TWI576471B - 金屬物件表面拋光處理方法及設備 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種金屬物件表面拋光處理方法及設備，尤其是指一種針對金屬物件之表面進行去除毛邊、污垢等拋光處理的方法與設備。
按，一般為去掉金屬物件表面的毛邊、銹蝕、刮痕、焊瘤、焊縫、氧化等缺陷，以提高金屬物件的平整度和電鍍品質，通常會透過磨光或拋光之加工程序來達成。
以磨光而言，係指借助粘有磨料的特製磨光輪(或帶)的旋轉，以切削金屬零件表面的過程；磨光一般要分多次進行，以逐次降低金屬物件表面的粗糙度，磨光後金屬物件表面粗糙度Ra可達0.4μm。
至於拋光，是對金屬物件表面進行精加工的過程，一般都是在比較平整的表面上進行，其對於基材去除的量甚少，一般都在微米數量級。拋光通常是採用物理機械或化學藥品的方式進行，經過拋光後的金屬物件其表面光滑，且能提高光澤度，同時對於金屬物件的機械、物體及化學性能都有不同程度的改善與影響；例如：磨擦磨損、疲勞強度、接觸剛度、衝擊強度、耐腐蝕性、結合處密封性、配合性質、表面電流、衝擊件沖壓時產生裂縫、震動和噪音、金屬表面塗鍍、流體阻力、電阻、熱傳導、量測誤差、清潔度、光澤度...等等。
現有金屬製品的拋光方法有：(1)機械拋光、(2)化學拋光、(3)電化學拋光〔又稱電解拋光〕。
機械拋光，主要是透過拋光輪(或帶)與金屬物件直接磨擦達成，即機械拋光是對拋光表面進行磨削變形而得到一光滑表面，因此拋光後，金屬物件表面會有一層冷作硬化層；此一拋光方式必須依靠體力勞動，費時費工，而且對於有圖案的表面及具有複雜外型的零件，不僅增加拋光的難度，而且很難達到所希望的高品質拋光表面，而且拋光過程中還必須在拋光輪(或帶)與金屬物件之間添加拋光膏(液)，因此容易使工作環境沾染油垢，而顯得髒亂。
化學拋光，是指在適合的溶液中，不使用外接電源對金屬物件拋光的過程。由於化學拋光無須外接電源和導電夾具，因此可拋光形狀複雜和各種尺寸的金屬物件，生產率高。然其缺點為溶液價
格高、對人體及環境均有危害、使用壽命短、再生困難、成本高，而且在拋光過程中通常會析出有害氣體。此一化學拋光方法，對於金屬物件表面整平能力不高，但能提高金屬物件表面的光澤度。
電解拋光，是在特定的溶液中進行電解整平金屬表面，並使其產生光澤的工藝。電解拋光是在低電壓高電流密度進行，於進行拋光時，金屬物件表面的凸起點比凹下點溶解的速度快，從而使金屬物件表面平整者，因此電解拋光可用於形狀複雜、薄板和細小的金屬物件拋光，且拋光生產效率高。
然而，不論是化學拋光或電解拋光，均須使用對環境有污染及損害生產者健康的化學藥劑，且成本高。
本發明之主要目的，係提供一種金屬物件表面拋光處理方法及設備，該方法使用之溶液無公害，且價格低廉，且在拋光後金屬物件表面呈現很高的光潔度與光澤度，並同時達到去除毛邊、污垢之效。
為達上述之主要目的與功效，本發明提供一種金屬物件表面拋光處理方法，其中該金屬物件表面拋光處理方法，包括以下步驟：(A)加熱電解質水溶液，並使電解質水溶液之液溫維持於一預定溫度範圍之間；
(B)將液溫維持於一預定溫度範圍之間的電解質水溶液引入拋光處理槽中；(C)將金屬物件浸入拋光處理槽內已經加溫的電解質水溶液中，並維持拋光處理槽內之電解質水溶液液溫於另一預定溫度範圍；(D)對金屬物件施以正極性電壓，負極性電壓(接地)與拋光處理槽接設；(E)使金屬物件表面產生陰極氧化層，且該陰極氧化層受到化學侵蝕，當氧化速度與侵蝕速度相等時即產生去除各種污垢及去除毛邊之拋光效果，使金屬物件表面呈現很高的光潔度和光澤。
為達上述之主要目的與功效，本發明另提供一種金屬物件表面拋光處理設備；其中，該金屬物件表面拋光處理設備包括：一拋光處理槽、一電源供應單元、一冷卻單元、一儲液單元及一泵循環單元；裝有拋光液的儲液單元設有能將其內部所儲放之拋光液維持於一預設範圍的工作溫度之加熱器與溫度控制器，該泵循環單元包括一第一泵循環單元與第二泵循環單元，該第一泵循環單元設於該儲液單元與該拋光處理槽間，能將儲液單元內之拋光液送入拋光處理槽，以及將拋光處理槽內之拋光液超過設定水位高度而引回儲液單元；該第二泵循環單元設於該儲液單元與該冷卻單元間，能將儲液單元內之拋光液送回冷卻單元進行冷卻，以及將冷卻後之拋光液引回至該儲液單元；又令該拋光處理槽接該電源供應單
元的負極(接地)，欲拋光處理之工件接該電流供應單元的正極，並在該拋光處理槽接設一補水管路。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該拋光處理設備進一步包括一水平位移與升降單元，該水平位移與升降單元具有一可上升下降之導電掛架，該欲拋光處理之工件係固定於該導電掛架上。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該水平位移與升降單元具有一可驅動導電掛架水平位移之水平移動動力組，以將該導電掛架移動至對應該拋光處理槽處或遠離該拋光處理槽。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該工作溫度界於80~100℃。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該拋光處理槽係採用耐腐蝕材料或作防銹處理其中之一，且耐溫不低於100℃。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，防銹處理是以噴塗塑膠實現。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，拋光處理槽內部於距離底部一距離處裝設有均流防護網，均流防護網的網目大小至少必須令拋光液能自由流過且均勻化者。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，拋光處理槽上方在對應金屬物件置入與取出之位置處，設有位置斷電器。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，拋光處理槽上方裝設有冷凝器。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，拋光處理槽上所設之補水管路，是採用方形管。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，儲液單元採用不銹鋼材質。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該加熱器由調壓電源供電，並受溫度控制器控制。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該加熱器係裝設在儲液單元的一半高度以下。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，儲液單元裝設液位顯示器。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，儲液單元底部設有排泄閥。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，儲液單元外層包覆有隔熱材料。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，儲液單元接設有接地線端子。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該冷卻單元選用玻璃鋼材質。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，第一泵循環單元包括第一連接管路、第一泵及溢流管路，該第一泵選用不銹鋼立式泵，其流量大於或等於100m3/hr，或選用100m3/hr低揚程泵其中之一。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，設置第一泵循環單元的第一連接管路於管內設有不鏽鋼絲繞制的螺旋簧。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，第二泵循環單元包括第二連接管路、第二泵及回流管路，該第二泵選用不銹鋼立式泵，其流量大於或等於30t/hr。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，設置第二泵循環單元的第二連接管路係選用內裝不銹鋼簧的塑料管。
如上所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，補水管路上裝設有液體浮子流量計。
(1)‧‧‧拋光處理槽
(11)‧‧‧均流防護網
(12)‧‧‧位置斷電器
(13)‧‧‧冷凝器
(14)‧‧‧補水管路
(15)‧‧‧液體浮子流量計
(16)‧‧‧液體浮子流量計
(17)‧‧‧位置斷電器
(2)‧‧‧電源供應單元
(3)‧‧‧冷卻單元
(4)‧‧‧儲液單元
(41)‧‧‧加熱器
(42)‧‧‧調壓電源供電
(43)‧‧‧溫度控制器
(44)‧‧‧液位顯示器
(45)‧‧‧排泄閥
(46)‧‧‧隔熱材料
(47)‧‧‧接地線端子
(5)‧‧‧泵循環單元
(51)‧‧‧第一泵循環單元
(511)‧‧‧第一連接管路
(512)‧‧‧第一泵
(512)‧‧‧第一泵
(513)‧‧‧溢流管路
(52)‧‧‧第二泵循環單元
(521)‧‧‧第二連接管路
(522)‧‧‧第二泵
(523)‧‧‧回流管路
(6)‧‧‧水平位移與升降單元
(61)‧‧‧移動組
(62)‧‧‧水平移動動力組
(63)‧‧‧導電掛架
(64)‧‧‧升降動力組
(A)‧‧‧金屬物件
第一圖：本發明之處理設備架構示意圖
第二圖：本發明之處理方法流程圖
第三圖：本發明之水平位移與升降單元的俯視示意圖
第四圖：本發明之水平位移與升降單元的前視示意圖
為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：請參看第一圖所示，其係本發明之金屬物件表面拋光處理設備架構示意圖。該金屬物件表面拋光處理設備包括：一拋光處理槽(1)、一電源供應單元(2)、一冷卻單元(3)、一儲液單元(4)、一泵循環單元(5)及一水平位移與升降單元(6)(請一併參看第三、四圖)；其中：該拋光處理槽(1)，係採用耐腐蝕材料或作防銹處理其中之一，且耐溫高於或等於100℃，如果該拋光處理槽(1)此用防銹處理時，該防銹處理是以噴塗塑膠實現；該拋光處理槽(1)內部於離底部一距離處裝設有均流防護網(11)，該均流防護網(11)的網目大小至少必須令拋光液能自由流過且均勻化者；該拋光處理槽(1)上方在對應金屬物件(A)置入與取出之位置處設有位置斷電器(12)，以當金屬物件(A)被取出拋光液液面一預設距離時，切斷該電源供應單元(2)的電源供應，而當金屬物件(A)被置入拋光液液面一預設距離時，該電源供應單元(2)繼續電源供應，於該拋光處理槽(1)上方另裝設有冷凝器(13)；該拋光處理槽(1)接設一補水管路(14)，該補水管路(14)
是採用方形管，其上裝設有閥門(15)及液體浮子流量計(16)，透過閥門(15)的啟閉控制向冷凝器(13)中輸出冷卻水並補充蒸發掉的液體之時機，且藉液體浮子流量計(16)控制補充之液體流量；該電源供應單元(2)，其負極(接地)接設拋光處理槽(1)，正極則接設金屬物件(A)；該冷卻單元(3)，係選用玻璃鋼材質，並裝設在整個處理設備的最高處；該儲液單元(4)，係選用不銹鋼材質，於該儲液單元(4)的一半高度以下的位置處設有加熱器(41)，該加熱器(41)由調壓電源供電(42)，並受溫度控制器(43)控制，以控制儲液單元(4)之拋光液溫度於30一100℃之間；該儲液單元(4)另裝設有液位顯示器(44)，於儲液單元(4)底部設有排泄閥(45)，以排放沉澱之雜質，於儲液單元(4)外層包覆有隔熱材料(46)，儲液單元(4)接設有接地線端子(47)；該泵循環單元(5)，係包括一第一泵循環單元(51)及第二泵循環單元(52)；該第一泵循環單元(51)具有第一連接管路(511)、第一泵(512)及溢流管路(513)，該第一泵(512)係選用不銹鋼立式泵，其流量大於或等於100m3/hr，也可選用100m3/hr低揚程泵，該第一連接管路(511)於管內設有不鏽鋼絲繞制的螺旋簧，該第一連接管路(511)連接於拋
光處理槽(1)與儲液單元(4)之間，該第一泵(512)設於第一連接管路(511)上，且第一連接管路(511)之管徑小於溢流管路(513)之管徑；該第二泵循環單元(52)，具有第二連接管路(521)、第二泵(522)及回流管路(523)，該第二泵(522)選用不銹鋼立式泵，其流量大於或等於30t/hr，該第二連接管路(521)係選用內裝不銹鋼簧的塑料管，該第二連接管路(521)連接於該儲液單元(4)與該冷卻單元(3)之間，第二泵(522)設於第二連接管路(521)上。
該水平位移與升降單元(6)，其包括一移動組(61)、一水平移動動力組(62)、一導電掛架(63)與一升降動力組(64)，該導電掛架(63)與該移動組(61)相設，該移動組(61)藉由水平移動動力組的帶動而呈水平移位，該導電掛架(63)能進一步透過該升降動力組(64)而上下升降移動，而該導電掛架(63)則供固定金屬物件(A)；如此，便能利用該移動組(61)將該導電掛架(63)移動至對應該拋光處理槽(1)處，再藉由該升降動力組(64)將導電掛架(63)下降，使金屬物件(A)能浸入拋光處理液中，當通電後便能開始進行金屬物件(A)的表面處理，於處理完畢後，該升降動力組(64)再啟動上升該導電掛架(63)，使金屬物件(A)脫離拋光處理液，之後透過該移動組(61)帶動該導電掛架(63)遠離該拋光處理槽(1)。
於對金屬物件(A)進行表面拋光作業時，首先藉加熱器(41)對儲液單元(4)內之電解質溶液加熱，使電解質溶液之溫度到達工作溫度，接著透過第一泵(512)的運轉將儲液單元(4)內之電解質溶液經第一連接管路(511)送入拋光處理槽(1)內，且將電源供應單元(2)的負極(接地)接設拋光處理槽(1)，其之正極接設金屬物件(A)，再將金屬物件(A)浸入拋光處理槽(1)內之電解質溶液中，施加電壓為200-400伏特；此時金屬物件(A)表面會出現穩定的蒸氣氣體層，該氣體層會把被處理的表面與電解質溶液隔開，從而導致表面與電解質溶液蒸氣之間產生強烈的等離子體化學及電化學反應，使被處理表面產生陰極氧化，同時有使陰極氧化曾受到化學侵蝕，在氧化速度與侵蝕速度相等時出現拋光效果，其表現為光潔度上升及反射率提高，尤其當氧化層最薄且又足以抵禦侵蝕作用時，其反射率出現最高質，即拋光效果最好。微觀不平處的氧化層最薄，因此侵蝕總是發生在凸起部位。此外，被拋光的表面被施加足夠高的電壓後，其與氣體層、蒸氣、電節質溶液之間會產生很高的電場強度，這種強度也在微觀不平處得到強化。這些作用的綜合效果，使表面微觀凸起部位被削平，達到拋光效果。
當第一泵(512)持續不斷由儲液單元(4)引入電解質溶液至拋光處理槽(1)內，使拋光處理槽(1)內之電解質溶液的液面逐漸上升，若超過預設液面高度時，便會由溢流管路(513)流回儲液單元(4)內。
又透過第一泵循環單元(51)在儲液單元(4)與拋光處理槽(1)循環的電解質溶液，吸收拋光過程產生的熱能，使電解質溶液升溫，於到達溫度控制器(43)設定的高溫臨界值時，便會通知第二泵循環單元(52)之第二泵(522)運轉，將儲液單元(4)之高溫電解質溶液抽取至冷卻單元(3)，而原來存於冷卻單元(3)內之溫度低的電解質溶液將循回流管路(523)流入儲液單元(4)內，而對儲液單元(4)內之高溫電解質溶液進行降溫冷卻；且在到達預設的溫度下限值時，即停止第二泵(522)的運作，如此便能將電解質溶液控制於一預設的工作溫度內。
又，於拋光的過程中，必須定期檢查電解質溶液的濃度，當濃度過高時，便由補水管路(14)補充水分或溶液含量，以將電解質溶液控制於一可順利進行拋光作業的濃度範圍質內；其中，該工作溫度界於80~100℃之間。
由以上的說明可知本發明所提供的金屬物件表面拋光處理方法，包括以下步驟：(A)加熱電解質水溶液，並使電解質水溶液之液溫維持於一預定溫度範圍之間；(B)將液溫維持於一預定溫度範圍之間的電解質水溶液引入拋光處理槽(1)中；(C)將金屬物件(A)浸入拋光處理槽(1)內已經加溫的
電解質水溶液中，並維持拋光處理槽內之電解質水溶液液溫於另一預定溫度範圍；(D)對金屬物件(A)施以正極性電壓，負極性電壓(接地)與拋光處理槽(1)接設；(E)使金屬物件(A)表面產生陰極氧化層，且該陰極氧化層受到化學侵蝕，當氧化速度與侵蝕速度相等時即產生去除各種污垢及去除毛邊之拋光效果，使金屬物件(A)表面呈現很高的光潔度和光澤。
以上所舉者僅係本發明之部份實施例，並非用以限制本發明，致依本發明之創意精神及特徵，稍加變化修飾而成者，亦應包括在本專利範圍之內。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體技術手段，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(1)‧‧‧拋光處理槽
(11)‧‧‧均流防護網
(12)‧‧‧位置斷電器
(13)‧‧‧冷凝器
(14)‧‧‧補水管路
(15)‧‧‧液體浮子流量計
(16)‧‧‧液體浮子流量計
(2)‧‧‧電源供應單元
(3)‧‧‧冷卻單元
(4)‧‧‧儲液單元
(41)‧‧‧加熱器
(42)‧‧‧調壓電源供電
(43)‧‧‧溫度控制器
(44)‧‧‧液位顯示器
(45)‧‧‧排泄閥
(46)‧‧‧隔熱材料
(47)‧‧‧接地線端子
(5)‧‧‧泵循環單元
(51)‧‧‧第一泵循環單元
(511)‧‧‧第一連接管路
(512)‧‧‧第一泵
(513)‧‧‧溢流管路
(52)‧‧‧第二泵循環單元
(521)‧‧‧第二連接管路
(522)‧‧‧第二泵
(523)‧‧‧回流管路
(A)‧‧‧金屬物件
Claims (9)
- 一種金屬物件表面拋光處理設備，包括：一拋光處理槽、一電源供應單元、一冷卻單元、一儲液單元及一泵循環單元；裝有拋光液的該儲液單元設有能將其內部所儲放之拋光液維持於一預設工作溫度之加熱器與溫度控制器；該泵循環單元包括一第一泵循環單元與第二泵循環單元，該第一泵循環單元設於該儲液單元與該拋光處理槽間，能將儲液單元內之拋光液送入該拋光處理槽，以及將該拋光處理槽內之拋光液超過設定水位高度而引回該儲液單元；該第二泵循環單元設於該儲液單元與該冷卻單元間，能將該儲液單元內之拋光液送回該冷卻單元進行冷卻，以及將冷卻後之拋光液引回至該儲液單元；令該拋光處理槽接該電源供應單元的負極(接地)，欲拋光處理之金屬物件接該電流供應單元的正極，並在該拋光處理槽接設一補水管路，該拋光處理槽內部於距離底部一距離處裝設有均流防護網，均流防護網的網目大小至少必須令拋光液能自由流過且均勻化者。
- 如申請專利範圍第1項所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該拋光處理設備進一步包括一水平位移與升降單元，該水平位移與升降單元包括一升降動力組與一導電掛架，該升降動力組能上升下降該供金屬物件吊掛固定之導電掛架。
- 如申請專利範圍第1項所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該水平位移與升降單元具有一可驅動導電掛架水平位移之水平移動動力組。
- 如申請專利範圍第1至3項中任意一項所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該拋光處理槽上方裝設有冷凝器。
- 如申請專利範圍第1至3項中任意一項所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該第一泵循環單元選用不銹鋼立式泵，其流量大於或等於100m3/hr，或選用100m3/hr低揚程泵其中之一。
- 如申請專利範圍第1至3項中任意一項所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該第二泵循環單元選用不銹鋼立式泵，其流量大於或等於30t/hr。
- 如申請專利範圍第1至3項中任意一項所述之金屬物件表面拋光處理設備，其中，該補水管路上裝設有液體浮子流量計。
- 種金屬物件表面拋光處理方法，包括以下步驟： (A)加熱電解質水溶液，並使電解質水溶液之液溫維持於一預定溫度範圍之間；(B)將液溫維持於一預定工作溫度範圍之間的電解質水溶液引入拋光處理槽中，該拋光處理槽內部於距離底部一距離處裝設有均流防護網，均流防護網的網目大小至少必須令拋光液能自由流過且均勻化者，該拋光處理槽內部於距離底部一距離處裝設有均流防護網，均流防護網的網目大小至少必須令拋光液能自由流過且均勻化者，該拋光處理槽內部於距離底部一距離處裝設有均流防護網，均流防護網的網目大小至少必須令拋光液能自由流過且均勻化者；(C)將金屬物件浸入拋光處理槽內已經加溫的電解質水溶液中，並維持拋光處理槽內之電解質水溶液液溫於另一預定溫度範圍；(D)對金屬物件施以正極性電壓，負極性電壓(接地)與拋光處理槽接設；(E)使金屬物件表面產生陰極氧化層，且該陰極氧化層受到化學侵蝕，當氧化速度與侵蝕速度相等時即產生去除各種污垢及去除毛邊之拋光效果，使金屬物件表面呈現很高的光潔度和光澤。
- 如申請專利範圍第8項所述之金屬物件表面拋光處理方法，其中，該工作溫度界於80~100℃。
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|---|---|---|---|
| TW103103103A TWI576471B (zh) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | 金屬物件表面拋光處理方法及設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201529909A TW201529909A (zh) | 2015-08-01 |
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ID=54342580
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW103103103A TWI576471B (zh) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | 金屬物件表面拋光處理方法及設備 |
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| TW (1) | TWI576471B (zh) |
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| US5028304A (en) * | 1988-10-21 | 1991-07-02 | Stanishevsky Vladimir K | Method of electrochemical machining of articles made of conducting materials |
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| Publication number | Publication date |
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| TW201529909A (zh) | 2015-08-01 |
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