TWI742862B - 使用高分子膜之拋光方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種使用高分子膜之拋光方法及裝置，其方法係將陰極連接高分子膜，陽極連接工件，再將高分子膜與工件接觸，由於此高分子膜接觸液體後將釋放陽離子，該陽離子還原至陰極上而產生電位差，該電位差使該工件之部分材料藉由氧化而被吸附，工件解離之陽離子被吸附進入高分子膜中，達到拋光效果，本發明之裝置係於一殼體內樞接一第一滾輪、一金屬滾輪及一第二滾輪，該些滾輪輸送該高分子膜，讓使用者可以此裝置拋光該工件。
Description
本發明是關於一種使用高分子膜之拋光方法及裝置，尤其係指一種利用高分子材料還原工件之拋光方法與其裝置。
表面粗糙度一般是由所採用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動等。由於加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。
為改善加工物的表面粗糙度，產業界多以拋光之方式降低表面粗糙度，拋光是一種使用物理機械或化學藥品降低物體表面粗糙度的工藝，其係利用機械、化學或電化學的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法，是藉由拋光工具和磨料顆粒或其他拋光介質對工件表面進行的修飾加工。
拋光不以提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度為訴求，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時也用以消除光澤。通常以拋光輪作為拋光工具，拋光輪一般用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成，兩側用金屬圓板夾緊，其輪緣塗敷由微粉磨料和油脂等均勻混合而成的拋光劑。
現今拋光技術主要在精密機械和光學工業中使用，因拋光後的工件精度高，且表面光滑具有良好的反射效果，而習知常見的拋光方法包括，機械式拋光、電化學拋光及化學拋光等。
而機械式拋光之技術門檻較低，應用範圍廣泛，但前處理工序多且工時長，加工軟質材料時，由於刀具作用的金屬變形量很大，因此使用游離磨粒，但磨粒則容易造成磨粒插入加工物件中，導致工件表面鏡面化變得更加困難，且同時接觸式加工易有應力殘留，因此，產業界逐漸發展出電解拋光與化學拋光。
電解拋光，即是將工件放置陽極，於電解液中通電，在適當操作參數下，使工件發生電解反應，或稱反電鍍，工件表面而因電場集中效應而產生溶解作用，因而可達成工件表面平坦與光澤化之加工技術。
化學拋光是金屬表面通過有規則溶解達到光亮平滑。在化學拋光過程中，鋼鐵零件表面不斷形成鈍化氧化膜和氧化膜不斷溶解；由於零件表面微觀的不一致性，表面微觀凸起部位優先溶解，且溶解速率大於凹下部位的溶解速率；而且膜的溶解和膜的形成始終同時進行，只是其速率有差異，使鋼鐵零件表面粗糙度得以整平，從而獲得平滑光亮的表面。
化學拋光可以填充表面毛孔、划痕以及其它表面缺陷，從而提高疲勞阻力、腐蝕阻力。
但經過電解拋光或化學拋光後，工件雖可具有較佳平整度，但電解液及化學拋光液對環境影響卻很大，其需經處理或由專業公司回收，且加工後工件需妥善清洗避免拋光液毒性殘留，同時操作人員需著需較多防護措拖，才得以確保其安全；因此對於上述拋光方式之缺點，產業界需要一種可得到較佳平整度，且對環境影響較低的拋光方法。
有鑑於上述習知技術之問題，本發明提供一種使用高分子膜之拋光方法及裝置，其係將高分子膜浸泡於液體中，使高分子膜吸入液體，再以陰極電性連接高分子膜，使高分子膜帶負電解離陽離子還原至陰極，產生電位差，以陽極電性連接工件，使工件帶正電解離陽離子，再將高分子膜接觸工件，產生之電位差使高分子膜釋吸附工件之陽離子，使工件之部分材料產生氧化反應，達到拋光工件之功效，利用此方法簡化拋光流程，避免拋光後之應力殘留，且不必大量電解液及拋光液，避免環境負擔。
本發明之一目的在於提供一種使用高分子膜之拋光方法及裝置，其係將高分子膜浸泡於液體中，使高分子膜吸入液體，再以陰極電性連接高分子膜，使高分子膜帶負電解離陽離子，以陽極電性連接工件，使工件帶正電解離陽離子，再將高分子膜接觸工件，使高分子膜釋吸附工件之陽離子，使工件之部分材料產生氧化反應，達到拋光工件之功效，利用此方法簡化拋光流程，避免拋光後之應力殘留之同時，減少電解液或拋光液之使用，降低對環境之影響。
為達到上述所指稱之各目的與功效，本發明提供一種使用高分子膜之拋光方法，其步驟包含，以一陰極電性連接該高分子膜，將該高分子膜浸泡於一液體，使該高分子膜吸入該液體成導體帶負電，以一陽極電性連接一工件，該工件透過該液體與該高分子膜做電性導通，該工件帶正電並解離複數個陽離子，該高分子膜之一側透過該液體與該工件之一側接觸，該高分子膜之一側吸附該些個陽離子，使該工件之一側之部分表面產生氧化反應；利用此方法避免拋光後之應力殘留於工件表面，且減少電解液或拋光液之使用，降低對環境之影響。
本發明之一實施例中，其中以一陰極電性連接該高分子膜，將該高分子膜浸泡於一液體，使該高分子膜吸入該液體成導體帶負電之步驟中，該陰極係一金屬材料。
本發明之一實施例中，其中該高分子膜係一離子交換膜或一質子交換膜。
本發明之一實施例中，其中該高分子膜之材料係包含苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂以及全氟碳聚合物之其中之一者或任意組合。
本發明之一實施例中，其中該高分子膜之材料係選自磺酸基團以及季銨基之其中之一者或任意組合。
本發明之一實施例中，其中該液體係選自水、酸類溶液以及鹽類溶液之其中之一者或任意組合。
為達到上述所指稱之各目的與功效，本發明提供一種使用高分子膜之拋光裝置，其包含一殼體、一第一滾輪、一金屬滾輪以及一第二滾輪，該殼體具有一容置空間，該第一滾輪樞接於該容置空間，該第一滾輪之一外緣繞設並輸送一高分子膜，該金屬滾輪樞接於該殼體之一端，該金屬滾輪之一外緣捲曲並輸送該高分子膜，該金屬滾輪電性連接該高分子膜，該第二滾輪樞接於該容置空間，該第二滾輪之一外緣捲曲並接收該高分子膜，其中，一陰極電性連接該金屬滾輪，使該金屬滾輪及該高分子膜帶負電，一陽極電性連接一工件，該工件帶正電；利用此結構，讓使用者可以此裝置完成上述使用高分子膜之拋光方法及裝置。
本發明之一實施例中，其中該高分子膜係一離子交換膜或一質子交換膜。
本發明之一實施例中，其中該高分子膜之材料係包含苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂以及全氟碳聚合物之其中之一者或任意組合。
本發明之一實施例中，其中該高分子膜之材料係選自磺酸基團以及季銨基之其中之一者或任意組合。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：
本發明提供一種使用高分子膜之拋光方法及裝置，其係將一高分子膜浸泡於一液體中，並以一陰極電性連接該高分子膜，使該高分子膜帶負電解離複數個陽離子，且還原至該陰極，以一陽極電性連接一工件，使該工件解離複數個陽離子，將該高分子膜接觸該工件，使該高分子膜釋吸附該工件之該些個第二陽離子，使該工件之部分材料產生氧化反應，該使用高分子膜之拋光方法及裝置係於一殼體內樞接一第一滾輪、一金屬滾輪及一第二滾輪，該些滾輪輸送該高分子膜，讓使用者可以此裝置拋光該工件。
請參閱第1圖，其為本發明之實施例之步驟示意圖，如圖所示，本實施例係一種使用高分子膜之拋光方法，該使用高分子膜之拋光方法之步驟包含：
步驟S02：以陰極電性連接高分子膜，將高分子膜浸泡於液體，使高分子膜吸入液體成導體帶負電；
步驟S04：以陽極電性連接工件，工件透過液體與高分子膜做電性導通，使工件帶正電並解離複數個陽離子；以及
步驟S06：以高分子膜之一側透過液體與工件之一側接觸，高分子膜之一側吸附陽離子，使工件之一側之部分表面產生氧化反應。
再次參閱第1圖及參閱第2A圖至第2C圖，第2A圖至第2C圖為本發明之實施例之拋光步驟示意圖，如圖所示，於步驟S02中，首先使用者先以一陰極2電性連接一高分子膜10，並將該高分子膜10浸泡於一液體20中，使該高分子膜10吸入該液體20，將該液體20作為電解液，並使該高分子膜10成一導體帶負電。於一實施例中，該高分子膜10係離子交換膜。於本實施例中，該高分子膜10係離子交換膜中的質子交換膜，本實施例之高分子膜10之表面結構包含多孔或網狀結構，以吸入該液體20，該高分子膜10之材料係包含苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂以及全氟碳聚合物之其中之一或任意組合，或該高分子膜10之材料係包含磺酸基團以及季銨基之其中之一，或磺酸基團及季銨基之任意組合，而該液體20係選自水、酸類溶液以及鹽類溶液之其中之一，或前述溶液之任意組合。
接續上述，於上述步驟中，可持續加入該液體20，使該高分子膜10於拋光之過程中完整浸泡於該液體20中，避免無浸泡於該液體20之該高分子膜10接觸欲加工物。
再次參閱第1圖、第2A圖至第2C圖及請參閱第3圖，第3圖為本發明之實施例之裝置示意圖，如圖所示，於步驟S04中，使用者以該陰極2電性連接該高分子膜10時，該高分子膜10帶負電並解離出複數個陽離子12，於本實施例中，將其定義為複數個第一陽離子12，以下以複數個第一陽離子12稱之，該些個第一陽離子12還原至該陰極2，使該高分子膜10與一工件30產生電位差(electric potential)，一陽極3電性連接該工件30，使該工件30透過該液體20與該高分子膜10做電性導通，並使該工件30帶正電並解離出複數個陽離子32，於本實施例中，將其定義為複數個第二陽離子32，以下以複數個第二陽離子32稱之；於本實施例中，該陰極2係一金屬件，例如金屬滾輪。
再次參閱第1圖、第2A圖至第2C圖及第3圖，如圖所示，於步驟S06中，使用者以該高分子膜10之一側透過該液體20與該工件30之一側接觸，該高分子膜10與該工件30之電位差使該高分子膜10之一側吸附該工件30之該些個第二陽離子32，使該工件30一側之部分表面31產生氧化反應而減少，達到拋光之功效；以該工件30之材料係含鐵(Fe)金屬作舉例，該工件30於步驟S04中，因電性連接該陽極3而解離鐵陽離子(Fe
2+/Fe
3+)，該高分子膜10所解離之負電位吸附該鐵陽離子(Fe
2+/Fe
3+)，使該工件30之材料逐漸減少，以拋光該工件30之該表面31。
本實施例係一種使用高分子膜之拋光方法，其係將該高分子膜10浸泡於該液體2中作為電解液，再以該陰極2電性連接該高分子膜10，使該高分子膜10帶負電解離該些個第一陽離子12，並還原至該陰極2，以該陽極3電性連接該工件30，使該工件30解離該些個第二陽離子32，將該高分子膜10接觸該工件，使該高分子膜10釋吸附該工件30之該些個第二陽離子32，即使該工件30之部分材料產生氧化反應，而吸附至該高分子膜10，完成拋光之步驟。
再次參閱第3圖，如圖所示，於本實施例中，該使用高分子膜之拋光裝置1係包含一殼體40、一第一滾輪50、一金屬滾輪60以及一第二滾輪70，該殼體40具有一容置空間42，該第一滾輪50樞接於該容置空間42內，該第一滾輪50之一外緣繞設並輸送上述之該高分子膜10，該金屬滾輪60樞接於該殼體40之一端，並露出於該殼體40，該金屬滾輪60之一外緣捲曲並輸送該高分子膜10，且該金屬滾輪60電性連接該高分子膜10及該陰極2，該第二滾輪70樞接於該容置空間42內，該第二滾輪70之一外緣捲曲並接收該高分子膜10，即該高分子膜10依序受該第一滾輪50、該金屬滾輪60以及該第二滾輪70輸送，其中，該陰極2電性連接該金屬滾輪60，使該金屬滾輪70及該高分子膜10帶負電，該陽極3電性連接該工件30，使該工件帶正電30；該殼體40之另一端更可設置一抓握件44，供使用者握持。
接續上述，於本實施例中，該第一滾輪50儲存未使用之該高分子膜10，於使用時，使用者滑動該使用高分子膜之拋光方法及裝置1，使該高分子膜10移動，同時該金屬滾輪60滾動，再由該第二滾輪70接收使用後之該高分子膜10；於本實施例中，使用後之該高分子膜10，可利用低濃度之酸類或鹽類水溶液進行還原，使其重複使用，達到環保再生功效。
本實施例係一種使用高分子膜之拋光裝置，其係該殼體40內樞接該第一滾輪50、該金屬滾輪60及該第二滾輪70，該高分子膜10依序受該第一滾輪50、該金屬滾輪60及該第二滾輪70輸送，並於持續加入該液體20，讓使用者可以此裝置完成上述之該使用高分子膜之拋光方法及裝置。
綜上所述，本發明提供一種使用高分子膜之拋光方法及裝置，其係將高分子膜浸泡於液體中，使高分子膜吸入液體，再以陰極電性連接高分子膜，使高分子膜帶負電解離陽離子還原至陰極，產生電位差，以陽極電性連接工件，使工件帶正電解離陽離子，再將高分子膜接觸工件，產生之電位差使高分子膜釋吸附工件之陽離子，使工件之部分材料產生氧化反應，達到拋光工件之功效。利用此方法簡化拋光流程，將高分子膜與工件接觸即可拋光；此外，可解決機械拋光後之應力殘留；又不必大量使用電解液及拋光液，如此可避免環境負擔，及解決需經處理或由專業公司回收之問題。再者，透過本發明之拋光裝置的設計，可對工件的部分產生氧化反應並溶於溶液中以達到局部拋光的效果。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
1:使用高分子膜之拋光裝置
10:高分子膜
12:陽離子
2:陰極
20:液體
3:陽極
30:工件
31:表面
32:陽離子
40:殼體
42:容置空間
44:握持件
50:第一滾輪
60:金屬滾輪
70:第二滾輪
S02:步驟
S04:步驟
S06:步驟
第1圖：其為本發明之實施例之步驟示意圖；
第2A圖至第2C圖：其為本發明之實施例之拋光步驟示意圖；以及
第3圖：其為本發明之實施例之裝置示意圖。
S02:步驟
S04:步驟
S06:步驟
Claims (4)
- 一種使用高分子膜之拋光裝置，其包含：一殼體，其具有一容置空間；一第一滾輪，其樞接於該容置空間，該第一滾輪之一外緣繞設並輸送一高分子膜；一金屬滾輪，其樞接於該殼體之一端，該金屬滾輪之一外緣捲曲並輸送該高分子膜，該金屬滾輪電性連接該高分子膜；以及一第二滾輪，其樞接於該容置空間，該第二滾輪之一外緣捲曲並接收該高分子膜；其中，一陰極電性連接該金屬滾輪，使該金屬滾輪及該高分子膜帶負電，一陽極電性連接一工件，該工件帶正電。
- 如請求項1所述之使用高分子膜之拋光裝置，其中該高分子膜係一離子交換膜。
- 如請求項1所述之使用高分子膜之拋光裝置，其中該高分子膜之材料係包含苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂以及全氟碳聚合物之其中之一者或任意組合。
- 如請求項1所述之使用高分子膜之拋光裝置，其中該高分子膜之材料係選自磺酸基團以及季銨基之其中之一者或任意組合。
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