[实用新型]具有激光熔覆表面处理层的无机非金属制品

说明书

技术领域

一种无机非金属制品，特别是具有激光熔覆表面处理层的无机非金属制品，包括玻璃、天然及人造石材、陶器、瓷器、水泥、砖瓦等制品。

背景技术

各种无机非金属制品表面，在其使用过程中是首当其冲的最薄弱部位。化学及物理侵蚀极易造成表面的破坏，因此常常需要进行改性和装饰处理。

传统的各种无机非金属制品表面处理层有：抛光层、钢化层、窑烧釉层、涂料层等。这些传统的无机非金属制品表面处理层，有的处理工艺复杂、有的处理设备昂贵、有的耗能巨大、有的污染严重、有的表面物化性能较差。

如果我们能够用激光熔覆的工艺方法在各种无机非金属制品基材的表面上加工制造出一层改性的熔覆层，将会极大地提高其制品表面的物化性能和装饰效果，并可在很大程度上达到简化工艺、简化设备、节约能源、减少污染排放的目的。

发明内容

为此，本发明提供了一种具有激光熔覆表面处理层的无机非金属制品，其特征是：在各种无机非金属制品，包括玻璃、天然及人造石材、陶器、瓷器、水泥、砖瓦等制品的表面上复合有一层或数层用激光熔覆工艺加工制造的表面处理层，其表面处理层的材质可来自制品基材表面自身的熔融，也可来自外加的改性材料熔融，或共同来自于上述二者共融。也就是说根据使用环境要求、工艺制造要求和性价比要求等，上述各种无机非金属制品基材熔覆后的表面处理层可有三种结构材质，一是基材自身材质，二是基材与外加改性材料共融材质，三是完全外加的改性材料材质。

激光熔覆工艺具有快速加热、冷凝、热输入量小、热影响区小，覆层稀释率低、覆层厚度可控、覆层与基体呈熔融结合等优点。快速加热、冷凝使熔覆层微观组织重新组合，晶粒在结晶的过程中得到明显的细化且均匀致密，这对无机非金属制品的耐磨耐蚀性十分有利；热输入量小、覆层稀释率低保证了基材的原有性质；覆层与基体呈冶金结合，显著提高了各种无机非金属制品的整体性能；激光可进行选区熔覆，特别适合小区域和难以接近区域的表面改性需要。以高性能的表面与基材熔融结合，获得更加优异的整体性能，以较少的能源和材料获得比基材更高的性能，具有卓越的性价比。近零排放、环境污染更小，加工速度快、加工精度高、覆层厚度可控，具有显著的优质高效、节能节材和环保的特点。

上述各种无机非金属制品包括玻璃、天然及人造石材、陶器、瓷器、水泥、砖瓦等制品。

如果用激光熔覆工艺在各种玻璃制品（如玻璃板）表面上熔覆一层来自制品基材自身的材料（即对制品表面进行激光熔融处理）。由于激光产生的超高温会将基材表面的部分物质气化并产生新的晶型和结构，高温熔融会消除掉玻璃表面的气孔、微裂纹等缺陷，从而使表面结构变得十分致密。同时，由于激光在玻璃表面产生的急剧升温和急剧冷却作用，会在玻璃表面形成极强的永久压应力，从而使玻璃钢化。与传统的玻璃风钢化工艺相比，具有工艺及设备简单、成本低、效果好、节能减排并可根据需要重组玻璃表面层结构。

也可在对玻璃制品表面进行激光熔融时掺入或覆盖外加的改性材料，以改变玻璃制品表面或整体的物化性能，或对玻璃制品表面进行装饰。

如果用激光熔覆工艺在各种天然及人造石材表面上熔覆一层来自制品基材自身的材料（即对制品表面进行激光熔融处理）。由于激光产生的超高温会将基材表面的部分物质气化并产生新的晶型、结构和图案；同时，高温熔融会消除掉石材表面的气孔、微裂纹等缺陷，从而使表面结构变得十分致密和坚硬，可大大提高其耐化学和物理侵蚀的能力。也可在对石材表面进行激光熔融时掺入或覆盖外加的改性材料，以改变石材表面的物化性能，提高其强度、硬度和装饰效果。

如果用激光熔覆工艺在各种陶瓷器表面上熔覆一层釉料，这层釉料可以是传统釉料也可以是传统窑炉难以烧结的高温或超高温釉料。与传统的窑炉烧结施釉相比，激光熔覆施釉具有节能、环保、灵活、成本低，并可烧制出传统烧制工艺无法烧出的釉彩。

如果用激光熔覆工艺在各种水泥或砖瓦制品表面上熔覆一层釉料，这层釉料可以来自于制品基材自身，也可来自于外加的材料。不仅可提高各种水泥或砖瓦制品表面硬度、强度、耐侵蚀性能，还可大大提高其表面装饰效果。

上述外加的改性材料主要有SiO_2、AL₂O₃、WC、TiC、SiC、ZrO₂等具有优异耐冲刷、耐侵蚀、耐高温、耐氧化特性的材料和各种陶瓷釉料。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例之一的激光熔覆表面处理层结构剖面图。