CN1067685A - 一种在非金属材料及其制品表面镶嵌金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用金属热喷涂法在非金属材料 及其制品表面镶嵌金属的方法。本发明是在非金属 材料表面设置一种凹面，在此凹面内进行金属热喷 涂，然后打磨抛光。打磨后的喷涂金属层完全镶嵌在 非金属制品中，能够和非金属材料表面光滑、平整、牢 固地结合。本发明主要用于非金属材料制品的表面 装饰。

Description

本发明涉及一种用金属热喷涂法在非金属材料及其制品表面镶嵌金属的方法。在非金属材料表面热喷涂金属层的方法在国内外已有过许多研究，已有很多专利获得批准，例如欧洲专利

美国专利US-4535-022，中国专利85104245等。

以上专利所述的方法都是在非金属材料的外表面喷涂金属，使其覆盖上一层金属层。这些方法只适用于在非金属材料的整个外表面形成一个金属壳，而不能只在限定的局部表面进行喷涂（如喷涂某种金属图案）。如果在先在整个表面进行喷涂后，再将限定的局部区域以外的喷涂层打磨（或用其它方法）除掉，则保留的金属层（如某种金属图案）的边缘不能与周围的非金属材料表面平整，光滑地过渡和结合。因而影响涂层的外观效果，并且涂层的打磨，抛光比较困难、涂层也很容易剥落。因而用上述专利所述方法难以实现在非金属制品表面局部喷涂装饰金属（如装饰金属图案花纹和饰物等）。

本发明的目的是设计一种在非金属制品表面局部喷涂镶嵌金属（如金属图案、花纹、饰物）的方法，使金属喷涂层（经打磨后）边缘能与周围的非金属制品表面光滑、平整地过渡、牢固地结合，同时使喷涂层的打磨、抛光更加简便易行。

本发明是这样实现的：使非金属制品需要镶嵌金属的区域成为凹面，此凹面边缘应低于周围表面0.2毫米以上;对区域内的表面进行金属热喷涂前处理;对凹面以外的其余表面进行掩盖保护;对凹面进行金属热喷涂;对喷涂的金属层根据用途需要进行打磨、抛光。

在上述方法中，可以使需要镶嵌金属的区域分别成为两种类型的凹面：

（1）.使此区域凹进于非金属材料制品的原表面。

（2）.在此区域周围起一道凸棱，所围区域低于周围凸棱而成为凹面。围出的凹面可以低于或高于制品原表面或是与原表面持平。

根据对镶嵌金属的外表形状要求，可以将凹面表面做成平面或各种曲面及其各种组合。

凸棱（或凹面）内壁与凹面底面的夹角可以制成直角，锐角或钝角。凸棱的高度和宽度可以根据不同制品的要求而设计。制备凸棱有以下两种方法：

（1）.在非金属制品的制造过程中用原制品材料直接（通过冲压、注浆、注塑、雕刻、等方法）制成。

（2）、在非金属制品表面用粘结剂堆粘，或将粘结剂与其它添加材料（如大白粉等）混合后再堆粘，或是用粘结剂将其它已成型材料粘贴在其上面而形成。

以上方法可以结合使用。

对凹面的喷涂前处理，可根据不同非金属材料的特性而选择喷砂，拉毛以及在表面附着砂粒等方法。其中附着砂粒的方法可以有以下两种：

（1）.利用非金属制品原材料在加工过程中的粘结能力，使砂粒直接附着在制品表面上。

（2）.用粘结剂将砂粒粘结在凹面上。

堆粘凸棱和粘结砂粒可以用各种无机粘结剂，各种有机合成树脂及它们的改性树脂，各种天然胶等。也可以使用有粘接功能的其它材料，如粘土浆、水泥浆、石膏浆、融熔的玻璃、融熔的塑料、涂料等。粘结砂粒时，可以将砂粒混在粘结剂中，然后喷刷在凹面上。也可以先喷刷粘结剂，然后再在粘结剂表面铺洒一层砂粒。凹面上附着的砂粒可以用玻璃砂、石英砂、河流砂、金刚砂、氧化铝陶瓷砂，各种金属颗粒、粉末及各种耐火材料粉末等。砂粒粒度应在40-350目范围内，以60-200目为最优。

用粘土浆作粘结剂时，粘土浆粘结上砂粒后可以再经600-1500℃的高温灼烧，使粘土与砂粒烧结。

对凹面外的其余表面，在喷涂前可以用涂水玻璃，粘土浆等水溶性粘结剂的方法进行保护，在此粘结性保护层的表面或其中可以再铺洒一层或混入40-350目的各种砂粒。

待各处粘结剂都固化后，用压缩空气和刷子将凹面内外表面均吹刷干净，除去粘结不牢的砂粒，然后对凹面热喷涂金属。喷涂后再对涂层进行打磨，抛光。并清洗除去凹面以外的金属涂层，即在非金属制品上镶嵌上金属。

对镶嵌的金属还可以进一步进行表面处理，如对镶嵌的铝，不锈钢等进行氧化着色，对镶嵌的铜及其合金进行钝化处理以及仿古，仿文物腐蚀做旧等。

用本发明所述的方法可以在陶瓷、塑料、水泥、砖瓦，各种天然石和人造石、玻璃、石膏、合成树脂、玻璃钢，泥坯、木材等各种具有一定硬度和耐热性的非金属材料及其制品上镶嵌铜、铝、不锈钢、铁、锌、锡、金、银等一切可进行热喷涂之金属和合金。

热喷涂可使用火焰丝材喷涂、火焰粉末喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂等各种热喷涂方法。

本发明具有以下特点：

由于设计了凹面喷涂，使喷涂的金属层能够在非金属材料制品的局部表面喷厚到要求的厚度，而不引起喷涂层的分层剥离。喷涂层经过打磨，可使凹面内外的金属喷涂层在凹面边缘处分离断开，此时凹面内保留的金属喷涂层即镶嵌在非金属材料中，因此可保证使金属层与周围非金属材料的衔接边缘光滑平整，使金属层与非金属材料结合的紧密牢固，并且使金属层的外观效果也得到改善。

本发明利用凹面外的凸棱可使局部喷涂的金属层高出凸棱外周围表面。这样在喷涂后对涂层进行打磨，抛光时就可以只对凸出部分（即金属层和凸棱）进行打磨、而不使其涉及其余表面，从而使打磨工作更简便，并且为使用机械设备进行打磨、抛光提供了方便条件。对具有不同表面层的非金属制品（如：上釉的陶瓷等），用此方法可使对局部喷涂层的打磨不会影响和破坏制品的其余表面层。利用凸棱还可以在非金属材料制品上装饰凸起金属图案、花纹、饰物，增加了艺术表现手段。

本发明将凹面内壁与底面夹角设计成锐角这样经打磨后，镶嵌的金属边缘被非金属材料所包裹，使金属层不易剥离。

用本发明叙述的利用粘土浆粘结砂粒，然后再经高温灼烧，将砂粒与粘土烧结的方法，可使陶瓷、砖瓦等粘土制品的喷涂前处理更为简化。并且砂粒与基体的粘接强度比使用其它粘结剂更高。从而使喷涂层与基体的结合强度相应提高。

本发明叙述的对镶嵌金属区域以外的周围表面的保护方法中，提出了在粘结性保护层表面或其中再铺洒一层或混入砂粒的方法，可增加保护层与金属喷涂层的结合力，从而保证在喷涂金属的过程中，凹面外的喷涂层能始终附着结合在保护层表面，直至喷涂完，再经打磨使凹面内外涂层断开后，再将凹面外的保护层及喷涂层除去。这就避免了在喷涂过程中，由于凹面外喷涂层与保护层的结合力差而起皮剥离，进而引起尚与凹面外喷涂层连成一体的凹面内喷涂层的剥离。

本发明有如下附图：

图1为凹面（1）图案的平面示意图

图2为凹面（1）的剖面结构示意图

图3为圆形花瓶上用凸棱（2）围出的凹面（1）图案的平面示意图

图4为圆形花瓶上低于原表面的凹面（1）及凸棱（2）的剖面结构示意图

图5为圆形花瓶上与原表面持平的凹面（1）及凸棱（2）的剖面结构示意图

图6为圆形花瓶上高于原表面的凹面（1）及凸棱（2）的剖面结构示意图

图7为用粘结剂粘堆出的凸棱（3）及凹面（1）图案的平面示意图

图8为用粘结剂粘堆出的凸棱（3）及凹面（1）的剖面结构示意图

各剖面图中虚线（4）所示为非金属材料制品的原表面。

本发明的非限定性实施例。

例1：在石膏板上镶嵌铝图案。

在石膏板上制成如附图1和附图2所示平面和剖面形状结构的凹面图案（如圆形图案），使凹面低于周围表面1.3毫米，在凹面图案内涂一层聚氨脂漆，在聚氨脂漆上铺洒一层粒度为80-120目的玻璃砂，待聚氨脂固化后，用压缩空气和毛刷将凹面内外表面清理干净，除去凹面内粘结不牢的砂粒，然后对凹面内用氧-乙炔火焰喷涂铝丝，喷至涂层厚1.1毫米为止，对石膏板整个表面进行打磨，将凹面外的金属涂层完全磨掉去除。对石膏板整个表面进一步进行精磨、抛光、抛至要求的金属光洁度，即得到镶嵌铝图案的石膏板。

例2：圆形陶瓷花瓶上镶嵌青铜图案。

在陶瓷花瓶的制坯成形过程中，在胚胎上制出周围有凸棱的凹面图案（如三角形图案），附图3和附图4为凹面及凸棱的平面和剖面结构示意图。凹面应制成和花瓶原表面相同的曲面。使凹面低于原表面0.3毫米，凸棱高于原表面1毫米以上，凸棱宽度1.5毫米。

凹面和凸棱图案可以是先在石膏（或其它材料）模具上制成，然后用冲压或注浆工艺直接翻出具有所要求的凹面和凸棱图案的花瓶坯胎。也可以在制成坯胎后再用手工刻，堆出凹面和凸棱图案。如果是采用在模具上制出凹凸图案的方法，那么在翻制坯胎前先在模具的凹凸图案上铺洒一层粒度80-120目的石英砂粒。这样就可使翻出的坯胎的凹凸图案上直接粘（压）有一层石英砂。如果用手工刻。堆凹凸图案，图案刻好后可用毛刷蘸水（或稀粘土浆）和石英砂粒，将砂粒刷粘在坯胎的凹凸图案上。坯胎经干燥，素烧后上釉（也可不素烧直接上釉）。上釉时凹凸图案上不能上釉。可以采用在凹凸图案上涂蜡的方法使图案上不挂釉，也可以整个花瓶都上釉。然后再将图案上的釉刮掉（如果是不素烧直接上釉，则应先不粘砂粒，待刮掉釉后再粘砂粒）。上好釉后再烧成成品陶瓷花瓶。陶瓷的烧制温度应至少有一次高于600℃，以保证砂粒和陶瓷基体的结合强度。在陶瓷花瓶凹凸图案以外的其余表面涂一层水玻璃，再在水玻璃上铺洒一层粒度80-120目的玻璃砂，待水玻璃固化后，用压缩空气或毛刷、铜丝刷等将凹凸图案及周围表面吹刷干净，除去粘结不牢的砂粒。然后对凹面图案用氧-乙炔火焰喷涂青铜丝，喷至凹面内的铜涂层厚度1.2毫米以上为止。先对凸棱上的金属层进行打磨，直至凸棱两边的金属层断开，露出陶瓷基体。然后对凹面内镶嵌的青铜图案及周围陶瓷凸棱进行精磨、抛光，抛至要求的金属光洁度。最后清洗除去凹面图案以外的金属及水玻璃保护层。即得到镶嵌上青铜图案的陶瓷花瓶。

以上实施例中，根据需要可以通过在粘土中加颜料或在精磨抛光后再涂颜料的方法给金属图案周围的凸棱表面上适当的色彩。对精磨抛光后的青铜图案可以进行仿古腐蚀做旧。

要求镶嵌的金属凸出于原表面愈高则在陶瓷粘土坯胎上所做的凸棱也愈高。凹面的相对高度也可相应改变，可以使凹面与原表面持平（如附图3和附图5所示），或高于原表面（如附图3和图6所示）。

以上实施例中也可以使用电弧法进行金属喷涂。

例3：在天然大理石板上镶嵌不锈钢图案

在天然大理石板上磨或刻出所要求的凹面图案（如月亮图案），使凹面凹进0.4毫米（对还末进行精磨抛光加工的大理石板，应使凹面比其余表面的最低点低0.4毫米以上）。用水玻璃混合大白粉在凹面图案的边缘周围堆粘出一道高1毫米以上，宽2毫米以上的凸棱，形成周围有凸棱的凹面图案（附图7、附图8分别为其平面和剖面结构示意图），在凹面图案内涂一层环氧树脂粘结剂，在粘结剂表面再铺洒一层粒度80-120目的玻璃砂。将石板其余表面涂水玻璃，在水玻璃表面再铺洒一层同样砂粒。待环氧树脂和水玻璃都固化后，将凹面内外用压缩空气和毛刷清理干净，除去粘结不牢的砂粒。对凹面内用氧-乙炔火焰喷涂不锈钢丝，喷至凹面内不锈钢涂层厚度1.2毫米以上为止。先对凸棱上涂层进行打磨，使凸棱两边的涂层断开，然后对凹面内镶嵌的不锈钢图案及周围凸棱进行精磨、抛光，直至凸棱消失，并达到要求的金属光洁度为止。

对未进行精磨、抛光加工的石板，则应磨至整个石板表面和不锈钢面均达到要求的光洁度为止。即得到镶嵌不锈钢图案的天然大理石板。

Claims (11)

1、一种在非金属材料及其制品表面镶嵌金属的方法，其特征是

(a).使非金属材料及制品表面需要镶嵌金属的区域成为凹面。此凹面边缘应低于周围表面0.2毫米以上。

(b).对需要镶嵌金属的区域进行金属热喷涂前处理。

(c).将其余表面掩盖保护。

(d).对凹面进行金属热喷涂。

(e).将喷涂的金属层打磨、抛光。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的凹面可以是使此区域凹入原表面而成，或是在此区域周围围起一道凸棱，使此区域低于周围凸棱而成为凹面，围出的凹面可以低于或高于原表面或与原表面持平。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的凹面表面可以是平面，各种曲面以及各种平面和曲面的结合。

4、根据权利要求2所述的凹面，其特征是凹面周围的凸棱可以是在非金属材料制品的制造过程中，用原制品材料直接制成，或是用粘结剂或粘结剂混合其它材料堆粘而成，或是用粘结剂粘结其它成形材料形成，或是以上几种方法相结合。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征是喷涂前处理可以是用表面喷沙或拉毛或是将砂粒附着在表面等方法。

6、根据权利要求5所述的喷涂前处理方法，其特征是附着砂粒的方法可以是在非金属材料制品的制造过程中使砂粒附着在制品原材料表面上或是用粘结剂将砂粒粘结在表面上。

7、根据权利要求4、6所述的方法，其特征是所用的粘结剂可以是各种有机合成树脂、各种天然胶、各种无机粘结剂或是水泥浆、粘土浆、石膏浆、熔融的玻璃、熔融的塑料等各种具有粘结功能的材料。

8、根据权利要求7所说的具有粘结功能的材料，其特征是用粘土浆粘结上砂粒后可以再经600-1500℃的高温烧结。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征是表面掩盖保护可以是用表面涂以水溶性粘结剂的方法。在粘结剂的表面或其中可以再铺洒一层或混入砂粒。

10、根据权利要求6、9所述的方法，其特征是所用砂粒可以是玻璃砂、石英砂、河流砂、金刚砂、氧化铝陶瓷砂、各种金属颗粒、粉末、各种耐火材料粉末。砂粒粒度为40-350目。

11、根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的非金属材料及其制品可以是陶瓷、水泥、砖瓦、各种天然石、各种人造石、石膏、塑料、合成树脂玻璃钢、玻璃、泥坯、木材等材料及其制品。