專利名稱：使金屬鍋體具有高硬度、耐蝕、不沾性的表面加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鍋體的高硬度、耐蝕、不沾性表面加工方法，特別是涉及一種使鍋體表面具有更高的硬度，以及更佳的耐蝕性與不沾性的金屬鍋體的高硬度、耐蝕、不沾性表面加工方法。
以往的金屬鍋體表面處理技術(shù)，如美國(guó)專利第5545439號(hào)中，發(fā)明人揭示了一種堅(jiān)固耐用、不沾性佳，且經(jīng)久使用涂覆層也不會(huì)剝落刮壞的高硬度鋁質(zhì)或鋁合金不沾鍋體的表面處理法，其是將一個(gè)經(jīng)沖模成形的鋁質(zhì)或鋁合金鍋體，經(jīng)凈化處理、烘干處理、電解硬質(zhì)處理、噴砂處理、凈化處理、底層涂裝處理、表層燒結(jié)處理、成形處理等步驟，使鍋體更堅(jiān)固耐用且不沾性及耐磨性更佳。本發(fā)明則是提供使鍋體表面具有更高的硬度，以及更佳的耐蝕性與不沾性的加工處理方法。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種金屬鍋體的高硬度、耐蝕、不沾性表面加工方法，以使鍋體表面具有更高的硬度，以及更佳的耐蝕性與不沾性。
本發(fā)明的主要特征在于將已依序經(jīng)過(guò)凈化及噴砂處理步驟處理完成，而產(chǎn)生直徑、深淺不同、凹凸不平且粗細(xì)不均的凹孔的鍋體表面，進(jìn)行電熔線材被覆處理步驟，以藉由電熔線材被覆層具有較佳的鍵結(jié)力，使電熔線材被覆層的厚度增加，藉以提高鍋體表面的耐蝕性及硬度，同時(shí)，并使電熔線材可呈扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的凹孔上而形成一粗糙面，之后再經(jīng)電解硬質(zhì)處理步驟而于鍋體表面所生成的硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜，仍能依循呈扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的電熔線材而生成一粗糙面，以使經(jīng)底層涂裝處理而以氟碳樹(shù)脂為主的涂覆層，可以完全緊密附著或鍵結(jié)在鍋體的硬質(zhì)氧化膜并可部分滲入鍋體，而有效增進(jìn)鍋體的不沾效果與耐用性。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鍋體表面經(jīng)噴砂處理完成后的剖視示意圖。
圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鍋體表面經(jīng)電熔線材被覆處理的動(dòng)作示意圖。
圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鍋體表面經(jīng)電熔線材被覆處理完成后的部分剖視放大示意圖。
圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鍋體表面形成電解氧化膜的部分剖視放大示意圖。
圖6是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鍋體表面形成硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜經(jīng)底層涂裝處理后的部分剖視放大示意圖。
圖7是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鍋體表面經(jīng)表層燒結(jié)處理后的部分剖視放大示意力。
如圖1所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例的金屬鍋體表面加工方法，主要依序包含有(1)凈化處理、(2)噴砂處理、(3)電熔線材被覆處理、(4)電解硬質(zhì)處理、(5)底層涂裝處理、(6)表層燒結(jié)處理和(7)成形處理等步驟。
(1)凈化處理將一個(gè)經(jīng)沖模成形的鋁質(zhì)金屬鍋體，在沸騰狀態(tài)的三氯乙烯溶液中浸泡，并同時(shí)施以超音波振蕩，使鍋體表面脫脂及去除污物。
(2)噴砂處理將凈化處理完成的鍋體表面，先以顆粒粗糙度#36-#60的氧化鋁(Al2O3)顆粒，以5Kg/cm3高壓空氣沖擊噴射于鍋體表面，如圖2鍋體表面經(jīng)噴砂處理完成后的剖視圖所示，使鍋體1表面產(chǎn)生直徑、深淺不同、凹凸不平且粗細(xì)不均的凹孔11，而這些凹孔11表面中心平均粗糙度(Ra)為4.5-6.0μm，最大表面粗化度(Rmax)的距離則約為35-65μm。而且，前述噴附顆粒狀氧化鋁的目的，主要是為達(dá)成鍋體1表面粗化、脫脂及潔化等效果，藉使往后電熔線材與氟碳樹(shù)脂(PTFE/PFA)涂層的鍵結(jié)力及附著力，可導(dǎo)因于鍋體1表面此一特定的Ra值，而能大幅提高，否則將會(huì)影響到往后的電熔線材與氟碳樹(shù)脂涂層的附著強(qiáng)度。
(3)電熔線材被覆處理如圖3所示，將已完成噴砂處理的鍋體1表面，續(xù)由一高溫(1200-6000℃)高壓(5Kg/cm2～8Kg/cm2)的電弧裝置5對(duì)鍋體1表面進(jìn)行電熔線材被覆處理，該電弧裝置5連通高壓源2，且形成有兩通道51、52，以供兩包含有0.25％的硅(Si)、0.40％的鐵(Fe)、0.10％的銅(Cu)、0.05-0.20％的錳(Mn)、4.5-5.5％的鎂(Mg)、0.05-0.20％的鉻(Cr)、0.10的鋅(Zn)、0.06-0.20％的鈦(Ti)、0.15％的不純物及其余的鋁(Al)等成份組成的鋁合金電熔線材61、62喂送至電弧產(chǎn)生口53，亦即兩鋁合金電熔線材61、62是位于電弧裝置5的兩極，且其間兩鋁合金電熔線材61、62同時(shí)輸送DC 30V-40V，60A-200A的電流，在融熔狀態(tài)下經(jīng)由輥輪組54同時(shí)將兩鋁合金電熔線材61、62逐一喂送至電弧產(chǎn)生口53，此時(shí)，由于兩鋁合金電熔線材61、62都導(dǎo)通有DC 30V-40V，60A-200A的電流，因此，當(dāng)兩鋁合金電熔線材61、62逐漸接近時(shí)，將導(dǎo)致電弧效應(yīng)而產(chǎn)生高達(dá)1200～6000℃的溫度，在此高溫下，兩鋁合金電熔線材61、62會(huì)同時(shí)被融熔成液態(tài)，此時(shí)，再配合由高壓源2供給高壓氣體，將兩鋁合金電熔線材61、62液體直接噴附于鍋體1的表面，該鋁合金電熔線材的合金成份即為5356的鋁合金范圍，為公知耐蝕性極佳的線材，正因前述步驟具有良好的表面粗化度，所以電熔線材被覆層63可具有較佳的鍵結(jié)力，使該電熔線材被覆層63的厚度可高達(dá)30-120μm，而被覆率約為50％-90％，相對(duì)地，該鍋體1也因電熔線材被覆層63的厚度增加，使得其耐蝕性及硬度也相對(duì)提高。同時(shí)，藉由兩極上的兩鋁合金電熔線材61、62的同時(shí)輸出，以及兩鋁合金電熔線材61、62受到電弧裝置5的高溫熔化，使得被高壓氣體噴覆出的兩鋁合金電熔線材61、62液體撞擊于鍋體1表面時(shí)，就如圖4中所示壓力沖擊而呈扁平顆粒狀任意重疊被覆于鍋體1表面的凹孔11上，其被覆率經(jīng)為50％-90％的，粒子線材之間仍形成有間隙，而仍維持一粗糙面。
仍參閱圖3所示，由于凈化、烘干、及噴砂處理步驟中已針對(duì)金屬鍋體表面進(jìn)行表面潔凈及粗化處理后，即有助于液態(tài)鋁合金電熔線材61、62的附著，同時(shí)融熔狀態(tài)的鋁合金電熔線材61、62從其出口端到噴附于鍋體1的距離間具有一106DGE/°F/sec的冷卻速度，而基于有此一冷卻速度的條件下，通常可使得鍋體1的表面溫度大致介于攝氏60度至150度之間，且該溫度絕不至于使鍋體1產(chǎn)生變形，即使薄金屬板也不會(huì)變形。前述的被覆在鍋體1表面的第一層電熔線材被覆層63，即是可使得鍋體1成為一正式產(chǎn)品后增強(qiáng)表面硬度的主因，同時(shí)該硬度可達(dá)9H以上。
(4)電解硬質(zhì)處理將電熔線材被覆處理完成的鍋體表面利用硫酸、硫酸鎂、硫酸亞鐵或其他材料的混合酸，以直流或交直流電解，如圖5所示，是鍋體表面形成電解氧化膜的部分剖視放大示意圖，本實(shí)施例使鍋體1表面滲入電熔線材被覆層63及鍋體1底材而向下滲入生成一層厚度約10-50μm的硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜12，且該層硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜12仍能依循呈扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的電熔線材被覆層63而生成一粗糙面。而且，本電解硬質(zhì)處理的步驟中，混合酸液的濃度為100g/l～350g/l，溫度為-5℃～20℃，電解電壓為10-25V，電流密度為2-3.5A/dm2(約24-37amp/ft2)。
(5)底層涂裝處理如圖6所示，本步驟是將含不同結(jié)合數(shù)的浮游狀態(tài)的氟碳樹(shù)脂懸濁液(PTFA/PFA)，以0.2-3.5Kg/cm2的空氣源噴灑于鍋體1的硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜12粗糙表面，再直接進(jìn)入溫度為50-120℃的烘干爐烘干5分鐘，使該氟碳樹(shù)脂懸濁液滲入鍋體表面直徑、深淺不同的凹凸孔內(nèi)外表層上，形成一層涂覆層13，該涂覆層13厚度為6-15μm，使該涂覆層13緊密附著鍋體1的鋁質(zhì)或鋁合金材質(zhì)內(nèi)及硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜12的外層，而形成一個(gè)附著力強(qiáng)、結(jié)合面積大且硬度高的涂覆層13。
(6)表層燒結(jié)處理如圖7所示，本步驟是將底層涂裝處理完成的鍋體1表面噴灑第二層氟碳樹(shù)脂懸濁夜，再置于溫度為150℃的烘干爐，經(jīng)10分鐘的烘干，然后提升溫度到350-420℃作5分鐘的烘干，所形成第二層的涂覆層14厚度為15-25μm，最后再將鍋體1取出烘干爐即完成。
由以上的實(shí)施步驟說(shuō)明可知，本發(fā)明先經(jīng)噴砂處理及電熔線材被覆處理，而將鋁合金電熔線材被覆于鍋體表面上，以藉由鋁合金電熔線材被覆層具有較佳的鍵結(jié)力，使該鋁合金電熔線材被覆層的厚度可增加至30-120μm，且被覆率也可達(dá)到50％-90％，所以能有效增加鍋體表面的耐蝕性及硬度，同時(shí)藉由該電熔線材可呈扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的凹孔上而形成一粗糙面，使得之后再經(jīng)電解硬質(zhì)處理步驟而于鍋體表面所生成的硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜，仍能依循呈扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的電熔線材而生成一粗糙面，以使經(jīng)底層涂裝處理而以氟碳樹(shù)脂為主的涂覆層(也就是不沾層)，可以完全緊密附著或鍵結(jié)在鍋體的硬質(zhì)氧化膜并可部分滲入鍋體，而有效增進(jìn)鍋體的不沾效果與耐用性。
前述的氟碳樹(shù)脂被覆層可利用鉛筆來(lái)測(cè)試硬度，及利用鋼珠筆來(lái)測(cè)試耐刮性，以及利用百格密著試驗(yàn)來(lái)測(cè)試附著性等性質(zhì)，其中，前述的鉛筆硬度測(cè)試方式，是由不同H值筆芯的鉛筆于工作物(如金屬鍋體1等)表面畫(huà)出一道近10mm的鉛筆痕，再藉立體顯微鏡觀察其劃痕有無(wú)涂膜刮落的痕跡，事實(shí)證明氟碳樹(shù)脂被覆層的硬度高達(dá)9H，而且，鋼珠筆硬度測(cè)試儀是采用具直徑1.0mm鋼珠的筆芯，該筆芯可外接壓力源，將筆芯由5psi壓力開(kāi)始，每增加1psi于預(yù)測(cè)物表面，各劃出約10mm長(zhǎng)度的劃痕，再以立體顯微鏡觀察其劃痕有無(wú)涂膜被鋼珠擠壓而破裂見(jiàn)底材的痕跡，如超過(guò)20％就是2mm，則認(rèn)定在該壓力為不合格(NG)，因此以被覆鍋體的氟碳樹(shù)脂進(jìn)行測(cè)試，可達(dá)最少20psi的耐刮值。至于百格密著試驗(yàn)法，是以利刃在工作物表面割成一百個(gè)小方格(方格大小1-2mm)，再以3M涂膜密著專用測(cè)試膠帶緊粘于方格上，并以立體顯微鏡、冷光型聚光燈觀察小方格的被覆層及撕離后的狀態(tài)，所以當(dāng)氟碳樹(shù)脂被覆蓋進(jìn)行測(cè)試時(shí)，連續(xù)五次均會(huì)順利通過(guò)百格密著試驗(yàn)。不論由前述的鉛筆硬度測(cè)試儀、鋼筆硬度測(cè)度儀或百格密著試驗(yàn)等方式測(cè)試，更加證明氟碳樹(shù)脂被覆層的附著性，以及外在硬度及耐刮等能力有所增進(jìn)。
另外，前述的鍋體表面經(jīng)電熔線材及氟碳樹(shù)脂被覆后，特別利用鹽水浸泡試驗(yàn)來(lái)測(cè)試其耐蝕性。首先，將含量有5％(浸蝕力最強(qiáng))的鹽水適量放入鍋體中并以鍋蓋蓋住，該鹽水后經(jīng)20分鐘的煮沸后，自然冷卻，且鍋體浸泡72小時(shí)后，將鹽水傾斜，而后檢視該基材表面，除了圈狀的水痕外均完全沒(méi)有發(fā)現(xiàn)銹斑，也就是說(shuō)，經(jīng)本案的鍋體因有鋁合金電熔線材的相熔噴覆及電解硬質(zhì)處理的雙重作用，使得鍋體本身具有較佳的高硬度、不沾性等性質(zhì)外，也大幅增加鍋體的耐蝕效果。
綜上所述，本發(fā)明金屬鍋體的高硬度、耐蝕、不沾性表面加工方法，確實(shí)能使鍋體表面具有更高的硬度，以及更佳的耐蝕性與不沾性。
權(quán)利要求
1.一種使金屬鍋體具有高硬度、耐蝕、不沾性表面的表面加工方法，其特征在于包含以下步驟(1)凈化處理步驟將一個(gè)經(jīng)沖模成形的鋁質(zhì)金屬鍋體，浸泡在沸騰狀態(tài)的三氯乙烯溶液中，并同時(shí)施以超音波振蕩，使鍋體表面除垢脫脂；(2)噴砂處理步驟將凈化處理完成的鍋體表面，先以顆粒粗糙度#36-#60的氧化鋁(Al2O3)顆粒，以高壓沖擊噴射于鍋體表面，使鍋體表面產(chǎn)生直徑、深淺不同、凹凸不平且粗細(xì)不均的凹孔表面，而這些凹孔表面中心平均粗糙度(Ra)為4.5-6.0μm，最大表面粗化度(Rmax)的距離則約為35-65μm；(3)電熔線材被覆處理步驟將噴砂處理完成的鍋體表面，均勻被覆有電熔線材，該電熔線材是以包含有0.25％的硅、0.04％的鐵、0.10％的銅、0.05-0.20％的錳、4.5-5.5％的鎂、0.05-0.20％的鉻、0.10的鋅、0.06-0.20％的鈦、0.15％的不純物及其余的鋁為主，而安裝于一1200-6000℃的高溫、5Kg/cm2-8Kg/cm2的高壓的電弧的兩極，藉由兩極上的鋁合金電熔線材的同時(shí)輸出DC 30V-40V，60A-200A的電流，以及兩鋁合金電熔線材受到電弧裝置的高溫熔化，使得噴出的鋁合金電熔線材被覆層是呈扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的凹孔上而形成一粗糙面，且該電熔線材被覆層為30-120μm，而被覆率為50％-90％；(4)電解硬質(zhì)處理步驟將電熔線材被覆處理完成的鍋體表面利用硫酸、硫酸鎂、硫酸亞鐵或其他材料的混合酸液，以直流或交直流電解，而依循呈扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的電熔線材生成一層硬質(zhì)鋁鎂鐵粗糙表面，該硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜厚度為10-50μm，混合酸液的濃度為100g/l～350g/l，溫度為-5℃～20℃，電解電壓為10-25V，電流密度為2-3.5A/dm2；(5)底層涂裝處理處理將含不同結(jié)合數(shù)的浮游狀態(tài)的氟碳樹(shù)脂懸濁液，經(jīng)底層涂裝噴灑于鍋體表面，再將鍋體直接送入溫度為50-120℃的烘干爐烘干5-10分鐘，使該氟碳樹(shù)脂懸濁液能滲入直徑、深淺不同的凹凸孔內(nèi)外表層上，并緊密附著鍋體的鋁質(zhì)或鋁合金材質(zhì)內(nèi)及硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜的外層，形成第一層涂覆層，該第一層涂覆厚度為6-15μm；(6)表層燒結(jié)處理步驟將底層涂裝處理完成的鍋體表面噴灑第二層氟碳樹(shù)脂懸濁夜，再將該鍋體放在溫度為150℃的烘干爐中烘干10分鐘，然后提升溫度到350-420℃作5分鐘的烘干，進(jìn)行燒結(jié)處理，以完成第二層的涂覆層，該涂覆層的厚度為15-25μm，最后再將鍋體取出烘干爐。
全文摘要
一種使金屬鍋體具有高硬度、耐蝕、不沾性表面的表面加工方法,將依序經(jīng)凈化及噴砂處理,而產(chǎn)生數(shù)凹孔的鍋體表面進(jìn)行電熔線材被覆處理,使電容線材被覆層厚度增加,提高鍋體表面耐蝕性及硬度,并使電熔線材呈扁平顆粒狀被覆于凹孔上而形成粗糙面,再經(jīng)電解硬質(zhì)處理使硬質(zhì)鋁鎂鐵氧化膜仍依循扁平顆粒狀被覆于鍋體表面的電熔線材而生成粗糙面,使再經(jīng)底層涂裝處理的涂覆層,可完全緊密附著或鍵結(jié)在鍋體的硬質(zhì)氧化膜并部分滲入鍋體,增進(jìn)不沾性。
文檔編號(hào)A47J37/10GK1197850SQ9710424
公開(kāi)日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1997年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月29日
發(fā)明者蔡?hào)|宏 申請(qǐng)人:蔡?hào)|宏