高效能船舶用螺旋桨结构及其制作方法.pdf

一种高效能船舶用螺旋桨结构及其制作方法，其包含下列各步骤：提供一螺旋桨坯体，该螺旋桨坯体的材质选用轻质金属材料；对该螺旋桨坯体表面进行类陶瓷化处理，以形成一类陶瓷层；对该类陶瓷层表面进行披覆，该类陶瓷层表面形成一低阻力层；由此，本发明能够提供螺旋桨质轻、高强度、耐腐蚀以及低摩擦的机械性质，具有节能、低成本以及延长使用寿命的特色。

权利要求书
1、  一种高效能船舶用螺旋桨制作方法，其包含下列各步骤：
a)提供一螺旋桨胚体，该螺旋桨胚体的材质选用轻质金属材料；
b)对该螺旋桨胚体表面进行类陶瓷化处理，以形成一类陶瓷层；以及
c)对该类陶瓷层表面进行披覆，该类陶瓷层表面形成一低阻力层。

2、  依据权利要求1所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤a)的该螺旋桨胚体的材质选自铝、镁、钛以及其合金所构成族群中的其中一种。

3、  依据权利要求1所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤b)的该类陶瓷层，是以阳极处理形成，阳极处理的方式选自电化学激化阳极处理法、微弧氧化阳极处理法、电浆电解氧化阳极处理法以及电浆化学氧化阳极处理法其中一种。

4、  依据权利要求1所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是以浸渍方式形成。

5、  依据权利要求1所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚四氟乙烯。

6、  依据权利要求5所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚四氟乙烯浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间为1～100分钟，取出后于摄氏100度～500度的环境下进行干燥10分钟。

7、  依据权利要求1所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚亚酰胺。

8、  依据权利要求7所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚亚酰胺浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间为1～30分钟，取出后于摄氏120度～240度的环境下进行干燥1～60分钟，再于摄氏300度的环境下进行干燥60分钟。

9、  依据权利要求1所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚酰胺。

10、  依据权利要求9所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚酰胺浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间为1～60分钟，取出后于摄氏120度的环境下进行干燥60分钟。

11、  依据权利要求1所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚碳酸酯。

12、  依据权利要求11所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚碳酸酯浓度5％～55％的水溶液，浸渍时间为5～15分钟，取出后于摄氏120度～180度的环境下进行干燥60分钟。

13、  依据权利要求1所述的高效能螺旋桨制作方法，其中，包含有一步骤d)对该低阻层表面形成一装饰层。

14、  一种以权利要求1所述高效能船舶用螺旋桨制作方法制得的螺旋桨，包含有：
一螺旋桨胚体，选用轻质金属材料；
一类陶瓷层，是以类陶瓷化处理形成于该螺旋桨胚体表面；以及
一低阻力层，形成于该类陶瓷层表面。

15、  依据权利要求14所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚四氟乙烯。

16、  依据权利要求14所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚亚酰胺。

17、  依据权利要求14所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚酰胺。

18、  依据权利要求14所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚碳酸酯。

19、  依据权利要求14所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，包含有一装饰层形成于该低阻层表面。

说明书高效能船舶用螺旋桨结构及其制作方法
技术领域
本发明与船舶有关，详细地说是指一种高效能船舶用螺旋桨结构及其制作方法。
背景技术
由于船舶的螺旋桨长期在碱性且高盐分的海水环境下运行，对于抗防腐蚀性的要求甚高；因此一般螺旋桨采用不锈钢(stain steel)材质制作，以达到提高抗防腐蚀的目的。
然而，不锈钢的比重约为7.93(g/cm3)，一般金属的比重约为1.74(g/cm3)(镁)～7.9(g/cm3)(钢)之间，不锈钢相较于一般金属显然比重较重；换言之，以不锈钢所制成的螺旋桨重量会较重；当马达在驱动螺旋桨时，往往需要比较大的马力进行驱转，具有机械惯性高的缺点，成为船舶动力的消耗主因之一；因此，螺旋桨的耗能过高常成为船舶动力系统设计的难题。此外，不锈钢在加工方面较为困难，并不适用于需要多次加工的场合，例如：螺旋桨胚体于成形后的再加工。
再者，由于不锈钢对水的表面张力较小的关系；当螺旋桨于水中运转时，水分容易附着在螺旋桨表层上；即当以不锈钢制成的螺旋桨在快速转动的情形下，螺旋桨与水分之间会相对产生较大的摩擦力，使螺旋桨的耗能情形更加严重。
综上所述，公知的螺旋桨具有上述的缺失而有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效能船舶用螺旋桨结构及其制作方法，以期能克服公知技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其包含下列各步骤：
a)提供一螺旋桨胚体，该螺旋桨胚体的材质选用轻质金属材料；
b)对该螺旋桨胚体表面进行类陶瓷化处理(ceramic-like coatingprocess)，以形成一类陶瓷层；以及
c)对该类陶瓷层表面进行披覆，该类陶瓷层表面形成一低阻力层。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤a)的该螺旋桨胚体的材质选自铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)以及其合金所构成族群中的其中一种。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤b)的该类陶瓷层，是以阳极处理(anodizing)形成，阳极处理的方式选自电化学激化阳极处理法(electric-chemical collide oxidation anodizing；ECCO anodizing)、微弧氧化阳极处理法(micro-arc oxidation anodizing；MAO anodizing)、电浆电解氧化阳极处理法(plasma electrolytic oxidation anodizing；PEO anodizing)以及电浆化学氧化阳极处理法(plasma chemical oxidation anodizing；PCOanodizing)其中一种。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是以浸渍方式(dipping)形成。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间约为1～100分钟，取出后于摄氏100度～500度的环境下进行干燥10分钟。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚亚酰胺(polyimide)。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚亚酰胺(polyimide)浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间约为1～30分钟，取出后于摄氏120度～240度的环境下进行干燥1～60分钟，再于摄氏300度的环境下进行干燥60分钟。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚酰胺(polyamide)。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚酰胺(polyamide)浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间约为1～60分钟，取出后于摄氏120度的环境下进行干燥60分钟。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层为聚碳酸酯(polycarbonate)。
所述的高效能船舶用螺旋桨制作方法，其中，步骤c)所述及的该低阻力层，是将完成步骤b)的该螺旋桨胚体置入含有聚碳酸酯(polycarbonate)浓度5％～55％的水溶液，浸渍时间约为5～15分钟，取出后于摄氏120度～180度的环境下进行干燥60分钟。
所述的高效能螺旋桨制作方法，其中，还包含有一步骤d)对该低阻层表面形成一装饰层。
本发明提供的上述高效能船舶用螺旋桨制作方法制得的螺旋桨，包含有：
一螺旋桨胚体，选用轻质金属材料；
一类陶瓷层，是以类陶瓷化处理(ceramic-like coating process)形成于该螺旋桨胚体表面；以及
一低阻力层，形成于该类陶瓷层表面。
所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)。
所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚亚酰胺(polyimide)。
所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚酰胺(polyamide)。
所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，该低阻力层为聚碳酸酯(polycarbonate)。
所述的高效能船舶用螺旋桨，其中，还包含有一装饰层形成于该低阻层表面。
本发明经由上述步骤，能克服公知技术存在的缺陷，提供螺旋桨质轻、高强度、耐腐蚀以及低摩擦的机械性质；其相较于公知技术，具有节能(energy-saving)、低成本以及延长使用寿命的特色。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的制作流程图。
图2为本发明一较佳实施例的加工示意图，其主要揭示螺旋桨胚体表面于处理前的情形。
图3为本发明一较佳实施例的加工示意图，其主要揭示螺旋桨胚体表面于形成类陶瓷层的情形。
图4为本发明一较佳实施例的加工示意图，其主要揭示类陶瓷层表面于形成低阻力层的情形。
图5为本发明一较佳实施例的螺旋桨的立体图。
图6为图5中沿6-6方向的剖视图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的结构、特征及功效所在，举以下较佳实施例并配合附图说明如后：
请参阅图1至图6，本发明提供的高效能船舶用螺旋桨制作方法的一较佳实施例，其制作步骤如下：
a)首先，提供一螺旋桨胚体10，该螺旋桨胚体10的材质选用轻质金属材料；其中，该螺旋桨胚体10的材质选自铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)以及其合金所构成族群中的其中一种；其中，铝的比重约为2.71(g/cm3)，镁的比重约为1.7(g/cm3)，钛的比重约为4.5(g/cm3)；本实施例的该螺旋桨胚体(10)是选以铝(Al)为例。
b)对该螺旋桨胚体10表面进行类陶瓷化处理(ceramic-like coatingprocess)，以形成一类陶瓷层20(如图3所示)；其中，该类陶瓷层20是以阳极处理(anodizing)形成，阳极处理的方式选自电化学激化阳极处理法(electric-chemical collide oxidation anodizing；ECCO anodizing)、微弧氧化阳极处理法(micro-arc oxidation anodizing；MAO anodizing)、电浆电解氧化阳极处理法(plasma electrolytic oxidation anodizing；PEO anodizing)以及电浆化学氧化阳极处理法(plasma chemical oxidation anodizing；PCOanodizing)其中一种；本实施例的该类陶瓷层20是选以电化学激化阳极处理法(ECCO anodizing)为例，该类陶瓷层20为氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)。
c)对该类陶瓷层20表面进行披覆，该类陶瓷层20表面形成一低阻力层30(如图4所示)；该低阻力层30是以浸渍方式(dipping)形成；该低阻力层30可为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚亚酰胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)以及聚碳酸酯(polycarbonate)；其中，当该低阻力层30选用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)，其处理方式如下：将完成步骤b)的该螺旋桨胚体10置入含有聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间约为1～100分钟，取出后于摄氏100度～500度的环境下进行干燥10分钟。当该低阻力层(30)选用聚亚酰胺(polyimide)，其处理方式如下：将完成步骤b)的该螺旋桨胚体10置入含有聚亚酰胺(polyimide)浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间约为1～30分钟，取出后于摄氏120度～240度的环境下进行干燥1～60分钟，再于摄氏300度的环境下进行干燥60分钟。当该低阻力层(30)系选用聚酰胺(polyamide)，其处理方式如下：将完成步骤b)的该螺旋桨胚体10置入含有聚酰胺(polyamide)浓度1％～50％的水溶液，浸渍时间约为1～60分钟，取出后于摄氏120度的环境下进行干燥60分钟。当该低阻力层(30)选用聚碳酸酯(polycarbonate)，其处理方式如下：将完成步骤b)的该螺旋桨胚体10置入含有聚碳酸酯(polycarbonate)浓度5％～55％的水溶液，浸渍时间约为5～15分钟，取出后于摄氏120度～180度的环境下进行干燥60分钟。至此，即可得到一高效能船舶用螺旋桨1(如图5及图6所示)。
d)另外，使用者可依视觉上的外观需要对该低阻层30表面形成一装饰层(图中未示)，即可于该高效能螺旋桨1表面形成特定视觉效果；本实施例的该装饰层为颜料且以涂装方式形成于该低阻层30表面。其中，本步骤d)并非制作该高效能船舶用螺旋桨1的必要步骤。
由此，本发明经由上述步骤，其先选自以铝、镁以及钛等轻质金属制作该螺旋桨胚体10，其相较于公知用以不锈钢等材质设计的螺旋桨，因具有轻质效果，可以将该高效能船舶用螺旋桨1于旋转时的机械惯性约可降低至不锈钢材质的25％；因此，马达驱动该高效能船舶用螺旋桨1所需要的马力要求亦相对变小，以降低船舶动力的消耗，具有极佳的节能效果。接着，对该螺旋桨胚体10表面形成该类陶瓷层20表面，可以使该螺旋桨胚体10外产生类陶瓷化的氧化层，大幅的提高该螺旋桨胚体10的结构强度，使该类陶瓷层20具有与不锈钢材质相近的机械物性，再由该类陶瓷层20与氧隔绝，达到防锈而提高该高效能船舶用螺旋桨1抗腐蚀效果的目的。最后，再于该类陶瓷层20表面形成该低阻力层30，除了可同时辅助提高该高效能船舶用螺旋桨1抗腐蚀效果外；主要目的为由于该低阻力层30的披覆材质为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)或聚亚酰胺(polyimide)或聚酰胺(polyamide)或聚碳酸酯(polycarbonate)的均属低摩擦系数的材料，可提高该高效能船舶用螺旋桨1对于水的表面张力，使水分更不易附着于该高效能船舶用螺旋桨1表面而降低摩擦系数，以减少与水分的相对阻力；换言之，当该高效能船舶用螺旋桨1于快速转动时，能够降低马达的负荷而减少船舶动力的消耗，进而使公知的螺旋桨损耗能量较大的情况大幅改善，使船舶动力系统在相同的设计条件下获得更佳的节能效果。
综上所述，经由以上所提供的实施例可知，本发明经由上述步骤，能克服公知技术的缺陷，提供螺旋桨质轻、高强度、耐腐蚀以及低摩擦的机械性质；其相较于公知技术，具有节能(energy-saving)、低成本以及延长使用寿命的特色。
本发明于诸实施例中所揭露的构成组件及方法步骤，仅为举例说明，并非用来限制本发明的范围，本发明的范围仍应以申请的权利要求范围为准，其它等效组件或步骤的替代或变化，亦应为本发明的权利要求范围所涵盖。