專利名稱：射出成型機(jī)用螺桿的一種新型表面處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，特別是一種耐腐蝕性及耐磨性的射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝。
背景技術(shù)：
射出成型機(jī)在進(jìn)行塑化時(shí)，需要將射料筒內(nèi)的固體顆粒原料從入料口送至注射口。通常，射料筒裝置中有一螺桿用以推進(jìn)原料前進(jìn)，螺桿在射料筒內(nèi)會(huì)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)挺進(jìn)，使得原料能夠在射料筒中均勻塑化，并保持流體的狀態(tài)。螺桿在料筒內(nèi)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，處在一種高溫、高壓、高的機(jī)械扭力、高的摩擦環(huán)境以及腐蝕環(huán)境下工作，因此在使用一段時(shí)間過后，螺桿上的螺棱會(huì)嚴(yán)重的耗損，因而減損了螺桿以及整個(gè)射出成型機(jī)的壽命。為此，現(xiàn)有發(fā)展出一些技術(shù)，在螺桿表面上進(jìn)行若干處理，例如是滲氮處理或者是電鍍金屬處理，以延長螺桿的使用壽命。然而，這些技術(shù)都無法同時(shí)達(dá)到高耐腐蝕性以及高耐磨耗的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明于是提出一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，能同時(shí)滿足螺桿耐腐蝕性以及耐磨耗性的需求。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于具有一螺桿基材，接著形成一化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層以及一物理氣相沉積層，其中化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層設(shè)置在螺桿基材上，而物理氣相沉積層則設(shè)置在化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層的表面上。本發(fā)明由于使用化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層以及物理氣相沉積層，故能同時(shí)具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有耐腐蝕性以及耐磨性的需求，可有效延長螺桿的壽命。


圖1所示為本發(fā)明一種高耐腐蝕性及高耐磨性的射出成型機(jī)的螺桿的示意圖。圖2所示為圖1中螺桿區(qū)域A的放大示意圖。圖3至圖5所示為本發(fā)明與已知處理技術(shù)對(duì)于抗腐蝕性的比較示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下:100螺桿基材104化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層101螺棱106物理氣相沉積層102 螺槽
具體實(shí)施例方式為使熟知本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員能更進(jìn)一步了解本發(fā)明，下文特列舉本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達(dá)成的功效。
請(qǐng)參考圖1，所示為本發(fā)明一種耐腐蝕性及耐磨性的射出成型機(jī)的螺桿的示意圖。如圖1所不，螺桿100為一長形柱狀結(jié)構(gòu),其表面具有一螺棱101以及位于螺棱101間的一螺槽102。于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，螺槽102具有一橫截面為弧形的槽，使得螺桿100在出料管(圖1中未示)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原料能沿著螺槽102內(nèi)緩緩向出料口移動(dòng)。本發(fā)明螺桿100優(yōu)選為金屬材質(zhì)，例如SACM645、SKD61、SKH-9、38CrMoAl、40Cr等，但不以上述為限。螺桿100的作用是對(duì)塑料進(jìn)行輸送、壓實(shí)、熔化、攪拌和施壓，塑料及硬質(zhì)填充物(如玻璃纖維等)對(duì)螺桿的磨損非常之大，因此具有高的耐磨性是必需的；此外，螺桿100在工作時(shí)，塑膠原料會(huì)釋放出腐蝕性氣體，因此具有耐腐蝕的特性也是基本的需求。因此，本發(fā)明提供了一種既能耐腐蝕而又具有高耐磨特性的螺桿，以符合目前工業(yè)工藝的標(biāo)準(zhǔn)。請(qǐng)參考圖2，所示為圖1中螺桿區(qū)域A的放大示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的螺桿100的表面具有一化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層104以及一物理氣相沉積(physical vapordeposition, PVD)層106。于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層104會(huì)鍍?cè)诼輻U100的整個(gè)表面，包括螺棱101以及螺槽102的表面；而物理氣相沉積層106則設(shè)置在鍍層104的表面，并均勻地覆蓋在鍍層104上。本發(fā)明的化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層104所形成的厚度可以達(dá)到I至50微米(micro meter),較佳為5至20微米,且其硬度為維式硬度(Vickers HardnesS)HVQ.Q25500至1200間?；瘜W(xué)鍍層或電化學(xué)鍍的物質(zhì)例如是鎳(Ni)、鉻(Cr)等，但不以上述為限。 本發(fā)明優(yōu)選的化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層104物質(zhì)是鎳，因?yàn)殒嚹軌蛱釅蜉^佳的耐腐蝕性，制作工藝較為成熟，且鍍鎳層與PVD層106具有較好的結(jié)合力?；瘜W(xué)鍍鎳的具體步驟，舉例來說，首先包含一除油步驟，例如用超聲波在70°C清洗10分鐘，溶液配方為:氫氧化鈉30-40g/L，碳酸鈉20-30g/L，三聚磷酸鈉20_30g/L，0P-10乳化劑l_2ml/L0接著，進(jìn)行一除銹步驟，可選用2.5Kg氣壓，280#的玻璃珠進(jìn)行噴砂處理。然后，進(jìn)行一酸液活化處理，活化是使零件能獲得充分活化的表面，這種酸蝕對(duì)于不同材質(zhì)的零件所用的酸液是不同的。本實(shí)驗(yàn)采用1: 4稀鹽酸；溫度:室溫；時(shí)間:10-20秒。一般要求當(dāng)工件表面有大量細(xì)小均勻氣泡溢出時(shí)停止活化。最后進(jìn)行一鍍鎳步驟，化學(xué)鍍鎳鍍液主要成分有硫酸鎳、次磷酸鈉、醋酸鈉、絡(luò)合劑、光亮劑、純水等原料，溫度85-90°C。鍍鎳層厚度可通過時(shí)間來控制。于本發(fā)明另一實(shí)施例中，電化學(xué)鍍鎳的除油和除銹步驟與化學(xué)鍍鎳的步驟相同。最后一步電化學(xué)鍍鎳步驟，鍍液主要成分為硫酸鎳150-250/g.L_\氯化鈉8-10/g.L'硼酸 30-35/g.L'硫酸鈉 60-80/g.L'硫酸鎂 50-80/g.L—1，pH 值 4.8-5.4，溫度 15-35/。。，陰極電流密度0.8-1.5/A.dm_2，時(shí)間依電鍍層厚度而定。接著，在形成了化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層104后，隨即在鍍層104上形成一物理氣相沉積層106。于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，物理氣相沉積層106的厚度大約為I至10微米，較佳為3至6微米。物理氣相沉積的物質(zhì)例如是鈦(Ti)、氮(N)、碳(C)、硅(Si)、鋯(Zr)、鉻(Cr)、鋁(Al)等，但不以上述為限。本發(fā)明的物理氣相沉積層106的制造工藝包含空心陰極放電鍍膜(hollow cathode discharge,HCD)、電弧(ARC)鍍膜或者派射(sputtering)鍍膜等，但不以上述為限。舉例一，若以電弧鍍膜的方式，可用鉻鋁(CrAl)靶材，在400°C、-80V偏壓、100A偏電流、I帕氣壓、500SCCM的N2流量條件下沉積I小時(shí)，得到4微米的氮化鉻鋁(CrAlN)涂層，表面硬度為HVaQ253000-4000，優(yōu)選為3200-3800，最佳為3400至3600。舉例
二，若以空心陰極放電鍍膜的方式，可用鈦(Ti)塊，在380°C、-80V偏壓、160A偏電流、0.8帕氣壓、500SCCM的N2流量條件下沉積I小時(shí)，得到3微米的氮化鈦(TiN)涂層，表面硬度為HVa(l252300。值得注意的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都應(yīng)了解，前述所列舉的化學(xué)鍍或電化學(xué)鍍步驟與物理氣相沉積步驟僅為本發(fā)明其中的一種實(shí)施方式，本發(fā)明的化學(xué)鍍或電化學(xué)鍍步驟與物理氣相沉積步驟不以上述為限，只要是以化學(xué)鍍或電化學(xué)鍍與物理氣相沉積相結(jié)合來形成的鍍層，都應(yīng)屬本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明所形成的螺桿100，表面上具有化學(xué)鍍或電化學(xué)鍍層104以及物理氣相沉積層106，可以具有較佳的耐腐蝕性以及耐磨性?，F(xiàn)有的螺桿處理技術(shù)，例如滲氮處理、鍍鉻處理、或者單獨(dú)的物理氣相沉積處理，都無法達(dá)到本發(fā)明既能抗腐蝕又能抗磨的功效。請(qǐng)參考圖3至圖5，所示為本發(fā)明與已知處理技術(shù)對(duì)于耐腐蝕性的比較示意圖，圖3至圖5為螺桿經(jīng)各種表面處理后，浸泡在18%的鹽酸(HCl) 10分鐘后，以顯微鏡觀察的示意圖。其中，圖3為已知技術(shù)中，螺桿經(jīng)滲氮處理的實(shí)施例，圖4為已知技術(shù)中，螺桿經(jīng)單獨(dú)PVD沉積氮化鉻鋁(CrAlN)處理的實(shí)施例，圖5為本發(fā)明先化學(xué)鍍鎳后再物理氣相沉積氮化鉻鋁(CrAlN)的實(shí)施例。如圖3以及圖4所示,經(jīng)滲氮或者單獨(dú)PVD沉積氮化鉻招(CrAlN)處理的螺桿明顯的會(huì)被鹽酸溶液所侵蝕，而有銹斑的產(chǎn)生。而相較于本發(fā)明先化學(xué)鍍鎳再沉積氮化鉻鋁(CrAlN)的實(shí)施例方式，則是沒有觀察到有被腐蝕的跡象，證明本發(fā)明所提供「先化學(xué)鍍?cè)傥锢須庀喑练e」處理后的螺桿，可以具有較佳的抗腐蝕能力。同樣的，本發(fā)明所形成的物理氣相沉積層106，其維式硬度高達(dá)HVa(l252000-4000間，亦可以具有高硬度的表現(xiàn)，可延長螺桿100的整體壽命。此外，本發(fā)明的精神在于結(jié)合“化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層以及物理氣相沉積層”兩者的優(yōu)點(diǎn)，而具有高耐磨以及高耐腐蝕性的特性。因此本發(fā)明的螺桿100，其實(shí)施態(tài)樣不限于前述僅有單層鍍層104以及單層物理氣相沉積層106的方式。舉例來說，亦可能具有兩層或兩層以上相同或不同材質(zhì)的化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層104，然后再其上形成兩層或兩層以上物理氣相沉積層106，以希望能增加螺桿100本身的抗腐蝕能力或者抗磨損能力。并且，由于“化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層以及物理氣相沉積層”已經(jīng)具有高耐磨以及高耐腐蝕性，因此螺桿100本身所選用的基體材質(zhì)可以不耐磨與不耐腐蝕。綜合以上描述，本發(fā)明提出的一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，結(jié)合了化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層以及物理氣相沉積層，故能同時(shí)具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有耐腐蝕性以及耐磨性的特性，可有效延長螺桿的壽命，也能節(jié)省工藝的成本。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于包含: 提供一螺桿基材； 進(jìn)行一化學(xué)鍍工藝或電化學(xué)鍍工藝，以形成一化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層鍍于該螺桿基材上；以及 進(jìn)行一物理氣相沉積工藝，以形成一物理氣相沉積層鍍?cè)谠摶瘜W(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層上。
2.如權(quán)利要求1所述的射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于該物理氣相沉積層是直接生長在該鍍化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層的表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于該化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層包含鎳或鉻。
4.如權(quán)利要求1所述的一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于該化學(xué)鍍層或電鍍層的厚度實(shí)質(zhì)上介于5至20微米之間。
5.如權(quán)利要求1所述的一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于該化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層的硬度實(shí)質(zhì)上介于維式硬度HVa(l25500-1200間。
6.如權(quán)利要求1所述的一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于該物理氣相沉積層包含鈦、氮、碳、硅、鋯、鉻或鋁。
7.如權(quán)利要求1所述的一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征在于該物理氣相沉積層的厚度實(shí)質(zhì)上介于I至10微米之間。
8.如權(quán)利要求1所述的一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝， 其特征在于該物理氣相沉積層的硬度實(shí)質(zhì)上介于維式硬度HVa(l252000-4000間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射出成型機(jī)用螺桿的表面處理工藝，其特征是在一螺桿基材上形成一化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層以及一物理氣相沉積層，其中化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層鍍?cè)诼輻U基材上，而物理氣相沉積層則鍍?cè)诨瘜W(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層的表面上。本發(fā)明由于同時(shí)使用化學(xué)鍍層或電化學(xué)鍍層以及物理氣相沉積層，故能同時(shí)具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有耐腐蝕性以及耐磨性的需求，可延長螺桿的使用壽命。
文檔編號(hào)B29C45/60GK103103524SQ20111035770
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者袁安素, 沈?qū)W忠, 余東海 申請(qǐng)人:超晶科技有限公司, 納諾人工晶體(平湖)有限公司, 東莞瀚晶納米材料有限公司, 臺(tái)州超晶人工晶體有限公司, 常州超晶人工晶體有限公司, 重慶超晶人工晶體有限公司