全文摘要
本实用新型提供了一种连接有金属件的日用陶瓷，所述连接有金属件的日用陶瓷包括：日用陶瓷本体及金属件；所述金属件为表面包覆镀镍层的金属件；所述日用陶瓷本体的待焊接部位设置有背银层，所述背银层的表面印刷有焊料层；所述表面包覆镀镍层的金属件通过该焊料层与所述日用陶瓷本体相连接；其中，所述待焊接部位为素坯，无釉料部位。本实用新型所提供的该连接有金属件的日用陶瓷实现了低温下于空气气氛中日用陶瓷与金属件的牢固连接，其焊接难度及成本也较低。
主设计要求
1.一种连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，所述连接有金属件的日用陶瓷包括：日用陶瓷本体及金属件；所述金属件为表面包覆镀镍层的金属件；所述日用陶瓷本体的待焊接部位设置有背银层，所述背银层的表面印刷有焊料层；所述表面包覆镀镍层的金属件通过该焊料层与所述日用陶瓷本体相连接；其中，所述待焊接部位为素坯，无釉料部位。
设计方案
1.一种连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，所述连接有金属件的日用陶瓷包括：日用陶瓷本体及金属件；
所述金属件为表面包覆镀镍层的金属件；
所述日用陶瓷本体的待焊接部位设置有背银层，所述背银层的表面印刷有焊料层；所述表面包覆镀镍层的金属件通过该焊料层与所述日用陶瓷本体相连接；
其中，所述待焊接部位为素坯，无釉料部位。
2.根据权利要求1所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，该连接有金属件的日用陶瓷还包括外壳，其固定连接于所述表面包覆镀镍层的金属件的下部。
3.根据权利要求2所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，该连接有金属件的日用陶瓷还包括LOGO底片，其固定连接于所述外壳的底部。
4.根据权利要求3所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，该连接有金属件的日用陶瓷还包括金属底，其固定连接于所述LOGO底片的底部。
5.根据权利要求4所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，该连接有金属件的日用陶瓷还包括防滑垫，其固定连接于所述金属底的底部。
6.根据权利要求1-5任一项所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，所述背银层的厚度为6-8μm。
7.根据权利要求1-5任一项所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，所述镀镍层的厚度≥5μm。
8.根据权利要求1-5任一项所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，所述焊料层的厚度≤0.25mm。
9.根据权利要求1-5任一项所述的连接有金属件的日用陶瓷，其特征在于，所述金属件的材质包括铝合金、不锈钢或铜。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种连接有金属件的日用陶瓷，属于日用陶瓷技术领域。
背景技术
传统上，日用陶瓷器皿在大多数情况下为纯陶瓷材质，成型工艺以注浆成型，滚压成型为主。受成型工艺限制，尺寸精度很低，且烧结过程中易变形，尺寸及造型极不稳定，造成很难与其他材质通过机械结构直接连接。且陶瓷与金属通过机械机构直接连接为硬连接，易产生应力，造成陶瓷损坏，因此其连接方式多以胶水粘接为主，即在日用陶瓷上做简单造型，并涂覆胶水，再将其他材质置于胶水上，进行固化结合。该操作方式易溢胶，清理不方便，影响美观；胶水易老化，日积月累易失效，且不耐高温蒸煮。
中国专利CN 105036783B公开了一种陶瓷与金属的钎焊方法。该方法在陶瓷材料待焊表面加工出周期性或非周期性的开口槽，然后在待焊表面之间放置活性钎料，通过真空钎焊的方法实现陶瓷与金属的连接。该方法涉及结构陶瓷领域，焊接温度>900℃，该温度下易造成日用陶瓷的釉面软化，破坏釉面。同时，活性钎焊料与日用陶瓷在高温下进行真空钎焊，由于活性焊料尚不成熟，因此仅存在于实验室水平，且焊接后应力较大，易造成陶瓷断裂。如不采用活性钎焊料，需在日用陶瓷表面采用 Mo-Mn法真空镀膜作为过渡层，再与非活性焊料进行钎焊。而Mo-Mn法的温度高达 1500℃，日用陶瓷釉面耐受不住，造成釉面破坏，无法进行镀膜。因此真空钎焊工艺不适用于日用陶瓷。
中国CN 204950382U公开了一种防烫功能杯，涉及日用品技术领域。所述的防烫功能杯分为盛放热水的上部和用于取下的下部，由于下部材质传热较慢，起到防烫作用。所述的防烫功能杯底部采用两块磁性相异的磁铁实现上下两部分的磁吸结合，同时能够容易分开。但磁吸的形式无法实现牢固连接。
综上，目前日用陶瓷与金属的连接仅仅通过胶粘、磁吸的方式进行，并不能实现耐久、可靠的牢固连接。而活性料钎焊工艺不成熟，仅处于实验室水平。因此尚未发现一种可以实现日用陶瓷与金属件耐久、牢固连接的具体并行之有效的方案。
因此，提供一种新型的连接有金属件的日用陶瓷及日用陶瓷与金属件牢固结合的连接工艺已经成为本领域亟需解决的技术问题。
实用新型内容
为了解决上述的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种连接有金属件的日用陶瓷。
为了实现以上目的，本实用新型提供了一种连接有金属件的日用陶瓷，其中，所述连接有金属件的日用陶瓷包括：日用陶瓷本体及金属件；
所述金属件为表面包覆镀镍层的金属件；
所述日用陶瓷本体的待焊接部位设置有背银层，所述背银层的表面印刷有焊料层；所述表面包覆镀镍层的金属件通过该焊料层与所述日用陶瓷本体相连接；
其中，所述待焊接部位为素坯，无釉料部位。
根据本实用新型具体实施方案，优选地，该连接有金属件的日用陶瓷还包括外壳，其固定连接于所述表面包覆镀镍层的金属件的下部。
其中，所述外壳可以通过本领域常规方式固定连接于所述表面包覆镀镍层的金属件的下部；在本实用新型具体实施方式中，该外壳例如可以通过螺丝固定连接于所述表面包覆镀镍层的金属件的下部；所用外壳可为塑料材质或者金属(如304不锈钢) 材质的外壳，使用前可对其进行表面抛光。
根据本实用新型具体实施方案，优选地，该连接有金属件的日用陶瓷还包括 LOGO底片，其固定连接于所述外壳的底部。
其中，所述LOGO底片可以通过本领域常规方式固定连接于所述外壳的底部；在本实用新型具体实施方式中，该LOGO底片可以通过卡扣固定连接于所述外壳的底部；所用LOGO底片可为食品级pc材质的LOGO底片。
根据本实用新型具体实施方案，优选地，该连接有金属件的日用陶瓷还包括金属底，其固定连接于所述LOGO底片的底部。
其中，所述金属底可以通过本领域常规方式固定连接于所述LOGO底片的底部，在本实用新型具体实施方式中，该金属底可以通过螺丝固定连接于所述LOGO底片的底部；所用金属底可为304不锈钢金属底，使用前可对其进行表面抛光；
根据本实用新型具体实施方案，优选地，该连接有金属件的日用陶瓷还包括防滑垫，其固定连接于所述金属底的底部。
其中，所述防滑垫可以通过本领域常规固定方式固定连接于所述金属底的底部，在本实用新型具体实施方式中，该防滑垫可以通过点胶固定连接于所述金属底的底部；所用防滑垫可为食品级硅胶；
根据本实用新型具体实施方案，在所述的连接有金属件的日用陶瓷中，优选地，所述背银层的厚度为6-8μm。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的连接有金属件的日用陶瓷中，优选地，所述镀镍层的厚度≥5μm。
其中，步骤(3)中化学镀镍后的金属件经72h中性盐雾测试后，镀层无鼓泡、起皮等现象。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的连接有金属件的日用陶瓷中，优选地，所述焊料层的厚度≤0.25mm；
根据本实用新型具体实施方案，在所述的连接有金属件的日用陶瓷中，优选地，所述金属件的材质包括铝合金、不锈钢或铜。
本实用新型所述的连接有金属件的日用陶瓷可以采用多种不同的制作方法制作得到，为了进一步对本实用新型的连接有金属件的日用陶瓷进行说明，本实用新型还提供了该连接有金属件的日用陶瓷的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
(1)将银浆印刷在待焊接部位，待银浆流平后，将该日用陶瓷送入背银炉于 850-900℃下进行背银以使待焊接部位形成背银层；
(2)对待焊接金属件进行化学镀镍，以使其表面包覆镀镍层；
(3)于背银层表面呈点阵状印刷焊料层；
(4)将表面包覆镀镍层的待焊接金属件固定于焊料层后，再将所得产品送入回流焊炉于260-300℃进行焊接，焊接结束后冷却出炉。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的制作方法中，在将银浆印刷在待焊接部位之前，该制作方法还包括：
对日用陶瓷待焊接部位进行打磨，以使其平整、光滑，再将该待焊接部位表面清洗后烘干。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的制作方法中，打磨后的待焊接部位的粗糙度≤3.2。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的制作方法中，以该银浆的总重量为100％计，其含银量≥75％。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的制作方法中，所述银浆的印刷厚度≥18μm。
其中，本实用新型对步骤(2)中银浆流平所用时间不做具体要求，本领域技术人员可以根据实际作业需要合理设置该时间，只要保证可以实现银浆流平的目的即可；在本实用新型具体实施方式中，所述银浆流平的时间可为30min。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的制作方法中，所述背银时间为30-50min；在本实用新型一具体实施例中，所述背银时间例如可以为40min。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的制作方法中，所述焊料为不含活性成分的低温锡基焊料。
其中，所述不含活性成分的低温锡基焊料为常规物质，其可以通过商购或者实验室制备得到；在本实用新型具体实施方式中，所述不含活性成分的低温锡基焊料可以为：Sn-Bi体系、Sn-Cu体系、Sn-Ag体系及Sn-Ag-Cu体系。
根据本实用新型具体实施方案，在所述的制作方法中，所述焊接时间为15-30min；在本实用新型一具体实施例中，所述焊接时间例如可以为20min。
其中，步骤(4)中所述焊接过程采用多段程序控温，焊接结束后，再经程序控温冷却出炉。
将本实用新型所得到的该连接有金属件的日用陶瓷中的金属件与日用陶瓷分离的拉拔力高达151.74kgf(采用万能材料拉力试验机进行测试)，拉断日用陶瓷件，焊接金属件不脱落；扭矩高达24.00N·m(采用扭力扳手进行测试)。
本实用新型所提供的该日用陶瓷与金属件牢固结合的连接工艺填补了日用陶瓷与金属件牢固连接的研究空白，解决了日用陶瓷无法与金属件进行高温真空钎焊连接的问题，该工艺实现了低温下(<300℃)于空气气氛中日用陶瓷与金属件的牢固连接，降低了焊接难度及成本；并通过与金属进行连接，实现了日用陶瓷与其他材质的结合，使日用陶瓷制品更加多样化。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为本实用新型实施例1提供的连接有金属件的骨瓷茶杯的结构示意图；
图1B为本实用新型实施例2提供的连接有金属件的骨瓷茶杯的结构示意图；
图1C为本实用新型实施例2提供的连接有金属件的骨瓷茶杯的结构示意图；
图2为本实用新型实施例3提供的连接有金属件的骨瓷茶杯的制作方法的具体工艺流程图；
图3为将本实用新型实施例1提供的连接有金属件的骨瓷茶杯中的金属件与骨瓷茶杯杯体分离的拉拔力曲线图；
图4为本实用新型实施例3中，焊接完毕后(对应图中0h)、72h中性盐雾测试后(对应图中72h NSS)、冷热冲击2个循环后(对应图中Thermal Cycle Test)拉拔力对比曲线图；
图5为本实用新型实施例3中，焊接完毕后(对应图中0h)、72h中性盐雾测试后(对应图中72h NSS)、冷热冲击2个循环后(对应图中Thermal Cycle Test)扭矩对比曲线图。
主要附图标号说明：
1、骨瓷茶杯本体；
2、待焊接部位；
3、背银层；
4、焊料层；
5、金属件；
6、外壳；
7、LOGO底片；
8、金属底；
9、防滑垫。
具体实施方式
以下通过具体实施例及说明书附图详细说明本实用新型的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种连接有金属件的骨瓷茶杯，该连接有金属件的骨瓷茶杯的结构示意图如图1A所示，从图1A中可以看出，其包括：
骨瓷茶杯本体1及金属件5；
所述金属件5为表面包覆镀镍层的金属件；
所述骨瓷茶杯本体1的待焊接部位2设置有背银层3，所述背银层3的表面印刷有焊料层4；所述表面包覆镀镍层的金属件通过该焊料层4与所述骨瓷茶杯本体1相连接；
其中，所述待焊接部位为素坯，无釉料部位；
本实施例中，所述背银层的厚度为6μm；所述镀镍层的厚度为5μm；所述焊料层的厚度为0.10mm；所述金属件的材质为铝合金，牌号为6063。
实施例2
本实施例提供了一种连接有金属件的骨瓷茶杯，该连接有金属件的骨瓷茶杯的结构示意图如图1B及图1C所示，从图1B及图1C中可以看出，其包括：
骨瓷茶杯本体1、金属件5、外壳6、LOGO底片7、金属底8及防滑垫9；
所述金属件5为表面包覆镀镍层的金属件；
所述骨瓷茶杯1本体的待焊接部位设置有背银层，所述背银层的表面印刷有焊料层4；所述表面包覆镀镍层的金属件通过该焊料层4与所述骨瓷茶杯本体1相连接；
其中，所述待焊接部位为素坯，无釉料部位；
该外壳(装饰作用)通过螺丝固定连接于所述表面包覆镀镍层的金属件的下部；所用外壳为304不锈钢材质的外壳，使用前可对其进行表面抛光；
该LOGO底片通过卡扣固定连接于所述外壳的底部；所用LOGO底片为食品级 pc材质的LOGO底片；
该金属底通过螺丝固定连接于所述LOGO底片的底部；所用金属底为304不锈钢金属底，使用前可对其进行表面抛光；
该防滑垫通过点胶固定连接于所述金属底的底部；所用防滑垫为食品级硅胶；
本实施例中，所述背银层的厚度为8μm；所述镀镍层的厚度为5μm；所述焊料层的厚度为0.15mm；所述金属件的材质包括铝合金、不锈钢或铜。
实施例3
本实施例提供了实施例1所述连接有金属件的骨瓷茶杯的制作方法(即骨瓷茶杯与金属件牢固结合的连接工艺)，该工艺的工艺流程图如图2所示，从图2中可以看出，其包括以下步骤：
1、选用底部未施釉的骨瓷茶杯，将其倒置，采用定位治具及打磨砂轮，将底部待焊接部位打磨平整，清洁烘干后备用。
2、选用86wt％含银量的银浆，采用丝网将银浆印刷于茶杯底部打磨平整处，银浆印刷厚度要求≥18μm(本实施例中为18μm)。经过30min，待印刷后的银浆流平后，将印刷后茶杯送入背银炉进行背银以形成背银层。背银炉为七段程序控温，背银温度为855℃，背银时间为40min。背银后茶杯出炉冷却后备用。
3、将机加工完毕的金属件进行化学镀镍，镀层厚度为5μm。
4、在背银完毕后的茶杯底部采用钢网进行焊料印刷以形成焊料层，焊料体系为不含活性成分的低温锡基焊料，呈点阵状印刷，印刷高度≤0.25mm。
其中，本实施例中所用不含活性成分的低温锡基焊料为：Sn-Ag-Cu体系焊料，以该不含活性成分的低温锡基焊料的总重量为100％计，其成分含量：SnAgCu含量为88.5wt％(Sn的CAS号：7440-31-5、Ag的CAS号：7440-22-4、Cu的CAS号： 7440-50-8)，松脂含量为3.6wt％-5.4wt％(CAS号：8050-09-7)，溶剂(二乙二醇单己醚)含量为1.8wt％-3.6wt％(CAS号：112-59-4)及微量的添加剂。
5、将化学镀镍后的金属件置于印刷焊料后的茶杯底部上方，采用治具固定完毕后送入回流焊炉进行焊接。焊接炉为多段程序控温，焊接温度为265℃，焊接时间为 20min。日用骨瓷茶杯出炉待冷却后完成焊接，得到连接有金属件的骨瓷茶杯。
在该连接有金属件的骨瓷茶杯中，将金属件与茶杯分离的拉拔力高达151.74kgf，扭矩(Torque)高达24.00N·m；实施例1提供的连接有金属件的骨瓷茶杯中的金属件与骨瓷茶杯杯体分离的拉拔力曲线图如图3所示；该连接有金属件的骨瓷茶杯的扭矩数据如下表1所示。
表1
对该连接有金属件的骨瓷茶杯进行72小时中性盐雾测试、2个循环冷热冲击后(沸水煮30分钟，放入-20℃冷冻箱冷冻3h，取出后再沸水煮30分钟，再放入-20℃冷冻箱冷冻3h，取出后待恢复至室温)进行拉拔力和扭力测试。
本实用新型实施例中，焊接完毕后(对应图中0h)、72h中性盐雾测试后(对应图中72h NSS)、冷热冲击2个循环后(对应图中Thermal Cycle Test)拉拔力对比曲线图如图4所示；本实用新型实施例中，焊接完毕后(对应图中0h)、72h中性盐雾测试后(对应图中72hNSS)、冷热冲击2个循环后(对应图中Thermal Cycle Test) 扭矩对比曲线图如图5所示。
以上测试结果表明：焊接金属件表面无鼓包、脱皮现象，且拉拔力值、扭矩值与未经处理前数据相比，波动幅度相近，差异不大。
参考GB 4806.9-2016食品安全国家标准食品接触用金属材料及制品的规定对本实施例所得的连接有金属件的骨瓷茶杯进行模拟液迁移测试，其中，模拟液迁移结果数据如下表2所示。
表2
从表2中可以看出，本实施例所得到的焊接后样品可以满足食品接触材料相应法规的要求。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920109884.2
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209685623U
授权时间:20191126
主分类号:C04B37/02
专利分类号:C04B37/02
范畴分类:申请人:北京小罐茶业有限公司
第一申请人:北京小罐茶业有限公司
申请人地址:100025 北京市朝阳区八里庄陈家林九号院华腾世纪总部公园C座7层
发明人:周永琢;邵鹏;石冠峰;耿蓓蓓;邸伟;张晶晶
第一发明人:周永琢
当前权利人:北京小罐茶业有限公司
代理人:闫加贺;姚亮
代理机构:11127
代理机构编号:北京三友知识产权代理有限公司 11127
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计