专利名称：用于表面涂覆的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于表面涂覆的加工方法，特别是涉及一种以包括纳米颗粒的处
理剂涂覆于模具表面的加工方法。
背景技术：
在众多的塑料成型技术中，由于注塑成型的工艺具有产品结构完整性高以及设计 自由度大等优点，因此， 一直广为业界所使用。然而，当工艺中注塑的压力过大时，常会造成 产品过度饱和，并且会使注入模具中的塑料充压入模具表面的微小孔隙中，因而在脱模的 过程中，容易发生粘模的现象，导致成品卡固于模穴中，造成难以脱模的情形。为解决这样 的问题，已知可于进行注塑前，预先将脱模剂涂覆于注塑模具的表面，使最终完成的塑料成 品容易自模具脱离。 此外，为使注塑模具及其配件能减少磨损，以延长模具及其配件的使用寿命，已知 可于模具及其配件的表面涂覆可提供润滑作用的顶针油，而这也是目前业界在注塑模具的 保养及注塑的过程中所不可省略的一个重要步骤。 尽管前述的脱模剂和顶针油可解决成品难以脱模以及模具欠缺润滑的问题，然
而，所涂覆的脱模剂和顶针油容易于注塑模具及其配件的表面形成油渍和污染，因而需要
额外使用其它的溶剂和水溶性清洁剂进行清洗，也因此，于注塑的工艺过程中无形中将产
生更多的废气和废水，在现今环保意识高涨的氛围下，已无法符合产业界的需求。 而纳米科技已被公认为二十一世纪最重要的产业之一，其中，所谓的纳米
(nanometer)实际上为一个长度的单位，1纳米等于十亿分之一公尺(10—9公尺)，而所谓的
纳米级结构，其大小通常约介于1到ioo纳米间，具有此纳米结构的材料由于具有高表面积
/体积比、高密度堆积和高结构组合弹性等特性，近年来从民生消费性产业到尖端的高科技 领域，都已被广泛地应用。有鉴于此，如何将纳米科技同样应用于注塑模具的表面处理，也 成为目前产业界所有待发展的技术领域。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种表面涂覆的 加工方法，其步骤包括将基材进行一前处理步骤；将所述基材置于一特定温度下进行预 热，使基材表面的毛细孔因受热而扩大；于所述基材的表面施加一处理剂，使所述处理剂通 过基材表面的毛细孔渗透至基材的内层，进而使所述基材自内层到外层形成一涂覆层；以 及将所述涂覆层进行固化处理。通过前述的表面涂覆加工，可增加所述基材的耐磨性和尺 寸稳定性，并且减少所述基材与其它耐磨基材间的摩擦力，因而降低静电的发生，并且减少 基材碎屑的产生。 适用于本发明的待处理基材可为金属或非金属材质，并无特别的限制。在本发明 的一个具体实施例中，本发明所述的待处理基材优选为包括至少一种选自由金属、钢材、碳 纤维、塑料和陶瓷所组成群组的材料，但并不以此为限，其中，所述的金属材料包括一种选自由铁、铝、锌、钴、锑、铅、镍和钛所组成群组的材料，或两种或两种以上由所述金属材料所 组成的合金，而所述的钢材则另包括合金钢和不锈钢。 在本发明的一个具体实施例中，本发明所述的处理剂包括由至少一种金属氧化 物、金属硫化物、二氧化硅及其载体所组成的纳米颗粒，其中，所述纳米金属氧化物包括至 少一种或多种选自由氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化铬、氧化银和氧化锆所组成的群组，而所 述纳米金属硫化物优选为二硫化钼，且所述载体优选为铁氟龙。 在本发明的一个具体实施例中，所述处理剂由于具有二氧化硅和铁氟龙，因此，可 使通过本发明表面涂覆加工后所得到的基材具有耐高温的特性，且其优选的耐高温温度为 约300°C。 在本发明的一个具体实施方式
中，可利用特殊的处理剂和加工设备，于所述基材 的表面及内层进行精准的涂覆加工，所述处理剂通过毛细作用渗透到所述基材的内层后， 利用所述处理剂的化学键与基材本身形成键结，因而产生所谓的架桥作用，使所述基材的 内层及外层形成坚韧的涂覆层，再利用精准的控制系统设备对所述涂覆层进行有效的固化 处理，以确保表面涂覆的耐久性和抗磨性。 本发明所进行的表面涂覆加工，利用的为中低温的制程，藉此使所述基材不会因
高温产生变形和内应力的改变，也不会因而产生尺寸的变化。通过本发明表面涂覆加工后 的基材，可降低其与其它基材间的摩擦系数，因而降低静电的发生，并且避免基材产生粘附
的现象；此外，低摩擦系数在所述基材与其它基材发生摩擦时，也可降低表面温度，因而增 加所述基材的使用寿命，进而增加生产的效能。 经过本发明表面涂覆加工方法所制得的基材，可减少于使用的过程中所发生的磨 损，同时可有效延长所述基材的使用寿命。此外，所述基材由于经过表面涂覆的加工，也产 生耐酸碱的功效，使所述基材的表面不会受到腐蚀气体和液体的破坏，因而增加所述基材 的耐用度，并且提高生产的效率。 本发明的表面涂覆加工方法不似传统的表面涂覆方法，必须于基材表面涂覆如顶 针油和脱磨剂等容易于基材表面产生油渍和污染的试剂，因此，也无需进一步使用如溶剂 或水性清洁剂等洗涤剂进行清洗，无形中避免废水、废气及有害物质的产生，为一符合环保 需求的表面涂覆加工方法。 在本发明的一个具体实施方式
中，本发明所述的表面涂覆加工方法可适用于注塑 模具及其配件和冲压模具及其配件的应用，通过形成于所述模具及其配件表面的涂覆层， 可降低模具及其配件间的摩擦系数，而无需额外添加顶针油和脱模剂，也可同样达到润滑 和脱模的效果。本发明所述的表面涂覆加工方法也可适用于切削刀具，且前述的模具配件 包括有顶杆、镶件、型蕊、套杆、冲子、入子和成型折弯配件。 通过本发明所述的表面涂覆加工方法可提高产品的尺寸精准度，减少不良品的发 生，同时延长所述模具及其配件的维修周期，因而提高生产的效率，最终达到降低企业成 本，并且提高竞争力的目标。 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明的用于表面涂覆的加工方法的流程图。
具体实施例方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉本领域技术的普通技术 人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点及功效。 在本发明所述的表面涂覆加工方法中，为达到所预期表面涂覆的功效，于待处理
基材预热前，可先进行一前处理步骤，其主要目的为去除附着于待处理基材表面上的油污
或杂质，例如油脂、铁锈、灰尘和其它有机物等，使随后通过本发明所述的表面涂覆加工方
法于基材表面上所形成的涂覆层，能更紧密牢固地与基材结合，因此，本技术领域中所熟知
用以脱脂和清洗的任何方法，都可于本发明中使用，以去除附着于待处理基材表面上的油
污或杂质，本发明并未试图予以特别限制。如图l所示，所述基材ioo在完成前述的脱脂
101和清洗102步骤后，随即进行干燥103，以避免所述基材再次受到油污或杂质所污染，而
降低随后所进行表面涂覆的功效。所述基材通过前述的脱脂101、清洗102和干燥103的步
骤后，即完成本发明的前处理步骤，可立即进行涂覆基材的表面加工步骤。 本发明的表面加工步骤104为利用高温，使待处理基材表面的毛细孔因受热而扩
大，以利随后进行表面涂覆的处理剂得以利用毛细作用，通过所述基材表面的毛细孔渗透
到基材的内层。本发明所选用预热待处理基材的温度，根据基材本身材质的不同而有所差
异，以本发明使用金属材料作成所述基材的一个具体实施方式
为例，优选的预热温度为介
于70。C到300。C间，更优选则介于120。C到250。C间。 本发明的表面渗透加工105为施加一处理剂于所述基材的表面，所述处理剂利用
毛细作用，通过所述基材表面的毛细孔渗透到基材的内层，同时对所述基材表面因受热而
扩大的毛细孔产生填补的作用，进而完成本发明的内层深加工步骤106。 本发明所使用的处理剂包括纳米颗粒，而所述纳米颗粒优选为包括至少一种金属
氧化物、金属硫化物、二氧化硅及其载体的纳米颗粒，其中，本发明所述的载体优选为铁氟
龙。在本发明的一个具体实施方式
中，所使用的金属氧化物和金属硫化物分别为二氧化钛
和二硫化钼，其与二氧化硅混合后，共同形成所述处理剂的组成物。所述组成物的组成比例
优选为二氧化钛介于10到40重量％、二硫化钼介于10到20重量％，以及二氧化硅介于10
到40重量％ 。所述组成物随后再与载体铁氟龙进行完全融合，形成平均粒径优选为介于20
到IOO纳米的分子颗粒。 本发明包括所述纳米颗粒的处理剂，于待处理基材完成预热的表面加工步骤104 后，被施加于所述待处理基材的表面，利用毛细作用，通过所述基材表面因受热而扩大的毛 细孔渗透到基材的内层，并利用所述纳米颗粒的微细分子键与基材本身形成键结，产生所 谓的架桥作用，进而完成本发明的架桥加工步骤107。如图l所示，本发明可视需要选择性 地进行多次包括表面渗透加工105、内层深加工106和架桥加工107的表面涂覆步骤，进而 于所述基材的表面形成一层油膜。 所述油膜进一步通过如热固化的方式，完成本发明的固化加工步骤108，进而于所 述基材的表面形成一涂覆层。所述涂覆层再经过外层整理109，如进行基材表面的平坦化和 去除于表面涂覆的步骤中所残留非所预期的杂质等，最终，即完成本发明的表面涂覆加工 110。
实施例
5
在本发明的实施例中，所选用的基材为进行连续精密注塑的模具及其配件，例如 顶杆、镶件、型蕊、套杆、冲子、入子和成型折弯配件等。如图l所示，所述模具及其配件先分 别进行脱脂101、清洗102及干燥103的前处理步骤，以去除附着于模具及其配件表面上的 油污或杂质；随后将完成所述前处理步骤的模具及其配件置于12(TC到25(TC的温度下进 行表面加工104，使所述模具及其配件的表面毛细孔可逐渐展开扩大；紧接着，施加包括纳 米颗粒的处理剂于所述模具及其配件的表面，进行表面渗透加工105，其中，所述处理剂的 组成分的组成比例为二氧化钛介于10到40重量％、二硫化钼介于5到15重量％、二氧化 硅介于50到70重量％和铁氟龙介于5到10重量％，所述处理剂可利用毛细作用，通过所 述模具及其配件表面因受热而扩大的毛细孔渗透到模具及其配件的内层，同时对毛细孔产 生填补的作用，因而完成本发明的内层深加工步骤106，此外，并利用所述纳米颗粒的微细 分子键与模具及其配件本身形成键结，产生所谓的架桥作用，进而完成本发明的架桥加工 步骤107 ;重复进行所述的表面渗透加工105、内层深加工106和架桥加工107至形成所预 期的表面油膜，最终进行油膜的固化加工108和外层整理109，即完成本发明表面涂覆的加 工步骤IIO，得到于表面形成有一涂覆层的模具及其配件。 将通过本发明表面涂覆加工制程后与未经过所述表面涂覆加工制程的所述模具
及其配件进行各项与耐磨性、锈蚀状况和使用寿命相关的测试分析，所进行的测试参数及
测试的结果整理于下表一中 表一
未经涂覆加工经涂覆加工后
机械参数230-250MPa230-250MPa
射出料温度rc)280-320280-320
研合面耐磨损※☆
移动件耐磨损※
定位组件耐磨损〇☆
镶件耐磨损※
顶杆耐磨损※
导套、导柱耐磨损※☆
模具锈蚀状况a个月部分氧化无氧化现象(※小；〇一般；☆:佳:极佳) 由表一的测试结果可知，所述模具及其配件在经过本发明的表面涂覆加工后，其
耐磨损的能力都较未经过表面涂覆加工的模具及其配件为佳，且经过表面涂覆加工后的模具，即便在经过1个月的时间后，也无氧化锈蚀的现象发生，此与未经过表面涂覆加工而已 有部分氧化锈蚀的模具相较，显然经过本发明表面涂覆加工后的模具具有较佳的抗氧化锈 蚀能力，足见本发明所述的表面涂覆加工方法在延长模具及其配件的使用寿命上，确实具 有显著的功效。 当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形 都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
一种用于表面涂覆的加工方法，其步骤包括将基材进行包括脱脂、清洗及干燥的前处理步骤；将所述基材置于一特定温度下进行预热，使基材表面的毛细孔因受热而扩大；于所述基材的表面施加一处理剂，使所述处理剂通过基材表面的毛细孔渗透至基材的内层，进而使所述基材自内层到外层形成一涂覆层；以及将所述涂覆层进行固化处理。
2. 根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述预热的特定温度优选为7(TC到 300°C。
3. 根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述预热的特定温度更优选为120°C 到250°C。
4. 根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述基材包括至少一种选自由金属、 钢材、碳纤维、塑料和陶瓷所组成群组的材料，且其中所述钢材包括合金钢和不锈钢。
5. 根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述金属材料包括一种选自由铁、 铝、锌、钴、锑、铅、镍和钛所组成群组的材料，或两种或两种以上由前述金属材料所组成的PI i o
6. 根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述处理剂包括纳米颗粒，且其中所 述纳米颗粒包括由至少一种金属氧化物、金属硫化物、二氧化硅及其载体所组成的纳米颗 粒。
7. 根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述纳米金属氧化物包括至少一种 或多种选自由氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化铬、氧化银和氧化锆所组成群组的金属氧化物。
8. 根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述纳米金属硫化物优选为二硫化 钼，且所述载体优选为铁氟龙。
9. 根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述基材包括用于塑料成型的模具 及其配件、冲压的模具及其配件和切削刀具。
10. 根据权利要求9所述的加工方法，其中，所述模具包括注塑的模具钢、冲压的模具 钢和切削刀具，且所述配件包括顶杆、镶件、型蕊、套杆、冲子、入子和成型折弯配件。
全文摘要
本发明涉及一种用于表面涂覆的加工方法，其步骤包括将基材进行一前处理步骤；将所述基材置于一特定温度下进行预热，使基材表面的毛细孔因受热而扩大；于所述基材的表面施加一处理剂，使所述处理剂通过基材表面的毛细孔渗透至基材的内层，进而使所述基材自内层到外层形成一涂覆层；以及将所述涂覆层进行固化处理，藉此可增加所述基材的耐磨性和尺寸稳定性，并且减少所述基材与其它耐磨基材间的摩擦力，以增加所述基材的使用寿命，进而增进生产的效能。
文档编号B21D37/18GK101745500SQ20081018620
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者秦璿朋 申请人:秦璿朋