使工件表面具有高硬度、不粘性等特质的加工处理方法 本发明涉及一种表面加工处理方法，特别是涉及一种使工件表面具有高硬度、不粘性、针孔少及内聚力低等的特性，可防止红锈及龟裂，增加使用寿命的表面处理方法。
本案的申请人以前曾向中国专利局提交过两项专利申请，其申请号为90104860.7及93117532.1，此两项专利申请案为一种使工件(如金属锅体)表面具有高硬度、不沾性等特质的表面加工处理方法，而实施发明的装置必须具备有氧化铝供给机、电熔机、铁氟龙(PTFE聚四氟乙烯)供给机，以及利用前述装置完成表面加工处理的工件等。其特点在于包含：(1)对工件表面进行高压(5-8kg/cm2以上)氧化铝(60#-80#)喷附处理，使工件达到表面清洁、粗化；(2)对金属制成的电熔线材(可为铜、锌、镍、铬、铝、碳钢及不锈钢等合金制成的线材)施以高温(4500-8000℃)高压(5-8kg/cm2)电弧的电压电流(DC30V-40V，100A-300A)，将其在融熔状态下以106DGE/°F/sec的冷却速度被覆于工件表面，以形成可增强工件表面硬度的第一层电熔线材被覆层；(3)对工件表面进行高压(4kg/cm2)的铁氟龙(PTFE)喷附，再施以高温(420℃/5min)烧成，使工件表面形成有至少一层的铁氟龙(PTFE)的不沾性及可强化硬度的被覆层。
前述的设计确实能使工件(如金属锅体)表面具有高硬度、不沾性等特质，但是，在步骤(3)中进行铁氟龙(PTFE)的喷附时，由于铁氟龙(PTFE)的结晶度高达99％以上，而结晶度高地物质在烧结后具有针孔多及内聚力高的特性，针孔多就可能直接透穿至母材(前述电熔线材被覆层或是工件的表面)，使母材直接暴露，与外界接触而容易产生红锈，而且，内聚力高就可能在烧成后，使铁氟龙(PTFE)各分子间相互拉紧的力量大而容易产生龟裂。
本发明的目的在于提供一种表面加工处理方法，它针对产品化后的铁氟龙被覆层实施喷覆，使工件表面具有高硬度、不沾性及耐腐蚀等特质，而且，完成表面加工处理后的工件表面具有针孔少及内聚力低的特性，可防止红锈及龟裂，增加使用寿命。
本发明的特点在于：对已预先完成表面清洁及粗化，并且具有电熔线材被覆层的工作表面喷附以氟碳树脂并且以适当的高温烧制，使工件表面具有高硬度、不沾性及耐腐蚀等特质。
本发明主要包括；(1)对工件表面进行高压氧化铝喷附处理，使工件表面清洁、粗化；(2)将电熔线材均匀被覆于工件表面，形成电熔线材被覆层；(3)对工件表面进行高压的氟碳树脂喷附，再以适当的高温烧制，使工件表面形成至少一层的氟碳树脂被覆层，在该氟碳树脂的被覆层喷覆于工件之后，该被覆层的总厚度在23-36μm间，且工件的硬度达到8H-9H，使工件表面具有高硬度、不沾性及耐腐蚀等特质。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
图1是本发明较佳实施例的第一步骤示意图；
图2是本发明较佳实施例的第二步骤示意图；
图3是本发明较佳实施例的第三步骤示意图；
图4是本发明较佳实施例的氟碳树脂层喷附示意图；
图5是本发明较佳实施例的第三步骤的另一个示意图。
根据本发明的较佳实施例使工件表面具有高硬度、不沾性等特质的表面加工处理方法包括以下的步骤；
(1)第一步骤—如图1所示，利用氧化铝供给机对工件1(以下以金属锅体1为例)表面进行氧化铝喷附，使经氧化铝喷覆后的金属锅体1的表面粗度为4.5-5.5μm(是指中心线平均粗度值，也就是一般所称的Ra值)，该金属锅体1为一个已经锻铸或以其他机械加工方法成型的锅体，且其材质为金属(如铁、钢、铜、铝等)。
如图1所示，首先，由一个能产生压缩空气的高压源2连接一个喷管3，该喷管3的上缘连通一个承置有粒度为60#-80#粉末状氧化铝4的漏斗31，该喷管3的喷放口32与金属锅体1的表面间保持有一段距离，再经由高压源2释压，使高压(5-8kg/cm2)空气连带粉末状氧化铝4从喷管3的喷放口32喷击金属锅体1的表面，从而使金属锅体1的表面清洁并粗化(喷附后的Ra为4.5-5.5μm)。因为喷附粉末状氧化铝4可达到表面粗化、脱脂及洁化，可使往后涂层的键结力及附着力及因此而特定的Ra值大幅度地提高，否则会影响往后的涂层及成品的机械强度。
(2)第二步骤—如图2所示，在金属锅体1的表面经第一步骤的表面清洁及粗化处理之后，再利用电熔机中可产生高温(4500-8000℃)高压(5kg/cm2-8kg/cm2)的电弧装置5对金属锅体1的表面进行硬化处理，该电弧装置5连通高压电源2，形成两个通道51、52，将两电熔线材6(可为金属线材)送至电弧产生口53，且对其间的两电熔线材6同时输送DC30V-40V，100A-300A的电流，在融熔状态下经由辊输组54将两电熔线材6送至电弧产生口53，由于两电熔线材6有DC30V-40V，100A-300A的电流，因此，当两电熔线材6逐渐接近时将导致电弧效应而产生高达4500-8000℃的温度(此温度可随线材6的材质适当调整)，在此高温下，两电熔线材6呈融熔状态，并配合由高压源2供给的高压气体将液态的电熔线材6喷附于金属锅体1的表面上，该电弧产生口53至金属锅体1的距离约为20-50cm，而其喷附速度约为100m-300m/sec。
仍请参阅图2所示，续前所述，经过表面清洁及粗化处理的第一步骤后的金属锅体1的表面有助于液态电熔线材6的附着，而且融熔状态的电熔线材6从出口端到喷附于金属锅体1的距离间具有106DGE/°F/sec的冷却速度，通常可使金属锅体1的表面温度大致为摄氏60度到150度间，此温度使金属锅体1不会产生变形，即使薄金属板也不会变形。前述被覆在金属锅体1的表面的第一层电熔线材被覆层11就是可使金属锅体1的最后成品增加表面硬度的主因，该硬度视电熔线材6的材质而定，该电熔线材的材质可为金属，如铜、锌、镍、铬、铝、碳钢及不锈钢等，各种金属材质在4500℃的温度下都可轻易地被融熔。另外，在喷附电熔线材被覆层11后的金属锅体1上，其中心线平均粗度值为5.0-8.0μm，而其电熔线材被覆层11的膜厚为40-90μmm。
(3)第三步骤—如图3所示，并请参阅图4所示的氟碳树脂层喷附示意图，氟碳树脂(PERFLUOROCARBON RESIN)主要为聚四氟乙烯(POLYTETRAFLUOROTHYLENE，俗称PTFE)及全氟烯醚共聚物(PERFLUOROALKOXY FLUOROCARBON RFSIN，俗称PFA)的组成物，因PFA的结晶度约在40-90％而明显低于PTFE，所以PFA能形成较均匀的涂膜及较佳的耐腐蚀效果。但是单纯的PFA无法有效地加工喷附于工件表面上，所以必须与PTFE作一定比例的混合，才能达到喷覆的功效，使完成表面加工处理后的工件表面具有针孔少，内聚力低及耐腐蚀的特性，可防止红锈及龟裂，增加使用寿命。
如图3和4所示，金属锅体1的表面经过第二步骤的电熔线材被覆层11硬度加强处理后，使一个承装有氟碳树脂(PTFE/PFA)的喷管7同样地连通前述的高压源2(此设备为氟碳树脂供给机)，由喷管7对金属锅体1的表面进行第一层氟碳树脂(PTFA/PFA)的喷附，此时，金属锅体1的表面可加热至90-100℃，时间约5-10分钟，使氟碳树脂(PTFE/PFA)呈干燥状态地附着在金属锅体1的表面上，形成第一层氟碳树脂(PTFA/PFA)被覆层71(俗称PRIMERCOATING)，此层所喷附的物质为含量较高的氟碳树脂(PERFLUO-ROCARBON RESIN)，其中PTFE与PFA各约为55-60％与40-45％，其次为密着剂(BINDER RESIN)，再则为微量的着色剂(PIG-MENT)与界面活性剂(SURFACEACTIVE)，以上各物质的成份比例共约为26-42％，其余的成份为溶剂(SOLVENT，如水)，而本层涂附的厚度约为5-10μm。
如图5所示，在喷附上述的第一层氟碳树脂(PTFE/PFA)之后，再对金属锅体1的表面进行第二层氟碳树脂(PTFE/PFA)的喷附(俗称TOP COATING)，此时，金属锅体1的表面也同样加热至90-100℃，，时间约5-10分钟，使氟碳树脂(PTFA/PFA)呈干燥状态地附着在金属锅体1的表面上，形成第二层氟碳树脂(PTFE/PFA)被覆层72，此层所喷附的物质为含量较高的氟碳树脂(PERFLUO-ROCARBON RESIN)，其中PTFE与PFA各约为55％与45％，其次为微量的着色剂(PIGMENT)与界面活性剂(SURFACE ACTIVE)，以上各物质的成份比例共约40-50％，其余的成份为溶剂(SOL-VENT，如水)，此层并没有密着剂(BINDER RESIN)的成份，而此层涂附的厚度约为15-20μm。
最后对金属锅体1的表面进行第三层氟碳树脂(PTFE/PFA)的喷附(俗称CLEAR COATING)，将金属锅体1的表面提升加热至400-420℃，其时间约3-5分钟，使氟碳树脂(PTFA/PFA)呈干燥状态地附着在金属锅体1的表面上，形成第三层氟碳树脂(PTFE/PFA)被覆层73。此层所喷附的物质为含量较高的氟碳树脂(PER-FLUOROCARBON RESIN)，其中PTFE与PFA各约为55％与45％，其次为微量的界面活性剂(SURFACE ACTIVE)，以上各物质的成份比例共约为60％以下，其余的成份为溶剂(SOLVENT，如水)，此层没有着色剂(PIGMENT)与密着剂(BINDER RESIN)的成份，而本层涂附的厚度约为3-6μm。依此方式涂附之后的中心线平均粗度值为2.5-5.5μm，且涂附的总厚度为23-36μm，同时该金属锅体1的表面硬度维持在8H-9H，高于一般的2H-3H，并且也能使金属锅体1的表面具有不沾性。
在前述的涂附材料中，成份最多的是氟碳树脂(PERFLUORO-CARBON RESIVE)，着色剂(PIGMENT)对氟碳树脂(PERFLUORO-CARBON RESIN)来说，其含量极微，而界面活性剂(SURFACE AC-TIVE)与着色剂(PIGMENT)含量相同或可呈相对的微量，为了提高对金属锅体1的密着性，除了氟碳树脂(PERFLUOROCARBONRESIN)以外，通常会加入前述的密着剂(BINDER RESIN)，其含量在氟碳树脂(PERFLUOROCARBON RESIN)的1/3以下。
如上所述，本发明的步骤可连续地进行，以使金属锅体1的表面形成多层氟碳树脂(PTFE/PFA)被覆层。而且该氟碳树脂(PTFE/PFA)被覆层可完全地渗入前述电熔线材被覆层表面的凹陷，并由电熔线材被覆层的坚硬质体支撑，从而增进整体氟碳树脂(PTFE/PFA)被覆层的附着力及硬度。至于硬度测试值可利用常见的铅笔硬度测试仪或钢硬度测试仪而测得，对此不加以详述。
由以上的步骤说明可知，本发明具有下面的优点：
1.对于一般的金属、非金属物品都可利用本发明来增强物品表面的硬度及不沾性，运用范围非常广泛。
2.进行高温高压电熔线材被覆，使物品的硬度、耐蚀性大为提高。
3.连续多层的氟碳树脂(PTFE/PFA)被覆层加附使物品不仅具有光滑的表面，而且还可以配合上述的电熔线材被覆层抵抗外来的磨擦及具有不沾性，延长使用年限。
4.油污的不沾性强，方便清洗，维护容易。