專利名稱：嵌有發(fā)光顆粒的金屬材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及金屬材料，更具體地涉及將發(fā)光元素嵌入金屬物體，包括鑄幣中。
背景技術(shù)：
金屬部件，例如車輛部件、醫(yī)療器件、硬幣等經(jīng)常被偽造。該非法實(shí)施是普遍的，并且對于正品部件的制造商，且最重要是對于消費(fèi)者具有負(fù)面的經(jīng)濟(jì)影響。通過對金屬進(jìn)行摻雜向金屬部件中加入安全性元素通常限于加入可以經(jīng)受澆鑄和其他高溫工藝的其他金屬元素。因?yàn)閷τ诮M成具有嚴(yán)格的規(guī)范以實(shí)現(xiàn)其他所需特性，例如強(qiáng)度或者耐磨性，所以用于高價(jià)值部件，例如飛機(jī)部件或鑄幣的許多金屬和合金限制在組成的可用的變化性中?；蛘撸糜诮饘俨考目捎眉夹g(shù)，例如涂料和涂層、蝕刻條形碼或者其他外部安全性元素是易于去除或者破壞的。一些金屬部件(例如飛機(jī)部件)的制備具有非常嚴(yán)格的誤差要求，并經(jīng)過電鍍以保證光滑表面用于延長故障之間的平均時(shí)間?？梢栽陔婂冞^程中對無機(jī)顆粒(例如，碳化硅顆粒、氮化硼顆粒、金剛石顆粒等)進(jìn)行共沉積以增加沉積的層的耐磨性。此外，可在電沉積的層中加入具有潤滑特性的顆粒，例如石墨或者特氟隆，以延長金屬部件的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
還未開發(fā)的用于鑒定目的的一種保護(hù)金屬部件的安全的方法是鍍金屬層。鍍金屬的層通常是光致密的，因此不是很適合運(yùn)載光安全性材料(在某些條件下可光學(xué)檢測的材料)。金屬鍍覆工藝也無助于相異材料，例如光安全性材料的共沉積。本發(fā)明的實(shí)施方式描述了一些方法，該方法將光安全性元素結(jié)合到經(jīng)過此類精整的物品中，所述光安全元素提供安全性、防偽造性和/或?qū)τ诿票Ｗo(hù)。使用金屬基質(zhì)包封發(fā)光顆粒使得能夠更好地與下方表面發(fā)生粘合，這延長了墨、涂料或者清漆上的光學(xué)特征的壽命。此外，由于可以將安全性材料結(jié)合到整個(gè)現(xiàn)有的制備工藝中，可以無需在清漆等中施加安全性材料的額外的程序性步驟。本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)新的貢獻(xiàn)是在金屬基質(zhì)中結(jié)合無機(jī)防偽特征。本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)新的貢獻(xiàn)是在電沉積的不同階段改變安全性元素的能力，這提供了在特定部件的不同磨損階段檢測不同安全性元素的能力。本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)新的貢獻(xiàn)是用不同時(shí)間的間歇停頓控制鍍覆滾筒，以加強(qiáng)顆粒的嵌入，因?yàn)榇祟惙D(zhuǎn)可以容易地使得沉積的顆粒從金屬層離開。在具有涂料、墨以及其他類似的局部表面處理的金屬表面上結(jié)合鑒定特征的缺點(diǎn)在于，安全特征可以簡單地去除，因而可能要求特 征具有耐久性。本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，使得鑒定特征基本是與金屬涂層一起構(gòu)建的，只要沉積的復(fù)合金屬涂層是可見的(對于大多數(shù)部件，是部件的壽命)，則所述鑒定特征保持完好無損。因?yàn)樘沾深w粒比電解過程中共沉積的金屬基質(zhì)堅(jiān)硬得多，所以復(fù)合層還導(dǎo)致本發(fā)明的實(shí)施方式使得金屬部件更具有耐磨性。


圖1顯示了金屬基材(例如，金屬墊圈)在鍍覆之后的發(fā)射掃描圖。圖2顯示了金屬基材在鍍覆之前的發(fā)射掃描圖。圖3顯示了具有嵌入的磷光體顆粒的鍍覆的金屬基材的SEM圖，其中淺色區(qū)是磷光體材料。圖4顯示了硬幣基材在鍍覆之前和之后的發(fā)射光譜圖。圖5顯示了實(shí)驗(yàn)3中的金屬基材的熒光發(fā)射掃描圖。圖6所示是本發(fā)明的實(shí)施方式。圖7所示是本發(fā)明的實(shí)施方式。圖8所示是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的滾筒鍍覆系統(tǒng)。圖9所示是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的浸鍍系統(tǒng)。圖10所示是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的無電鍍系統(tǒng)。圖11所示是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鑒定方法。圖12A所示是具有鍍覆的金屬層的基材的例子，所述鍍覆的金屬層分布有深嵌到所述鍍覆的金屬層下部中的發(fā)光顆粒。圖12B所示是具有鍍覆的金屬層的基材的例子，所述鍍覆的金屬層分布有嵌入到所述鍍覆的金屬層的表面上或者表面附近的發(fā)光顆粒。圖12C所示是具有鍍覆的金屬層的基材的例子，在整個(gè)鍍覆的層中分布有發(fā)光顆粒。
具體實(shí)施例方式在電鍍(也稱作電沉積)過程中，金屬陽極(要鍍覆的金屬)和陰極與外部直流電源(最常見為整流器)連接。電源的正極與陽極相連，負(fù)極與陰極(即，其上要進(jìn)行鍍覆的基材)相連。將陽極和陰極都置于含有要鍍覆的所需金屬鹽溶液的電鍍浴中。當(dāng)打開外部電源時(shí)，來自浴溶液的金屬陽離子在陰極表面上經(jīng)受電還原(到零價(jià)態(tài))，以形成金屬鍍覆層(例如，Ni+2->Ni+0)。同時(shí)，零價(jià)態(tài)金屬(包括陽極)經(jīng)受電氧化，產(chǎn)生金屬離子，起了補(bǔ)充電鍍浴的作用(例如，Ni+0—>Ni+2)0相對地，來自鍍覆溶液的另外的金屬離子加入到剛通過相同機(jī)制鍍覆的金屬位點(diǎn)。因?yàn)樵诮饘傥矬w的表面上存在電鍍過程，金屬離子通過金屬鍵結(jié)合到基材的表面上，所述金屬鍵在數(shù)量級上強(qiáng)于作為墨、涂料或者清漆施涂到金屬基材的涂層。所述涂層沒有在鍍覆材料的原子和要鍍覆的金屬基材的原子之間產(chǎn)生金屬鍵。因此在本文所述的本發(fā)明的實(shí)施方式中，電鍍在金屬基 材上的金屬層產(chǎn)生了與作為墨、涂料或清漆或者任意其他類似的組成沉積到金屬基材上的涂層結(jié)構(gòu)不同的物體。從而，金屬基材上的電鍍的金屬層限定了不同于具有墨、涂料或清漆或者任意其他類似組成沉積于其上的金屬基材的結(jié)構(gòu)。
本文所述的本發(fā)明的實(shí)施方式中，通過在基材上沉積一層或多層具有嵌入顆粒，例如無機(jī)顆粒的金屬層形成了鑒定元素，其中所述嵌入顆粒配置成將接收到的入射能(激發(fā)能)從一種波長轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N波長，例如從第一紫外波長轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙贤獠ㄩL、從紫外波長轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姴ㄩL、從紅外波長轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姴ㄩL，從第一紅外波長轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙t外波長等(盡管也可以將顆粒配置成發(fā)射與激發(fā)能相同能量的波長)。例如，金屬層可以含有嵌入的分布的含有鑭基稀土摻雜的磷光體的無機(jī)晶體顆粒，所述含有鑭基稀土摻雜的磷光體將一種波長的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N波長的能量，使得所述無機(jī)晶體顆粒通過接收特定能量源變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移，發(fā)出特定波長的光子作為能量轉(zhuǎn)化過程的副產(chǎn)物。此類材料包含常用的上變頻體和下變頻體，例如稀土氧化物、氧硫化物、氟化物等。陶瓷復(fù)合材料領(lǐng)域的技術(shù)人員理解這些固態(tài)顆粒如何起到能量轉(zhuǎn)化裝置的作用。作為本發(fā)明的實(shí)施方式應(yīng)用的一個(gè)例子，由于偽造、較差的工藝或者質(zhì)量控制不足所導(dǎo)致的金屬組件的故障可能會質(zhì)疑是制造商的責(zé)任。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的鑒定機(jī)制可以對金屬組件進(jìn)行檢測并確定其真實(shí)性，這可以免除或者指出制造商的責(zé)任?，F(xiàn)如今，由于目前市場中大量偽造部件的普遍存在，導(dǎo)致許多制造商的責(zé)任增加。此外，通過將本文所揭示的發(fā)光顆粒包含在鍍覆到鑄幣上的金屬層中，實(shí)現(xiàn)了多種金額硬幣貨幣的快速測定和鑒定，從而阻止了世界硬幣貨幣的防偽量的不斷增加?？梢詫τ矌?例如娛樂場所的老虎機(jī)、服務(wù)和休閑自動售貨行業(yè)、紀(jì)念鑄幣、著名的紀(jì)念章以及電路板和硅芯片工業(yè)等中使用的硬幣)采用本發(fā)明的實(shí)施方式的鑒定機(jī)制。當(dāng)使得上變頻體、下變頻體以及熒光磷光體適當(dāng)?shù)爻练e到本文所述的鍍覆層時(shí)，它們都可以用合適的分析設(shè)備進(jìn)行檢測和測定。圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鑒定系統(tǒng)和方法1100的一個(gè)例子。光源1101向具有一層或多層含前述顆粒(或者本文所述任意其他發(fā)光顆?；蛘咚鼈兊牡葍r(jià)體)的金屬基材1102發(fā)射一定波長的能量1110 (例如，光)，然后所述金屬基材1102發(fā)射被光學(xué)檢測器1103檢測到的一定波長的能量?？梢詫㈩w粒配置成發(fā)射一種或多種所需波長的能量，其可以在不同波長作為激發(fā)能?？梢圆捎眯盘柼幚砥?104和可任選的顯示器1105對檢測到的信號進(jìn)行分析，用于進(jìn)行鑒定測定。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，本文描述了某些鍍覆技術(shù)，例如浸鍍(參見圖9)、掛鍍、筒鍍(參見圖8)以及無電鍍(參見圖10)。無論使用哪種鍍覆方法，在鍍覆層的鑒定方法中成功使用光學(xué)材料要求對粒徑、鍍覆化學(xué)性質(zhì)以及鍍覆條件進(jìn)行謹(jǐn)慎選擇，以形成含光學(xué)材料的均勻鍍覆層。如下文所述，引起磷光體材料過快沉積的條件會導(dǎo)致磷光體材料嵌入到不透光鍍覆層的下方，從而阻礙了用于鑒定所必需的光學(xué)信號。相反地，具有磷光體富集表面層的鍍覆層的沉積會導(dǎo)致良好的光學(xué)特性，但是會因?yàn)槟p或者嘗試去除表面鍍覆以削弱鑒定元素而受到影響。導(dǎo)致磷光體材料緩慢結(jié)合的鍍覆條件會導(dǎo)致結(jié)合的磷光體的量不足，進(jìn)而使得用于合適的鑒定目的的光學(xué)信號強(qiáng)度不足。本文揭示的特性使得用于鑒定目的將合適尺寸的顆粒結(jié)合到此類基材中的結(jié)合速率最優(yōu)化。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可以將金屬層沉積到基材上，使得發(fā)光顆粒在鍍覆的金屬基質(zhì)(本文也稱作金屬層或者鍍覆的金屬層)中具有均勻的分布。所述顆粒的均勻分布是有益的，因?yàn)槠涫沟媚軌蛟阱兏驳漠a(chǎn)品的整個(gè)使用周期對發(fā)光磷光體的發(fā)光進(jìn)行檢測，并因此對產(chǎn)品的真實(shí)性進(jìn)行檢測。圖 12A顯示了具有鍍覆的金屬層1203的鍍覆的基材1201的例子，所述鍍覆的金屬層1203分布有發(fā)光顆粒1202，其中基本上大部分或者全部的顆粒1202深嵌入鍍覆的金屬層1203的下部，因此來自光源1101的照明光1110不能穿透金屬基質(zhì)1203與發(fā)光顆粒1202相互作用(激發(fā)發(fā)光顆粒1202)，這最終阻止了檢測1103到從朝向?qū)?203下部存在的顆粒1202發(fā)射的能量。圖12B顯示了具有鍍覆的金屬層1203的鍍覆的基材1201的例子，所述鍍覆的金屬層1203分布有發(fā)光顆粒1202，其中基本上大部分或者全部的顆粒1202嵌入在鍍覆的金屬層1203的表面上或者附近。這使得能夠檢測1103到從顆粒1202發(fā)射的能量，但是鍍覆的部件隨時(shí)間發(fā)生磨損之后，顆粒1202會隨著鍍覆的金屬層1203發(fā)生磨損，這會阻礙產(chǎn)品的鑒定。圖12C所示是具有鍍覆的金屬層1203的鍍覆的基材1201的例子，所述鍍覆的金屬層1203在整個(gè)鍍覆的層1203中充分或者有效地分布有發(fā)光顆粒1202。結(jié)果，在鍍覆的產(chǎn)品的整個(gè)使用壽命中，包括當(dāng)鍍覆的金屬層1203發(fā)生磨損時(shí)，隨著表面金屬層1203磨損，設(shè)置在更靠近基材1201的鍍覆的金屬層1203中的顆粒1202暴露，從而只要存在任意鍍覆的層1203，就能對產(chǎn)品進(jìn)行鑒定。本文所揭示的鍍覆方法形成了如圖12C所示的所需的發(fā)光顆粒的分布，如圖3的代表性截面SEM圖所驗(yàn)證，顯示了嵌有磷光體顆粒的鍍覆的金屬基材，其中淺色區(qū)是磷光體材料。在本文所述的本發(fā)明的實(shí)施方式中，當(dāng)形成電鍍層時(shí)，分散在鍍覆溶液中的發(fā)光顆粒在整個(gè)金屬基質(zhì)中進(jìn)行物理分布，所述顆粒需要到達(dá)陰極表面以固定到鍍覆的金屬層中，因此首先需要從浴溶液傳輸?shù)疥帢O表面。此外，顆粒與陰極表面接觸越久，則結(jié)合到鍍覆的金屬基質(zhì)中的可能性越大，這最終提升了金屬層中的顆粒負(fù)載率。用于安全應(yīng)用的發(fā)光顆粒的特性與前述用于耐磨性或者潤滑性的顆粒的特性有明顯的不同。例如，碳化娃、氮化硼以及鉆石的密度分別在3.2g/cm3、2.lg/cm3以及3.5g/cm3左右。類似地，特氟隆和石墨的密度都在2.2g/cm3左右。這些材料的密度明顯小于一般的發(fā)光安全顆粒的密度。例如，基于稀土摻雜的氧化釔的磷光體的密度大于5.0g/cm3，基于稀土摻雜的氧化釓的密度大于7.4g/cm3。在部件中，由于具有耐磨性的發(fā)光安全顆粒與潤滑顆粒之間的密度差，導(dǎo)致前述建立的用于使得那些密度較小的材料結(jié)合到金屬層中的方法對于此類安全性材料的效果非常差。假定顆粒密度大于浴溶液的密度，則在一小段時(shí)間內(nèi)，顆粒會沉淀到電鍍浴的底部，從而不能達(dá)到陰極表面進(jìn)行結(jié)合?？朔搯栴}的一個(gè)方法是通過機(jī)械攪拌或者其他方法對浴溶液進(jìn)行攪動。但是，過多的攪動使得顆粒的共沉積減少，因?yàn)樵陬w粒形成在陰極表面之前就被掃除了。此外，由于本發(fā)明的實(shí)施方式中所用的發(fā)光顆粒的密度明顯大于用于電鍍過程的傳統(tǒng)材料(參見對于此類顆粒密度的前述討論)，它們明顯需要更多的攪動從而留在電鍍浴的懸浮液中。攪動速度的增加表示溶液中的顆粒具有較高的速度，因此在陰極表面上的平均停留時(shí)間較短。這導(dǎo)致顆粒停留在陰極表面上的時(shí)間長到使得它們足以結(jié)合到金屬基質(zhì)中的可能性較低，最終降低了鍍覆的金屬層中的顆粒含量。具體地，對于通過例如圖8所示的筒鍍方法進(jìn)行鍍覆的金屬部件，這產(chǎn)生了一個(gè)問題，會在下文中進(jìn)一步討論。對于筒鍍，將要鍍覆的物體(例如，硬幣坯)放置于筒形密封室中，該筒形密封室通常以恒速滾動以保證在物體的所有表面進(jìn)行均勻鍍覆。當(dāng)嘗試使用已建立的滾筒鍍覆技術(shù)/方法將發(fā)光安全性顆粒結(jié)合到物體中時(shí)，作為滾筒的恒速滾動(進(jìn)而鍍覆的物體的恒速運(yùn)動)的 結(jié)果，使得結(jié)合到金屬層中的發(fā)光顆粒的水平低于所需水平。要鍍覆的部件的此類恒速運(yùn)動與懸浮液中顆粒速度的聯(lián)合作用使得顆粒在陰極表面上的平均停留時(shí)間急劇減少。因?yàn)榻档湾兏踩芤旱臋C(jī)械攪動是不合乎希望的(使得發(fā)光顆粒的密度上升)，發(fā)現(xiàn)通過間歇地暫停鍍覆滾筒的滾動，可以實(shí)現(xiàn)較高的顆粒-陰極停留時(shí)間，這使得電鍍的層中的顆粒負(fù)載率較高。此外，可以通過改變鍍覆滾筒靜止的時(shí)間量(參見表I中的實(shí)驗(yàn)討論和結(jié)果)，將鍍覆的金屬層的顆粒負(fù)載率控制在所需的水平。例如，如本文進(jìn)一步討論，使得滾筒的滾動暫停4秒會導(dǎo)致金屬層中顆粒負(fù)載低于使得滾筒的滾動暫停16秒的金屬層中顆粒負(fù)載。還可以通過改變滾筒的滾動速率來控制該作用，例如，相比于以小于30或40轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)的恒定速率滾動的鍍覆滾筒，以30或40rpm的速率恒速滾動的鍍覆滾筒會在金屬層中得到較低的顆粒負(fù)載。此外，可以結(jié)合間歇暫停滾筒轉(zhuǎn)動和改變滾筒的轉(zhuǎn)動速率這兩個(gè)概念，以實(shí)現(xiàn)高度密集的發(fā)光顆粒在整個(gè)鍍覆的金屬層中的所需的負(fù)載率。作為結(jié)果，本發(fā)明的實(shí)施方式可以在翻轉(zhuǎn)過程中結(jié)合所述變量，以實(shí)現(xiàn)所需的沉積效果。圖8顯示了在金屬物體807 (例如，金屬部件，金屬墊圈、鑄幣等)上電鍍嵌有發(fā)光顆粒(例如，上變頻磷光體或者本文中所述任意其他此類顆?；蛘咚鼈兊牡葍r(jià)體)的金屬層的系統(tǒng)和方法800。在第一個(gè)實(shí)施例(本文也稱作“實(shí)施例1”)中，將(例如，約90g)上變頻磷光體顆粒加入到(例如，約9L)氰化銅電解溶液中，所述氰化銅電解溶液可購自例如Technic股份有限公司?？梢詫⑺玫降腻兏踩芤?01加熱(到例如約150° F)?？梢酝ㄟ^機(jī)械葉輪(未示出)或者攪拌條或者循環(huán)泵804對鍍覆溶液801進(jìn)行攪動,使得上變頻磷光體顆粒維持較好地懸浮在鍍覆溶液801中。浸沒在鍍覆溶液801中的銅陽極802可以與電源803的正極導(dǎo)線連接。可以清洗金屬物體807(例如，低碳鋼、不銹鋼、銅、黃銅、鈦或者青銅)并放置于鍍覆筒806中，所述鍍覆筒806可以與電源803的另一根導(dǎo)線連接?？梢杂涗浳矬w807的尺寸以確定要鍍覆的金屬的適當(dāng)?shù)拿娣e。例如，銅墊圈807的面積可以是1.25平方英寸。為了以25a.s.f.(安培/英尺2)鍍覆十個(gè)銅墊圈807，可以設(shè)定電源803以傳輸2.2安培的電流。一旦對溶液801施加電壓，開始鍍覆過程。此外，可以對通常以30rpm轉(zhuǎn)動的鍍覆筒806進(jìn)行改進(jìn)，以通過對其馬達(dá)805的控制使其以不同的速度和/或間歇間隔進(jìn)行轉(zhuǎn)動。例如，筒806可以轉(zhuǎn)動4秒停頓16秒(也可以采用其他可選的間隔循環(huán)，例如轉(zhuǎn)動16秒，停止轉(zhuǎn)動64秒)。該方法改`進(jìn)使得當(dāng)通過電鍍施涂的銅在顆粒周圍固定時(shí)，磷光體顆粒更好地粘結(jié)到金屬基材807的表面。如果鍍覆筒806允許連續(xù)滾動(S卩，沒有間歇性基準(zhǔn)的停頓)，則大部分的磷光體顆粒會從物體807上移除，會使得電鍍的表面中的磷光體的總含量最小(如果沒有完全去除的話)。在該條件下一段時(shí)間(例如，60分鐘)之后，可以完成該過程。對于不同過程(分別用磷光體顆粒鍍覆不銹鋼、青銅、鋼、銅、鈦和黃銅)，收集物體807在所述鍍覆實(shí)施例之前和之后的發(fā)射光譜圖。在HoribaFluoroLog-3熒光分光光度計(jì)上收集(例如系統(tǒng)1100的)發(fā)射光譜。圖2顯示了在鍍覆過程之前的所述發(fā)射光譜圖，清楚地顯示檢測器1103沒有檢測到響應(yīng)光源1101的能量1110激發(fā)的信號。圖1顯示每次鍍覆工藝之后的所述發(fā)射光譜圖(顯示在顯示器1103上)，清楚地顯示成功地對每個(gè)具有嵌入磷光體顆粒的金屬層進(jìn)行鍍覆，因?yàn)楦髯燥@示了由檢測器1103檢測到的響應(yīng)光源1101的發(fā)光1110的發(fā)射能量。再次參見圖8，在另一個(gè)實(shí)施例中，可以將約90克的UV-紅磷光體(購自Nemoto&Co有限公司)加入到約9升的銅/鋅氰化物電解溶液中(購自Technic股份有限公司)?？梢詫⑺萌芤?01的溫度提升到約165° F?？梢酝ㄟ^機(jī)械葉輪或者攪拌器或者泵804對溶液801進(jìn)行攪動，使得下變頻磷光體顆粒維持令人滿意懸浮。浸沒在鍍覆溶液801中的黃銅陽極802可以與電源803的正極導(dǎo)線連接?？梢郧逑辞嚆~墊圈807并放置于鍍覆筒806中?？梢杂涗泬|圈的尺寸以確定要鍍覆的金屬的適當(dāng)?shù)拿娣e。在該實(shí)施例中，青銅墊圈807的面積是1.25英寸2。為了以25a.s.f.鍍覆十個(gè)青銅墊圈807，可以設(shè)定電源803以傳輸2.2安培的電流。一旦對溶液801施加電壓，開始鍍覆過程。在該實(shí)施例中，筒806可以轉(zhuǎn)動4秒停頓16秒(也可以采用其他可選的間隔循環(huán)，例如轉(zhuǎn)動16秒，暫停轉(zhuǎn)動64秒)。該方法改進(jìn)使得當(dāng)通過電鍍施涂的黃銅在顆粒周圍固定時(shí)，磷光體顆粒更好地粘結(jié)到金屬基材的表面。在該條件下約60分鐘之后，停止鍍覆。為了分析鍍覆的墊圈807，收集鍍覆之前的空白墊圈和鍍覆之后的墊圈的熒光光譜。在海洋光學(xué)USB4000 (Ocean OpticsUSB4000)分光計(jì)(1103、1104)上得到(例如系統(tǒng)1100的)熒光光譜，照明1110由手持式短波UV燈1101 (購自Entela MineralLight (英特拉礦物質(zhì)光)公司，型號UVGL-58)提供。如圖5所示，鍍覆的墊圈的光譜記錄1105與磷光體源的光譜記錄一致，而鍍覆之前的空白墊圈沒有顯示出明顯的熒光。進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)以測定本文所述電解電鍍過程的實(shí)施方式的最優(yōu)參數(shù)。參見圖8，通過實(shí)施例1制備初始無任何安全性磷光體的氰化銅電解鍍覆溶液801。每次實(shí)驗(yàn)中對50個(gè)(例如，直徑17毫米(mm)，厚2mm的)硬幣坯807進(jìn)行鍍覆。測試的變量(參數(shù))包括:(I)鍍覆溶液801中的磷光體負(fù)載或濃度(5、10和15g/L) ;(2)筒806的翻轉(zhuǎn)速率以及翻轉(zhuǎn)的任意間歇或者暫停(30rpm恒定翻轉(zhuǎn)無暫停，4秒翻轉(zhuǎn)(30rpm)/16秒暫停以及16秒翻轉(zhuǎn)(30rpm) /64秒暫停);和(3)電源803的電流密度(10、20和30a.s.f.)。對于所有的實(shí)施例，操作方法800，使得硬幣 坯807上得到的鍍覆厚度在30 μ m和50 μ m之間。盡管對于本文所揭示的其他發(fā)光顆粒及其等價(jià)體可以得到類似的結(jié)果，但是對于這些實(shí)驗(yàn)，使用上變頻IR至綠色的稀土氧硫化物磷光體。在與第一個(gè)實(shí)施例類似的條件下收集(例如裝置1103,1104的)發(fā)射光譜并進(jìn)行整合。每一次實(shí)驗(yàn)(兩側(cè)，即如圖6所示，具有嵌入的發(fā)光顆粒603、605的所述金屬層602、604可以在金屬基材601的所有側(cè)面上發(fā)生沉積)的一系列10個(gè)硬幣807的平均信號強(qiáng)度(被1103檢測到的響應(yīng)來自光源1101的照明或者激發(fā)1110的嵌入顆粒發(fā)射的能量)記錄于表I。表I
權(quán)利要求
1.一種將嵌有發(fā)光顆粒的金屬層沉積到金屬基材上的方法，其包括以下步驟: 使得發(fā)光顆粒與金屬材料混合以形成鍍覆溶液； 將金屬基材插入所述鍍覆溶液中；以及 進(jìn)行鍍覆過程，用金屬層涂覆金屬基材，其中所述金屬層嵌有發(fā)光顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鍍覆過程是無電鍍過程。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鍍覆過程是浸鍍過程。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鍍覆過程是電鍍過程。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述電鍍過程包含滾筒，當(dāng)插入到鍍覆溶液中時(shí)，所述滾筒中含有金屬基材。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述電鍍過程包括在將金屬層電鍍到金屬基材上時(shí)，以恒定基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動筒。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述電鍍過程包括在將金屬層電鍍到金屬基材上時(shí)，以間歇性基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動筒。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述間歇性基準(zhǔn)是使得筒轉(zhuǎn)動一段或多段時(shí)間，所述一段或多段時(shí)間少于筒沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動的時(shí)間。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述一段或多段時(shí)間分別是每一段筒沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動的時(shí)間的約25%。
10.一種對金屬物體進(jìn)行鑒定的方法，該方法包括: 用包含第一波長的能量激發(fā)金屬物體； 檢測是否有響應(yīng)由所述包含第一波長的能量激發(fā)，從金屬物體發(fā)射出包含第二波長的能量；以及 如果檢測到包含第二波長的能量，則確定所述金屬物體是真的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述金屬物體包含嵌有發(fā)光顆粒的電鍍的金屬層，所述發(fā)光顆粒配置成當(dāng)被包含第一波長的能量激發(fā)時(shí)發(fā)射包含第二波長的能量。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包括:如果沒有檢測到包含第二波長的能量，則所述金屬物體不是真的。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述金屬基材是可流通的硬幣。
14.一種金屬基材,該金屬基材上包含電鍍的金屬層,所述電鍍的金屬層嵌有發(fā)光顆粒。
15.如權(quán)利要求14所述的金屬基材，其特征在于，所述嵌入的發(fā)光顆粒具有配置成當(dāng)被包含第一波長的能量激發(fā)時(shí)發(fā)射包含第二波長的能量的組成。
16.如權(quán)利要求15所述的金屬基材，其特征在于，所述電鍍的金屬層具有這樣的組成，其中所述嵌入的發(fā)光顆粒分布在基本整個(gè)電鍍的金屬層中。
17.如權(quán)利要求14所述的金屬基材，其特征在于，所述電鍍的金屬層選自下組:鎳、鎳-磷、銅、黃銅、金、銀和鉬。
18.如權(quán)利要求17所述的金屬基材，其特征在于，所述金屬基材選自下組:銅、黃銅、青銅、低碳鋼、不銹鋼和鈦。
19.如權(quán)利要求14所述的金屬基材，其特征在于，所述金屬基材是可流通硬幣。
20.如權(quán)利要求14所述的金屬基材，其特征在于，該金屬基材包含另一電鍍的金屬層，所述電鍍的金屬層嵌有的發(fā)光 顆粒的組成不同于前述嵌入的發(fā)光顆粒。
全文摘要
通過在金屬基材上沉積嵌有顆粒的金屬層來形成鑒定元素，其中所述嵌入的顆粒配置成將能量從一種波長轉(zhuǎn)化成另一種波長。所述嵌入的顆?？梢允巧献冾l體、下變頻體或者熒光磷光體，當(dāng)沉積在金屬層中時(shí)，其可以由分析設(shè)備進(jìn)行檢測和測定。所述金屬基材可以包括鑄幣。
文檔編號C25D17/16GK103080376SQ201180028587
公開日2013年5月1日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者J·L·康羅伊, P·B·佛施, J·A·謝勒 申請人:奧森迪克斯公司, 皇家鑄造有限公司