基于热喷涂技术的表面标识和电子芯片植入封装方法与流程

本发明属于表面标识和电子芯片植入封装领域，具体涉及一种基于热喷涂技术的表面标识和电子芯片植入封装方法。

背景技术：

在物联网大发展的前景之下，对物体编码以确认身份并加以快速识别是物联网的基础和门户。从视觉识别人工录入发展到条形码、二维码扫描自动录入进而发展到rfid射频应答自动远程识别录入。

对于油田、电力、船舶、军工、矿山等行业中，有着大量的金属类资产。由于金属资产多在野外相对恶劣的工况环境中，在物品的标识过程中往往采用表面粘贴标签的方式，不易长久保持。

热喷涂技术经过多年发展已相对成熟，往往应用于在物体表面形成耐腐蚀、耐磨的保护层。所形成的涂层具有附着力强、坚硬耐磨、耐腐蚀这些特性，用以形成标识图案特别是制作条形码、二维码同样具有这些特性：附着力强、坚硬耐磨、耐腐蚀，不仅易于识别而且可以伴随产品全生命周期。

射频识别技术rfid是目前最方便识别的手段，但受制于rfid信号遇金属物体会大幅衰减的限制，在金属物品的应用受到一定制约。可靠性和持久性相对较弱，不能保证作为产品唯一身份识别码全生命周期的使用。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种基于热喷涂技术的表面标识方法，采用热喷涂设备和激光蚀刻设备，包括以下步骤：

步骤1，将待标识物体表面的待标识部位的杂质及氧化层去除，形成平整的标识作业面；

步骤2，将模具与标识作业面对应，在标识作业面的位置形成作业窗口，从而露出标识作业面，并遮蔽待标识物体的其他部位；

步骤3，如果待标识物体表面强度够高且性状稳定，则将待标识物体表面作为底色涂层；否则，通过热喷涂设备将底色材料喷涂在作业窗口的标识作业面上，形成底色涂层；

步骤4，在底色涂层达到结构强度且温度下降到不影响后续工作内容时，采用以下两种方法的任意一种，形成表面粉末层；

方法一：将表面材料均匀分布在作业窗口的底色涂层上，形成表面粉末层；

方法二：采用与作业窗口同等大小的双面胶布，所述双面胶布的一面沾黏有表面材料，另一面粘贴在作业窗口的底色涂层上，作为表面粉末层；所述双面胶布采用耐火阻燃材料；

所述表面材料采用与底色材料有明显颜色差异的固体粉末，固体粉末的材质采用金属、合金、陶瓷或塑料；

步骤5，将标识图形的相应数据输入激光蚀刻设备，通过控制激光蚀刻设备，将标识图形所对应的一部分表面粉末层的固体粉末烧结在底色涂层之中，烧结过程中，被烧结部分的底色涂层与表面粉末层融合并结合；

步骤6，将未烧结部分的表面粉末层清理干净回收再利用，使烧结部分和未烧结部分形成色差，从而形成易于识别的标识图形。

所述步骤2中模具采用耐火材料。

所述步骤3中底色材料根据应用环境对酸、碱、盐、耐磨、强度的不同要求选定，包括：金属、合金、陶瓷、塑料或多种喷涂材料的组合方案。

所述步骤5中标识图形包括图案、标识、标码和文字。

一种基于热喷涂技术的电子芯片植入封装方法，采用热喷涂设备和激光蚀刻设备，包括以下步骤：

步骤1，将待植入载体表面的待植入部位的杂质及氧化层去除，形成平整的植入作业面；

步骤2，设置模具，将模具与植入作业面对应，在植入作业面的位置形成作业窗口，从而露出植入作业面，并遮蔽待植入载体的其他部位；

步骤3，采用以下两种方法的任意一种形成芯片基底；

如被标识物体充许蚀刻损伤，则采用方法一：

通过控制激光蚀刻设备，在作业窗口内的植入作业面上蚀刻出表面平整的凹槽，将所述凹槽作为芯片基底；

如被标识物体不充许蚀刻损伤，则采用方法二：

通过热喷涂设备将基底材料喷涂在作业窗口内的植入作业面上，作为芯片基底；所述基底材料采用非金属材料；

步骤4，采用以下两种方法的任意一种形成基础层，用以屏敝待植入芯片和待植入载体；

方法一：热喷涂设备将基础材料喷涂在作业窗口内的芯片基底上，形成质密均匀的基础层；

方法二：将基础材料粉末注入并平铺于作业窗口内的芯片基底上，通过控制激光蚀刻设备，烧结基础材料粉末，直至形成质密均匀的基础层；

所述基础材料采用非金属材料，包括陶瓷或塑料，从而避免对所述芯片产生屏蔽效应；

步骤5，植入芯片；

步骤5.1，将待植入芯片植入于作业窗口内的基础层之上；

所述待植入芯片采用耐高温的蒲膜贴片式rfid芯片；所述待植入芯片采用未封装电子芯片；

步骤5.2，在所述芯片上铺盖耐火盖片，以减少后期热喷涂产生的高温影响；所述耐火盖片采用防火材质；

步骤6，采用以下两种方法的任意一种形成保护层；

方法一：热喷涂设备将保护材料喷涂在作业窗口内的耐火盖片上，形成保护层；

所述保护涂层厚度以成活后平面不超出待植入载体表面为准；

方法二：将保护粉末均布在耐火盖片之上，使保护粉末与耐火盖片充分接触，采用激光蚀刻设备，烧结保护粉末以形成保护层；保护层的厚度以其表面不超过待植入载体表面为准。

所述步骤2中模具采用耐火材料。

所述步骤3中所述凹槽的开口形状为方形、圆形、条状或弧形，开口长宽尺寸及形状取决于设计要求；开口深度取决于所需填充全部物质厚度，以成活后平面不超出标识物体表面为准。

所述步骤6中所述保护粉末为非金属材料粉末，包括陶瓷粉末或塑料粉末。

一种基于热喷涂技术的表面标识和电子芯片植入封装方法，采用热喷涂设备和激光蚀刻设备，包括以下步骤：

步骤1，开始进行表面标识；将待标识物体表面的待标识部位的杂质及氧化层去除，形成平整的标识作业面；

步骤2，将模具与标识作业面对应，在标识作业面的位置形成作业窗口，从而露出标识作业面，并遮蔽待标识物体的其他部位；

所述模具采用耐火材料；

步骤3，如果待标识物体表面强度够高且性状稳定，则将待标识物体表面作为底色涂层；否则，通过热喷涂设备将底色材料喷涂在作业窗口的标识作业面上，形成底色涂层；

所述底色材料根据应用环境对酸、碱、盐、耐磨、强度的不同要求选定，包括：金属、合金、陶瓷、塑料或多种喷涂材料的组合方案；

步骤4，在底色涂层达到结构强度且温度下降到不影响后续工作内容时，采用以下两种方法的任意一种，形成表面粉末层；

方法一：将表面材料均匀分布在作业窗口的底色涂层上，形成表面粉末层；

方法二：采用与作业窗口同等大小的双面胶布，所述双面胶布的一面沾黏有表面材料，另一面粘贴在作业窗口的底色涂层上，作为表面粉末层；所述双面胶布采用耐火阻燃材料；

所述表面材料采用与底色材料有明显颜色差异的固体粉末，固体粉末的材质采用金属、合金、陶瓷或塑料；

步骤5，将标识图形的相应数据输入激光蚀刻设备，通过控制激光蚀刻设备，将标识图形所对应的一部分表面粉末层的固体粉末烧结在底色涂层之中，烧结过程中，被烧结部分的底色涂层与表面粉末层融合并结合；

所述标识图形包括图案、标识、标码和文字；

步骤6，将未烧结部分的表面粉末层清理干净回收再利用，使烧结部分和未烧结部分形成色差，从而形成易于识别的标识图形；

步骤7，开始进行芯片植入，将所述待标识物体作为待植入载体；设置模具，将模具与植入作业面对应，在植入作业面的位置形成作业窗口，从而露出植入作业面，并遮蔽待植入载体的其他部位；

所述模具采用耐火材料；

步骤8，采用以下两种方法的任意一种形成芯片基底；

如被标识物体充许蚀刻损伤，则采用方法一：

通过控制激光蚀刻设备，在作业窗口内的植入作业面上蚀刻出表面平整的凹槽，将所述凹槽作为芯片基底；

所述凹槽的开口形状可以是方形、圆形、条状或弧形，开口长宽尺寸及形状取决于设计要求；开口深度取决于所需填充全部物质厚度，以成活后平面不超出标识物体表面为准；

如被标识物体不充许蚀刻损伤，则采用方法二：

通过热喷涂设备将基底材料喷涂在作业窗口内的植入作业面上，作为芯片基底；所述基底材料采用非金属材料；

步骤9，采用以下两种方法的任意一种形成基础层，用以屏敝待植入芯片和待植入载体；

方法一：热喷涂设备将基础材料喷涂在作业窗口内的芯片基底上，形成质密均匀的基础层；

方法二：将基础材料粉末注入并平铺于作业窗口内的芯片基底上，通过控制激光蚀刻设备，烧结基础材料粉末，直至形成质密均匀的基础层；

所述基础材料采用非金属材料，包括陶瓷或塑料，从而避免对所述芯片产生屏蔽效应；

步骤10，植入芯片；

步骤10.1，将待植入芯片植入于作业窗口内的基础层之上；

所述待植入芯片采用耐高温的蒲膜贴片式rfid芯片；

步骤10.2，在所述芯片上铺盖耐火盖片，以减少后期热喷涂产生的高温影响；所述耐火盖片采用防火材质，如石棉纤维；

步骤11，采用以下两种方法的任意一种形成保护层；

方法一：热喷涂设备将保护材料喷涂在作业窗口内的耐火盖片上，形成保护层，如图9所示；

所述保护涂层厚度以成活后平面不超出待植入载体表面为准；

方法二：将保护粉末均布在耐火盖片之上，使保护粉末与耐火盖片充分接触，采用激光蚀刻设备，烧结保护粉末以形成保护层；保护层的厚度以其表面不超过待植入载体表面为准；

所述保护粉末为非金属材料粉末，包括陶瓷粉末或塑料粉末。

根据所述的基于热喷涂技术的表面标识和电子芯片植入封装方法，通过该方法制造的标示物，包括标示牌和标示环；

所述标示牌为设置有植入芯片和标识图形的薄片，其边角处设置螺栓孔；所述标示环为设置有植入芯片和标识图形的中空圆柱，并设置有内螺纹或外螺纹。

本发明的有益效果：

本发明提出一种基于热喷涂技术的表面标识和电子芯片植入封装方法。对于油田、电力、船舶、军工、矿山等行业中的金属制品，由于工况环境恶劣且资产数量庞大，日常管理维护难度大，传统标识方法无法长期全生命周期附着。本发明可将产品生产厂家、生产日期、生产编号、企业标识、条形码、二维码这些信息集中展示，即可视觉识别也可通过设备扫描识别在后台数据库中管理追溯；还可以通过rfid芯片植入达到远程批量识别的效果。

本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值，更有利于企业资产管理、生产管理，并有利于利用大数据系统进行分析统计，用于决策。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的表面标识方法中底色涂层的形成示意图；

图2为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的表面标识方法中表面粉末层的形成示意图；

图3为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的表面标识方法中烧结过程的示意图；

图4为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的表面标识方法中表面粉末层清理后的示意图；

图5为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的电子芯片植入封装方法中平整的植入作业面的形成示意图；

图6为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的电子芯片植入封装方法中芯片基底的形成示意图；

图7为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的电子芯片植入封装方法中基础层的形成示意图；

图8为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的电子芯片植入封装方法中植入芯片的示意图；

图9为本发明具体实施方式中所述基于热喷涂技术的电子芯片植入封装方法中保护层的形成示意图；

图10为本发明具体实施方式中所述标示牌的结构示意图；

图11为本发明具体实施方式中所述标示环的结构示意图。

图中：1、待标识物体；2、底色涂层；3、表面粉末层；4、激光蚀刻设备；5、标识图形；6、待植入载体；7、芯片基底；8、基础层；9、待植入芯片；10、耐火盖片；11、保护层；12、内螺纹；13、螺栓孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本发明提出一种基于热喷涂技术的表面标识方法，采用热喷涂设备和激光蚀刻设备4，在待标识物体1上生成标识图形5，包括以下步骤：

步骤1，将待标识物体1表面的待标识部位的杂质及氧化层去除，形成平整的标识作业面；

步骤2，将模具与标识作业面对应，在标识作业面的位置形成作业窗口，从而露出标识作业面，并遮蔽待标识物体1的其他部位；

所述模具采用耐火材料；

步骤3，如果待标识物体1表面强度够高且性状稳定，则将待标识物体1表面作为底色涂层2；否则，通过热喷涂设备将底色材料喷涂在作业窗口的标识作业面上，形成底色涂层2，如图1所示；

所述底色材料根据应用环境对酸、碱、盐、耐磨、强度的不同要求选定，包括：金属、合金、陶瓷、塑料或多种喷涂材料的组合方案；本实施例采用氧化铝作为底色材料，从而形成质密均匀高附着的白色涂层作为底色涂层2；

步骤4，在底色涂层2达到结构强度且温度下降到不影响后续工作内容时，采用以下两种方法的任意一种，形成表面粉末层3；

方法一：将表面材料均匀分布在作业窗口的底色涂层2上，形成表面粉末层3；

方法二：采用与作业窗口同等大小的双面胶布，所述双面胶布的一面沾黏有表面材料，另一面粘贴在作业窗口的底色涂层2上，作为表面粉末层3，如图2所示；所述双面胶布采用耐火阻燃材料；

所述表面材料采用与底色材料有明显颜色差异的固体粉末，固体粉末的材质采用金属、合金、陶瓷或塑料；

步骤5，将标识图形5的相应数据输入激光蚀刻设备4，通过控制激光蚀刻设备4，将标识图形5所对应的一部分表面粉末层3的固体粉末烧结在底色涂层2之中，烧结过程中，被烧结部分的底色涂层2与表面粉末层3融合并结合，如图3所示；

所述标识图形5包括图案、标识、标码和文字；

步骤6，将未烧结部分的表面粉末层3清理干净回收再利用，使烧结部分和未烧结部分形成色差，从而形成易于识别的标识图形5，如图4所示。

实施例2：

本发明提出一种基于热喷涂技术的电子芯片植入封装方法，采用热喷涂设备和激光蚀刻设备4，在待植入载体6上植入芯片，得到电子芯片的综合识别系统，包括以下步骤：

步骤1，将待植入载体6表面的待植入部位的杂质及氧化层去除，形成平整的植入作业面，如图5所示；

步骤2，设置模具，将模具与植入作业面对应，在植入作业面的位置形成作业窗口，从而露出植入作业面，并遮蔽待植入载体6的其他部位；

所述模具采用耐火材料；

步骤3，采用以下两种方法的任意一种形成芯片基底7；

如被标识物体充许蚀刻损伤，则采用方法一：

通过控制激光蚀刻设备4，在作业窗口内的植入作业面上蚀刻出表面平整的凹槽，将所述凹槽作为芯片基底7，如图6所示；

所述凹槽的开口形状可以是方形、圆形、条状或弧形，开口长宽尺寸及形状取决于设计要求；开口深度取决于所需填充全部物质厚度，以成活后平面不超出标识物体表面为准；

如被标识物体不充许蚀刻损伤，则采用方法二：

通过热喷涂设备将基底材料喷涂在作业窗口内的植入作业面上，作为芯片基底7；所述基底材料采用非金属材料；

步骤4，采用以下两种方法的任意一种形成基础层8，用以屏敝待植入芯片9和待植入载体6；

方法一：热喷涂设备将基础材料喷涂在作业窗口内的芯片基底7上，形成质密均匀的基础层8，如图7所示；

方法二：将基础材料粉末注入并平铺于作业窗口内的芯片基底7上，通过控制激光蚀刻设备4，烧结基础材料粉末，直至形成质密均匀的基础层8；

所述基础材料采用非金属材料，包括陶瓷或塑料，从而避免对所述芯片9产生屏蔽效应；本实例中采用三氧化二铝形成白色基础层；

步骤5，植入芯片9；

步骤5.1，将待植入芯片9植入于作业窗口内的基础层8之上，如图8所示；

所述待植入芯片9采用耐高温的蒲膜贴片式rfid芯片；本实例中，所述待植入芯片9采用未封装电子芯片；

步骤5.2，在所述芯片9上铺盖耐火盖片10，如图8所示，以减少后期热喷涂产生的高温影响；所述耐火盖片10采用防火材质，如石棉纤维；

步骤6，采用以下两种方法的任意一种形成保护层11；

方法一：热喷涂设备将保护材料喷涂在作业窗口内的耐火盖片10上，形成保护层11，如图9所示；

所述保护涂层厚度以成活后平面不超出待植入载体6表面为准；本实例中采用三氧化二铝作为保护材料，形成白色表面保护层；

方法二：将保护粉末均布在耐火盖片10之上，使保护粉末与耐火盖片10充分接触，采用激光蚀刻设备4，烧结保护粉末以形成保护层11；保护层11的厚度以其表面不超过待植入载体6表面为准；

所述保护粉末为非金属材料粉末，包括陶瓷粉末或塑料粉末。

实施例3：

本发明提出一种基于热喷涂技术的表面标识和电子芯片植入封装方法，采用热喷涂设备和激光蚀刻设备4，首先在待标识物体1上生成表面标识，然后在待标识物体1上植入芯片，得到带有标识图形5和电子芯片的综合识别系统，包括以下步骤：

步骤1，开始进行表面标识；将待标识物体1表面的待标识部位的杂质及氧化层去除，形成平整的标识作业面；

步骤2，将模具与标识作业面对应，在标识作业面的位置形成作业窗口，从而露出标识作业面，并遮蔽待标识物体1的其他部位；

所述模具采用耐火材料；

步骤3，如果待标识物体1表面强度够高且性状稳定，则将待标识物体1表面作为底色涂层2；否则，通过热喷涂设备将底色材料喷涂在作业窗口的标识作业面上，形成底色涂层2，如图1所示；

所述底色材料根据应用环境对酸、碱、盐、耐磨、强度的不同要求选定，包括：金属、合金、陶瓷、塑料或多种喷涂材料的组合方案；本实施例采用氧化铝作为底色材料，从而形成质密均匀高附着的白色涂层作为底色涂层2；

步骤4，在底色涂层2达到结构强度且温度下降到不影响后续工作内容时，采用以下两种方法的任意一种，形成表面粉末层3；

方法一：将表面材料均匀分布在作业窗口的底色涂层2上，形成表面粉末层3；

方法二：采用与作业窗口同等大小的双面胶布，所述双面胶布的一面沾黏有表面材料，另一面粘贴在作业窗口的底色涂层2上，作为表面粉末层3，如图2所示；所述双面胶布采用耐火阻燃材料；

所述表面材料采用与底色材料有明显颜色差异的固体粉末，固体粉末的材质采用金属、合金、陶瓷或塑料；

步骤5，将标识图形5的相应数据输入激光蚀刻设备4，通过控制激光蚀刻设备4，将标识图形5所对应的一部分表面粉末层3的固体粉末烧结在底色涂层2之中，烧结过程中，被烧结部分的底色涂层2与表面粉末层3融合并结合，如图3所示；

所述标识图形5包括图案、标识、标码和文字；

步骤6，将未烧结部分的表面粉末层3清理干净回收再利用，使烧结部分和未烧结部分形成色差，从而形成易于识别的标识图形5，如图4所示；

步骤7，开始进行芯片植入，将所述待标识物体1作为待植入载体6；设置模具，将模具与植入作业面对应，在植入作业面的位置形成作业窗口，从而露出植入作业面，并遮蔽待植入载体6的其他部位；

所述模具采用耐火材料；

步骤8，采用以下两种方法的任意一种形成芯片基底7；

如被标识物体充许蚀刻损伤，则采用方法一：

通过控制激光蚀刻设备4，在作业窗口内的植入作业面上蚀刻出表面平整的凹槽，将所述凹槽作为芯片基底7，如图6所示；

所述凹槽的开口形状可以是方形、圆形、条状或弧形，开口长宽尺寸及形状取决于设计要求；开口深度取决于所需填充全部物质厚度，以成活后平面不超出标识物体表面为准；

如被标识物体不充许蚀刻损伤，则采用方法二：

通过热喷涂设备将基底材料喷涂在作业窗口内的植入作业面上，作为芯片基底7；所述基底材料采用非金属材料；

步骤9，采用以下两种方法的任意一种形成基础层8，用以屏敝待植入芯片9和待植入载体6；

方法一：热喷涂设备将基础材料喷涂在作业窗口内的芯片基底7上，形成质密均匀的基础层8，如图7所示；

方法二：将基础材料粉末注入并平铺于作业窗口内的芯片基底7上，通过控制激光蚀刻设备4，烧结基础材料粉末，直至形成质密均匀的基础层8；

所述基础材料采用非金属材料，包括陶瓷或塑料，从而避免对所述芯片9产生屏蔽效应；本实例中采用三氧化二铝形成白色基础层；

步骤10，植入芯片9；

步骤10.1，将待植入芯片9植入于作业窗口内的基础层8之上，如图8所示；

所述待植入芯片9采用耐高温的蒲膜贴片式rfid芯片；本实例中，所述待植入芯片9采用未封装电子芯片；

步骤10.2，在所述芯片9上铺盖耐火盖片10，如图8所示，以减少后期热喷涂产生的高温影响；所述耐火盖片10采用防火材质，如石棉纤维；

步骤11，采用以下两种方法的任意一种形成保护层11；

方法一：热喷涂设备将保护材料喷涂在作业窗口内的耐火盖片10上，形成保护层11，如图9所示；

所述保护涂层厚度以成活后平面不超出待植入载体6表面为准；本实例中采用三氧化二铝作为保护材料，形成白色表面保护层；

方法二：将保护粉末均布在耐火盖片10之上，使保护粉末与耐火盖片10充分接触，采用激光蚀刻设备4，烧结保护粉末以形成保护层11；保护层11的厚度以其表面不超过待植入载体6表面为准；

所述保护粉末为非金属材料粉末，包括陶瓷粉末或塑料粉末。

采用上述基于热喷涂技术的表面标识和电子芯片植入封装方法得到的标示物，包括标示牌和标示环，如图10和图11所示；

所述标示牌为设置有植入芯片9和标识图形5的薄片；所述标示环为设置有植入芯片9和标识图形5的中空圆柱；

所述标示牌的边角处设置螺栓孔13，所述标示环带有内螺纹12或外螺纹，用于紧固在需标记物体表面，有利于被标记物品拆解、报废后回收二次利用，也有利于现场灵活组合方便使用。

所述标示物即能通过植入rfid芯片射频识别，又可通过扫描二维码、条形码识别，还可通过表面文字、图案视觉识别。