球表面带有永久性图文的金属制品的制备方法及金属地球仪技术

本发明专利技术球表面带有永久性图文的金属制品的制备方法，首先根据球表面大小制作有相应图案的球面图打印到透明、吸湿后可延伸的曝光膜片上备用，在球表面上全面涂敷感光耐腐蚀油墨，在无紫外线的环境中对油墨进行加热固化，然后将曝光膜片贴敷到球表面的相应位置上，对贴敷曝光膜片的油墨进行曝光处理，再对曝光后的油墨进行显影处理，清掉未感光的油墨，露出金属球表面基底，对露出的金属球表面基底进行腐蚀处理形成凹陷构成图案，最后清除金属球表面的曝光油墨，再经后整理得产品。本发明专利技术球表面带有永久性图文的金属制品，尤其是金属地球仪的制备方法，快速、精确，而且成本低，易操作，适宜大小尺寸的各种规格产品，制作的产品耐风候，寿命长。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种球表面带有永久性图文的金属制品的制备方法及金属地球仪，尤其是金属地球仪的制备方法，地球仪用于教学和观赏。
技术介绍
球表面带有永久性图文的制品，如何使图文准确地敷制球表面上，是一种不容易的事，以地球仪为例说明，当今人们使用的地球仪，按其球壳的材质和表面图形来分，有塑壳贴印刷纸面、塑壳贴印刷塑面、在球壳上贴金属画面、贝壳和彩石粘结磨光后局部网印图文、木质雕刻和整块石料雕刻等。按其旋转结构来分，一般为绕着固定在底座上的，并与铅垂线呈23°26’倾斜的球轴旋转的，也有制作成双轴万向旋转的。按其用途来分，绝大部分供室内教学、办公或家庭使用，少数为摆放在厅堂类公共场所供人们使用和观赏。其规格大小，直径范围在110-2500mm。河北省有一家生产直径为800mm的塑壳贴印刷纸面，木架万向旋转的；苏州育龙科教设备有限公司曾制造直径为1000mm、1200mm、1600mm、2500mm的塑壳贴印刷纸面，金属架定轴旋转的；青岛天工铜苑有限公司生产的金属地球仪是将图形印刷并蚀刻在平面的铜板上，然后将铜板压制成球缺面，再将球缺面裁剪成球面二角形(“橘瓣皮”形)，最后逐片将其贴在球壳上；济南焱焱石材艺术发展中心在2000年曾选用一块重23吨的大理石刻制出一具球直径为1600mm，仅球体就重达6吨的定轴旋转地球仪，置于济南舜耕山庄露天供人游人观赏。此外，人们所见到的没有图文内容或只有经纬线骨架的地球仪模型那就是室内外雕塑了。综观上述产品，球壳外贴印刷纸面或塑面者成本低，使用轻便，但是寿命短；贝壳或彩石粘结磨光后局部网印者，外形精美，但所印内容及制造尺寸受限；先印刷再成形的金属贴片式由于压制过程中难免图形拉伸时的畸变，造成贴片后“橘瓣皮”之间的接缝上的图形错位；手工木质雕刻者图形难以精密。大部分地球仪都只能在室内摆放而不能置于露天，石雕者虽可供室外观展，但是小型的图文难以雕刻，其图文的精密程度受限，而且制造、运输、安装的费用也高的惊人。如何快速、精确地制作这类包括地球仪在内的球表面带有永久性图文的制品，是人们一直在关注和要致力解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种球表面带有永久性图文的金属制品的制备方法及得到的金属地球仪，制备方法快速、精确，而且成本低，易操作，适宜大小尺寸的各种产品，制作的地球仪结构简单，重量轻，耐风候，寿命长。本专利技术所述的球表面带有永久性图文的金属制品的制备方法，是将设计好的图文附到金属球表面上，依次按下列步骤进行(1)根据球表面大小制作有相应图案的球面图，并打印到透明、吸湿后可延伸的曝光膜片上；(2)在球表面上全面涂敷感光耐腐蚀油墨；(3)在无紫外线的环境中，对油墨进行加热固化；(4)在无紫外线的环境中，将曝光膜片贴敷到球表面的相应位置；(5)对贴敷曝光膜片的油墨进行曝光处理；(6)对曝光处理后的油墨进行显影处理，清掉未感光的油墨，露出金属球表面基底，形成图文；(7)对露出的金属球表面基底进行腐蚀处理形成凹陷，构成图案；(8)清除金属球表面的曝光油墨，经后整理得产品。其中根据球表面大小制作有对应图案的球面图并打印，可以采用微机操作，已为成熟的技术，不再详述。对于地球仪来说，根据球表面大小制作的有相应图案的球面图即为球面二角形图。透明、吸湿后可延伸的曝光膜片可以保证透光曝光性能和能够在球表面上延伸，密实地贴于球面。优选的曝光膜片为硫酸纸，即工程上经常使用的透明描图纸。曝光膜片可以通过透明吸湿粘结剂贴敷到球表面上，不同图案的曝光膜片依次贴敷到相应的球表面位置上，实现平面图形向球面图形的转化。优选的透明吸湿粘结剂由透明胶水和吸湿剂如甘油等勾兑调制而成，透明胶水和吸湿剂有市售产品，直接购买即可，透明胶水可以选用木工用透明胶水或办公用透明胶水等等，使用比例根据使用情况调节，组成简单，成本低，使用性能好，既保证了曝光膜片与油墨层间的粘结力，又保证贴敷在球表面上的曝光膜片始终处于稳定的湿润状态，使曝光膜片不会因自身的干燥而收缩“蠕动”导致图象模糊，也不会因自身干燥而与油墨层的粘结力过大导致收缩时将已固化的油墨层拉裂，湿润的曝光膜片确保曝光后很容易地从球表面上剥离。金属球表面基底的腐蚀处理可以采用通常的强酸加三氯化铁等腐蚀液进行腐蚀处理，优选快速的电化学处理法，采用电解处理法，利用在球表面喷洒电解水溶液的同时实施连电方式完成球表面的电解腐蚀，腐蚀均匀精致。本专利技术球表面带有永久性图文的金属制品，包括各种有图文的球表面产品，可以是整个的球体，也可以是有部分球表面的产品，最突出的产品为金属地球仪。地球仪的图文复杂程度之高、精度要求之高列属首位。对于金属地球仪产品，曝光膜片是以球面二角形的形式贴敷的，整个球表面曝光一致也是需要考虑的，可以在整个球表面的周围设置全方位的曝光灯，实施球表面整体同时曝光，当地球仪较大时，就需要配置较大的灯光设置，结构庞大，占用空间大，成本高，结构简单，操作方便的方法是设置与地球仪的球面二角形对应的球面二角形曝光光源窗口，旋转球体对球表面实施曝光。确定了球面二角形的角度后，通过设定曝光时间，只需确定球体的转动总时间即可。旋转的球体的同一条经线上的各点，其角速度是相同的，因此保证了曝光的一致性。金属地球仪可以为实心的，也可以为空心的，也可以为夹心的，等等，只要是表面的金属壳即可。最好是空心的，在强度和刚度有保证的情况下，壁层薄一些为好，减轻球体重量，节省材料，也便于支承，降低制作成本，一般地，球壳的厚度与外直径之比为0.5/1000至3/1000为宜。优选的是单层薄壁金属地球仪，球壳外表面上有地文，其地球仪球壳为单层薄壁金属球壳，球壳外表面上的地文由腐蚀凹陷构成。金属地球仪可以是不锈钢、铜、低碳钢等各种适宜的金属材质，既可以置于室内，也可以置于室外，可以耐任何气候，能够经受任何的风雨日晒，寿命长。由本专利技术制备方法制得的产品规整，图文与打印的一样清晰、精致、准确。本专利技术中，可以根据常识要求和其它要求进行相应的操作和调整，如油墨的涂敷厚度可以多试验几次确定，一般控制在0.03-0.05mm；油墨的加热固化根据油墨的要求确定加热温度和保温时间，加热方式球壳直径小于1600mm者可以在炉内加热，直径更大者可以采用将蒸汽通入球壳内腔中加热的方法；显影后，可以用碳酸钠等弱碱溶液显影剂清掉未感光的油墨；感光后的油墨用氢氧化钠等强碱溶液清理，显影和油墨的清理由油墨的性质决定，按常规要求操作即可；在地球仪烘干后的油墨层上可以用黑墨水或刻刀划出经纬线；产品的后整理包括净化处理、着色处理和表面防腐处理等等。可增设支承架，将制品置于支承架上，将地球仪置于地球仪支承架上，可以是定轴旋转，也可以将地球仪安装在旋转框上，使地球仪球壳全方位旋转，方便观看使用。可以看出，本专利技术球表面带有永久性图文的金属制品，尤其是金属地球仪的制备方法，快速、精确，而且成本低，易操作，适宜大小尺寸的各种规格产品，制作的产品耐风候，寿命长，结构简单，重量轻，既可置于室内，也可置于室外，可以作为教具，也可以观赏，金属材质还大大增加了装饰性能，直径达3米乃至5米多的不锈钢地球仪置于露天广场中，雄伟壮观。附图说明图1、球面二角形的数学定义示意图。图2、与球壳面积相等的地球仪总面积球面二角形组合示意图。图3、地球仪在万向转向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球表面带有永久性图文的金属制品的制备方法，其特征在于将设计好的图文附到金属球表面上，依次按下列步骤进行：（１）根据球表面大小制作有相应图案的球面图，并打印到透明、吸湿后可延伸的曝光膜片上；（２）在球表面上全面涂敷感光耐腐 蚀油墨；（３）在无紫外线的环境中，对油墨进行加热固化；（４）在无紫外线的环境中，将曝光膜片贴敷到球表面的相应位置；（５）对贴敷曝光膜片的油墨进行曝光处理；（６）对曝光处理后的油墨进行显影处理，清掉未感光的油墨 ，露出金属球表面基底；（７）对露出的金属球表面基底进行腐蚀处理形成凹陷，构成图案；（８）清除金属球表面的曝光油墨，经后整理得产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文贤，
申请(专利权)人：赵文贤，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]