使图案的边界部分都能清晰地显影出来,从而得到更精确的所需要的图文。在本发明中,还通过拉丝、蚀刻喷砂、上色或镀金属等技术在显影后改变感光油墨覆盖或露出金属的表面的颜色和/或粗糙度以突现所需图文,这样的图文耐磨性高。
本发明提供的方法制备表面具有图文的曲面金属制品的成本低廉;而且易于制备不同的图文,能实现大规模生产。
具体实施方式
一种在曲面金属表面制备图文的方法,其中,该方法包括将菲林与表面有感光油墨层的曲面金属表面接触,然后将感光油墨曝光、显影,所述菲林为形状与曲面金属表面的形状相适应的曲面菲林。
根据本发明提供的方法,所述曲面菲林由透明部分和不透明部分组成,透明部分或不透明部分所形成的图文相应于曲面金属表面所需要的图文。所述曲面菲林可以通过商购得到,也可以根据现有技术制备得到。曲面菲林的制备过程如下:先在塑性透明的平面基料上印刷出用三维制图软件先进行仿真设计的图案,接着通过有定位的模具在热压或高压冲模机上将基料做成与曲面金属表面相吻合的形状。这样制备的曲面菲林厚度一般0.1-0.17微米。也可以制备厚度为0.01-0.015微米的平面菲林,将该菲林直接贴合到曲面金属表面,优选将该菲林直接贴合到与曲面金属表面相吻合的治具的内表面,使这种薄的菲林能重复利用。所述治具可以按照常规方法制备,如采用数控机床制备治具,制备治具的材料为常规材料,如有机玻璃、聚对苯二甲酸类塑料(PET)、聚碳酸酯(PC)等透明塑料材料。
在本发明中,所述曲面菲林的透明部分由基材组成,不透明部分包括基材和位于基材上的图文。所述基材一般为塑性透明的材料,例如有机玻璃、聚对苯二甲酸类塑料(PET)、聚碳酸酯(PC)等中的一种或几种。所述“透明材料”是指透光度大于80%的材料;所述“塑性材料”是指具有良好的延伸率,如延伸率大于5%的材料。
所述感光油墨层的厚度可以为20-200微米。所述曝光的方法可以为紫外光照射曝光法。采用该方法时所述曝光的条件根据感光油墨层的厚度确定,在本发明钟,所述曝光的条件优选包括波长为0.35-0.45纳米的紫外光,时间为5-60秒,强度为80-120毫焦/厘米2
所述曝光可以采用平面曝光机,但优选为曲面曝光机,因为采用曲面曝光机进行曝光,使曲面上各点照射的光强一致,实现在曲面金属表面均匀曝光,从而在曝光显影后能得到更精确的所需要的图文。曲面曝光机可以商购得到或者根据现有技术制备得到,如润沃机电的RW-UVAX304-20hc曝光机。
所述显影的方法可以包括将温度为20-40℃的显影液喷射在油墨上,喷射压力为196-294千帕,喷射时间为30-90秒。显影后未曝光的油墨被冲洗掉,而曝光的油墨留在金属表面。所需要的图文可以是由曝光的油墨组成的部分组成,也可以是由没有油墨的部分组成。所述显影液为常规显影液,如浓度为1-5%重量的碳酸钠。
为了提高所得图文的耐磨性,本发明提供的方法优选还包括显影后改变金属表面图文部分或非图文部分的颜色和/或粗糙度。改变所述金属表面的颜色和/或粗糙度的方法可以包括拉丝、蚀刻、喷砂、上色、电镀和物理气相沉积中的一种或几种。采用拉丝技术改变金属表面粗糙度时,可以对所需要图案部分的金属表面或者所需要图案的对应部分进行拉丝。当拉丝的部位为感光油墨覆盖的部位时,拉丝的深度大于感光油墨层的厚度。采用蚀刻技术时,由于蚀刻液不能蚀刻被感光油墨层覆盖的部位,只对没有油墨层覆盖的金属表面进行蚀刻。蚀刻的深度可以容易地控制。在蚀刻后,还可以对金属表面进行上色和/或涂防腐层。所述上色可以采用常规上色方法,如化学着色、电化学着色,电镀;所述涂防腐层可以采用常规的方法进行,如电镀、气相沉积。所述防腐层可以是镍层、铬层或透明漆层等。在所述上色或涂防腐层时,被油墨层覆盖的部位不能被着色或涂防腐层。
根据本发明的一个优选实施方案,本发明提供的方法还包括在改变金属表面的颜色和/或粗糙度之后,除去曝光的油墨。所述除去曝光的油墨的方法可以是各种常规方法,如用5%-10%重量的氢氧化钠溶液洗涤。优选在用5%-10%重量的氢氧化钠溶液洗涤后再阴极电解除油液电解除去油墨,所述的电解除油液可以采用商购的电解除油粉配制,如采用吉和昌公司的电解除油粉,除油液浓度为30-40克/升。
所述表面具有感光油墨层的曲面金属的制备方法为常规的制备方法,如向金属表面喷涂感光油墨。
所述曲面金属的材料可选用常用的各种金属,如铜合金、铝合金、不锈钢。
根据本发明提供的方法,所述感光油墨层由紫外光曝光型感光油墨形成。所述感光油墨层的厚度可以根据所需要的图文的厚度来决定,例如,一般可以为20-200微米。所述感光油墨可以是市售的各种紫外光曝光型感光油墨,如台湾太阳牌油墨。
下述实施例中所用的电解除油液中使用除油粉为吉和昌公司的电解除油粉,除油液浓度为40克/升。
实施例1
该实施例用于说明本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法。
1、制备曲面菲林:用数控机床CNC将有机玻璃加工成具有与U形不锈钢产品表面匹配的上下两个治具。将所需图案打印在0.01微米的聚对苯二甲酸类塑料上,制成平面菲林,图案部分不透明。将该菲林剪裁成与治具表面贴合的形状并将其贴到上治具的表面,形成所需要的U形菲林。
2、在U形不锈钢表面制备图文:将表面喷涂有约20微米厚感光油墨(台湾太阳牌油墨)层的U形不锈钢放在上述贴有U形菲林的治具中间。采用360度异形曲面曝光机(润沃机电的RW-UVAX304-20hc曝光机)中以120毫焦/厘米2曝光15秒。取出该U形不锈钢,用温度为35℃的、浓度为5重量%的碳酸钠溶液喷洗30秒,喷洗压力为290千帕。取出该U形不锈钢,用清水清洗干净,然后在120℃的烘箱中烘干,得到在U形不锈钢上由油墨组成的图案。
3、拉丝:将没有油墨的金属表面用拉丝机制成拉丝效果,之后用10%重量的氢氧化钠将油墨冲洗掉,然后在阴极电解除油液中以20安培/升2除油2分钟。再在清水中清洗干净,烘干即可。
实施例2
该实施例用于说明本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法。
1、制备U形菲林:将所需要的图案打印在0.2毫米的PET上,图案部分为黑色,然后在热压机上,通过与工件外形相符的模具以150℃的温度将通过PET压成U形菲林。
2、在U形铜合金表面制备图文:将表面喷涂有200微米厚的感光油墨(台湾太阳牌油墨)层的干燥的铜合金与菲林紧密贴合,采用360度异形曲面曝光机(润沃机电的RW-UVAX304-20hc曝光机),曝光5秒;取出该U形铜合金,用温度为40℃、浓度为1重量%的碳酸钠溶液中喷洗90秒,喷洗压力为196千帕。取出U形铜合金,用清水清洗干净,然后在120℃的烘箱中将产品烘干,得到在曲面上由油墨组成的图案。
3、蚀刻:在氨水/氯化铜/氯化铵(10%重量氨水,20重量%氯化铵,铜的浓度为170克/升,pH=8.5左右)蚀刻液中将没有油墨的金属表面蚀刻0.2毫米后,将产品放在5%重量的氢氧化钠中清洗干净。
4、镀镍:a预镀镍:电镀液为:250克/升的氯化镍,125毫升/升的HCl(浓度为36%);电流密度为4安培/升2;电镀时间为60秒。B电镀光镍:电镀液为:300克/升硫酸镍,60克/升氯化镍,45克/升硼酸,45毫升/升光亮剂(永新R-969光亮剂);电镀液的pH为4.4;温度为55℃;电镀的电流密度为5安培/升2;电镀时间为10分钟)。再在清水中清洗干净,烘干即可。
实施例3
该实施例用于说明本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法。
1、制备曲面菲林:按照实施例1制备曲面菲林的方法进行,不同的是,菲林的厚度为0.015微米。
2、在U形不锈钢表面制备图文:按照实施例1在U形不锈钢表面制备图文的方法进行,不同的是,曝光时间为60秒,强度为80毫焦/厘米2。碳酸钠溶液的温度为20℃,其浓度为2%重量,喷洗时间为60秒,喷洗压力为240千帕。用清水清洗后,在120度的烘箱中将产品烘干,得到在曲面上由油墨组成的图案。
3、蚀刻:在由三氯化铁(600克/升),盐酸(120毫升/升)的蚀刻液中浸泡4分钟。用10%重量的氢氧化钠中将油墨冲洗掉,然后,在阴极电解除油液中以20安培/升2除油2分钟,再在清水中清洗干净,烘干即可。
实施例4
该实施例用于说明本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法。
1、制备曲面菲林:按照实施例2制备曲面菲林的方法进行,不同的是,制备菲林的材料为PC。
2、在U形不锈钢表面制备图文:按照实施例1在U形不锈钢表面制备图文的方法进行,不同的是,曝光时间为30秒,强度为80毫焦/厘米2。碳酸钠溶液的温度为30℃,其浓度为4%重量,喷洗时间为40秒,喷洗压力为240千帕。用清水清洗后,在120度的烘箱中将产品烘干,得到在曲面上由油墨组成的图案。
3、镀氮化镉:再将上述处理后的不锈钢样品在真空压强为0.005帕,充氩气压力为1.4帕,乙炔气体流量:150毫升/分钟,电压:200伏,转架转速:2转/分的条件下进行真空离子镀10分钟,在不锈钢表面沉积厚为15微米的氮化镉膜层。然后用在阴极电解除油液中以20安培/升2除油2分钟,再在清水中清洗干净,烘干即可。
实施例5
该实施例用于说明本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法。
1、制备曲面菲林:按照实施例2制备曲面菲林的方法进行,不同的是,制备菲林的材料为PC。
2、在U形铝合金表面制备图文:按照实施例2在U形铝合金表面制备图文的方法进行,不同的是,曝光时间为50秒90毫焦/厘米2。碳酸钠溶液的温度为30℃,其浓度为4%重量,喷洗时间为40秒,喷洗压力为240千帕。用清水清洗后,在120度的烘箱中将产品烘干,得到在曲面上由油墨组成的图案。
3、上色:着色液为:250克/升的氢氧化钠,10克/升的硝酸钠,8克/升磷酸钠;温度为50℃,电流密度为2安培/升2,着色10分钟,得到金黄色的图案。用10%重量的氢氧化钠将油墨冲洗掉,然后在阴极电解除油液中以20安培/升2除油2分钟。再在清水中清洗干净,烘干即可。
实施例6
该实施例用于说明本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法。
1、制备曲面菲林:将图案打印在0.2毫米的PET上,然后在热压机上,通过与工件外形相符的模具以150℃的温度将通过定位的PET压成U形菲林。
2、在U形不锈钢表面制备图文:按照实施例2所述方法进行。
3、拉丝:将有油墨的金属表面用拉丝机制成拉丝效果,其中,拉丝的深度大于油墨层的厚度。然后用10%重量的氢氧化钠将油墨冲洗掉,最后在阴极电解除油液中以20安培/升2除油2分钟。再在清水中清洗干净,烘干即可。
实施例7
该实施例用于说明本发明提供的在曲面金属表面制备图文的方法。
1、制备曲面菲林:按照实施例2制备曲面菲林的方法进行,不同的是,制备菲林的材料为PC。
2、在U形不锈钢表面制备图文:按照实施例1在U形不锈钢表面制备图文的方法进行,不同的是,曝光时间为40秒,强度为80毫焦/厘米2。碳酸钠溶液的温度为20℃,其浓度为2%重量,喷洗时间为60秒,喷洗压力为240千帕,用清水清洗后,在120℃将产品烘干,得到由油墨组成的图案。

Claims (10)

1、一种在曲面金属表面制备图文的方法,其特征在于,该方法包括将菲林与表面有感光油墨层的曲面金属表面接触,然后将感光油墨曝光、显影,所述菲林为形状与曲面金属表面的形状相适应的曲面菲林。
2、根据权利要求1所述的方法,其中,所述曲面菲林由透明部分和不透明部分组成,透明部分或不透明部分所形成的图文相应于曲面金属表面所需要的图文。
3、根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述曲面菲林的透明部分由基材组成,不透明部分包括基材和位于基材上的图文,所述基材选自有机玻璃、聚对苯二甲酸类塑料、聚碳酸酯中的一种或几种。
4、根据权利要求1所述的方法,其中,所述感光油墨层的厚度为20-200微米,所述曝光的条件包括波长为0.35-0.45微米的紫外光,时间为5-60秒,强度为80-120毫焦/厘米2
5、根据权利要求1或4所述的方法,其中,所述曝光采用的曝光机是曲面曝光机。
6、根据权利要求1所述的方法,其中,所述显影的方法包括将温度为20-40℃的显影液喷射在金属基材表面,喷射压力为196-294千帕,喷射时间为30-90秒。
7、根据权利要求1或6所述的方法,其中,该方法还包括显影后改变金属表面图文部分或非图文部分的颜色和/或粗糙度。
8、根据权利要求7所述的方法,其中,改变所述金属表面的颜色和/或粗糙度的方法选自拉丝、蚀刻、喷砂、上色、电镀和物理气相沉积中的一种或几种。
9、根据权利要求7所述的方法,其中,该方法还包括在改变金属表面的颜色和/或粗糙度之后,除去感光油墨。
10、根据权利要求1、7或9所述的方法,其中,所述感光油墨层由紫外光曝光型感光油墨形成。
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