專利名稱：使工件表面具有高硬度、不粘性等特質(zhì)的加工處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面加工處理方法，特別是涉及一種使工件表面具有高硬度、不粘性、針孔少及內(nèi)聚力低等的特性，可防止紅銹及龜裂，增加使用壽命的表面處理方法。
本案的申請人以前曾向中國專利局提交過兩項專利申請，其申請?zhí)枮?0104860.7及93117532.1，此兩項專利申請案為一種使工件(如金屬鍋體)表面具有高硬度、不沾性等特質(zhì)的表面加工處理方法，而實施發(fā)明的裝置必須具備有氧化鋁供給機、電熔機、鐵氟龍(PTFE聚四氟乙烯)供給機，以及利用前述裝置完成表面加工處理的工件等。其特點在于包含(1)對工件表面進行高壓(5-8kg/cm2以上)氧化鋁(60#-80#)噴附處理，使工件達到表面清潔、粗化；(2)對金屬制成的電熔線材(可為銅、鋅、鎳、鉻、鋁、碳鋼及不銹鋼等合金制成的線材)施以高溫(4500-8000℃)高壓(5-8kg/cm2)電弧的電壓電流(DC30V-40V，100A-300A)，將其在融熔狀態(tài)下以106DGE/°F/sec的冷卻速度被覆于工件表面，以形成可增強工件表面硬度的第一層電熔線材被覆層；(3)對工件表面進行高壓(4kg/cm2)的鐵氟龍(PTFE)噴附，再施以高溫(420℃/5min)燒成，使工件表面形成有至少一層的鐵氟龍(PTFE)的不沾性及可強化硬度的被覆層。
前述的設(shè)計確實能使工件(如金屬鍋體)表面具有高硬度、不沾性等特質(zhì)，但是，在步驟(3)中進行鐵氟龍(PTFE)的噴附時，由于鐵氟龍(PTFE)的結(jié)晶度高達99％以上，而結(jié)晶度高的物質(zhì)在燒結(jié)后具有針孔多及內(nèi)聚力高的特性，針孔多就可能直接透穿至母材(前述電熔線材被覆層或是工件的表面)，使母材直接暴露，與外界接觸而容易產(chǎn)生紅銹，而且，內(nèi)聚力高就可能在燒成后，使鐵氟龍(PTFE)各分子間相互拉緊的力量大而容易產(chǎn)生龜裂。
本發(fā)明的目的在于提供一種表面加工處理方法，它針對產(chǎn)品化后的鐵氟龍被覆層實施噴覆，使工件表面具有高硬度、不沾性及耐腐蝕等特質(zhì)，而且，完成表面加工處理后的工件表面具有針孔少及內(nèi)聚力低的特性，可防止紅銹及龜裂，增加使用壽命。
本發(fā)明的特點在于對已預(yù)先完成表面清潔及粗化，并且具有電熔線材被覆層的工作表面噴附以氟碳樹脂并且以適當?shù)母邷責(zé)?，使工件表面具有高硬度、不沾性及耐腐蝕等特質(zhì)。
本發(fā)明主要包括；(1)對工件表面進行高壓氧化鋁噴附處理，使工件表面清潔、粗化；(2)將電熔線材均勻被覆于工件表面，形成電熔線材被覆層；(3)對工件表面進行高壓的氟碳樹脂噴附，再以適當?shù)母邷責(zé)?，使工件表面形成至少一層的氟碳樹脂被覆層，在該氟碳樹脂的被覆層噴覆于工件之后，該被覆層的總厚度?3-36μm間，且工件的硬度達到8H-9H，使工件表面具有高硬度、不沾性及耐腐蝕等特質(zhì)。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明

圖1是本發(fā)明較佳實施例的第一步驟示意圖；圖2是本發(fā)明較佳實施例的第二步驟示意圖；圖3是本發(fā)明較佳實施例的第三步驟示意圖；圖4是本發(fā)明較佳實施例的氟碳樹脂層噴附示意圖；圖5是本發(fā)明較佳實施例的第三步驟的另一個示意圖。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例使工件表面具有高硬度、不沾性等特質(zhì)的表面加工處理方法包括以下的步驟；(1)第一步驟—如圖1所示，利用氧化鋁供給機對工件1(以下以金屬鍋體1為例)表面進行氧化鋁噴附，使經(jīng)氧化鋁噴覆后的金屬鍋體1的表面粗度為4.5-5.5μm(是指中心線平均粗度值，也就是一般所稱的Ra值)，該金屬鍋體1為一個已經(jīng)鍛鑄或以其他機械加工方法成型的鍋體，且其材質(zhì)為金屬(如鐵、鋼、銅、鋁等)。
如圖1所示，首先，由一個能產(chǎn)生壓縮空氣的高壓源2連接一個噴管3，該噴管3的上緣連通一個承置有粒度為60#-80#粉末狀氧化鋁4的漏斗31，該噴管3的噴放口32與金屬鍋體1的表面間保持有一段距離，再經(jīng)由高壓源2釋壓，使高壓(5-8kg/cm2)空氣連帶粉末狀氧化鋁4從噴管3的噴放口32噴擊金屬鍋體1的表面，從而使金屬鍋體1的表面清潔并粗化(噴附后的Ra為4.5-5.5μm)。因為噴附粉末狀氧化鋁4可達到表面粗化、脫脂及潔化，可使往后涂層的鍵結(jié)力及附著力及因此而特定的Ra值大幅度地提高，否則會影響往后的涂層及成品的機械強度。
(2)第二步驟—如圖2所示，在金屬鍋體1的表面經(jīng)第一步驟的表面清潔及粗化處理之后，再利用電熔機中可產(chǎn)生高溫(4500-8000℃)高壓(5kg/cm2-8kg/cm2)的電弧裝置5對金屬鍋體1的表面進行硬化處理，該電弧裝置5連通高壓電源2，形成兩個通道51、52，將兩電熔線材6(可為金屬線材)送至電弧產(chǎn)生口53，且對其間的兩電熔線材6同時輸送DC30V-40V，100A-300A的電流，在融熔狀態(tài)下經(jīng)由輥輸組54將兩電熔線材6送至電弧產(chǎn)生口53，由于兩電熔線材6有DC30V-40V，100A-300A的電流，因此，當兩電熔線材6逐漸接近時將導(dǎo)致電弧效應(yīng)而產(chǎn)生高達4500-8000℃的溫度(此溫度可隨線材6的材質(zhì)適當調(diào)整)，在此高溫下，兩電熔線材6呈融熔狀態(tài)，并配合由高壓源2供給的高壓氣體將液態(tài)的電熔線材6噴附于金屬鍋體1的表面上，該電弧產(chǎn)生口53至金屬鍋體1的距離約為20-50cm，而其噴附速度約為100m-300m/sec。
仍請參閱圖2所示，續(xù)前所述，經(jīng)過表面清潔及粗化處理的第一步驟后的金屬鍋體1的表面有助于液態(tài)電熔線材6的附著，而且融熔狀態(tài)的電熔線材6從出口端到噴附于金屬鍋體1的距離間具有106DGE/°F/sec的冷卻速度，通?？墒菇饘馘侒w1的表面溫度大致為攝氏60度到150度間，此溫度使金屬鍋體1不會產(chǎn)生變形，即使薄金屬板也不會變形。前述被覆在金屬鍋體1的表面的第一層電熔線材被覆層11就是可使金屬鍋體1的最后成品增加表面硬度的主因，該硬度視電熔線材6的材質(zhì)而定，該電熔線材的材質(zhì)可為金屬，如銅、鋅、鎳、鉻、鋁、碳鋼及不銹鋼等，各種金屬材質(zhì)在4500℃的溫度下都可輕易地被融熔。另外，在噴附電熔線材被覆層11后的金屬鍋體1上，其中心線平均粗度值為5.0-8.0μm，而其電熔線材被覆層11的膜厚為40-90μmm。
(3)第三步驟—如圖3所示，并請參閱圖4所示的氟碳樹脂層噴附示意圖，氟碳樹脂(PERFLUOROCARBON RESIN)主要為聚四氟乙烯(POLYTETRAFLUOROTHYLENE，俗稱PTFE)及全氟烯醚共聚物(PERFLUOROALKOXY FLUOROCARBON RFSIN，俗稱PFA)的組成物，因PFA的結(jié)晶度約在40-90％而明顯低于PTFE，所以PFA能形成較均勻的涂膜及較佳的耐腐蝕效果。但是單純的PFA無法有效地加工噴附于工件表面上，所以必須與PTFE作一定比例的混合，才能達到噴覆的功效，使完成表面加工處理后的工件表面具有針孔少，內(nèi)聚力低及耐腐蝕的特性，可防止紅銹及龜裂，增加使用壽命。
如圖3和4所示，金屬鍋體1的表面經(jīng)過第二步驟的電熔線材被覆層11硬度加強處理后，使一個承裝有氟碳樹脂(PTFE/PFA)的噴管7同樣地連通前述的高壓源2(此設(shè)備為氟碳樹脂供給機)，由噴管7對金屬鍋體1的表面進行第一層氟碳樹脂(PTFA/PFA)的噴附，此時，金屬鍋體1的表面可加熱至90-100℃，時間約5-10分鐘，使氟碳樹脂(PTFE/PFA)呈干燥狀態(tài)地附著在金屬鍋體1的表面上，形成第一層氟碳樹脂(PTFA/PFA)被覆層71(俗稱PRIMERCOATING)，此層所噴附的物質(zhì)為含量較高的氟碳樹脂(PERFLUO-ROCARBON RESIN)，其中PTFE與PFA各約為55-60％與40-45％，其次為密著劑(BINDER RESIN)，再則為微量的著色劑(PIG-MENT)與界面活性劑(SURFACEACTIVE)，以上各物質(zhì)的成份比例共約為26-42％，其余的成份為溶劑(SOLVENT，如水)，而本層涂附的厚度約為5-10μm。
如圖5所示，在噴附上述的第一層氟碳樹脂(PTFE/PFA)之后，再對金屬鍋體1的表面進行第二層氟碳樹脂(PTFE/PFA)的噴附(俗稱TOP COATING)，此時，金屬鍋體1的表面也同樣加熱至90-100℃，，時間約5-10分鐘，使氟碳樹脂(PTFA/PFA)呈干燥狀態(tài)地附著在金屬鍋體1的表面上，形成第二層氟碳樹脂(PTFE/PFA)被覆層72，此層所噴附的物質(zhì)為含量較高的氟碳樹脂(PERFLUO-ROCARBON RESIN)，其中PTFE與PFA各約為55％與45％，其次為微量的著色劑(PIGMENT)與界面活性劑(SURFACE ACTIVE)，以上各物質(zhì)的成份比例共約40-50％，其余的成份為溶劑(SOL-VENT，如水)，此層并沒有密著劑(BINDER RESIN)的成份，而此層涂附的厚度約為15-20μm。
最后對金屬鍋體1的表面進行第三層氟碳樹脂(PTFE/PFA)的噴附(俗稱CLEAR COATING)，將金屬鍋體1的表面提升加熱至400-420℃，其時間約3-5分鐘，使氟碳樹脂(PTFA/PFA)呈干燥狀態(tài)地附著在金屬鍋體1的表面上，形成第三層氟碳樹脂(PTFE/PFA)被覆層73。此層所噴附的物質(zhì)為含量較高的氟碳樹脂(PER-FLUOROCARBON RESIN)，其中PTFE與PFA各約為55％與45％，其次為微量的界面活性劑(SURFACE ACTIVE)，以上各物質(zhì)的成份比例共約為60％以下，其余的成份為溶劑(SOLVENT，如水)，此層沒有著色劑(PIGMENT)與密著劑(BINDER RESIN)的成份，而本層涂附的厚度約為3-6μm。依此方式涂附之后的中心線平均粗度值為2.5-5.5μm，且涂附的總厚度為23-36μm，同時該金屬鍋體1的表面硬度維持在8H-9H，高于一般的2H-3H，并且也能使金屬鍋體1的表面具有不沾性。
在前述的涂附材料中，成份最多的是氟碳樹脂(PERFLUORO-CARBON RESIVE)，著色劑(PIGMENT)對氟碳樹脂(PERFLUORO-CARBON RESIN)來說，其含量極微，而界面活性劑(SURFACE AC-TIVE)與著色劑(PIGMENT)含量相同或可呈相對的微量，為了提高對金屬鍋體1的密著性，除了氟碳樹脂(PERFLUOROCARBONRESIN)以外，通常會加入前述的密著劑(BINDER RESIN)，其含量在氟碳樹脂(PERFLUOROCARBON RESIN)的1/3以下。
如上所述，本發(fā)明的步驟可連續(xù)地進行，以使金屬鍋體1的表面形成多層氟碳樹脂(PTFE/PFA)被覆層。而且該氟碳樹脂(PTFE/PFA)被覆層可完全地滲入前述電熔線材被覆層表面的凹陷，并由電熔線材被覆層的堅硬質(zhì)體支撐，從而增進整體氟碳樹脂(PTFE/PFA)被覆層的附著力及硬度。至于硬度測試值可利用常見的鉛筆硬度測試儀或鋼硬度測試儀而測得，對此不加以詳述。
由以上的步驟說明可知，本發(fā)明具有下面的優(yōu)點1.對于一般的金屬、非金屬物品都可利用本發(fā)明來增強物品表面的硬度及不沾性，運用范圍非常廣泛。
2.進行高溫高壓電熔線材被覆，使物品的硬度、耐蝕性大為提高。
3.連續(xù)多層的氟碳樹脂(PTFE/PFA)被覆層加附使物品不僅具有光滑的表面，而且還可以配合上述的電熔線材被覆層抵抗外來的磨擦及具有不沾性，延長使用年限。
4.油污的不沾性強，方便清洗，維護容易。
權(quán)利要求
1.一種使工件表面具有高硬度、不沾性等特質(zhì)的表面加工處理方法，該方法要求具備有氧化鋁供給機、電熔機、氟碳樹脂供給機以及在其表面全面完成加工處理的工件等部件，本發(fā)明包括以下步驟(1)對工件表面進行高壓氧化鋁噴附處理，以清潔、粗化該工件表面，(2)將電熔線材均勻地被覆在工件表面上，形成電熔線材被覆層，(3)在工件的表面上以高壓噴附氟碳樹脂，再以適當?shù)臏囟葻疲瑥亩诠ぜ砻嫔闲纬芍辽僖粚右陨系姆紭渲桓矊?，氟碳樹脂主要為聚四氟乙烯及全氟烯醚共聚物的組成物，其特征在于對工件表面進行噴附氟碳樹脂的過程為，首先將工件表面加熱至90-100℃，時間約5-10分鐘，使氟碳樹脂干燥地附著在工件表面上，形成第一層氟碳樹脂被覆層，此層所噴附的物質(zhì)為含量較高的氟碳樹脂，其中聚四氟乙烯與全氟烯醚共聚物各約為55-60％與40-45％，其次為密著劑，再則為微量的著色劑與界面活性劑，以上各物質(zhì)的成份比例共約為26-42％，其余的成份為溶劑，此層涂附的厚度約為5-10μm。
2.如權(quán)利要求1所述的使工件表面具有高硬度、不沾性等特質(zhì)的表面加工處理方法，其特征在于對工件表面進行氟碳樹脂的噴附后，再進行第二層氟碳樹脂的噴附，首先，將工件表面加熱至90-100℃，時間約5-10分鐘，使氟碳樹脂干燥地附著在工件表面上，形成第二層氟碳樹脂被覆層，此層所噴附的物質(zhì)為含量較高的氟碳樹脂，其中聚四氟乙烯與全氟烯醚共聚物各約為55％與45％，其次為微量的著色劑與界面活性劑，而以上各物質(zhì)的成份比例共約為40-50％，其余的成份為溶劑，本層涂附的厚度約為15-20μm。
3.如權(quán)利要求2所述的使工件表面具有高硬度、不沾性等特質(zhì)的表面加工處理方法，其特征在于在噴附第二層氟碳樹脂后，再對工件表面進行第三層氟碳樹脂的噴附，首先將工件表面加熱至400-420℃，時間約3-5分鐘，使氟碳樹脂干燥地附著在工件表面上，形成第三層氟碳樹脂被覆層，此層所噴附的物質(zhì)為含量較高的氟碳樹脂，其中聚四氟乙烯與全氟烯醚共聚物各約為55％與45％，其次為微量的界面活性劑，以上各物質(zhì)的成份比例共約為60％以下，其余的成份為溶劑，而本層涂附的厚度約為3-6μm。
全文摘要
一種使工件表面具有高硬度、不粘性等特質(zhì)的加工處理方法，它包括(1)對工件表面進行高壓氧化鋁噴附處理，使工件表面清潔、粗化；(2)將電熔線材均勻被覆于工件表面，形成電熔線材被覆層；(3)將工件表面噴附以高壓的氟碳樹脂，再以適當?shù)母邷責(zé)?，使工件表面形成有至少一層氟碳樹脂的被覆層，該氟碳樹脂的被覆層噴覆于工件后，被覆層的總厚度?3-36μm間，且工件的硬度達到8H-9H，使工件表面具有高硬度、不粘性及耐腐蝕等特質(zhì)。
文檔編號B05D1/02GK1132120SQ95104359
公開日1996年10月2日 申請日期1995年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月30日
發(fā)明者蔡東宏 申請人:蔡東宏