一種金屬表面處理水溶液組合物的製作方法
2023-10-21 02:25:07 1
專利名稱：一種金屬表面處理水溶液組合物的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種金屬表面處理水溶液組合物、及其在去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊、並使之圓角化方面的應用。尤指一種利用化學浸蝕方式，將硬化高碳工具鋼表面的氧化皮膜及切削或衝切毛邊去除，同時可實現衝切斷面圓角化的金屬表面處理水溶液組合物及應用方法。
背景技術：
高碳工具鋼因其價格低廉，並且可經熱處理淬火及回火加工處理，得到較為強韌的機械特性，故廣為工業界所使用。
現今製作微細或薄板高碳工具鋼工件(例如織針、針鉤及精細五金零件等等)，一般皆先以熱處理達到適當機械特性之後，再經機器衝切成形，但是，經過衝切成形後的工件表面，皆形成數十微米厚的氧化層及衝切毛邊。此等氧化層及衝切毛邊，不僅不利後續加工，還會不經意割傷使用者，甚為危險。所以，一般衝切成形後的工件，必須先將這些氧化層及衝切毛邊予以去除，方能使用。
而目前將該氧化層及衝切毛邊予以去除的方式，大多直接利用機械研磨，使工件與研磨粒(如金鋼砂SiC)之間接觸碰撞，進而去除氧化層及衝切毛邊；因利用機械研磨的加工工藝所需的時間甚久，且工件與研磨粒直接碰撞接觸，工件尺寸精度及外形難以確切掌握，所以工件的研磨品質無法有效提升。
發明內容
本發明之主要目的在於提供一種可將硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊去除的金屬表面處理水溶液組合物及應用方法。
本發明的另一目的，在於提供一種可使硬化高碳工具鋼衝切件斷面圓角化的金屬表面處理水溶液組合物及應用方法。
本發明的再一目的，在於提供一種可確實取代機械研磨的加工作業，縮短處理去除氧化皮膜及毛邊的時間，相對提高工件品質的金屬表面處理水溶液組合物及應用方法。
本發明系金屬表面處理水溶液組合物，及利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊，並使之圓角化之方法，其主要是在水溶液中添加化學藥劑及氧化劑，而利用化學浸蝕的方式，將具毛邊及氧化皮膜之加工對象及化學藥劑一同置於化學浸蝕槽中攪拌，而能在短時間內完成去除加工對象的氧化皮膜及毛邊，並可實現斷面圓角化之功效；其中，本發明金屬表面處理水溶液組合物，包括0.1至5克/升硫酸根離子，該硫酸根離子選自硫酸及硫酸的水溶性金屬鹽；5至50克/升氟化合物，該氟化合物選自氟化氫銨、氟化氫鈉、氟化氫鉀、氟化銨、氫氟酸，及該酸的水溶性鹽；而氟化合物於水溶液中產生氟化氫，所述生成氟化氫的化合物選自氟化氫銨、氟化氫鈉、氟化氫鉀、氫氟酸及氟化銨；5至50克/升添加劑，該添加劑選自尿素、硫尿及其水溶性鹽；以及30至300克/升過氧化氫。
當然，本發明人可針對前述金屬表面處理水溶液組合物，採用各種不同成份比，其配方組成的較佳成份比例如下； 以本發明金屬表面處理水溶液組合物進行的處理工藝，請配合參閱圖1所示，其步驟包括
脫脂將硬化高碳工具鋼材質的加工對象表面存留的油脂及汙垢清洗去除，使其表面潔淨化，所用清洗劑是任何可去除油脂的常用清洗劑；水洗將加工對象表面存留的清洗劑去除，使其表面潔淨化；化學浸蝕將表面潔淨化的加工對象及金屬表面處理水溶液置於一化學浸蝕槽中，例如化學浸蝕槽可選用耐蝕塑料材質，如聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等，使加工對象得以與金屬表面處理水溶液接觸，而其接觸時間為3分鐘至15分鐘，且保持加工對象的表面處理溫度為1℃至50℃；其中，該加工對象應浸泡於金屬表面處理水溶液中進行，或者可直接以金屬表面處理水溶液至少一次在加工對象表面上噴灑，由此將加工對象表面氧化皮膜及毛邊去除，並使之圓角化；中和及防鏽將加工對象表面存留的前面所用處理劑中和，以避免快速氧化；烘乾將加工對象表面殘存的水份去除，使表面快速乾燥。
圖1為本發明浸蝕處理流程示意圖。
圖2A為薄圓環衝切熱處理件外觀示意圖。
圖2B為衝切斷面組裝於旋轉軸上的示意圖。
圖3A為化學浸蝕前工件表面示意圖。
圖3B為化學浸蝕後工件表面示意圖。
圖4A為衝切斷面具毛邊的示意圖。
圖4B為化學浸蝕後的斷面示意圖。
圖5A為衝切斷面未去毛邊的示意圖。
圖5B為去毛邊及圓角化的示意圖。
圖6為微細板件毛邊去除及斷面圓角化的示意圖。
具體實施例方式
實施例1配製金屬表面處理水溶液組合物本發明人針對前述金屬表面處理水溶液組合物配比範圍，具體採用各種不同成份比，以實施例的方式組成較佳成份比例如下(但本發明並不受此實施例限定)
前述配方比例中，編號6、8、10、12，為本發明金屬表面處理水溶液的最佳比例。本發明水溶液的配製方法為常規配製方法。
實施例2應用方法配合前述處理程序，現以具體實施例解釋本發明的應用方法。
請參閱圖1所示，在進行本發明化學侵蝕處理時，先以水洗及去脂處理方式，將熱處理衝切鋼材構件表面予以清潔，再將加工對象及本發明金屬表面處理水溶液，一起置於化學浸蝕槽內，以機械方式均勻地攪動，而利用過氧化氫，以增加電化學陽極解離的超電勢，並於該超電勢下，不外加電源，而得以借硫酸及氟離子在酸性溶液內將加工對象的氧化皮膜及衝切毛邊予以去除，且經過侵蝕處理後的加工對象斷面厚度，並不會因為化學浸蝕而明顯縮小尺寸。
同時，因加工對象的斷面直角兼具尖端放電效應，電荷傳輸較平面快，所以在化學浸蝕時，會加速其陽極解離漸漸形成圓角，以防止相關組配組件的幹涉、人員割傷及滑動紡紗起毛等。
請配合參閱圖2A所示，該圖是一薄圓環衝切熱處理件，外露氧化皮膜及衝切斷面，並組裝於旋轉軸(如圖2B)上。
將此旋轉圓環衝切件浸置於本發明金屬表面處理水溶液中，令該旋轉軸轉動，且保持100rpm的轉速，可以發現，該旋轉圓環衝切件表面約15微米厚的氧化皮膜，可於近三分鐘內完全去除(如圖3所示)；同時，該旋轉圓環衝切件之衝切毛邊，亦會因尖端放電的效應，加速解離，而將其去除(如圖4A、B所示)。
另外，將加工對象浸置於金屬表面處理水溶液中，而浸蝕時間約為五分鐘至十五分鐘之間，可由圖5A、B中清楚看出，加工對象衝切毛邊的斷面圓角化十分明顯，此外，加工對象厚度減縮量不甚明顯，皆維持在0.2mm以下，故不會因化學浸蝕後，減小原加工對象之厚度，使其喪失結構強度。
再者，請配合參閱圖6所示，該圖為具氧化皮膜的微細板件，將此板件浸於本發明金屬表面處理水溶液中，持續上下擺動(每分鐘約15次)，使其均勻地被金屬表面處理水溶液浸蝕，該板件的氧化皮膜約於五分鐘內去除，且毛邊與斷面圓角化之效果，亦十分顯著。
綜上述，本發明金屬表面處理水溶液組合物，及利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊，並使之圓角化的方法，系利用化學浸蝕的方式，將熱處理硬化高碳工具鋼(如SK3、SK4及SK5)的表面氧化皮膜及切削或衝切毛邊去除，處理所用化學藥劑量少，極符合工業安全排放標準，同時，可使衝切斷面圓角化，可確實取代機械研磨的加工作業，縮短處理去氧化皮膜及毛邊的時間，相對提高工件品質。
權利要求
1.一種利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊並使之圓角化的方法，其步驟包括脫脂將硬化高碳工具鋼加工對象表面存留的油脂及汙垢用常用清洗劑去除，使表面潔淨；水洗將加工對象表面存留的前面所用清洗劑去除，使表面潔淨；化學浸蝕將表面潔淨化的加工對象及金屬表面處理水溶液置於一化學浸蝕槽中，使加工對象得以與金屬表面處理水溶液接觸；中和及防鏽將加工對象表面存留的前述處理劑中和，避免快速氧化；烘乾將加工對象表面殘存的水份去除，使表面快速乾燥。
2.如權利要求1所述利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊、並使之圓角化的方法，其中，該加工對象與金屬表面處理水溶液的接觸時間為3分鐘至15分鐘。
3.如權利要求1所述利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊、並使之圓角化的方法，其中，該加工對象的表面處理溫度為1℃至50℃。
4.如權利要求1所述利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊、並使之圓角化的方法，其中，該加工對象直接浸泡於金屬表面處理水溶液中。
5.如權利要求1所述利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊、並使之圓角化的方法，其中，該加工對象表面直接以金屬表面處理水溶液噴灑至少一次。
6.如權利要求1所述利用金屬表面處理水溶液去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊、並使之圓角化的方法，該化學浸蝕槽選用聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)耐蝕塑料材質。
全文摘要
本發明為一種金屬表面處理水溶液組合物、及其在去除硬化高碳工具鋼衝切件斷面的氧化皮膜及毛邊、並使之圓角化方面的應用。衝切及切削的高碳工具鋼在空氣爐中完成淬火及回火處理後，其表面有數十微米厚的黑色氧化層，因其與鋼材結合很牢固所以利用機械研磨方式去除需時甚久，且維持精密構件形狀與尺寸精度不易。故本發明利用化學浸蝕方式，在水溶液中添加化學藥劑及氧化劑，將具毛邊及氧化皮膜的構件與化學藥劑一同置於槽中攪拌，能在短時間內(數分鐘內)去除氧化皮膜及毛邊、並可使斷面圓角化。
文檔編號C23F1/28GK1721574SQ200510073140
公開日2006年1月18日 申請日期2003年3月10日 優先權日2003年3月10日
發明者黃清安, 許俊清 申請人:長庚大學