CN103274768A - 一种陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，所述方法首先对陶瓷材料进行前处理，使其表面的色度、光泽度和粗糙度符合要求，然后在前处理后的陶瓷材料制品表面覆盖耐腐蚀的保护膜，并在酸性溶液中浸泡蚀刻，最后对蚀刻后的陶瓷材料制品进行清洗，并去除保护膜，烘干即可。本发明所公开的方法可对多种硬质陶瓷材料实现高质量、高效率的表面蚀刻，蚀刻质量远优于传统的工艺，凹凸不限，深浅可控，立体感强，且表面光泽度、粗糙度、表面色度可控，能够蚀刻出各种艺术字体以及任何图案，且能够蚀刻出不同色度的面板，操作简单，通用性强。同时，本发明还公开了一种采用上述所述蚀刻方法进行表面加工处理的陶瓷材料制品。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面化学蚀刻方法，尤其是一种在陶瓷材料制品表面进行化学蚀刻的方法。
背景技术
目前，传统的金属材料表面图案的加工方法有冲压、注射成型或CNC加工处理，而塑料表面图案也一般通过注塑工艺形成。采用注射成型形成的图案立体感不强，棱角不分明，缺少美感；而金属材料采用冲压形成的图案也存在以上缺陷，造成以上原因是不管采用注射成型还是冲压成型，图案的根部很难进行处理，且采用以上方法处理的材料表面，表面粗糙度，光泽度及表面色度都难以控制，外观样色单一，缺少立体感及美感。
氧化锆陶瓷材料是目前发展最快的陶瓷材料之一，它具有硬度高、韧性好，耐磨性好，产品表面细腻，俗称“陶瓷钢”。目前，氧化锆陶瓷材料广泛用于陶瓷手表，陶瓷手机装饰件，由于作为装饰材料，则要求材料表面有更加丰富，更加立体感的图案或整体表面体现出不同的色度。而现有上述的加工方法处理的表面主要问题是棱角不分明，表面光泽度、色度不可调控，且冲压工艺只适应于具有韧性的金属材料，针对陶瓷材料这样的脆性材料则无计可施，特别是作为精细陶瓷的氧化锆材料则难度更大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种可在陶瓷材料制品表面加工出具有立体的凸凹图案或字体、且表面光泽度和深浅可控的化学蚀刻方法；同时，本发明还提供了采用所述化学蚀刻方法进行表面处理后的陶瓷材料制品。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷材料制品置于蚀刻溶液进行腐蚀，以使陶瓷材料制品表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）覆盖保护膜：将设计好形状的保护膜覆盖在陶瓷材料制品表面，所述保护膜采用耐磨损、耐腐蚀材料制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷材料制品放于酸性溶液中进行浸泡蚀刻，蚀刻温度为室温至300℃，蚀刻时间为5分钟至10小时；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷材料制品进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
本发明所述蚀刻方法，首先对陶瓷材料制品进行前处理，将陶瓷材料制品置于蚀刻溶液中进行腐蚀，使其表面色度、光泽度和粗糙度符合要求；此前处理过程中，处理后陶瓷材料制品表面的色度、光泽度和粗糙度也根据需要选择；然后，在前处理后的陶瓷材料制品表面覆盖耐磨损、耐腐蚀的保护膜，所述保护膜的形状可根据最终在陶瓷材料制品表面形成的图案形状设计好，覆盖保护膜后，将陶瓷材料制品放在酸性溶液中进行浸泡蚀刻，此时覆盖有保护膜的陶瓷材料制品表面不会被蚀刻，而未覆盖保护膜的陶瓷材料制品表面部分会酸性溶液逐渐蚀刻，被蚀刻的陶瓷材料制品表面逐渐形成凹坑，而使得未蚀刻的陶瓷材料制品表面逐渐形成凸起，从而在陶瓷材料制品表面形成与所覆保护膜形状相同的图案及形状。陶瓷材料制品表面形成的图案及形状深浅可通过蚀刻液的选择、蚀刻时间及蚀刻温度等工艺条件控制。蚀刻完成后，对蚀刻后的陶瓷材料进行超声清洗，然后去除其表面的保护膜，烘干即可。上述所述方法可对多种硬质陶瓷材料实现高质量、高效率的表面蚀刻，蚀刻质量远优于传统的工艺，在陶瓷材料制品表面形成的图案的凹凸不限，深浅可控，立体感强，且表面光泽度、粗糙度、表面色度可控，能够蚀刻出各种艺术字以及任何图案，且能够蚀刻出不同色度的陶瓷材料制品，操作简单，通用性强。
上述步骤（2）中将设计好形状的保护膜覆盖在陶瓷材料制品表面，较佳地，所述保护膜的形状可通过计算机的软件设计形成任意的形状及图案，然后采用印刷机将设计好形状的保护膜直接印刷到陶瓷材料制品表面，这样操作更加智能快速，自动化程度更高。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（1）中的蚀刻溶液为HF酸溶液。所述步骤（1）中的蚀刻溶液采用HF酸溶液，可快速有效地对陶瓷材料制品表面进行腐蚀，使得陶瓷材料制品表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求。当然，所述蚀刻溶液也可采用其他溶液或其他溶液的组合，只要能够对陶瓷材料制品表面起到腐蚀的作用，使得腐蚀后陶瓷材料制品表面的色度、光泽度和粗糙度达到设计的要求即可。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（2）中的保护膜采用PTFE膜或虫胶膜制备而成。所述保护膜需要采用耐磨损、耐腐蚀的材料制备而成，当选择采用PTFE膜或虫胶膜制备而成时，所述保护膜的耐磨损和耐腐蚀性能较好。当然，所述保护膜不限于采用PTFE膜或虫胶膜制备而成，只要能够保护覆盖有保护膜的陶瓷材料制品表面部分不会在步骤（3）的化学蚀刻过程中被酸性溶液蚀刻即可。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（3）中的酸性溶液为HF酸、硫酸、硝酸中至少一种。所述步骤（3）的化学蚀刻过程中，采用的酸性溶液可为HF酸、硫酸、硝酸中的一种，也可为其中的两种或三种的混合溶液，当所述酸性溶液采用HF酸、硫酸、硝酸中的至少一种时，对陶瓷材料制品表面的蚀刻较好，蚀刻效率高，且蚀刻所形成的图案的凸凹及深浅可控。当然，所述酸性溶液也可为其他溶液或混合液，只要实现对陶瓷材料制品表面的蚀刻效果即可。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（3）中的蚀刻温度为50～200℃，蚀刻时间为10分钟至8小时。作为本发明所述陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法的更优选实施方式，所述步骤（3）中的蚀刻温度为80～100℃，蚀刻时间为10分钟至5小时。当所述步骤（3）的蚀刻温度及蚀刻时间选择上述的优选及更优选范围时，对陶瓷材料制品表面的蚀刻效果较好。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法的优选实施方式，所述陶瓷材料制品为氧化锆陶瓷材料制品。氧化锆陶瓷材料时目前发展最快的陶瓷装饰材料之一，它具有硬度高、韧性好、耐磨性好的特点，氧化锆陶瓷材料产品表面细腻，俗称“陶瓷钢”。目前，氧化锆陶瓷材料广泛应用于陶瓷手表、陶瓷手机装饰件，因此本发明所述的陶瓷材料制品优选氧化锆陶瓷材料制品。当然，本发明所述陶瓷材料制品并不限于氧化锆陶瓷材料制品，也可为氧化铝或高岭土等陶瓷材料制品。
另外，本发明还提供了采用上述所述化学蚀刻方法进行表面处理后的陶瓷材料制品。采用上述所述方法进行表面处理后的陶瓷材料制品表面图案、字体具有立体美观，视觉新颖的效果，整体表面可形成不同表面粗糙度、表面光泽度及色度，大大丰富了陶瓷材料制品表面的外观及样式。
作为本发明所述陶瓷材料制品的优选实施方式，所述陶瓷材料制品的表面光泽度为160-180流明，表面粗糙度Ra为0.05-3μm。所述陶瓷材料制品的表面光泽度和表面粗糙度为上述范围时，所述陶瓷材料制品表面的外观及样式更佳。
作为本发明所述陶瓷材料制品的优选实施方式，所述陶瓷材料制品为手机底板。优选地，所述陶瓷材料制品为陶瓷手机面板，当然，所述陶瓷材料制品也可为陶瓷手表等。
本发明所述陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，专门针对陶瓷材料制品，可在陶瓷材料制品表面形成不同表面光泽度、色度及表面粗糙度图案及形状，从而克服现有技术中传统表面处理方法的缺陷，达到提升产品档次的目的。可根据个人爱好采用不同颜色的陶瓷及材料种类，大大丰富了产品的外观样式。本发明所述方法不同于常规陶瓷材料表面加工处理方法，也有异于金属材料的表面冲压方法，本发明所述方法需要克服陶瓷材料硬度高的特点，采用本发明所述方法处理的陶瓷材料制品表面呈现亚光至亮光不等的光泽度，并且可根据不同需要制作出不同形状的图案或不同表面粗糙度、表面光泽度及色度的面板。大大丰富了陶瓷材料作为装饰材料的表面效果，使陶瓷材料作为装饰品、工艺品方面具有更强的竞争力及观赏性。可对多种硬质陶瓷材料实现高质量、高效率的表面蚀刻，蚀刻质量远优于传统的工艺，凹凸不限，深浅可控，立体感强，且表面光泽度、粗糙度、表面色度可控，能够蚀刻出各种艺术字体以及任何图案，且能够蚀刻出不同色度的面板，操作简单，通用性强。经过本发明所述方法进行表面处理后的陶瓷材料制品，其表面的图案、字体具有立体美观、视觉新颖的效果，整体可形成不同表面粗糙度、表面光泽度及色度，大大丰富了陶瓷材料制品表面的外观与样式。
附图说明
图1为采用本发明所述方法加工后的陶瓷手机底板的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1白色氧化锆陶瓷手机底板表面处理
本实施例采用本发明所述方法对白色氧化锆陶瓷手机底板表面进行化学蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷手机底板置于HF酸溶液中进行腐蚀，以使陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；所述陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度可通过HF酸溶液的浓度及陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间来控制；一般地，所述HF酸溶液的浓度为15～25%，陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间为3～10小时；
（2）覆盖保护膜：采用印刷机将设计好形状的保护膜印刷在陶瓷手机底板表面，所述保护膜的形状可通过计算机的软件任意设计，所述保护膜采用PTFE膜制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷手机底板放于HF酸和硫酸的混合溶液中进行浸泡蚀刻，在室温下蚀刻10小时，所述HF酸与硫酸的体积比为1:1；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷手机底板进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
本实施例中，蚀刻后所得陶瓷手机底板的表面光泽度为160流明，表面粗糙度Ra为3μm。
实施例2黑色氧化锆陶瓷手机底板表面处理
本实施例采用本发明所述方法对黑色氧化锆陶瓷手机底板表面进行化学蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将黑色陶瓷手机底板置于HF酸溶液中进行腐蚀，以使陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；所述陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度可通过HF酸溶液的浓度及陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间来控制；一般地，所述HF酸溶液的浓度为15～25%，陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间为3～10小时；
（2）覆盖保护膜：采用印刷机将设计好形状的保护膜印刷在陶瓷手机底板表面，所述保护膜的形状可通过计算机的软件任意设计，所述保护膜采用虫胶膜制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷手机底板放于HF酸和硝酸的混合溶液中进行浸泡蚀刻，蚀刻温度为300℃，蚀刻时间为5分钟，所述HF酸与硝酸的体积比为2:1；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷手机底板进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
本实施例中，蚀刻后所得陶瓷手机底板的表面光泽度为180流明，表面粗糙度Ra为0.1μm。
实施例3粉红色氧化锆陶瓷手机底板表面处理
本实施例采用本发明所述方法对粉红色氧化锆陶瓷手机底板表面进行化学蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷手机底板置于HF酸溶液中进行腐蚀，以使陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；所述陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度可通过HF酸溶液的浓度及陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间来控制；一般地，所述HF酸溶液的浓度为15～25%，陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间为3～10小时；
（2）覆盖保护膜：采用印刷机将设计好形状的保护膜印刷在陶瓷手机底板表面，所述保护膜的形状可通过计算机的软件任意设计，所述保护膜采用虫胶膜制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷手机底板放于硫酸和硝酸的混合溶液中进行浸泡蚀刻，蚀刻温度为50℃，蚀刻时间为8小时，所述硫酸与硝酸的体积比为5:2；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷手机底板进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
本实施例中，蚀刻后所得陶瓷手机底板的表面光泽度为165流明，表面粗糙度Ra为0.05μm。
实施例4高纯氧化铝陶瓷手机底板表面处理
本实施例采用本发明所述方法对高纯氧化铝陶瓷手机底板表面进行化学蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将高纯氧化铝陶瓷手机底板置于HF酸溶液中进行腐蚀，以使陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；所述陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度可通过HF酸溶液的浓度及陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间来控制；一般地，所述HF酸溶液的浓度为15～25%，陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间为3～10小时；
（2）覆盖保护膜：采用印刷机将设计好形状的保护膜印刷在陶瓷手机底板表面，所述保护膜的形状可通过计算机的软件任意设计，所述保护膜采用PTFE膜制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷手机底板放于HF酸、硫酸和硝酸的混合溶液中进行浸泡蚀刻，蚀刻温度为200℃，蚀刻时间为10分钟，所述HF酸、硫酸与硝酸的体积比为1:2:2；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷手机底板进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
本实施例中，蚀刻后所得陶瓷手机底板的表面光泽度为168流明，表面粗糙度Ra为0.15μm。由于采用高纯度氧化铝为原料作为手机底板，使底板表面维氏硬度达1800MPa，表面耐磨，不容易刮花，由于采用激光蚀刻底板LOGO,使图案永不掉色及脱落，使手机底板的可靠性大大增强。
实施例5黑色氧化锆陶瓷手机底板表面处理
本实施例采用本发明所述方法对黑色氧化锆陶瓷手机底板表面进行化学蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将黑色氧化锆陶瓷手机底板置于HF酸溶液中进行腐蚀，以使陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；所述陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度可通过HF酸溶液的浓度及陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间来控制；一般地，所述HF酸溶液的浓度为15～25%，陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间为3～10小时；
（2）覆盖保护膜：采用印刷机将设计好形状的保护膜印刷在陶瓷手机底板表面，所述保护膜的形状可通过计算机的软件任意设计，所述保护膜采用PTFE膜制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷手机底板放于HF酸、硫酸和硝酸的混合溶液中进行浸泡蚀刻，蚀刻温度为100℃，蚀刻时间为6小时，所述HF酸、硫酸与硝酸的体积比为1:1:1；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷手机底板进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
本实施例中，蚀刻后所得陶瓷手机底板的表面光泽度为170流明，表面粗糙度Ra为0.2μm。
实施例6白色氧化锆陶瓷手机底板表面处理
本实施例采用本发明所述方法对白色氧化锆陶瓷手机底板表面进行化学蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将白色氧化锆陶瓷手机底板置于HF酸溶液中进行腐蚀，以使陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；所述陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度可通过HF酸溶液的浓度及陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间来控制；一般地，所述HF酸溶液的浓度为15～25%，陶瓷手机底板在HF酸溶液中的浸泡时间为3～10小时；
（2）覆盖保护膜：采用印刷机将设计好形状的保护膜印刷在陶瓷手机底板表面，所述保护膜的形状可通过计算机的软件任意设计，所述保护膜采用PTFE膜制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷手机底板放于硫酸和硝酸的混合溶液中进行浸泡蚀刻，蚀刻温度为80℃，蚀刻时间为5小时，所述硫酸与硝酸的体积比为1:1；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷手机底板进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
本实施例中，蚀刻后所得陶瓷手机底板的表面光泽度为175流明，表面粗糙度Ra为0.25μm。
上述实施例1-6处理后的陶瓷手机底板的表面结构示意图如附图1所示，由附图1可看出，采用本发明所述方法处理后的陶瓷手机底板表面可形成具有立体效果的图案和字体，视觉新颖，整体面板可形成不同表面粗糙度、光泽度和色度，所述陶瓷手机底板上的图案和字体可根据需要设计为任意形状，且所形成的图案及字体的凸凹深浅可调，大大丰富了陶瓷手机底板的外观及样式。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷材料制品置于蚀刻溶液进行腐蚀，以使陶瓷材料制品表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）覆盖保护膜：将设计好形状的保护膜覆盖在陶瓷材料制品表面，所述保护膜采用耐磨损、耐腐蚀材料制备而成；
（3）化学蚀刻：将覆盖有保护膜的陶瓷材料制品放于酸性溶液中进行浸泡蚀刻，蚀刻温度为室温至300℃，蚀刻时间为5分钟至10小时；
（4）清洗：对蚀刻后的陶瓷材料制品进行超声清洗，然后去除保护膜，烘干即可。
2.如权利要求1所述的陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（1）中的蚀刻溶液为HF酸溶液。
3.如权利要求1所述的陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（2）中的保护膜采用PTFE膜或虫胶膜制备而成。
4.如权利要求1或2或3所述的陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（3）中的酸性溶液为HF酸、硫酸、硝酸中至少一种。
5.如权利要求1或2或3所述的陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（3）中的蚀刻温度为50～200℃，蚀刻时间为10分钟至8小时。
6.如权利要求5所述的陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（3）中的蚀刻温度为80～100℃，蚀刻时间为10分钟至5小时。
7.如权利要求1所述的陶瓷材料制品表面化学蚀刻方法，其特征在于，所述陶瓷材料制品为氧化锆陶瓷材料制品。
8.一种采用如权利要求1至7任一所述化学蚀刻方法进行表面处理后的陶瓷材料制品。
9.如权利要求8所述的陶瓷材料制品，其特征在于，所述陶瓷材料制品的表面光泽度为160-180流明，表面粗糙度Ra为0.05-3μm。
10.如权利要求8或9所述的陶瓷材料制品，其特征在于，所述陶瓷材料制品为手机底板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130904 |