[发明专利]将陶瓷层施加到具有较低熔融温度的底层上的方法

说明书

本发明涉及一种将陶瓷层施加到具有较低熔融温度的底层、特别是合成树脂底层上的方法，由此而将陶瓷颗粒置于在这样的底层上，并且通过加热使在陶瓷颗粒与底层之间形成机械结合。

这样的方法可从UA-A-5492769中获悉。在所说资料的所述的方法中，将提供有陶瓷颗粒的合成树脂底层加热到高于GTT(玻璃转化温度)，玻璃转化温度指这样的温度范围，在该温度范围内材料的特性处于弹性态与粘态之间，所说的合成树脂底层被加热到仅在其表面发生熔融现象而使陶瓷颗粒被嵌入的温度，以致，当固化时，这些颗粒被机械结合到合成树脂底层。按照此种方式，合成树脂产物的表面可被改性而使产物的机械性质、特别是磨擦性质受到大大的影响，即，得到大大的改进。

然而，此种的已知方法不能以使陶瓷颗粒发生相互结合的那样方式(如果合成树脂底层必须被陶瓷颗粒完全或基本上完全覆盖的话，这种方式是很重要的)将陶瓷层施加到合成树脂。尽管在材料受到重机械负荷之处能够用高级合成树脂来取代金属，但是这些高级合成树脂也具有有限的抗机械性。就受到磨损或其他机械影响的组分或其与视感相关的光学性质(例如设备的外表)来说，重要的是这些高级合成树脂在这二方面均不能提供今人满意的解决办法。因此，本发明的目的是提供廉价的合成树脂或者，如果可能的话，具有较低的熔融温度的带涂层的其他材料，所说的涂层使这些物质与材料成为对所有种类的机械影响具有高的耐力，以致，例如，使表面抗擦刮性获得提高，刀在更长的时期内仍保持峰利。

为了能将陶瓷层施加到具有较低熔融温度的底层上，如公开的文章中所说的方法，其特征是使用激光装置以便在相当于底层的熔融时间或短于此时间的时期中，产生至少还能达到压实与烧结陶瓷颗粒的温度。现已发现，按照这种方式，在不使底层完全或过度熔化的情况下，压实与烧结陶瓷颗粒所需的温度可以通过用激光脉冲加热一段短时间来产生。因此，炉内烧结是不可能的。然而，脉冲激光装置能使所用的材料在精确规定的位置处被加热一段短时间并能达精确规定深度。根据陶瓷材料的组成与陶瓷颗粒的粒径的不同，烧结所需的温度约为800∽1400℃。在这样的方法中，粒径可为1∽1000nm；因此，颗粒可被称为毫微粒。由于颗粒较小之故，烧结温度就较低和烧结时间就较短，并能达到最佳的烧结结果。如果在上述的方式中还对陶瓷颗粒进一步加热且随后迅速冷却的话，会发生颗粒的部分压实或烧结。此外，作为流动现象的结果还会发生颗粒的结合；这是颗粒表面的非晶态。在烧结的情况中，保持了陶瓷层的结晶结构。在颗粒发生晶体聚集的同时在颗粒之间仍留有空腔；发生由扩散引起的物质迁移，由此使较小的颗粒聚结为较大的颗粒。此现象还被称为“颈缩”形成现象。

通过激光装置形成陶瓷层方法的本身可从US-A-5143533中获悉。在所说的资料中，颗粒是作为溶胶-凝胶胶体而被提供在底层上的，所说的溶胶-凝胶是耐高温的，以致不再会发生由于使用具有较低熔融温度的底层(例如合成树脂底层)所固有的问题。此外，根据该专利资料，陶瓷颗粒是以如此方式被加热的以致形成非晶态的玻璃状层。在该专利所说的方法中。还使用激光装置来实现几秒钟时间的加热，如果底层具有较低熔融湿度例如120∽200℃的话，这样的加热时间已是太长了。从底层的熔融时间考虑，该加热时间应为几毫微秒到几微秒。

根据本发明，在不完全或过度熔化底层的前提下烧结陶瓷颗粒是可能的，特别是在如果将由激光装置所产生的能量聚焦到被置于底层上的陶瓷颗粒上并将所说的激光装置的波长调整到陶瓷颗粒的能量-吸收功率的情况时。

如果，作为选择陶瓷材料的结果，能量-吸收功率不充分的话，可以向其添加具有较强的能量-吸收性质的另外的陶瓷颗粒。当然，也有可能添加具有这样强的能量-吸收性质的其他物质；这些物质在该方法的过程中也可以是挥发的或是可燃烧的。一般说，另外添加的陶瓷颗粒要大于被烧结的颗粒；较大的颗粒被烧结的较小颗粒包围。所说的较大的颗粒可能显示出结构变化；发生所谓的粘性烧结。就上述方法来说，陶瓷层的强能量吸收引起该层被加热从而在该层中发生烧结。作为传导的结果，热贯穿到到陶瓷层并加热底层，由此使其在表面熔化。烧结的陶瓷层仍保持某些孔隙，以致形成极大的毛细管压力，而所说的毛细管压力使底层的熔融物质贯穿到这些孔中。这就形成与底层机械相连的、或多或少的、封闭的陶瓷面层。无需进一步的化学粘合。