专利名称：金属表面处理方法
技术领域：
本发明涉及一种金属表面处理方法，特别是金属材质的锅具表面处理方法。
目前的金属表面处理大体依其用途需要有不同的方式，而应用在产业上的用品也多得不胜枚举，即以家庭厨房中所使用的锅具而言，其所用材质不外乎铁、铝、不锈钢等金属，现今煎、炒、煮、炸等锅具使用得相当广泛的表面处理不外特氟龙(TEFLON)处理(或称氟素树脂加工)，其结构及加工方式如图6、图7所示，为求得良好的氟素树脂51附着于锅面5，首先必须于金属表面冲击出凹孔52，目前一般此种喷砂处理都选用粒度60#-100#的玻璃砂或氧化铝单一种喷击，使在锅面造成深度约10-25μm的凹，使喷涂的氟素树脂51能有效的附着，待干燥后予以加热烘干使凝固硬化，而特氟龙的氟素树脂51层优点是能令金属锅的不沾(粘)锅性能良好，使食物不易烧(烤)焦且较易清洗，但是前述的表面处理，一来由于锅面5冲击的凹孔浅且小又平坦均匀，使喷涂的氟素树脂51附着力不佳而容易脱落，故其特性虽有不沾性，但此一结合度的不良使其不耐磨，因此寿命并不长久，如图8所示，在金属材质的铲匙于锅内磨擦动作，将很快的使氟素树脂51呈块状的磨损剥落，金属锅的原质层又浮现，失去原有效能，是其常见最大的致命伤有鉴于前述金属锅结构及制造方法的不理想以及实用上的缺陷，本发明人积多年专业生产制造的经验，积极进行研究、设计及开发，而为使本发明能发挥更佳产业上利用价值，期间更历经多次试作改良，终于完成一种革命性的金属表面处理方法来应用在锅具并改善其目前缺陷情况。
本发明的主要目的即在于提供一种金属表面处理方法，其利用(特氟龙)氟素树脂不沾、抗粘特性，将树脂与金属表面强力的结合，使其不脱落而常保其性能及使用寿命。
为达到上述目的，本发明的制造方法是以粗细不均的钢砂、钢珠或钢砾或三者混合，以高压强力冲击金属表面作喷砂处理，使表面产生三种痕迹不同，深浅、粗细不均匀的凹凸表面，再以磷酸盐皮膜处理作防锈、耐蚀及强化与氟素树脂密着性，然后将(特氟龙)氟素树脂喷涂于具多孔性及吸收性良好的磷化皮膜表面，使氟素树脂能充分的提渍到粗细不均、形状互异的谷底缝隙里面强力附着，再于干燥后加热烘干成型。或者将喷砂处理改以金属材先行脱脂后，以酸碱性蚀刻剂使其表面粗糙化，再行后续处理。
一种金属表面处理方法，经由喷砂处理、磷酸盐皮膜处理、氟素树脂加工及加热烘干而成型，其特征在于(一)喷砂处理以粗细钢砂或钢珠或具有锐利角的钢砾或三者混合，高压冲击爆射于金属的表面，使其产生直径、深浅不同，凹凸不平、粗细不均匀而形状杂乱的凹孔；(二)磷酸盐皮膜处理皮膜生成前做微量油质的脱脂，复以磷酸锰、磷酸锌或磷酸铁的盐类加上界面活性剂与促进剂，在不影响金属基材本体的物理性质下，使金属基材的表面产生溶解，一方面同时生成一层杂乱的微细粗糙面，即生成皮膜层，其过程如下式脱脂→水洗→水洗→干燥→表面调整粗化→磷酸盐皮膜处理→水洗→水洗→热水洗→干燥→涂装；其处理条件是PH4-6,40-60℃之间，约5-10分钟以浸渍或喷雾方法进行，干燥后必需短时间内进行下一步骤；(三)氟素树脂加工将各结合数不同的浮游状态悬浊液氟素树脂，喷涂于附着有磷酸盐皮膜的凹孔表面，使氟素树脂能充分的浸渍到粗细不均的各凹孔波谷缝隙里面，坚牢的密着于皮膜表面；(四)加热烘干成型在氟素树脂干燥后放入炉中加热，使粒子相互溶解结合并凝固硬化而成。
一种金属表面处理方法，经由化学蚀刻、磷酸盐皮膜处理、氟素树脂加工及加热烘干而成型，其特征在于(一)化学蚀刻其蚀刻剂可分为酸及碱，其中酸蚀刻是以酸性氟化氨200g/l加硫酸或硝酸100g/l的混合剂以25-40℃经60-100秒的蚀刻，或以氟化氨50-150g/l加硫酸铵适量混合，在常温下经2-3分钟的蚀刻，碱蚀刻则以氢氧化钠200g/l加硝酸钠250g/l的混合剂以65-80℃经30-60秒的蚀刻而成，或以氢氧化钠50-100g/l加氟化钠20-40g/l混合，以60-80℃经1-3分钟的蚀刻而成；(二)磷酸盐皮膜处理皮膜生成前做微量油质的脱脂，复以磷酸锰、磷酸锌或磷酸铁的盐类加上界面活性剂与促进剂，在不影响金属基材本体的物理性质下，使金属基材的表面产生溶解，一方面同时生成一层杂乱的微细粗糙面，即生成皮膜层，其过程如下式脱脂→水洗→水洗→干燥→表面调整粗化→磷酸盐皮膜处理→水洗→水洗→热水洗→干燥→涂装；其处理条件是PH4-6,40-60℃之间，约5-10分钟以浸渍或喷雾方法进行，干燥后必需短时间内进行下一步骤(三)氟素树脂加工将各结合数不同的浮游状态悬浊液氟素树脂，喷涂于附着有磷酸盐皮膜的凹孔表面，使氟素树脂能充分的浸渍到粗细不均的各凹孔波谷缝隙里面，坚牢的密着于皮膜表面；(四)加热烘干成型在氟素树脂干燥后放入炉中加热，使粒子相互溶解结合并凝固硬化而成。
一种金属表面处理方法，其特征是在金属表面形成凹凸不平形状不一的凹孔结构，其内附着一层磷酸盐皮膜，而磷酸盐皮膜上又密着一层氟素树脂。
喷砂处理以5-15kg/cm的强力压缩空气，借喷嘴喷射或以摔轮高速运转的鼓风翼片强大离心力，冲击爆射于金属的表面，使其产生约0.5-1.5m/m直径、30-80μm深的凹孔为佳。
磷酸盐皮膜处理后，生成有1-2.5g/m的磷化皮膜为佳。
氟素树脂加热烘干成型是于炉中先以120℃左右温度经约5分钟后，再调至300-450℃温度5-10分钟为佳本发明的处理，是在铁、铝或不锈钢等金属表面加工，其效果良好，特别是使用在锅具的实施例上尤具功效，而其亦可应用于工业上的其他用途，例如模具生产中的球模或鞋模，需要脱模离型性较佳者亦可做此表面处理，故凡熟悉此项技艺者，在不脱离此技术领域中所衍生产品，均应属本发明的范畴当可理解。
发明人希望提出强调的是，单纯的于金属表面，特别是锅具表面做氟素树脂加工并非本发明所首次提出的，另一方面，于金属表面做磷酸盐皮膜处理以得防锈及增加密着性亦非本发明所首次提出的，但是上述所详细说明的包含磷酸盐皮膜处理及氟素树脂加工处理，配合不同制造条件的一贯程序安排，被使用于金属表面处理，特别是锅具表面加工，这一整体性的制造方法则是本发明所提出的，而此一结构亦是创新的。因此，本发明所提供的金属表面处理方法及其所生成的结构完全与现有技术不同，并能达到发明的预期目的，不但符合实用且具高度进步性，在产业利用上更深具开发价值以下结合附图及附件并以锅具为实施例进一步说明本发明的制造流程及其结构特征、性能、目的。
图1为本发明喷砂处理后的金属剖面示意图。
图2为本发明磷化皮膜处理后的金属剖面示意图。
图3为本发明氟素树脂喷涂烧结完成剖面示意图。
图4为本发明以锅铲操作一段时间后构造剖面示意图。
图5为本发明生成磷酸盐皮膜断面模型6为现有技术金属表面喷砂处理后的剖面示意图。
图7为现有技术氟素树脂喷涂烧结完成的剖面示意图。
图8为现有技术金属锅表面以锅铲操作后构造剖面示意图。
图9为本发明所述锅具表面粗细不均的喷砂表面影像合成照片图。
图10为本发明所述锅具表面磷化皮膜处理后金属表面影像合成照片11为本发明所述锅具表面化学蚀刻后金属表面影像合成照片放大图。
图12为本发明所述锅具表面长时间使用后表面影像合成照片放大图。
请参阅图1及图9所示，本发明的制造程序如下(一)喷砂处理为提高氟素树脂的密着性，选用粗细钢砂或钢珠或具有锐利角的钢砾或三者混合，以5-15kg/cm的强力压缩空气，通过喷嘴喷射或以摔轮高速运转的鼓风翼片强大离心力，冲击爆射于金属1的表面，使其产生混合三种痕迹且约0.5-1.5m/m直径、30-80μm的深浅不同，凹凸不平、粗细不均匀而形状离乱的凹孔11，当然表面亦可单独的选用钢砂或钢珠或钢砾喷击。
(二)磷酸盐皮膜处理如图2、图5所示，在皮膜形成前做微量油质的脱脂，复以磷酸锰、磷酸锌或磷酸铁的盐类加上界面活性剂与促进剂，在不影响金属基材本体的物理性质下，使金属基材的表面产生溶解，一方面同时形成一层杂乱的微细粗糙面，即生成有1-2.5g/m的磷化皮膜(12)层，(配合图10所示)其过程大致如下式脱脂→水洗→水洗→干燥→表面调整粗化→磷酸盐皮膜处理→水洗→水洗→热水洗→干燥→涂装其处理条件大约是PH4-6,40-60℃之间，约5-10分钟以浸渍或喷雾方法进行，干燥后必需短时间内进行下一步骤。
更具体的说，磷酸盐皮膜处理，原为钢铁材的防锈处理而研究，其应用于金属涂装前的底层防锈，并增加其基材的耐蚀性与密着性，此皮膜对涂料有一种分子内引力产生，所以对涂料有密着性良好的效果，其膜厚虽无法正确的测出，但以皮膜重量可算出其厚度(皮膜的比重约为1。2)，就本发明的金属基材而言，是以尖锐的金钢砂形成杂乱形粗糙面，故金钢砂的尖锐角有可能断裂存在于基材凹孔中，为防止其断裂锐角在涂装后产生锈蚀，而先以磷酸盐皮膜处理，使断裂于金属基材上的尖锐角做防锈保护及增加附着性，避免其后经氟素树脂喷涂的底层尖锐角产生氧化或生锈，以致氟素树脂膜脱落，此为氟素树脂处理技术的一大创新，亦是现有技术不沾锅处理方式大不相同的主要特点所在。
(三)氟素树脂加工如图3所示，将0.2-0.5μm微粒的各种结合数不同如聚四氟乙烯(PTFE)等均一聚合氟素树脂的浮游状态悬浊液氟素树脂，喷涂于凹孔11而附着于磷酸盐皮膜12的表面，使氟素树脂13能充分的浸渍到粗细不均的各凹孔11波谷缝隙里面，坚牢的密着于皮膜12表面。
(四)加热烘干成型在氟素树脂13干燥后放入由40℃逐渐升到120-400℃甚至可达450℃的炉中加热，使粒子相互溶解结合并凝固硬化，达到非常耐蚀、不沾性极佳的坚硬表面，其中加热若以120℃左右温度经约5分钟后，再调至300-450℃温度5-10分钟则效果更好当然其条件视不同性质的涂料而有差异。
如图4及图12所示，经此表面处理后的锅面，即使在使用一段时间后，其尖锐处铲掉后，仍在谷底凹处尚有氟素树脂的存在(图12所示的黑色部分即为氟素树脂)，保持其良好的优质润滑及不沾性。
除此之外，前述步骤(一)的喷砂处理，亦可因不同的金属材及锅具用途需求而改变，例如电子锅之内锅，其表面粗度要求较细、较平滑，其亦可省略喷砂程序，而将金属材先行脱脂后，以酸碱性化学蚀刻剂使其表面粗糙化，如图11所示，再行后续处理。
该化学蚀刻的蚀刻剂可分为酸及碱二方面，其中酸蚀刻是例如以酸性氟化氨200g/l加硫酸或硝酸100g/l的混合剂以25-40℃经60-100秒的蚀刻，或以氟化氨50-150g/l加硫酸铵适量混合，在常温下经2-3分钟的蚀刻，碱蚀刻则以氢氧化钠200g/l加硝酸钠250g/l的混合剂以65-80℃经30-60秒的蚀刻而成，或以氢氧化钠50-100g/l加氟化钠20-40g/l混合，以60-80℃经1-3分钟的蚀刻而成。
权利要求
1.一种金属表面处理方法，经由喷砂处理、磷酸盐皮膜处理、氟素树脂加工及加热烘干而成型，其特征在于(一)喷砂处理以粗细钢砂或钢珠或具有锐利角的钢砾或三者混合，高压冲击爆射于金属的表面，使其产生直径、深浅不同，凹凸不平、粗细不均匀而形状杂乱的凹孔；(二)磷酸盐皮膜处理皮膜生成前做微量油质的脱脂，复以磷酸锰、磷酸锌或磷酸铁的盐类加上界面活性剂与促进剂，在不影响金属基材本体的物理性质下，使金属基材的表面产生溶解，一方面同时生成一层杂乱的微细粗糙面，即生成皮膜层，其过程如下式脱脂→水洗→水洗→干燥→表面调整粗化→磷酸盐皮膜处理→水洗→水洗→热水洗→干燥→涂装；其处理条件是PH4-6,40-60℃之间，约5-10分钟以浸渍或喷雾方法进行，干燥后必需短时间内进行下一步骤；(三)氟素树脂加工将各结合数不同的浮游状态悬浊液氟素树脂，喷涂于附着有磷酸盐皮膜的凹孔表面，使氟素树脂能充分的浸渍到粗细不均的各凹孔波谷缝隙里面，坚牢的密着于皮膜表面；(四)加热烘干成型在氟素树脂干燥后放入炉中加热，使粒子相互溶解结合并凝固硬化而成。
2.一种金属表面处理方法，经由化学蚀刻、磷酸盐皮膜处理、氟素树脂加工及加热烘干而成型，其特征在于(一)化学蚀刻其蚀刻剂可分为酸及碱，其中酸蚀刻是以酸性氟化氨200g/l加硫酸或硝酸100g/l的混合剂以25-40℃经60-100秒的蚀刻，或以氟化氨50-150g/l加硫酸铵适量混合，在常温下经2-3分钟的蚀刻，碱蚀刻则以氢氧化钠200g/l加硝酸钠250g/l的混合剂以65-80℃经30-60秒的蚀刻而成，或以氢氧化钠50-100g/l加氟化钠20-40g/l混合，以60-80℃经1-3分钟的蚀刻而成；(二)磷酸盐皮膜处理皮膜生成前做微量油质的脱脂，复以磷酸锰、磷酸锌或磷酸铁的盐类加上界面活性剂与促进剂，在不影响金属基材本体的物理性质下，使金属基材的表面产生溶解，一方面同时生成一层杂乱的微细粗糙面，即生成皮膜层，其过程如下式脱脂→水洗一水洗→干燥→表面调整粗化→磷酸盐皮膜处理→水洗→水洗→热水洗→干燥→涂装；其处理条件是PH4-6,40-60℃之间，约5-10分钟以浸渍或喷雾方法进行，干燥后必需短时间内进行下一步骤；(三)氟素树脂加工将各结合数不同的浮游状态悬浊液氟素树脂，喷涂于附着有磷酸盐皮膜的凹孔表面，使氟素树脂能充分的浸渍到粗细不均的各凹孔波谷缝隙里面，坚牢的密着于皮膜表面；(四)加热烘干成型在氟素树脂干燥后放入炉中加热，使粒子相互溶解结合并凝固硬化而成。
3.一种金属表面处理方法，其特征是在金属表面形成凹凸不平形状不一的凹孔结构，其内附着一层磷酸盐皮膜，而磷酸盐皮膜上又密着一层氟素树脂。
4.根据权利要求1所述的金属表面处理方法，其特征是喷砂处理以5-15kg/cm的强力压缩空气，借喷嘴喷射或以摔轮高速运转的鼓风翼片强大离心力，冲击爆射于金属的表面，使其产生约0.5-1.5m/m直径、30-80μm深的凹孔为佳。
5.根据权利要求1和2所述的金属表面处理方法，其特征是磷酸盐皮膜处理后，生成有1-2.5g/m的磷化皮膜为佳。
6.根据权利要求1和2所述的金属表面处理方法，其特征是氟素树脂加热烘干成型是于炉中先以120℃左右温度经约5分钟后，再调至300-450℃温度5-10分钟为佳。
全文摘要
本发明涉及一种金属表面处理方法,特别是金属材质的锅具,经喷砂处理产生凹凸不平杂乱表面,通过磷酸盐皮膜处理予以防锈及强化基材密着性,再予皮膜上附着氟素树脂,经加热烘干烧结成型的方法;或将金属材先行脱脂后,以酸碱性蚀刻剂使其表面粗糙化,再行后续处理。
文档编号B05D7/14GK1222585SQ9712015
公开日1999年7月14日 申请日期1997年11月14日 优先权日1997年11月14日
发明者游天来 申请人:游天来