CN109957801A - 表面改质方法及其产品 - Google Patents

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郭哲男
魏嘉民
王俊傑
蔡孟修
苏郁伦
吴曜丞
魏廷宇
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

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Abstract

一种表面改质方法及其产品，所述表面改质方法包含准备步骤，及涂层步骤。在所述准备步骤中，准备金属材质的制成物，所述制成物具有粗糙度大于2微米的外表面。在所述涂层步骤中，于所述制成物的外表面上涂布形成以金属玻璃制成的外覆层，从而制得表面改质的产品。由于所述外覆层是以金属玻璃制成，故其为非晶相结构，可降低镀膜过程中所增生的柱状晶，进而可有效地降低表面粗糙度。此外，所述外覆层是以镀膜方式涂布，故可应用于表面强度较强的制成物上，并具备耐腐蚀、抗氧化或抗磨耗等额外功效。

Description

表面改质方法及其产品
技术领域
本发明涉及一种改质方法及其产品，特别是涉及一种积层制造的制成物的表面改质方法及其产品。
背景技术
积层制造技术(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，是一种通过计算机控制来层迭材料从而制造出对象的制造方式，其主要优点在于能生产出形状较为复杂的构件，由于以积层制造制成的金属构件表面较为粗糙，因此传统会使用抛光或喷砂等方式对制得的产品进行表面处理，但前述处理方式对表面粗糙度的改善程度有限，且当产品是如高温耐蚀材料等应用于特殊环境而有较强表面强度的材料时，更难以喷涂及喷砂等技术进行表面改质，且无法提供产品有耐腐蚀、抗氧化或抗磨耗等额外功效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种积层制造技术制成品的表面改质方法。
本发明表面改质方法，包含准备步骤，及涂层步骤；其特征在于：在所述准备步骤中，准备金属材质的制成物，所述制成物具有粗糙度大于2微米的外表面，在所述涂层步骤中，于所述制成物的外表面上涂布形成以金属玻璃制成的外覆层，从而制得表面改质的产品。
较佳地，前述表面改质方法，其中所述制成物为钛合金材质。
本发明表面改质的产品，其特征在于：所述产品包含具有粗糙度大于2微米的外表面的制成物，及以金属玻璃制成且涂布于所述外表面上的外覆层。
较佳地，前述表面改质的产品，其中所述制成物为钛合金材质。
本发明表面改质方法包含准备步骤、中间层涂布步骤，及涂层步骤；其特征在于：在所述准备步骤中，准备金属材质的制成物，所述制成物具有粗糙度大于2微米的外表面，在所述中间层涂布步骤中，于所述制成物的外表面涂布形成金属材质的中间层，在所述涂层步骤中，于所述中间层涂布形成以金属玻璃制成的外覆层，从而制得表面改质的产品。
较佳地，前述表面改质方法，其中所述中间层的厚度在50奈米至200奈米间。
较佳地，前述表面改质方法，其中所述制成物为钛合金材质，所述中间层为纯钛材质。
本发明表面改质的产品，其特征在于：所述产品包含具有粗糙度大于2微米的外表面的制成物、为金属材质并涂布于所述外表面上的中间层，及以金属玻璃制成且涂布于所述中间层上的外覆层。
较佳地，前述表面改质的产品，其中所述制成物为钛合金材质，所述中间层为纯钛材质。
较佳地，前述表面改质的产品，其中所述中间层的厚度在50奈米至200奈米间。
本发明的有益的效果在于：由于所述外覆层是以金属玻璃制成，故其为非晶相结构，可降低镀膜过程中所增生的柱状晶，进而可有效地降低表面粗糙度。此外，所述外覆层是以镀膜方式涂布，故可应用于表面强度较强的制成物上，并具备耐腐蚀、抗氧化或抗磨耗等额外功效。
附图说明
图1是流程图，说明本发明表面改质方法的第一实施例；
图2是示意图，说明所述第一实施例的准备步骤及涂层步骤；
图3是流程图，说明本发明表面改质方法的第二实施例；
图4是示意图，说明所述第二实施例的所述准备步骤及中间层涂布步骤；及
图5是示意图，说明所述第二实施例的所述涂层步骤。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
参阅图1及图2，本发明表面改质方法的一个第一实施例，包含一个准备步骤11，及一个涂层步骤12。
在所述准备步骤11中，准备一个以积层制造技术制得且为钛合金材质的制成物21，钛合金是目前积层制造材料的发展重点之一，其具有比强度高、耐高温、耐腐蚀、低弹性模数等特性，以钛合金制得的制成物21常在生医、航天及车辆领域扮演关键的角色。由于是以积层制造技术制得，因此所述制成物21具有一个表面粗糙度大于2微米的外表面211，需要特别说明的是，此处的表面粗糙度所采用的定义为中间线平均粗糙度Ra。
在所述涂层步骤12中，于所述制成物21的外表面211上以镀膜方式涂布形成一个以金属玻璃制成的外覆层22，从而制得一个表面改质的产品2。也就是说，所述表面改质的产品2包含所述制成物21，及以金属玻璃制成且涂布于所述外表面211上的所述外覆层22。
本发明的外覆层22采用金属玻璃，由于金属玻璃为非晶结构，因此可降低镀膜过程中产生的柱状晶，并在覆设于所述外表面211后有效降低所述外表面211的粗糙度，此外，金属玻璃还具有重量轻、强度高、具金属光泽及抗腐蚀性佳等特性，进而可使所述产品2具有耐腐蚀、抗氧化及抗磨耗等优点，且此种镀膜技术也可应用于高温耐蚀材料等表面强度较高的材料，泛用性高。
参阅图3，为本发明表面改质方法的一个第二实施例，本第二实施例包含一个准备步骤11、一个中间层涂布步骤13，及一个涂层步骤12。
参阅图3及图4，在所述准备步骤11中，同样是准备所述制成物21，为钛合金材质且具有粗糙度大于2微米的所述外表面211。在所述中间层涂布步骤13中，于所述制成物21的外表面211上以镀膜方式涂布形成一个纯钛材质，且厚度为50至200奈米的中间层23，在本第二实施例中，所述中间层23较佳的厚度为100奈米。
参阅图3及图5，在所述涂层步骤12中，于所述中间层23上以镀膜方式涂布形成一个以金属玻璃制成的外覆层22，从而制得一个表面改质的产品2。所述表面改质的产品2包含一个具有一个粗糙度大于2微米的外表面211的制成物21、一个为纯钛材质且厚度为50至200奈米并涂布于所述外表面211上的中间层23，及一个以金属玻璃制成且涂布于所述中间层23上的外覆层22。
本第二实施例除了同样具有使用金属玻璃的外覆层22的优点外，通过所述中间层23与所述制成物21为相同基底的金属材质，可进一步提升两者结合的强度。
综上所述，本发明通过镀膜方式降低所述外表面211的粗糙程度，达到表面改质的作用，故确实能达成本发明的目的。

Claims (10)

1.一种表面改质方法，包含准备步骤，及涂层步骤；其特征在于：在所述准备步骤中，准备金属材质的制成物，所述制成物具有粗糙度大于2微米的外表面，在所述涂层步骤中，于所述制成物的外表面上涂布形成以金属玻璃制成的外覆层，从而制得表面改质的产品。
2.根据权利要求1所述的表面改质方法，其特征在于：所述制成物为钛合金材质。
3.一种表面改质的产品，其特征在于：所述产品包含具有粗糙度大于2微米的外表面的制成物，及以金属玻璃制成且涂布于所述外表面上的外覆层。
4.根据权利要求3所述的表面改质的产品，其特征在于：所述制成物为钛合金材质。
5.一种表面改质方法，包含准备步骤、中间层涂布步骤，及涂层步骤；其特征在于：在所述准备步骤中，准备金属材质的制成物，所述制成物具有粗糙度大于2微米的外表面，在所述中间层涂布步骤中，于所述制成物的外表面涂布形成金属材质的中间层，在所述涂层步骤中，于所述中间层涂布形成以金属玻璃制成的外覆层，从而制得表面改质的产品。
6.根据权利要求5所述的表面改质方法，其特征在于：所述中间层的厚度在50奈米至200奈米间。
7.根据权利要求5所述的表面改质方法，其特征在于：所述制成物为钛合金材质，所述中间层为纯钛材质。
8.一种表面改质的产品，其特征在于：所述产品包含具有粗糙度大于2微米的外表面的制成物、为金属材质并涂布于所述外表面上的中间层，及以金属玻璃制成且涂布于所述中间层上的外覆层。
9.根据权利要求8所述表面改质的产品，其特征在于：所述制成物为钛合金材质，所述中间层为纯钛材质。
10.根据权利要求8所述表面改质的产品，其特征在于：所述中间层的厚度在50奈米至200奈米间。
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