專利名稱：金屬表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬表面處理方法，特別是金屬材質(zhì)的鍋具表面處理方法。
目前的金屬表面處理大體依其用途需要有不同的方式，而應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)上的用品也多得不勝枚舉，即以家庭廚房中所使用的鍋具而言，其所用材質(zhì)不外乎鐵、鋁、不銹鋼等金屬，現(xiàn)今煎、炒、煮、炸等鍋具使用得相當(dāng)廣泛的表面處理不外特氟龍(TEFLON)處理(或稱氟素樹脂加工)，其結(jié)構(gòu)及加工方式如圖6、圖7所示，為求得良好的氟素樹脂51附著于鍋面5，首先必須于金屬表面沖擊出凹孔52，目前一般此種噴砂處理都選用粒度60#-100#的玻璃砂或氧化鋁單一種噴擊，使在鍋面造成深度約10-25μm的凹，使噴涂的氟素樹脂51能有效的附著，待干燥后予以加熱烘干使凝固硬化，而特氟龍的氟素樹脂51層優(yōu)點(diǎn)是能令金屬鍋的不沾(粘)鍋性能良好，使食物不易燒(烤)焦且較易清洗，但是前述的表面處理，一來(lái)由于鍋面5沖擊的凹孔淺且小又平坦均勻，使噴涂的氟素樹脂51附著力不佳而容易脫落，故其特性雖有不沾性，但此一結(jié)合度的不良使其不耐磨，因此壽命并不長(zhǎng)久，如圖8所示，在金屬材質(zhì)的鏟匙于鍋內(nèi)磨擦動(dòng)作，將很快的使氟素樹脂51呈塊狀的磨損剝落，金屬鍋的原質(zhì)層又浮現(xiàn)，失去原有效能，是其常見最大的致命傷有鑒于前述金屬鍋結(jié)構(gòu)及制造方法的不理想以及實(shí)用上的缺陷，本發(fā)明人積多年專業(yè)生產(chǎn)制造的經(jīng)驗(yàn)，積極進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)及開發(fā)，而為使本發(fā)明能發(fā)揮更佳產(chǎn)業(yè)上利用價(jià)值，期間更歷經(jīng)多次試作改良，終于完成一種革命性的金屬表面處理方法來(lái)應(yīng)用在鍋具并改善其目前缺陷情況。
本發(fā)明的主要目的即在于提供一種金屬表面處理方法，其利用(特氟龍)氟素樹脂不沾、抗粘特性，將樹脂與金屬表面強(qiáng)力的結(jié)合，使其不脫落而常保其性能及使用壽命。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的制造方法是以粗細(xì)不均的鋼砂、鋼珠或鋼礫或三者混合，以高壓強(qiáng)力沖擊金屬表面作噴砂處理，使表面產(chǎn)生三種痕跡不同，深淺、粗細(xì)不均勻的凹凸表面，再以磷酸鹽皮膜處理作防銹、耐蝕及強(qiáng)化與氟素樹脂密著性，然后將(特氟龍)氟素樹脂噴涂于具多孔性及吸收性良好的磷化皮膜表面，使氟素樹脂能充分的提漬到粗細(xì)不均、形狀互異的谷底縫隙里面強(qiáng)力附著，再于干燥后加熱烘干成型。或者將噴砂處理改以金屬材先行脫脂后，以酸堿性蝕刻劑使其表面粗糙化，再行后續(xù)處理。
一種金屬表面處理方法，經(jīng)由噴砂處理、磷酸鹽皮膜處理、氟素樹脂加工及加熱烘干而成型，其特征在于(一)噴砂處理以粗細(xì)鋼砂或鋼珠或具有銳利角的鋼礫或三者混合，高壓沖擊爆射于金屬的表面，使其產(chǎn)生直徑、深淺不同，凹凸不平、粗細(xì)不均勻而形狀雜亂的凹孔；(二)磷酸鹽皮膜處理皮膜生成前做微量油質(zhì)的脫脂，復(fù)以磷酸錳、磷酸鋅或磷酸鐵的鹽類加上界面活性劑與促進(jìn)劑，在不影響金屬基材本體的物理性質(zhì)下，使金屬基材的表面產(chǎn)生溶解，一方面同時(shí)生成一層雜亂的微細(xì)粗糙面，即生成皮膜層，其過程如下式脫脂→水洗→水洗→干燥→表面調(diào)整粗化→磷酸鹽皮膜處理→水洗→水洗→熱水洗→干燥→涂裝；其處理?xiàng)l件是PH4-6,40-60℃之間，約5-10分鐘以浸漬或噴霧方法進(jìn)行，干燥后必需短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一步驟；(三)氟素樹脂加工將各結(jié)合數(shù)不同的浮游狀態(tài)懸濁液氟素樹脂，噴涂于附著有磷酸鹽皮膜的凹孔表面，使氟素樹脂能充分的浸漬到粗細(xì)不均的各凹孔波谷縫隙里面，堅(jiān)牢的密著于皮膜表面；(四)加熱烘干成型在氟素樹脂干燥后放入爐中加熱，使粒子相互溶解結(jié)合并凝固硬化而成。
一種金屬表面處理方法，經(jīng)由化學(xué)蝕刻、磷酸鹽皮膜處理、氟素樹脂加工及加熱烘干而成型，其特征在于(一)化學(xué)蝕刻其蝕刻劑可分為酸及堿，其中酸蝕刻是以酸性氟化氨200g/l加硫酸或硝酸100g/l的混合劑以25-40℃經(jīng)60-100秒的蝕刻，或以氟化氨50-150g/l加硫酸銨適量混合，在常溫下經(jīng)2-3分鐘的蝕刻，堿蝕刻則以氫氧化鈉200g/l加硝酸鈉250g/l的混合劑以65-80℃經(jīng)30-60秒的蝕刻而成，或以氫氧化鈉50-100g/l加氟化鈉20-40g/l混合，以60-80℃經(jīng)1-3分鐘的蝕刻而成；(二)磷酸鹽皮膜處理皮膜生成前做微量油質(zhì)的脫脂，復(fù)以磷酸錳、磷酸鋅或磷酸鐵的鹽類加上界面活性劑與促進(jìn)劑，在不影響金屬基材本體的物理性質(zhì)下，使金屬基材的表面產(chǎn)生溶解，一方面同時(shí)生成一層雜亂的微細(xì)粗糙面，即生成皮膜層，其過程如下式脫脂→水洗→水洗→干燥→表面調(diào)整粗化→磷酸鹽皮膜處理→水洗→水洗→熱水洗→干燥→涂裝；其處理?xiàng)l件是PH4-6,40-60℃之間，約5-10分鐘以浸漬或噴霧方法進(jìn)行，干燥后必需短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一步驟(三)氟素樹脂加工將各結(jié)合數(shù)不同的浮游狀態(tài)懸濁液氟素樹脂，噴涂于附著有磷酸鹽皮膜的凹孔表面，使氟素樹脂能充分的浸漬到粗細(xì)不均的各凹孔波谷縫隙里面，堅(jiān)牢的密著于皮膜表面；(四)加熱烘干成型在氟素樹脂干燥后放入爐中加熱，使粒子相互溶解結(jié)合并凝固硬化而成。
一種金屬表面處理方法，其特征是在金屬表面形成凹凸不平形狀不一的凹孔結(jié)構(gòu)，其內(nèi)附著一層磷酸鹽皮膜，而磷酸鹽皮膜上又密著一層氟素樹脂。
噴砂處理以5-15kg/cm的強(qiáng)力壓縮空氣，借噴嘴噴射或以摔輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鼓風(fēng)翼片強(qiáng)大離心力，沖擊爆射于金屬的表面，使其產(chǎn)生約0.5-1.5m/m直徑、30-80μm深的凹孔為佳。
磷酸鹽皮膜處理后，生成有1-2.5g/m的磷化皮膜為佳。
氟素樹脂加熱烘干成型是于爐中先以120℃左右溫度經(jīng)約5分鐘后，再調(diào)至300-450℃溫度5-10分鐘為佳本發(fā)明的處理，是在鐵、鋁或不銹鋼等金屬表面加工，其效果良好，特別是使用在鍋具的實(shí)施例上尤具功效，而其亦可應(yīng)用于工業(yè)上的其他用途，例如模具生產(chǎn)中的球模或鞋模，需要脫模離型性較佳者亦可做此表面處理，故凡熟悉此項(xiàng)技藝者，在不脫離此技術(shù)領(lǐng)域中所衍生產(chǎn)品，均應(yīng)屬本發(fā)明的范疇當(dāng)可理解。
發(fā)明人希望提出強(qiáng)調(diào)的是，單純的于金屬表面，特別是鍋具表面做氟素樹脂加工并非本發(fā)明所首次提出的，另一方面，于金屬表面做磷酸鹽皮膜處理以得防銹及增加密著性亦非本發(fā)明所首次提出的，但是上述所詳細(xì)說(shuō)明的包含磷酸鹽皮膜處理及氟素樹脂加工處理，配合不同制造條件的一貫程序安排，被使用于金屬表面處理，特別是鍋具表面加工，這一整體性的制造方法則是本發(fā)明所提出的，而此一結(jié)構(gòu)亦是創(chuàng)新的。因此，本發(fā)明所提供的金屬表面處理方法及其所生成的結(jié)構(gòu)完全與現(xiàn)有技術(shù)不同，并能達(dá)到發(fā)明的預(yù)期目的，不但符合實(shí)用且具高度進(jìn)步性，在產(chǎn)業(yè)利用上更深具開發(fā)價(jià)值以下結(jié)合附圖及附件并以鍋具為實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的制造流程及其結(jié)構(gòu)特征、性能、目的。


圖1為本發(fā)明噴砂處理后的金屬剖面示意圖。
圖2為本發(fā)明磷化皮膜處理后的金屬剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明氟素樹脂噴涂燒結(jié)完成剖面示意圖。
圖4為本發(fā)明以鍋鏟操作一段時(shí)間后構(gòu)造剖面示意圖。
圖5為本發(fā)明生成磷酸鹽皮膜斷面模型6為現(xiàn)有技術(shù)金屬表面噴砂處理后的剖面示意圖。
圖7為現(xiàn)有技術(shù)氟素樹脂噴涂燒結(jié)完成的剖面示意圖。
圖8為現(xiàn)有技術(shù)金屬鍋表面以鍋鏟操作后構(gòu)造剖面示意圖。
圖9為本發(fā)明所述鍋具表面粗細(xì)不均的噴砂表面影像合成照片圖。
圖10為本發(fā)明所述鍋具表面磷化皮膜處理后金屬表面影像合成照片11為本發(fā)明所述鍋具表面化學(xué)蝕刻后金屬表面影像合成照片放大圖。
圖12為本發(fā)明所述鍋具表面長(zhǎng)時(shí)間使用后表面影像合成照片放大圖。
請(qǐng)參閱圖1及圖9所示，本發(fā)明的制造程序如下(一)噴砂處理為提高氟素樹脂的密著性，選用粗細(xì)鋼砂或鋼珠或具有銳利角的鋼礫或三者混合，以5-15kg/cm的強(qiáng)力壓縮空氣，通過噴嘴噴射或以摔輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鼓風(fēng)翼片強(qiáng)大離心力，沖擊爆射于金屬1的表面，使其產(chǎn)生混合三種痕跡且約0.5-1.5m/m直徑、30-80μm的深淺不同，凹凸不平、粗細(xì)不均勻而形狀離亂的凹孔11，當(dāng)然表面亦可單獨(dú)的選用鋼砂或鋼珠或鋼礫噴擊。
(二)磷酸鹽皮膜處理如圖2、圖5所示，在皮膜形成前做微量油質(zhì)的脫脂，復(fù)以磷酸錳、磷酸鋅或磷酸鐵的鹽類加上界面活性劑與促進(jìn)劑，在不影響金屬基材本體的物理性質(zhì)下，使金屬基材的表面產(chǎn)生溶解，一方面同時(shí)形成一層雜亂的微細(xì)粗糙面，即生成有1-2.5g/m的磷化皮膜(12)層，(配合圖10所示)其過程大致如下式脫脂→水洗→水洗→干燥→表面調(diào)整粗化→磷酸鹽皮膜處理→水洗→水洗→熱水洗→干燥→涂裝其處理?xiàng)l件大約是PH4-6,40-60℃之間，約5-10分鐘以浸漬或噴霧方法進(jìn)行，干燥后必需短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一步驟。
更具體的說(shuō)，磷酸鹽皮膜處理，原為鋼鐵材的防銹處理而研究，其應(yīng)用于金屬涂裝前的底層防銹，并增加其基材的耐蝕性與密著性，此皮膜對(duì)涂料有一種分子內(nèi)引力產(chǎn)生，所以對(duì)涂料有密著性良好的效果，其膜厚雖無(wú)法正確的測(cè)出，但以皮膜重量可算出其厚度(皮膜的比重約為1。2)，就本發(fā)明的金屬基材而言，是以尖銳的金鋼砂形成雜亂形粗糙面，故金鋼砂的尖銳角有可能斷裂存在于基材凹孔中，為防止其斷裂銳角在涂裝后產(chǎn)生銹蝕，而先以磷酸鹽皮膜處理，使斷裂于金屬基材上的尖銳角做防銹保護(hù)及增加附著性，避免其后經(jīng)氟素樹脂噴涂的底層尖銳角產(chǎn)生氧化或生銹，以致氟素樹脂膜脫落，此為氟素樹脂處理技術(shù)的一大創(chuàng)新，亦是現(xiàn)有技術(shù)不沾鍋處理方式大不相同的主要特點(diǎn)所在。
(三)氟素樹脂加工如圖3所示，將0.2-0.5μm微粒的各種結(jié)合數(shù)不同如聚四氟乙烯(PTFE)等均一聚合氟素樹脂的浮游狀態(tài)懸濁液氟素樹脂，噴涂于凹孔11而附著于磷酸鹽皮膜12的表面，使氟素樹脂13能充分的浸漬到粗細(xì)不均的各凹孔11波谷縫隙里面，堅(jiān)牢的密著于皮膜12表面。
(四)加熱烘干成型在氟素樹脂13干燥后放入由40℃逐漸升到120-400℃甚至可達(dá)450℃的爐中加熱，使粒子相互溶解結(jié)合并凝固硬化，達(dá)到非常耐蝕、不沾性極佳的堅(jiān)硬表面，其中加熱若以120℃左右溫度經(jīng)約5分鐘后，再調(diào)至300-450℃溫度5-10分鐘則效果更好當(dāng)然其條件視不同性質(zhì)的涂料而有差異。
如圖4及圖12所示，經(jīng)此表面處理后的鍋面，即使在使用一段時(shí)間后，其尖銳處鏟掉后，仍在谷底凹處尚有氟素樹脂的存在(圖12所示的黑色部分即為氟素樹脂)，保持其良好的優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑及不沾性。
除此之外，前述步驟(一)的噴砂處理，亦可因不同的金屬材及鍋具用途需求而改變，例如電子鍋之內(nèi)鍋，其表面粗度要求較細(xì)、較平滑，其亦可省略噴砂程序，而將金屬材先行脫脂后，以酸堿性化學(xué)蝕刻劑使其表面粗糙化，如圖11所示，再行后續(xù)處理。
該化學(xué)蝕刻的蝕刻劑可分為酸及堿二方面，其中酸蝕刻是例如以酸性氟化氨200g/l加硫酸或硝酸100g/l的混合劑以25-40℃經(jīng)60-100秒的蝕刻，或以氟化氨50-150g/l加硫酸銨適量混合，在常溫下經(jīng)2-3分鐘的蝕刻，堿蝕刻則以氫氧化鈉200g/l加硝酸鈉250g/l的混合劑以65-80℃經(jīng)30-60秒的蝕刻而成，或以氫氧化鈉50-100g/l加氟化鈉20-40g/l混合，以60-80℃經(jīng)1-3分鐘的蝕刻而成。
權(quán)利要求
1.一種金屬表面處理方法，經(jīng)由噴砂處理、磷酸鹽皮膜處理、氟素樹脂加工及加熱烘干而成型，其特征在于(一)噴砂處理以粗細(xì)鋼砂或鋼珠或具有銳利角的鋼礫或三者混合，高壓沖擊爆射于金屬的表面，使其產(chǎn)生直徑、深淺不同，凹凸不平、粗細(xì)不均勻而形狀雜亂的凹孔；(二)磷酸鹽皮膜處理皮膜生成前做微量油質(zhì)的脫脂，復(fù)以磷酸錳、磷酸鋅或磷酸鐵的鹽類加上界面活性劑與促進(jìn)劑，在不影響金屬基材本體的物理性質(zhì)下，使金屬基材的表面產(chǎn)生溶解，一方面同時(shí)生成一層雜亂的微細(xì)粗糙面，即生成皮膜層，其過程如下式脫脂→水洗→水洗→干燥→表面調(diào)整粗化→磷酸鹽皮膜處理→水洗→水洗→熱水洗→干燥→涂裝；其處理?xiàng)l件是PH4-6,40-60℃之間，約5-10分鐘以浸漬或噴霧方法進(jìn)行，干燥后必需短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一步驟；(三)氟素樹脂加工將各結(jié)合數(shù)不同的浮游狀態(tài)懸濁液氟素樹脂，噴涂于附著有磷酸鹽皮膜的凹孔表面，使氟素樹脂能充分的浸漬到粗細(xì)不均的各凹孔波谷縫隙里面，堅(jiān)牢的密著于皮膜表面；(四)加熱烘干成型在氟素樹脂干燥后放入爐中加熱，使粒子相互溶解結(jié)合并凝固硬化而成。
2.一種金屬表面處理方法，經(jīng)由化學(xué)蝕刻、磷酸鹽皮膜處理、氟素樹脂加工及加熱烘干而成型，其特征在于(一)化學(xué)蝕刻其蝕刻劑可分為酸及堿，其中酸蝕刻是以酸性氟化氨200g/l加硫酸或硝酸100g/l的混合劑以25-40℃經(jīng)60-100秒的蝕刻，或以氟化氨50-150g/l加硫酸銨適量混合，在常溫下經(jīng)2-3分鐘的蝕刻，堿蝕刻則以氫氧化鈉200g/l加硝酸鈉250g/l的混合劑以65-80℃經(jīng)30-60秒的蝕刻而成，或以氫氧化鈉50-100g/l加氟化鈉20-40g/l混合，以60-80℃經(jīng)1-3分鐘的蝕刻而成；(二)磷酸鹽皮膜處理皮膜生成前做微量油質(zhì)的脫脂，復(fù)以磷酸錳、磷酸鋅或磷酸鐵的鹽類加上界面活性劑與促進(jìn)劑，在不影響金屬基材本體的物理性質(zhì)下，使金屬基材的表面產(chǎn)生溶解，一方面同時(shí)生成一層雜亂的微細(xì)粗糙面，即生成皮膜層，其過程如下式脫脂→水洗一水洗→干燥→表面調(diào)整粗化→磷酸鹽皮膜處理→水洗→水洗→熱水洗→干燥→涂裝；其處理?xiàng)l件是PH4-6,40-60℃之間，約5-10分鐘以浸漬或噴霧方法進(jìn)行，干燥后必需短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一步驟；(三)氟素樹脂加工將各結(jié)合數(shù)不同的浮游狀態(tài)懸濁液氟素樹脂，噴涂于附著有磷酸鹽皮膜的凹孔表面，使氟素樹脂能充分的浸漬到粗細(xì)不均的各凹孔波谷縫隙里面，堅(jiān)牢的密著于皮膜表面；(四)加熱烘干成型在氟素樹脂干燥后放入爐中加熱，使粒子相互溶解結(jié)合并凝固硬化而成。
3.一種金屬表面處理方法，其特征是在金屬表面形成凹凸不平形狀不一的凹孔結(jié)構(gòu)，其內(nèi)附著一層磷酸鹽皮膜，而磷酸鹽皮膜上又密著一層氟素樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面處理方法，其特征是噴砂處理以5-15kg/cm的強(qiáng)力壓縮空氣，借噴嘴噴射或以摔輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鼓風(fēng)翼片強(qiáng)大離心力，沖擊爆射于金屬的表面，使其產(chǎn)生約0.5-1.5m/m直徑、30-80μm深的凹孔為佳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的金屬表面處理方法，其特征是磷酸鹽皮膜處理后，生成有1-2.5g/m的磷化皮膜為佳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的金屬表面處理方法，其特征是氟素樹脂加熱烘干成型是于爐中先以120℃左右溫度經(jīng)約5分鐘后，再調(diào)至300-450℃溫度5-10分鐘為佳。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬表面處理方法,特別是金屬材質(zhì)的鍋具,經(jīng)噴砂處理產(chǎn)生凹凸不平雜亂表面,通過磷酸鹽皮膜處理予以防銹及強(qiáng)化基材密著性,再予皮膜上附著氟素樹脂,經(jīng)加熱烘干燒結(jié)成型的方法;或?qū)⒔饘俨南刃忻撝?以酸堿性蝕刻劑使其表面粗糙化,再行后續(xù)處理。
文檔編號(hào)B05D7/14GK1222585SQ9712015
公開日1999年7月14日 申請(qǐng)日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月14日
發(fā)明者游天來(lái) 申請(qǐng)人:游天來(lái)