CN103302400A - 一种陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法，所述方法首先对陶瓷材料制品进行前处理，使其表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求，然后对陶瓷材料制品表面进行激光蚀刻，采用电脑编程设计好陶瓷材料制品表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷材料制品表面进行镭射雕刻，通过计算机控制图案，从而在陶瓷材料制品表面形成立体的凹凸图案。本发明所述方法采用激光对陶瓷材料制品表面进行蚀刻加工，由于激光光束瞬间产生高温热量使陶瓷材料制品表面气化，通过计算机控制图案，从而在陶瓷材料制品表面形成具有立体效果的凹凸图案。同时，本发明还提供了采用上述所述方法进行表面激光蚀刻处理后的陶瓷材料制品。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面激光蚀刻方法，尤其是一种在陶瓷材料制品表面进行激光蚀刻的方法。
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激光蚀刻方法；同时，本发明还提供了采用所述激光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激光蚀刻方法，包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷材料制品放于激光平台进行激光处理，控制激光器划片速度及切割速度，以使激光处理后的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）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷材料制品表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷材料制品表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为0～200mm/s，切割速度为0～3mm/s，划片深度为0～0.6mm/次，划片宽度≥0.1mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷材料制品表面形成立体的凹凸图案。
本发明所述方法首先对需要进行激光蚀刻的陶瓷材料制品表面进行前处理，将陶瓷材料制品放于激光平台，陶瓷材料制品表面可通过研磨机进行研磨，磨屑液为钻石粉与冷却液的混合物，并且比例可调，根据陶瓷材料制品表面的粗糙度、光泽度及色度要求，控制好激光器划片速度及切割速度，当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后，即可进行激光镭射雕刻。陶瓷材料制品表面上的图案采用电脑编程设计，使激光镭射系统在陶瓷材料制品表面进行镭射雕刻，由于激光光束瞬间产生高温热量使陶瓷材料制品表面气化，通过计算机控制图案，从而在陶瓷材料制品表面形成具有立体效果的凹凸图案。在陶瓷材料制品表面形成的凹凸图案的粗糙度、光泽度、色度以及凹凸图案的深浅，均可通过调整激光器的划片速度、切割速度、划片深度及划片宽度控制。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（1）中激光器划片速度为0～200mm/s，切割速度为0～3mm/s。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（1）中激光器划片速度为50～180mm/s，切割速度为1～2.5mm/s。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（1）中激光器划片速度为100～150mm/s，切割速度为1.5～2mm/s.
作为本发明所述陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（2）中激光器的划片速度为50～180mm/s，切割速度为1～2.5mm/s，划片深度为0.1～0.5mm/次，划片宽度≥0.15mm。
作为本发明所述陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法的优选实施方式，所述步骤（2）中激光器的划片速度为100～150mm/s，切割速度为1.5～2mm/s，划片深度为0.2～0.4mm/次，划片宽度≥0.2mm。
另外，本发明还提供了一种采用如上所述激光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。所述陶瓷材料制品可以是黑色、白色或其它颜色的氧化锆陶瓷材料制品。
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底板，当然，所述陶瓷材料制品也可为陶瓷手表等。
作为本发明所述陶瓷材料制品的优选实施方式，所述陶瓷材料制品表面图案的粗糙度为0.05～2μm，图案的凹凸深度为0.05～0.5mm。所述图案的凹凸深度至凸起与凹坑之间的深度。当所述陶瓷材料制品表面形成的图案的粗糙度及图案的凹凸深度为上述范围时，所述陶瓷材料制品表面的外观及样式更佳。
本发明所述陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法，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氧化锆陶瓷手机底板表面进行激光蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷手机底板放于激光平台进行，陶瓷手机底板表面可通过研磨机进行研磨，磨屑液为钻石粉与冷却液的混合物，并且比例可调，控制激光器划片速度为0mm/s，切割速度为1.5mm/s，以使激光处理后的陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷手机底板表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷手机底板表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为100mm/s，切割速度为1mm/s，划片深度为0.1mm/次，划片宽度为0.2mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷手机底板表面形成立体的凹凸图案。
本实施例中，激光蚀刻后所得陶瓷手机底板表面图案的粗糙度为0.05μm，图案的凹凸深度为0.2mm。
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激光蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷手机底板放于激光平台进行，陶瓷手机底板表面可通过研磨机进行研磨，磨屑液为钻石粉与冷却液的混合物，并且比例可调，控制激光器划片速度为50mm/s，切割速度为2mm/s，以使激光处理后的陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷手机底板表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷手机底板表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为50mm/s，切割速度为0mm/s，划片深度为0.6mm/次，划片宽度为0.15mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷手机底板表面形成立体的凹凸图案。
本实施例中，激光蚀刻后所得黑色陶瓷手机底板表面图案的粗糙度为0.1μm，图案的凹凸深度为0.5mm。
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激光蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷手机底板放于激光平台进行，陶瓷手机底板表面可通过研磨机进行研磨，磨屑液为钻石粉与冷却液的混合物，并且比例可调，控制激光器划片速度为100mm/s，切割速度为1mm/s，以使激光处理后的陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷手机底板表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷手机底板表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为180mm/s，切割速度为2.5mm/s，划片深度为0.4mm/次，划片宽度为0.1mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷手机底板表面形成立体的凹凸图案。
本实施例中，激光蚀刻后所得陶瓷手机底板表面图案的粗糙度为0.15μm，图案的凹凸深度为0.05mm。
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激光蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷手机底板放于激光平台进行，陶瓷手机底板表面可通过研磨机进行研磨，磨屑液为钻石粉与冷却液的混合物，并且比例可调，控制激光器划片速度为180mm/s，切割速度为0mm/s，以使激光处理后的陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷手机底板表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷手机底板表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为150mm/s，切割速度为1.5mm/s，划片深度为0.5mm/次，划片宽度为0.3mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷手机底板表面形成立体的凹凸图案。
本实施例中，激光蚀刻后所得高纯氧化铝陶瓷手机底板表面图案的粗糙度为0.2μm，图案的凹凸深度为0.1mm。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激光蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将黑色陶瓷手机底板放于激光平台进行，陶瓷手机底板表面可通过研磨机进行研磨，磨屑液为钻石粉与冷却液的混合物，并且比例可调，控制激光器划片速度为150mm/s，切割速度为3mm/s，以使激光处理后的陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷手机底板表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷手机底板表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为0mm/s，切割速度为2mm/s，划片深度为0.2mm/次，划片宽度为0.4mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷手机底板表面形成立体的凹凸图案。
本实施例中，激光蚀刻后所得陶瓷手机底板表面图案的粗糙度为0.05μm，图案的凹凸深度为0.3mm。
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激光蚀刻处理，具体包括以下步骤：
（1）前处理：将白色陶瓷手机底板放于激光平台进行，陶瓷手机底板表面可通过研磨机进行研磨，磨屑液为钻石粉与冷却液的混合物，并且比例可调，控制激光器划片速度为200mm/s，切割速度为2.5mm/s，以使激光处理后的陶瓷手机底板表面的色度、光泽度和粗糙度符合设计要求；
（2）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷手机底板表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷手机底板表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为200mm/s，切割速度为3mm/s，划片深度为0mm/次，划片宽度为0.25mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷手机底板表面形成立体的凹凸图案。
本实施例中，激光蚀刻后所得陶瓷手机底板表面图案的粗糙度为0.15μm，图案的凹凸深度为0.4mm。
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激光蚀刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）前处理：将陶瓷材料制品放于激光平台进行激光处理，控制激光器划片速度及切割速度，以使激光处理后的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）激光蚀刻：采用电脑编程设计好陶瓷材料制品表面的图案，然后使用激光镭射系统在陶瓷材料制品表面进行镭射雕刻，镭射雕刻过程中激光器的划片速度为0～200mm/s，切割速度为0～3mm/s，划片深度为0～0.6mm/次，划片宽度≥0.1mm，通过计算机控制图案，从而在陶瓷材料制品表面形成立体的凹凸图案。
2.如权利要求1所述的陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（1）中激光器划片速度为0～200mm/s，切割速度为0～3mm/s。
3.如权利要求2所述的陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（1）中激光器划片速度为50～180mm/s，切割速度为1～2.5mm/s。
4.如权利要求3所述的陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（1）中激光器划片速度为100～150mm/s，切割速度为1.5～2mm/s。
5.如权利要求1所述的陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（2）中激光器的划片速度为50～180mm/s，切割速度为1～2.5mm/s，划片深度为0.1～0.5mm/次，划片宽度≥0.15mm。
6.如权利要求5所述的陶瓷材料制品表面激光蚀刻方法，其特征在于，所述步骤（2）中激光器的划片速度为100～150mm/s，切割速度为1.5～2mm/s，划片深度为0.2～0.4mm/次，划片宽度≥0.2mm。
7.一种采用如权利要求1至6任一所述激光蚀刻方法进行表面处理后的陶瓷材料制品。
8.如权利要求7所述的陶瓷材料制品，其特征在于，所述陶瓷材料制品为 氧化锆陶瓷材料制品。
9.如权利要求7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。
10.如权利要求7或8或9所述的陶瓷材料制品，其特征在于，所述陶瓷材料制品表面图案的粗糙度为0.05～2μm，图案的凹凸深度为0.05～0.5mm。
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