CN1530465A - 一种金属表面处理水溶液组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种金属表面处理水溶液组合物、及其在去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边、并使之圆角化方面的应用。冲切及切削的高碳工具钢在空气炉中完成淬火及回火处理后，其表面有数十微米厚的黑色氧化层，因其与钢材结合很牢固，所以利用机械研磨方式去除需时甚久，且维持精密构件形状与尺寸精度不易。故本发明利用化学浸蚀方式，在水溶液中添加化学药剂及氧化剂，将具毛边及氧化皮膜的构件与化学药剂一同置于槽中搅拌，能在短时间内(数分钟内)去除氧化皮膜及毛边、并可使断面圆角化。
Description
技术领域
本发明是关于一种金属表面处理水溶液组合物、及其在去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边、并使之圆角化方面的应用。尤指一种利用化学浸蚀方式，将硬化高碳工具钢表面的氧化皮膜及切削或冲切毛边去除，同时可实现冲切断面圆角化的金属表面处理水溶液组合物及应用方法。
背景技术
高碳工具钢因其价格低廉，并且可经热处理淬火及回火加工处理，得到较为强韧的机械特性，故广为工业界所使用。
现今制作微细或薄板高碳工具钢工件(例如：织针、针钩及精细五金零件等等)，一般皆先以热处理达到适当机械特性之后，再经机器冲切成形，但是，经过冲切成形后的工件表面，皆形成数十微米厚的氧化层及冲切毛边。此等氧化层及冲切毛边，不仅不利后续加工，还会不经意割伤使用者，甚为危险。所以，一般冲切成形后的工件，必须先将这些氧化层及冲切毛边予以去除，方能使用。
而目前将该氧化层及冲切毛边予以去除的方式，大多直接利用机械研磨，使工件与研磨粒(如金钢砂SiC)之间接触碰撞，进而去除氧化层及冲切毛边；因利用机械研磨的加工工艺所需的时间甚久，且工件与研磨粒直接碰撞接触，工件尺寸精度及外形难以确切掌握，所以工件的研磨品质无法有效提升。
发明内容
本发明之主要目的在于提供一种可将硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边去除的金属表面处理水溶液组合物及应用方法。
本发明的另一目的，在于提供一种可使硬化高碳工具钢冲切件断面圆角化的金属表面处理水溶液组合物及应用方法。
本发明的再一目的，在于提供一种可确实取代机械研磨的加工作业，缩短处理去除氧化皮膜及毛边的时间，相对提高工件品质的金属表面处理水溶液组合物及应用方法。
本发明系金属表面处理水溶液组合物，及利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边，并使之圆角化之方法，其主要是在水溶液中添加化学药剂及氧化剂，而利用化学浸蚀的方式，将具毛边及氧化皮膜之加工对象及化学药剂一同置于化学浸蚀槽中搅拌，而能在短时间内完成去除加工对象的氧化皮膜及毛边，并可实现断面圆角化之功效；
其中，本发明金属表面处理水溶液组合物，包括：
0.1至5克/升硫酸根离子，该硫酸根离子选自硫酸及硫酸的水溶性金属盐；
5至50克/升氟化合物，该氟化合物选自氟化氢铵、氟化氢钠、氟化氢钾、氟化铵、氢氟酸，及该酸的水溶性盐；而氟化合物于水溶液中产生氟化氢，所述生成氟化氢的化合物选自氟化氢铵、氟化氢钠、氟化氢钾、氢氟酸及氟化铵；
5至50克/升添加剂，该添加剂选自尿素、硫尿及其水溶性盐；以及
30至300克/升过氧化氢。
当然，本发明人可针对前述金属表面处理水溶液组合物，采用各种不同成份比，其配方组成的较佳成份比例如下；
以本发明金属表面处理水溶液组合物进行的处理工艺，请配合参阅图1所示，其步骤包括：
脱脂：将硬化高碳工具钢材质的加工对象表面存留的油脂及污垢清洗去除，使其表面洁净化，所用清洗剂是任何可去除油脂的常用清洗剂；
水洗：将加工对象表面存留的清洗剂去除，使其表面洁净化；
化学浸蚀：将表面洁净化的加工对象及金属表面处理水溶液置于一化学浸蚀槽中，例如化学浸蚀槽可选用耐蚀塑料材质，如聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等，使加工对象得以与金属表面处理水溶液接触，而其接触时间为3分钟至15分钟，且保持加工对象的表面处理温度为1℃至50℃；其中，该加工对象应浸泡于金属表面处理水溶液中进行，或者可直接以金属表面处理水溶液至少一次在加工对象表面上喷洒，由此将加工对象表面氧化皮膜及毛边去除，并使之圆角化；
中和及防锈：将加工对象表面存留的前面所用处理剂中和，以避免快速氧化；
烘干：将加工对象表面残存的水份去除，使表面快速干燥。
附图说明
图1：本发明浸蚀处理流程示意图。
图2A：薄圆环冲切热处理件外观示意图。
图2B：冲切断面组装于旋转轴上的示意图。
图3A：化学浸蚀前工件表面示意图。
图3B：化学浸蚀后工件表面示意图。
图4A：冲切断面具毛边的示意图。
图4B：化学浸蚀后的断面示意图。
图5A：冲切断面未去毛边的示意图。
图5B：去毛边及圆角化的示意图。
图6：微细板件毛边去除及断面圆角化的示意图。
具体实施方式
实施例1
配制金属表面处理水溶液组合物
本发明人针对前述金属表面处理水溶液组合物配比范围，具体采用各种不同成份比，以实施例的方式组成较佳成份比例如下(但本发明并不受此实施例限定)：
前述配方比例中，编号6、8、10、12，为本发明金属表面处理水溶液的最佳比例。本发明水溶液的配制方法为常规配制方法。
实施例2
应用方法
配合前述处理程序，现以具体实施例解释本发明的应用方法。
请参阅图1所示，在进行本发明化学侵蚀处理时，先以水洗及去脂处理方式，将热处理冲切钢材构件表面予以清洁，再将加工对象及本发明金属表面处理水溶液，一起置于化学浸蚀槽内，以机械方式均匀地搅动，而利用过氧化氢，以增加电化学阳极解离的超电势，并于该超电势下，不外加电源，而得以借硫酸及氟离子在酸性溶液内将加工对象的氧化皮膜及冲切毛边予以去除，且经过侵蚀处理后的加工对象断面厚度，并不会因为化学浸蚀而明显缩小尺寸。
同时，因加工对象的断面直角兼具尖端放电效应，电荷传输较平面快，所以在化学浸蚀时，会加速其阳极解离渐渐形成圆角，以防止相关组配组件的干涉、人员割伤及滑动纺纱起毛等。
请配合参阅图2A所示，该图是一薄圆环冲切热处理件，外露氧化皮膜及冲切断面，并组装于旋转轴(如图2B)上。
将此旋转圆环冲切件浸置于本发明金属表面处理水溶液中，令该旋转轴转动，且保持100rpm的转速，可以发现，该旋转圆环冲切件表面约15微米厚的氧化皮膜，可于近三分钟内完全去除(如图3所示)；同时，该旋转圆环冲切件之冲切毛边，亦会因尖端放电的效应，加速解离，而将其去除(如图4A、B所示)。
另外，将加工对象浸置于金属表面处理水溶液中，而浸蚀时间约为五分钟至十五分钟之间，可由图5A、B中清楚看出，加工对象冲切毛边的断面圆角化十分明显，此外，加工对象厚度减缩量不甚明显，皆维持在0.2mm以下，故不会因化学浸蚀后，减小原加工对象之厚度，使其丧失结构强度。
再者，请配合参阅图6所示，该图为具氧化皮膜的微细板件，将此板件浸于本发明金属表面处理水溶液中，持续上下摆动(每分钟约15次)，使其均匀地被金属表面处理水溶液浸蚀，该板件的氧化皮膜约于五分钟内去除，且毛边与断面圆角化之效果，亦十分显著。
综上述，本发明金属表面处理水溶液组合物，及利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边，并使之圆角化的方法，系利用化学浸蚀的方式，将热处理硬化高碳工具钢(如SK3、SK4及SK5)的表面氧化皮膜及切削或冲切毛边去除，处理所用化学药剂量少，极符合工业安全排放标准，同时，可使冲切断面圆角化，可确实取代机械研磨的加工作业，缩短处理去氧化皮膜及毛边的时间，相对提高工件品质。
Claims (16)
1、一种金属表面处理水溶液组合物，于水溶液中含有0.1至5克/升硫酸根离子，5至50克/升氟化合物，5至50克/升添加剂，与30至300克/升过氧化氢。
2、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，该硫酸根离子选自硫酸及硫酸的水溶性金属盐。
3、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，该氟化合物选自氟化氢铵、氟化氢钠、氟化氢钾、氟化铵、氢氟酸，及前述酸的水溶性盐。
4、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，该添加剂选自尿素、硫尿及其水溶性盐。
5、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，于水溶液中含有1克/升硫酸根离子，10克/升氟化合物，10克/升添加剂，与50克/升过氧化氢。
6、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，于水溶液中含有1.5克/升硫酸根离子，20克/升氟化合物，20克/升添加剂，与70克/升过氧化氢。
7、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，于水溶液中含有1克/升硫酸根离子，15克/升氟化合物，10克/升添加剂，与65克/升过氧化氢。
8、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，于水溶液中含有1.5克/升硫酸根离子，25克/升氟化合物，20克/升添加剂，与75克/升过氧化氢。
9、如权利要求1所述金属表面处理水溶液组合物，其中，该氟化合物能于水溶液中产生氟化氢。
10、如权利要求9所述金属表面处理水溶液组合物，其中，该生成氟化氢的化合物选自氟化氢铵、氟化氢钠、氟化氢钾、氢氟酸及氟化铵。
11、一种利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边并使之圆角化的方法，其步骤包括：
脱脂：将硬化高碳工具钢加工对象表面存留的油脂及污垢用常用清洗剂去除，使表面洁净；
水洗：将加工对象表面存留的前面所用清洗剂去除，使表面洁净；
化学浸蚀：将表面洁净化的加工对象及金属表面处理水溶液置于一化学浸蚀槽中，使加工对象得以与金属表面处理水溶液接触；
中和及防锈：将加工对象表面存留的前述处理剂中和，避免快速氧化；
烘干：将加工对象表面残存的水份去除，使表面快速干燥。
12、如权利要求11所述利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边、并使之圆角化的方法，其中，该加工对象与金属表面处理水溶液的接触时间为3分钟至15分钟。
13、如权利要求11所述利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边、并使之圆角化的方法，其中，该加工对象的表面处理温度为1℃至50℃。
14、如权利要求11所述利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边、并使之圆角化的方法，其中，该加工对象直接浸泡于金属表面处理水溶液中进行。
15、如权利要求11所述利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边、并使之圆角化的方法，其中，该加工对象表面直接以金属表面处理水溶液喷洒至少一次。
16、如权利要求11所述利用金属表面处理水溶液去除硬化高碳工具钢冲切件断面的氧化皮膜及毛边、并使之圆角化的方法，该化学浸蚀槽选用聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)耐蚀塑料材质。
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