嵌有发光颗粒的金属材料制造技术

通过在金属基材上沉积嵌有颗粒的金属层来形成鉴定元素，其中所述嵌入的颗粒配置成将能量从一种波长转化成另一种波长。所述嵌入的颗粒可以是上变频体、下变频体或者荧光磷光体，当沉积在金属层中时，其可以由分析设备进行检测和测定。所述金属基材可以包括铸币。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及金属材料，更具体地涉及将发光元素嵌入金属物体，包括铸币中。
技术介绍
金属部件，例如车辆部件、医疗器件、硬币等经常被伪造。该非法实施是普遍的，并且对于正品部件的制造商，且最重要是对于消费者具有负面的经济影响。通过对金属进行掺杂向金属部件中加入安全性元素通常限于加入可以经受浇铸和其他高温工艺的其他金属元素。因为对于组成具有严格的规范以实现其他所需特性，例如强度或者耐磨性，所以用于高价值部件，例如飞机部件或铸币的许多金属和合金限制在组成的可用的变化性中。或者，用于金属部件的可用技术，例如涂料和涂层、蚀刻条形码或者其他外部安全性元素是易于去除或者破坏的。一些金属部件(例如飞机部件)的制备具有非常严格的误差要求，并经过电镀以保证光滑表面用于延长故障之间的平均时间。可以在电镀过程中对无机颗粒(例如，碳化硅颗粒、氮化硼颗粒、金刚石颗粒等)进行共沉积以增加沉积的层的耐磨性。此外，可在电沉积的层中加入具有润滑特性的颗粒，例如石墨或者特氟隆，以延长金属部件的寿命。
技术实现思路
还未开发的用于鉴定目的的一种保护金属部件的安全的方法是镀金属层。镀金属的层通常是光致密的，因此不是很适合运载光安全性材料(在某些条件下可光学检测的材料)。金属镀覆工艺也无助于相异材料，例如光安全性材料的共沉积。本专利技术的实施方式描述了一些方法，该方法将光安全性元素结合到经过此类精整的物品中，所述光安全元素提供安全性、防伪造性和/或对于名牌保护。使用金属基质包封发光颗粒使得能够更好地与下方表面发生粘合，这延长了墨、涂料或者清漆上的光学特征的寿命。此外，由于可以将安全性材料结合到整个现有的制备工艺中，可以无需在清漆等中施加安全性材料的额外的程序性步骤。本专利技术的实施方式的一个新的贡献是在金属基质中结合无机防伪特征。本专利技术的实施方式的另一个新的贡献是在电沉积的不同阶段改变安全性元素的能力，这提供了在特定部件的不同磨损阶段检测不同安全性元素的能力。本专利技术的实施方式的另一个新的贡献是用不同时间的间歇停顿控制镀覆滚筒，以加强颗粒的嵌入，因为此类翻转可以容易地使得沉积的颗粒从金属层离开。在具有涂料、墨以及其他类似的局部表面处理的金属表面上结合鉴定特征的缺点在于，安全特征可以简单地去除，因而可能要求特 征具有耐久性。本专利技术的实施方式的一个优点是，使得鉴定特征基本是与金属涂层一起构建的，只要沉积的复合金属涂层是可见的(对于大多数部件，是部件的寿命)，则所述鉴定特征保持完好无损。因为陶瓷颗粒比电解过程中共沉积的金属基质坚硬得多，所以复合层还导致本专利技术的实施方式使得金属部件更具有耐磨性。附图说明图1显示了金属基材(例如，金属垫圈)在镀覆之后的发射扫描图。图2显示了金属基材在镀覆之前的发射扫描图。图3显示了具有嵌入的磷光体颗粒的镀覆的金属基材的SEM图，其中浅色区是磷光体材料。图4显示了硬币基材在镀覆之前和之后的发射光谱图。图5显示了实验3中的金属基材的荧光发射扫描图。图6所示是本专利技术的实施方式。图7所示是本专利技术的实施方式。图8所示是根据本专利技术实施方式的滚筒镀覆系统。图9所示是根据本专利技术实施方式的浸镀系统。图10所示是根据本专利技术实施方式的无电镀系统。图11所示是根据本专利技术实施方式的鉴定方法。图12A所示是具有镀覆的金属层的基材的例子，所述镀覆的金属层分布有深嵌到所述镀覆的金属层下部中的发光颗粒。图12B所示是具有镀覆的金属层的基材的例子，所述镀覆的金属层分布有嵌入到所述镀覆的金属层的表面上或者表面附近的发光颗粒。图12C所示是具有镀覆的金属层的基材的例子，在整个镀覆的层中分布有发光颗粒。具体实施例方式在电镀(也称作电沉积)过程中，金属阳极(要镀覆的金属)和阴极与外部直流电源(最常见为整流器)连接。电源的正极与阳极相连，负极与阴极(即，其上要进行镀覆的基材)相连。将阳极和阴极都置于含有要镀覆的所需金属盐溶液的电镀浴中。当打开外部电源时，来自浴溶液的金属阳离子在阴极表面上经受电还原(到零价态)，以形成金属镀覆层(例如，Ni+2->Ni+0)。同时，零价态金属(包括阳极)经受电氧化，产生金属离子，起了补充电镀浴的作用(例如，Ni+0—>Ni+2)0相对地，来自镀覆溶液的另外的金属离子加入到刚通过相同机制镀覆的金属位点。因为在金属物体的表面上存在电镀过程，金属离子通过金属键结合到基材的表面上，所述金属键在数量级上强于作为墨、涂料或者清漆施涂到金属基材的涂层。所述涂层没有在镀覆材料的原子和要镀覆的金属基材的原子之间产生金属键。因此在本文所述的本专利技术的实施方式中，电镀在金属基 材上的金属层产生了与作为墨、涂料或清漆或者任意其他类似的组成沉积到金属基材上的涂层结构不同的物体。从而，金属基材上的电镀的金属层限定了不同于具有墨、涂料或清漆或者任意其他类似组成沉积于其上的金属基材的结构。本文所述的本专利技术的实施方式中，通过在基材上沉积一层或多层具有嵌入颗粒，例如无机颗粒的金属层形成了鉴定元素，其中所述嵌入颗粒配置成将接收到的入射能(激发能)从一种波长转变为另一种波长，例如从第一紫外波长转变为第二紫外波长、从紫外波长转变为可见波长、从红外波长转变为可见波长，从第一红外波长转变为第二红外波长等(尽管也可以将颗粒配置成发射与激发能相同能量的波长)。例如，金属层可以含有嵌入的分布的含有镧基稀土掺杂的磷光体的无机晶体颗粒，所述含有镧基稀土掺杂的磷光体将一种波长的能量转变为另一种波长的能量，使得所述无机晶体颗粒通过接收特定能量源变为激发态，产生能量转移，发出特定波长的光子作为能量转化过程的副产物。此类材料包含常用的上变频体和下变频体，例如稀土氧化物、氧硫化物、氟化物等。陶瓷复合材料领域的技术人员理解这些固态颗粒如何起到能量转化装置的作用。作为本专利技术的实施方式应用的一个例子，由于伪造、较差的工艺或者质量控制不足所导致的金属组件的故障可能会质疑是制造商的责任。根据本专利技术的实施方式的鉴定机制可以对金属组件进行检测并确定其真实性，这可以免除或者指出制造商的责任。现如今，由于目前市场中大量伪造部件的普遍存在，导致许多制造商的责任增加。此外，通过将本文所揭示的发光颗粒包含在镀覆到铸币上的金属层中，实现了多种金额硬币货币的快速测定和鉴定，从而阻止了世界硬币货币的防伪量的不断增加。可以对硬币(例如娱乐场所的老虎机、服务和休闲自动售货行业、纪念铸币、著名的纪念章以及电路板和硅芯片工业等中使用的硬币)采用本专利技术的实施方式的鉴定机制。当使得上变频体、下变频体以及荧光磷光体适当地沉积到本文所述的镀覆层时，它们都可以用合适的分析设备进行检测和测定。图11显示了根据本专利技术实施方式的鉴定系统和方法1100的一个例子。光源1101向具有一层或多层含前述颗粒(或者本文所述任意其他发光颗粒或者它们的等价体)的金属基材1102发射一定波长的能量1110 (例如，光)，然后所述金属基材1102发射被光学检测器1103检测到的一定波长的能量。可以将颗粒配置成发射一种或多种所需波长的能量，其可以在不同波长作为激发能。可以采用信号处理器1104和可任选的显示器1105对检测到的信号进行分析，用于进行鉴定测定。根据本专利技术的实施方式，本文描述了某些镀覆技术，例如浸镀(参见图9)、挂镀、筒镀(参见图8)以及无电镀(参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.10 US 61/353,333;2011.06.09 US 13/156,7941.一种将嵌有发光颗粒的金属层沉积到金属基材上的方法，其包括以下步骤: 使得发光颗粒与金属材料混合以形成镀覆溶液； 将金属基材插入所述镀覆溶液中；以及 进行镀覆过程，用金属层涂覆金属基材，其中所述金属层嵌有发光颗粒。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镀覆过程是无电镀过程。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镀覆过程是浸镀过程。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镀覆过程是电镀过程。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电镀过程包含滚筒，当插入到镀覆溶液中时，所述滚筒中含有金属基材。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电镀过程包括在将金属层电镀到金属基材上时，以恒定基准转动筒。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电镀过程包括在将金属层电镀到金属基材上时，以间歇性基准转动筒。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述间歇性基准是使得筒转动一段或多段时间，所述一段或多段时间少于筒没有发生转动的时间。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一段或多段时间分别是每一段筒没有发生转动的时间的约25%。10.一种对金属物体进行鉴定的方法，该方法包括: 用包含第一波长的能量激发金属物体； 检测是否有...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·康罗伊，P·B·佛施，J·A·谢勒，
申请(专利权)人：奥森迪克斯公司，皇家铸造有限公司，
类型：
国别省市：