TW202010853A - 壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法 - Google Patents

Abstract

一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，該方法包含以下步驟：將一壓鑄鎂金屬製品進行固定；預備一濕式噴砂材料，該濕式噴砂材料包含至少一種尺寸的研磨砂料與水，該研磨砂料的粒徑界於0.3mm至5mm之間；使用一濕式噴砂機以高壓空氣將該些濕式噴砂材料噴向該壓鑄鎂金屬製品的表面，該濕式噴砂機的高壓空氣壓力為5PSI至50PSI。

Description

壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法

本發明是關於一種金屬製品的表面處理方法。

含鎂合金的金屬屬於高強度的輕金屬，廣泛應用於筆記型電腦外殼、自行車的前叉、相機外殼、精密工業儀器外殼等產品，鎂合金產品鑄造成型後，習用的方法係以研磨的方式將毛邊或多餘部分修掉，研磨的方式有使用砂紙機配合機器人進行較大外表面積的研磨、有利用人工手持研磨機進行細節的研磨、有利用客製化的專用機進行研磨，上述各種研磨方法都會產生很多奈米鎂合金粉塵，該粉塵最小發火能量約 30~40mJ，屬於易引爆金屬粉塵，極易導致粉塵爆炸。台灣地區的鎂合金工廠都曾發生爆炸，發生粉塵爆炸機率為100%，最初爆炸後再引爆通風管內、地面、桌面的鎂合金，所以爆震波會貫穿全廠使受災面積廣泛，人員傷亡嚴重，設備損壞造成的經濟損失也非常驚人，習知的研磨作業是極需要進行改良的加工方法。

此外，為了解決上述問題，其中一種解決手段例如中華民國第I604091號「鎂合金表面處理方法」發明專利內容，其揭示一種改善鎂合金加工導致粉塵爆炸問題的方法，該方法包含：研磨表面毛料、置入酸性液體中進行表面粗糙化、置入加有固態顆粒的液態混合液中進行震動研磨，以及進行表面清潔。

然而，上述方法雖然可以大幅度將低鎂金屬的粉塵量，但是前期的毛邊研磨作業仍然會產生少量鎂金屬的粉塵，工廠的地板與機台的角落或建築物的隙縫等表面經過長時間仍可能累積足以產生工安意外的粉塵量，有鑒於此，對於鎂金屬的表面處理方式仍亟需進一步加以改進。

本發明之目的在於提供一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，使表面處理過程不會產生鎂金屬粉塵。

本發明之另一目的在於提供一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，在進行表面處理過程同時可以消除鎂金屬製品的內應力。

本發明之再一目的在於提供一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，在進行表面處理過程同時可以增加鎂金屬製品的表層硬度。

本發明之又一目的在於提供一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，在進行表面處理過程同時可以去除鎂金屬製品表面的油汙。

為達到前述及其他發明目的，本發明運用的技術手段包含有：

一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，該方法包含以下步驟：將一壓鑄鎂金屬製品進行固定；預備一濕式噴砂材料，該濕式噴砂材料包含至少一種尺寸的研磨砂料與水，該研磨砂料的粒徑界於0.3mm至5mm之間；使用一濕式噴砂機以高壓空氣將該些濕式噴砂材料噴向該壓鑄鎂金屬製品的表面，該濕式噴砂機的高壓空氣壓力為5PSI至50PSI。藉由上述說明，本發明能提供一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，使表面處理過程不會產生鎂金屬粉塵，而且在進行表面處理過程同時可以消除鎂金屬製品的內應力、同時可以增加鎂金屬製品的表層硬度，並且可以在進行表面處理過程同時去除鎂金屬製品表面的油汙。

在一實施例中，於進行固定之前先以銑刀去除該壓鑄鎂金屬製品的入料口殘留材料，使較厚的毛邊料可以先行去除。

在一實施例中，使用濕式噴砂機將該些濕式噴砂材料噴向該壓鑄鎂金屬製品的表面後進行清潔，以去除離型劑的殘餘成分。

在一實施例中，進行固定時係同時將多個該壓鑄鎂金屬製品固定於一輸送帶，該輸送帶帶動該多個壓鑄鎂金屬製品移動，使表面處理程序以生產線方式實施增加處理效率。

在一實施例中，該壓鑄鎂金屬製品的固定方式係吊掛於一掛勾，該掛勾連接一旋轉件，使該壓鑄鎂金屬製品於表面處理過程中旋轉，藉此可以均勻的在壓鑄鎂金屬製品外表進行濕式噴砂。

在一實施例中，該濕式噴砂機設有多個噴砂槍，分別將該些濕式噴砂材料對該多個壓鑄鎂金屬製品的表面進行濕式噴砂，以提升表面處理的效率。

在一實施例中，該多個噴砂槍設有噴嘴，該些噴嘴包含圓形噴嘴、尖形噴嘴及扇形噴嘴之至少其中一種，藉此能在不同的處理站設定不同的噴砂範圍。

在一實施例中，該多個噴砂槍分別噴出不同粒徑的研磨砂料，藉此能在不同的處理站針對不同部位進行不同強度的濕式噴砂處理。

在一實施例中，該濕式噴砂材料中的水添加抗氧化劑，使鎂金屬的氧化反應減緩，延遲鎂金屬氧化層的形成時間。

在一實施例中，該抗氧化劑為植物性抗氧化劑，植物性抗氧化劑容易被分解，符合環保訴求。

僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇。為了讓本發明之目的、特徵、優點能明顯易懂，下文將舉本發明較佳實施例並配合所附圖式詳細說明。

圖1是單車前叉的壓鑄鎂金屬製品的毛邊示意圖，請參閱圖1，本發明所稱的壓鑄鎂金屬製品泛指利用鎂金屬或含鎂金屬合金，利用鑄造、鍛造等手段製成的筆記型電腦外殼、自行車的前叉、相機外殼、精密工業儀器外殼等產品的半成品，該些鎂金屬半成品脫模後會於合模線形成毛邊，以及從注料口留下注料管道的材料等缺陷，本實施例中的圖示以鎂金屬鑄造的自行車的前叉進行說明，但不以此為限。

如圖所示，以壓鑄成型製成自行車前叉的該壓鑄鎂金屬製品1，於脫模後於合模線位置會留下材料流進模具隙縫所形成的毛邊11，以及從注料口留下注料管道的入料口殘留材料12，本發明能提供一種不會產生鎂金屬粉塵的表面處理方法去除該些毛邊11與入料口殘留材料12。

請參照圖2，圖2是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法的步驟流程圖。本實施例之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，主要包含以下步驟：

S01：將一壓鑄鎂金屬製品進行固定。將一壓鑄鎂金屬製品1進行固定，固定的目的是防止壓鑄鎂金屬製品1受到濕式噴砂材料撞擊的時候離開預設的位置，固定的手段可以是以吊鉤吊掛、以夾具夾固、以框架框住或以治具限制等方式。

S02：預備一濕式噴砂材料。該濕式噴砂材料包含至少一種尺寸的研磨砂料與水，該研磨砂料可以是金鋼砂、玻璃砂、石質砂粒等，該研磨砂料的粒徑界於0.3mm至5mm之間，將該研磨砂料與水混合。

S03：使用一濕式噴砂機將濕式噴砂材料噴向壓鑄鎂金屬製品。使用一濕式噴砂機4(參照圖5)，以高壓空氣將該些濕式噴砂材料噴向該壓鑄鎂金屬製品1的表面，該濕式噴砂機4的高壓空氣壓力為5PSI至50PSI。該濕式噴砂機4的原理類似於習用的水刀切割機，但習用的水刀切割機水壓通常由數千PSI至數萬PSI，而本發明使用濕式噴砂機4的高壓空氣壓力僅為5PSI至50PSI，使該些濕式噴砂材料撞擊壓鑄鎂金屬1的表面時不會對壓鑄鎂金屬1的結構造成損害，但可以去除毛邊11與入料口殘留材料12，由於濕式噴砂材料包含有水液，表面處理過程產生的鎂金屬微粒會被水液帶走而不會形成鎂金屬粉塵，而且在進行表面處理過程藉由撞擊可以消除鎂金屬製品的內應力、以及可以增加鎂金屬製品的表層硬度，並且可以在進行表面處理過程同時去除鎂金屬製品表面於模具內沾染到的油汙。

S04：清潔。在使用濕式噴砂機4將該些濕式噴砂材料噴向該壓鑄鎂金屬製品1的表面後進行清潔，可以去除離型劑的殘餘成分。

藉由上述說明，本發明能提供一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，使表面處理過程不會產生鎂金屬粉塵，而且在進行表面處理過程同時可以消除鎂金屬製品的內應力、同時可以增加鎂金屬製品的表層硬度，並且可以在進行表面處理過程同時去除鎂金屬製品表面的油汙。

另外，由於有些鎂金屬製品的體積較大而需要較大的入料口，可能會留下較大的入料口殘留材料12，若直接以濕式噴砂機4進行濕式噴砂可能無法完全去除而留下不美觀的突起，因此，於進行固定之前可以利用銑床先以銑刀去除該壓鑄鎂金屬製品1的入料口殘留材料12，使較厚的殘留材料可以先行去除。利用銑床先以銑刀去除該壓鑄鎂金屬製品1的入料口殘留材料12會產生鎂金屬碎屑，該種鎂金屬碎屑容易被收集回收，不會形成鎂金屬粉塵。

請同時參照圖3及圖4，圖3是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法以人工進行濕式噴砂作業的示意圖，圖4是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法使用不同形狀噴嘴的示意圖。本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法可以使用人工或自動化設備進行濕式濕式噴砂作業，於本實施例中，係以人工手持噴砂槍3對一吊掛的壓鑄鎂金屬製品1進行濕式噴砂作業。該壓鑄鎂金屬製品1的固定方式係吊掛於一掛勾2，該掛勾2更可以連接一旋轉件21，使該壓鑄鎂金屬製品1於表面處理過程中旋轉，藉此，人工上下移動噴砂槍3，配合旋轉件21帶動壓鑄鎂金屬製品1旋轉，可以均勻的在壓鑄鎂金屬製品1外表進行濕式噴砂。更佳地，噴砂作業可以在一機殼22中進行，使噴砂材料以及噴砂產生的鎂金屬微粒與水混合液不會散逸到機殼22之外，還可以方便收集進行回收處理。

在本實施例中，該噴砂槍3可以設有不同形狀的噴嘴，該些噴嘴至少包含圓形噴嘴31、尖形噴嘴32及扇形噴嘴33之至少其中一種，藉此能在壓鑄鎂金屬製品1的各個不同部位得到最適當的噴砂效果。該些噴嘴形狀除了圓形噴嘴31、尖形噴嘴32及扇形噴嘴33，當然還可以包含其他形狀，以及各種不同噴射角度的噴嘴。

請參照圖5，圖5是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法以生產線方式同時處理多個壓鑄鎂金屬製品的示意圖。本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法可以使用人工或自動化設備進行濕式噴砂作業，於本實施例中，係自動化設備以生產線方式進行噴砂作業，圖式中省略機台的外殼，於本實施例中，所稱生產線方式係類似烤漆房的噴漆作業模式，於一密閉空間中以噴砂槍3對吊掛的壓鑄鎂金屬製品1進行濕式噴砂作業。

在本實施例中，該濕式噴砂機4較佳係同時連接多個噴砂槍3，但不以此為限，也可以設置為每一個濕式噴砂機4分別對應一個噴砂槍3，如此可以在每個噴砂作業的工作站設定不同的濕式噴砂材料顆粒種類與粒徑，也可以分別調整不同噴砂作業的工作站的噴砂壓力值。

在本實施例中，利用多個噴砂槍3分別將濕式噴砂材料對該多個壓鑄鎂金屬製品1的表面進行濕式噴砂，可以提升表面處理的效率。

壓鑄鎂金屬製品1於進行固定時，可以同時將多個壓鑄鎂金屬製品1固定於一輸送帶23，該輸送帶23帶動該多個壓鑄鎂金屬製品1移動，使表面處理程序以生產線方式實施增加處理效率。

在本實施例中，壓鑄鎂金屬製品1的固定方式係吊掛於一掛勾2，該掛勾2連接一旋轉件21，使該壓鑄鎂金屬製品1於表面處理過程中旋轉，藉此可以均勻的在壓鑄鎂金屬製品1外表進行濕式噴砂。

利用掛勾2吊掛壓鑄鎂金屬製品1是可以使壓鑄鎂金屬製品1露出最大的表面讓濕式噴砂材料可以接觸到大部分的表面，本發明將壓鑄鎂金屬製品1進行固定的方式不以吊掛為限，若有些壓鑄鎂金屬製品1的特性允許，也可以利用夾具夾固、利用框架框設固定或是以治具限制移動等方式進行固定。

在本實施例中，不同的多個噴砂槍3可以設置不同形狀的噴嘴，該些噴嘴包含圓形噴嘴31、尖形噴嘴32及扇形噴嘴33之至少其中一種，藉此能在不同的處理站設定不同的噴砂範圍。例如，在最初的濕式噴砂作業使用扇形噴嘴33對較大面積進行表面處理，後續的濕式噴砂作業則可以設定噴砂槍的角度使用圓形噴嘴31或尖形噴嘴32對局部區域進行表面處理。該些自動化的細部設定於目前已是相當成熟的技術，於此不另贅述。

承上所述，本實施例利用多個噴砂槍3分別噴出不同粒徑的研磨砂料，藉此能在不同的處理站針對不同部位進行不同強度的濕式噴砂處理。

由於鎂金屬的氧化速度極快，濕式噴砂作業過程鎂金屬接觸水液可能很快形成一層氧化層使後續的噴砂作業受到阻礙，因此，該濕式噴砂材料中的水中可以添加抗氧化劑(或界面活性劑)，使鎂金屬的氧化反應減緩，延遲鎂金屬氧化層的形成時間，可以使濕式噴砂作業在鎂金屬未形成氧化層之前完成。再者，由於多數的化學抗氧化劑不易分解而容易在環境中造成污染，較佳地，該抗氧化劑使用植物性抗氧化劑，植物性抗氧化劑容易被分解，以符合環保訴求。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特徵，其目的在使熟習此項技藝之人士均能了解本發明之內容並據以實施，當不能以此限定本發明之專利範圍，凡依本發明之精神及說明書內容所作之均等變化或修飾，皆應涵蓋於本發明專利範圍內。

1:壓鑄鎂合金製品11:毛邊12:入料口殘留材料2:掛勾21:旋轉件22:機殼23:輸送帶3:噴砂槍31:圓形噴頭32:尖形噴頭33:扇形噴頭4:濕式噴砂機S01~S04:步驟

圖1是單車前叉的壓鑄鎂金屬製品的毛邊示意圖。 圖2是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法的步驟流程圖。 圖3是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法以人工進行濕式噴砂作業的示意圖。 圖4是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法使用不同形狀噴嘴的示意圖。 圖5是本發明壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法以生產線方式同時處理多個壓鑄鎂金屬製品的示意圖。

S01~S04:步驟

Claims (10)

1. 一種壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，該方法包含以下步驟： 將一壓鑄鎂金屬製品進行固定； 預備一濕式噴砂材料，該濕式噴砂材料包含至少一種尺寸的研磨砂料與水，該研磨砂料的粒徑界於0.3mm至5mm之間； 使用一濕式噴砂機以高壓空氣將該些濕式噴砂材料噴向該壓鑄鎂金屬製品的表面，該濕式噴砂機的高壓空氣壓力為5PSI至50PSI。
2. 如請求項1所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，於進行固定之前先以銑刀去除該壓鑄鎂金屬製品的入料口殘留材料。
3. 如請求項1所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，使用濕式噴砂機將該些濕式噴砂材料噴向該壓鑄鎂金屬製品的表面後進行清潔。
4. 如請求項1所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，進行固定時係同時將多個該壓鑄鎂金屬製品固定於一輸送帶，該輸送帶帶動該多個壓鑄鎂金屬製品移動。
5. 如請求項4所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，該壓鑄鎂金屬製品的固定方式係吊掛於一掛勾，該掛勾連接一旋轉件，使該壓鑄鎂金屬製品於表面處理過程中旋轉。
6. 如請求項4所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，該濕式噴砂機設有多個噴砂槍，分別將該些濕式噴砂材料對該多個壓鑄鎂金屬製品的表面進行濕式噴砂。
7. 如請求項6所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，該多個噴砂槍設有噴嘴，該些噴嘴包含圓形噴嘴、尖形噴嘴及扇形噴嘴之至少其中一種。
8. 如請求項6所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，該多個噴砂槍分別噴出不同粒徑的研磨砂料。
9. 如請求項1所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，該濕式噴砂材料中的水添加抗氧化劑。
10. 如請求項9所述之壓鑄鎂金屬製品的表面處理方法，其中，該抗氧化劑為植物性環保抗氧化劑。

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