[发明专利]陶瓷制品的局部表面上釉方法以及实施该方法的装置

说明书

本发明涉及陶瓷的领域，更具体地说，涉及陶瓷制品的局部上釉技术，根据本发明的技术在修复釉料缺陷方面是特别有用的。

许多商业陶瓷制品涂有通常称作为釉料的光滑的、玻璃状的陶瓷面层。仅举例来说，如浴盆，洗涤槽和洗手间器皿那样的，通常在商业贸易中称作白色(卫生)陶瓷的陶瓷卫生设备，在基层陶瓷结构上涂有釉料。这种制品上的釉料对于审美和实用原理而言是很重要的。在釉层中的缺陷，例如裂缝或裂纹能够损坏制品的外观且也产生清洁上的困难，腐蚀和在使用上其它的功能问题。因此，在釉层中的显著的缺陷使制品变成卖不掉的，并且需要或是使制品报废，否则进行返工，以修补釉层。

通常返工工艺包括施加一粉末状材料或玻璃材料，这些材料具有与待修补的釉层类似的成分，继之以重烧制整个的制品。实质上，重烧制工艺包括通常用来形成釉层的烧制工艺的重复，也就是把整个制品加热到釉层的回流温度以上，继之缓慢，逐渐的冷却制品。这样的重烧制步骤的成本占原制品成本的较大部分。因而，陶瓷工业长久以来一直在寻找一种较切合实际的修补方法。

曾经试图用非陶瓷材料，例如涂料或环氧树脂来修补釉料的缺陷。这些方法免除了重烧制步骤，但造成有关化学相容性，修补料与原釉料的色彩匹配和修补料的耐用性方面的其它困难。布罗克韦等人的美国专利4,338,114和海内肯等人的美国专利4,731,254公开了使用激光束来熔化在裂纹，伤痕或其它缺陷周围的玻璃制品的局部区域，从而使玻璃局部熔化，而修复该制品。这两个专利显然都要求在受到激光束作用之前把整个制品预热到约软化温度。这可减少在由激光进行局部加热时和接着的局部加热区域冷却时产生的热应力。这种预热要求是一个十分明显的缺点。因此，预热和在预热后所需的缓慢冷却基本上和不经激光处理的重烧制加工一样昂贵。

珀蒂邦的美国专利4,814,575和相应的珀蒂邦等人，在材料科学工程A122篇545-548页(1989)中的文章“陶瓷涂层的激光表面处理”，揭示了在透平机叶片和柴油机部件上所用的(方法)激光处理氧化锆涂层的方法，一般，激光同表面上的任一点相互作用明显地少于1秒，而通常小于0.1秒。在珀蒂邦文章中所作的最终的结论是除了在处理由氧化铝粉所提供的“随氧化锆的化学改变的反应处理方法”外，即使使用象氧化锆那样的相当坚硬的材料，也产生了不规则微裂缝。很明显，这一著作没有提供它的工艺技术可应用于在白色陶瓷工业中所使用的那种普通陶瓷，特别是可应用于把釉料施加于白色陶瓷那样的制品的任一建议。

因而，本发明的目的在于，提供一种改进的局部上釉于陶瓷制品表面的方法和装置，尤其是局部再上釉于具有釉料缺陷的白色陶瓷那样的制品的方法和装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种陶瓷制品的局部上釉方法，它包括如下步骤：通过把熔化辐射能施加到上釉位置周围的制品表面上的熔化区域使所述上釉位置上的陶瓷材料熔化；然后，通过把氢退火辐射能施加到熔化区域周围的表面上的退火区域，使所述熔化区域的所述制品表面退火，从而延缓所述熔化区域的冷却，并在该冷却过程中，把接近所述熔化区域的所述制品中产生的热应力限制为小于所述制品的所述表面上的陶瓷材料的断裂应力。

本发明还提供了一种用于上述方法的装置，该装置包括：支承陶瓷工件的机构；用于提供辐射能光束且使所述辐射能光束照射到所述工件的表面上的机构，使所述表面上的光束具有一个或多个光束尺寸和能量分布；以及调节所述光束引导装置的机构，以便在所述表面上的光束首先具有预热光束的尺寸，然后，具有小于预热光束的尺寸的熔化光束尺寸，接着，具有大于所述熔化光束尺寸的退火光束尺寸。

本发明还提供了另一种用于上述方法的装置，该装置包括：提供至少一辐射能光束的机构，辐射能包括熔化区域中按熔化能量密度的熔化辐射能，还包括在与所述熔化区域邻接但偏离第一方向的退火区域中的按小于所述熔化能量密度的退火能量密度的退火辐射能，以及支承陶瓷制品的机构；和提供所述至少一道光束和由支承件支承的所述陶瓷制品之间的相对运动的机构，因而，所述制品的表面可相对于至少一道光束而运动，且所述陶瓷制品表面的连续部分先通过所述熔化区域，然后通过所述退火区域。

本发明将说明这些要求：