專利名稱：使金屬鍋表面具有高硬度不沾性等特性的表面加工處理方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種使金屬鍋表面具有高硬度、不沾性等特性的表面加工處理方法。
本申請的原申請人已于1990年07月21日向中國專利局提交申請案號為01904860.7號的專利申請案，所述申請曾公開過一種使工作物(如金屬鍋體)表面具有高硬度、不沾性等特性的表面加工處理方法，具備有氫化鋁供給機、電熔機、鐵氟龍(PTFE)供給機，以及上述材料于其表面全面完成加工處理的工作物等。而所述發(fā)明的特征在于在工作物表面施以高壓(5-8Kg/cm2以上)氧化鋁(60#-80#)噴涂處理，使工作物達到表面清潔、粗化為第一步驟；制成電熔線材金屬，(金屬材質是可為銅、鋅、鉻、鋁、碳鋼及不銹鋼待合金制成的線材)施以高溫(4500-8000℃)高壓(5-8Kg/cm2)電弧的電壓電流(DC30V-40V，100A-300A)在融熔狀態(tài)下以106DGE/F/sec的冷卻速度涂覆于工作物表面，借以形成增強工作物表面硬度的第一層電熔線材涂覆層為第二步驟；將工作物表面施以高壓(4Kg/cm2)的鐵氟龍(PTFE)噴涂，再加以高溫(420℃/5min)燒成，使工作物表面形成有至少一層以上的鐵氟龍(PTFE)不沾性及可更強化硬度的涂覆層為第三步驟。
原先申請的設計確實使得工作物(如金屬鍋體)表面具有高硬度、不沾性待物性的表面，但是，當原方案設計開始產品化后，發(fā)明人為使鐵氟龍(PTFE)涂覆層在實際產品化時能更完美地實施，發(fā)明人乃積十年以上對鐵氟龍(PTFE)表面加工處理的經(jīng)驗，并經(jīng)過多次試驗后，產生此一新發(fā)明。
本發(fā)明的主要目的是在提供一種表面加工處理方法，針對產品化后的鐵氟龍涂覆層實施噴涂，而使工作物表面具有高硬度、不沾性等特性。
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明；

圖1所示是本發(fā)明較佳實施例的第一步驟示意圖。
圖2所示是本發(fā)明較佳實施例的第二步驟示意圖。
圖3所示是本發(fā)明較佳實施例的第三步驟示意圖。
圖4所示是本發(fā)明較佳實施例的鐵氟龍層噴涂示意圖。
圖5所示是本發(fā)明一較佳實施例的第三步驟另一個示意圖。
請參閱圖1是本發(fā)明較佳實施例的第一步驟示意圖所示，圖1顯示對一個工作物(以下皆以金屬鍋體1為例說明)表面進行氧化鋁噴涂的動作，使得經(jīng)氧化鋁噴涂后金屬鍋體1的表面粗度為4.5-5.5μm(是指中心線平均粗度值Ra)，所述金屬鍋體1是已經(jīng)鍛鑄或其他的機械加工方法成型的鍋體，且其材質為金屬(如鐵、鋼、銅及鋁等)。
請參閱圖1，首先，由可產生壓縮空氣的高壓氣源2連接噴管3，所述噴管3的上緣適當處連接承納有粒度為60#-80#的粉末狀氧化鋁4的漏斗31，所述噴管3的噴放口32與工作物1表面間保持一適當?shù)木嚯x，繼續(xù)經(jīng)由高壓氣源2釋放出高壓(5-8Kg/cm2)空氣連帶粉末狀氧化鋁4自噴管3的噴口32撞擊金屬鍋體1表面，從而使金屬鍋體1表面清潔及粗化(噴附后的Ra為4.5-5.5μm)，以利于下一步驟的實施。噴涂粉末狀氧化鋁4主要是為達成表面粗化，脫脂及潔化，使以后涂層的粘結力及附著力可因為此一特定的粗度Ra值而能大幅度提高，否則將會影響到以后的涂層及成品的機械強度。
再請參閱圖2是本發(fā)明較佳實施例的第二步驟示意圖所示，當金屬鍋體1表面經(jīng)上述的表面清潔及粗化處理后，繼續(xù)由高溫(4500-8000℃)高壓(5Kg/cm2-8Kg/cm2)電弧裝置5對金屬鍋體1表面進行硬化處理，所述電弧裝置5也連通高壓電源2，且形成供兩電熔線材6(可為金屬線材)輸送至電弧產生口上的兩個通道51、52、且其間兩電熔線材6同時輸入DC30V-40V，100A-300A的電流，在融熔狀態(tài)下經(jīng)由輥輪組54將兩電熔線材6逐一輸送至電弧產生口53，此時，由于兩電熔線材6均接通有DC30V-40V，100A-300A的電流，因此，當兩電熔線材6逐漸接近時將導致電弧電弧效應而產生高達4500-8000℃的溫度(當然，此溫度可根據(jù)線材的材質進行適當?shù)恼{整)。在此高溫下，兩電溶線材6將被融熔成液態(tài)，并配合由高壓氣源2供的高壓氣體將液態(tài)的電熔線材6噴涂于金屬鍋體1的表面，所述電弧產生口53至金屬鍋體1的距離約為20-50cm，而其噴涂物速度約為100m-300m/sec。
請參閱圖2所示，已經(jīng)表面清潔及粗化處理后的金屬鍋體1表面，使其有助于液態(tài)電熔線材6的附著，同時融熔狀態(tài)的電熔線材6從其出口端到噴涂于金屬鍋體1的距離使其具有106DGE/°F/sec的冷卻速度，而在此冷卻速度的條件下，通常可使得金屬鍋體1的表面溫度是大致介于攝氏60度到150度間，且上述溫度絕不至于使金屬鍋體1產生變形，即使薄金屬板也不會變形。上述涂覆在金屬鍋體1表面的第一層電熔線材涂覆層11，就是可使得金屬鍋體1成為正式產品后增強表面硬度的主要原因，同時所述硬度也根據(jù)電熔線材6的材質而定，而上述電熔線材的材質為金屬(如銅、鋅、鎳、鉻、鋁、碳鋼及不銹鋼等)，且上述的各種金屬材質在4500℃的溫度下均可輕易地被熔化，另外，當噴涂電熔線材涂覆層11后的金屬鍋體1，其中心線處平均粗度值是5.0-8.0μm，而其電熔線材被覆層的膜厚為40-90μm。
圖3是本發(fā)明較佳實施例的第三步驟示意圖，且圖4是鐵氟龍層噴涂示意圖，由圖可知，金屬鍋體1表面經(jīng)過電熔線材涂覆層11硬度加強處理后，繼續(xù)由承裝有鐵氟龍7(PTFE)的噴管8同樣地連到前述的高壓氣源2，并對金屬鍋體1表面進行第一層鐵氟龍層71(PTFE)噴涂。此時，金屬鍋體1表面可要求加熱至90-100℃，時間則約5-10分鐘，使得鐵氟龍7(PTFE)呈干燥狀附著在金屬鍋體1表面，形成第一層鐵氟龍(PTFE)涂覆層71(俗稱PRIMERCOATING)，而有關本層所噴涂的物質為含量較高的鐵氟龍樹脂(FLUOROCARBONRESIN)，其次則為密著劑(BINDERRESIN)，再則為微量的著色劑(PIGMENT)與界面活性劑(SURFACEACTIVE)，而以上各物質的成份比例共約為30-40%，其余的成份為溶劑(SOLVENT，如水)，而本涂層的厚度約為5-10μm。
圖5是本發(fā)明較佳實施例的第三步驟的示意圖，由圖可知，再對金屬鍋體1表面進行第二層鐵氟龍層72(PRFE)噴涂(俗稱TOPCOATING)。此時，金屬鍋體1表面也同樣要加熱至90-100℃，同時則約5-10分鐘，使得鐵氟龍7(PTFE)呈干燥狀且附著在金屬鍋體1表面，形成第二層鐵氟龍(PTFE)涂覆層72，而本層所噴涂的物質為含量較高的鐵氟龍樹脂(FLUORO-CARBONRESIN)，其次則為微量的著色劑(PIGMENT)與界面活性劑(SURFACEACTIVE)，而以下各物質的成份比例共約40-50%，其余的成份為溶劑(SOLVENT，如水)，但是本層并無密著劑(BINDERRESIN)的成份，而本涂層的厚度約為15-20μm。
最后對金屬鍋體1表面進行第三層鐵氟龍層73(PTFE)噴涂(俗稱CLEARCOATING)，此時，金屬鍋體1表面則須提升加熱至400-420℃，時間則約3-5分鐘，使得鐵氟龍7(PTFE)呈干燥狀附著在金屬鍋體1表面，形成第三層鐵氟龍(PTFE)涂覆層73，而本層所噴涂的物質為含量較高的鐵氟龍樹脂(FLUOROCARBONRESIN)，其次則為微量的界面活性劑(SURFACEACTIVE)，而以上各物質的成份比例共約為60%以下，其余的成份為溶劑(SOLVENT，如水)，但是本層并無著色劑(PIGMEN)與密著劑(BINDERRE-SIN)的成份，而本涂層的厚度約為3-6μm，依此方式涂覆后的中心線外平均粗度值為2.5-5.5μm，且涂覆的總厚度為23-36μm，同時所述金屬鍋體1表面的硬度維持在8H-9H，而高于一般的2H-3H，且也能使金屬鍋體1表面確實具有不沾性。
而所謂上述的涂覆材料中，成份最多者為鐵氟龍樹脂(FLUOROCARBONRESIN)，著色劑(PIGMENT)對鐵氟龍樹脂(FLUOROCARBONRESIN)而言，其含量極微，而界面活性劑(SURFACEACTIVE)與著色劑(PIGMENT)含量相同或可為相對的微量，而為了提高對金屬鍋體1的密著性，除了鐵氟龍樹脂(FLUOROCARBONRESIN)以外，通常會加入前述的密著劑(BINDERRESIN)，其含量在鐵氟龍樹脂(FLUOROCARBONRESIN)的1/3以下。
綜上所述，采用本發(fā)明的步驟可連續(xù)實施使金屬鍋體1表面形成多層鐵氟龍(PTFE)涂覆層。而且所述鐵氟龍(PTFE)涂覆層是可完全滲入前述電熔線材涂覆層表面的凹隙，并借助電熔線材被覆層堅硬質體的支撐，進而增進整體鐵氟龍(PTFE)涂覆層的附著性及硬度，至于硬度測試值可由常見于市面的鉛筆硬度測試儀或鋼硬度測試儀而測得，在此不再加以詳述。
所以，從以上的實施步驟說明可知，本發(fā)明可產生下列的優(yōu)點和功效1.對于一般的金屬，非金屬物品均可利用本發(fā)明來增強物品表面的硬度及不沾性，運用范圍極為廣泛。
2.實施高溫高壓電熔線材涂覆，使物品的硬度、耐蝕性大大提高。
3.附加連續(xù)多層的鐵氟龍(PTFE)涂覆層，使得物品不僅具有光滑的表面，更可配合上述的電熔線材涂覆層抵抗外來的磨擦及具有不沾性，使用年限加長。
4.油污的不沾性強，方便清洗，維護容易。
權利要求
1.一種使工作物表面具有高硬度、不沾性等特性的表面加工處理方法，具備有氧化鋁供給機、電熔機、鐵氟龍(PTFE)供給機以及上述材料在其表面全面完成加工處理的工作物；所述方法包括分別對工作物表面施以高壓氧化鋁噴涂處理，使工作物達到表面清潔、粗化的第一步驟；將電熔線材均勻涂覆于工作物表面的第一層電熔線材涂覆層的第二步驟；以及將工作物表面施以高壓的鐵氟龍(PTFE)噴涂，再施以適當溫度燒成，使工作物表面形成有至少一層以上的鐵氟龍(PTFE)涂覆層的第三步驟；其特征在于所述工作物表面進行鐵氟龍層(PTFE)噴涂的過程，是先將工作物表面加熱至90-100℃，時間則約5-10分鐘，使得鐵氟龍(PTFE)呈干燥狀地附在工作物表面，形成一層鐵氟龍(PTFE)涂覆層(俗稱PRIMERCOA-TING)，而本層所噴涂的物質為含量較高的鐵氟龍樹脂(FLUOROCARBONRESIN)，其次為密著劑(BINDERRESIN)，以及微量的著色劑(PIGMENT)與界面活性劑(SURFACEACTIVE)，而以上各物質的成份比例共約為30-40%，其余的成份為溶劑，而本涂層的厚度約為5-10μm。
2.根據(jù)權利要求1所述的使工作物表面具有高硬度。不沾性等特性的表面加工處理方法，其特征在于經(jīng)過所述步驟處理后的工作物，其中心線平均粗度值是4.5-5.5μm。
3.根據(jù)權利要求1所述的使工作物表面具有高硬度、不沾性等特性的表面加工處理方法，其特征在于也可再對工作物表面進行第二層鐵氟龍層(PTFE)噴涂(俗稱TOPCOATING)，此時，工作物表面也同樣要加熱至90-100℃，時間則約5-10分鐘，使得鐵氟龍(PTFE)呈干燥狀地附在工作物表面，形成第二層鐵氟龍(PTFE)涂覆層，而本層所噴附的物質為含量較高的PTFE樹脂(FLUOROCARBONRESIN)，其次為微量的著色劑(PIGMGNT)與界面活性劑(SURFACEAC-TIVE)，而以上各物質的成份比例共約為40-50%，其余的成份為溶劑，而本涂層的厚度約為15-20μm。
4.根據(jù)權利要求3所述的使工作物表面具有高硬度、不沾性等特性的表面加工處理方法，其特征在于經(jīng)所述第二層鐵氟龍層(PTFE)噴涂步驟處理后的工作物，其中心線處平均粗度值是5.0-8.0μm，而其電熔線材涂覆層的膜厚為40-90μm。
5.根據(jù)權利要求3所述的使工作物表面具有高硬度，不沾性等特性的表面加工處理方法，其特征在于所述第二層鐵氟龍層(PTFE)噴涂后，也可再對工作物表面進行第三層鐵氟龍層(PTFE)噴涂(俗稱CLEARCOATING)，此時，工作物表面須提升加熱至400-420℃，時間約3-5分鐘，使得鐵氟龍(PTFE)呈干燥狀地附在工作物表面，形成第三層鐵氟龍(PTFE)涂覆層，而有關本層所噴涂的物質為含量較高的鐵氟龍樹脂(FIUOROCARBONRESIN)，其次為微量的界面活性劑(SURFACEACTIVE)，而以上各物質的成份比例共約為60%以下，其余的成份為溶劑，而本涂層的厚度約為3-6μm。
6.根據(jù)權利要求5所述的使工作物表面具有高硬度、不沾性等特性的表面加工處理方法，其特征在于所述經(jīng)過第三層鐵氟龍層(PTFE)噴涂步驟處理后的工作物，其中心線處平均粗度值是2.5-5.5μm。
全文摘要
本發(fā)明是一種使工作物表面具有高硬度，不沾性等特性的表面加工處理方法，包括分別對工作物表面施以高壓氧化鋁噴涂處理，使工作物達到表面清潔、粗化的第一步驟將電熔線材均勻涂覆于工作物表面的第一層電熔線材涂覆層的第二步驟；以及將工作物表面施以高壓的鐵氟龍(PTFE)噴涂，再加上適當?shù)母邷責?，使工作物表面形成有至少一層以上的鐵氟龍(PTFE)涂覆層的第三步驟。
文檔編號B05D7/14GK1100344SQ9311753
公開日1995年3月22日 申請日期1993年9月15日 優(yōu)先權日1993年9月15日
發(fā)明者蔡東宏 申請人:士正實業(yè)有限公司