TWI299757B - - Google Patents

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1299757 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一種金屬表面無機保護膜成膜法，是將奈米粉體溶膠 均勻塗佈於被處理物（包括鐵、、鎳、不銹鋼等金屬及其衍生 的合金或合金化合物）表面，經設定的處理程序後，在被處理物 表面形成吸附良好的薄膜；更直接說，本發明是利用清潔、超粗 化、安定化、表面塗佈及後處理程序，以改變被處理物表面特性， 再將選定的奈米粉體轉，均自塗佈於被處理物表面，並配合後 •處理程序，使得奈米粉體溶膠轉化成吸附良好而緻密的保護薄 膜，可提咼表面光澤、耐蝕、抗氧化、抗指紋功效。 【先前技術】 金屬表面處理的技術發展已有幾百年的歷史，其中塗料、電 鍍及陽極防蝕等技術，更因其產品多樣化且品質良好而受到肯定 ，但塗料所形成的保護膜，存在變色、剝落及不耐候變的問題， ^電鍍及陽極防蝕則有污染嚴重及基材限制的瓶頸； I960年後真空蒸鍍【包括化學蒸鍍(chemicai Vapor Deposit ion ; CVD)及物理蒸鍍(phySicai Vapor Deposition)等）】技術 開始推廣及導入生產，其蒸鍍後的產品品質良好及真空蒸鍍可適 用各種基材，使得真空蒸鍍技術迅速成為現代金屬表面處理的主 流技術之一，但投資成本昂貴，成為該項技術推廣使用的主要瓶 頸所在； 自1990年後，金屬表面處理的技術開發主流，已逐漸轉成「金 1299757 屬氧化物表面覆蓋技術」，其中最常見的作法，是將含欽'錯、辞， ms等金屬的化合物，加人樹脂巾，塗佈於金屬表面形成 ’抗腐钱薄膜，其處理方式形成的保護膜往往财韻良好，但成本高 且影響金屬原有光澤，為其美中不足之處； 近十年來’另-受到重視的技術為有顧金屬絲處理的處 理，其防韻性能良好，且外觀及色澤的多樣化，很受市場歡迎， 但耐溫性及耐磨性不佳，為其缺點； ⑩、，、·上述’目前的金屬表面處理技術各有其優、缺點，至今 尚…、在成本、操作、效果、環境考量及耐久性等方面皆令人滿意 的方法，至於奈米粉體溶膠塗佈技術，在金屬表面處理的應用至 今則尚無人提出，應可解決上述缺失。 【發明内容】 、本《θ種金屬表面無機保護膜成膜法，是運用一序列設定 •的化f處理程序’將被處理物（金屬或合金包括鐵、紹、鎳、不 =等金屬及其衍生的合金或合金化合物等）經清潔、超粗化、 —匕表面塗佈及後處理料，使奈米紐溶膠在金屬或合金 ^面形成均勻、緻密祕附良好的薄膜保護層，使具有提高表面 光澤、耐餘、抗氧化、抗指紋等功效； 其處理程序包括下列步驟： 、長序1係以驗性清潔劑在設定的溫度、時間進行 反應其中清潔劑的選定是依被處理的金屬或合金材質特 1299757 性、表面清潔度及後製程（超粗化程序）的需求而定，主 要作用為清潔金屬或合金表面清潔；清潔劑成份主要為飽 和紛類、聚乙二醇類或聚丙二醇類所組成； 其中，飽和酚類為以葵酚（Octyl Phenol，0P)或壬基 盼（NP)為主，分子量在200〜2000之間，添加量為2〜 2000Ppm ;聚乙二醇類或聚丙二醇，分子量在2〇〇〜1000 之間’添加量為10〜500ppm;鹼性清潔劑所添加的鹼可 •為破酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀，含量則為量 〇· 1〜10克/升（g/L);鹼性清潔劑操作溫度為5〜60°C， 時間為30秒至1 〇分鐘； 超粗化程序2係將被處理物表面做超粗化處理，其超 粗化反應劑的成份包括氧化劑，並依需要加入鹼（或酸） 及加速劑，其中氧化劑主要是由包含有過硫酸鈉、過硫酸 錢、過氯酸、雙氧水、高錳酸鉀及其混合物中選擇，含量 為5 200克/升（忌几）；添加劑成份、用量範圍同清潔劑； 所/4、加的驗可為氫氧化鈉、氫氧化鉀，含量則為1〜1〇〇 克/升（g/L),酸則為硫酸、鹽酸，含量同驗；加速劑可為 草酸鈉、磷酸鈉、氯化鉀、氯化鈉、氯化銨、醋酸、醋酸 銨，添加量為〇· 1〜50克/升（g/L);超粗化的操作溫度則 為20〜35°C，浸泡時間為3〇秒〜1〇分鐘； 安定化程序3是將前處理之被處理物做安定化處理， 7 1299757 -安定化反應劑的成份主要由包括草酸、構酸、碳酸錢及 其混合物中選摆，复人曰从^ . 、 。伴具3垔為1〜50克/升（g/L);操作溫度 為2〇 9〇C，浸泡時間為1〜30分鐘；安定化反應完成 •的元件，經12(TC供烤（1〇分鐘以上），即可進行表面塗佈 程序； 、表面塗佈私序4係將安定化後之被處理物表面做塗佈，表面 土佈所使用的處理劑為以含有二氧化鈦、二氧财、氧化紹的奈 Φ f肅膠额，其姉分料2〜編，M含量為（)·丨〜5· 〇 Ρ & 0 9· 0，其處理方式是以浸泡的方式，浸泡的程序係 依^米粉體種類、顆粒大小及基材性質而改變浸泡的溫度、時間，、、 拉昇速度及暫㈣間；其中奈米粉體溶膠溶液的溫度控制範圍為5 80 C二包暫停時間為5秒至1〇分鐘，浸泡後的拉昇速度為1 800叙米/刀鐘（mm/min),被處理物在完全泡入處理液及拉昇至 末端脫離液面的瞬間會做暫停的動作，暫停時間5〜60秒；表面 鲁塗佈完成的被處理物，即進行供乾，烘乾的條件：溫度為12〇〜_ t、時間為3〜60分鐘；烘紐的膜層厚度為5〜奈米（咖）， 依塗佈操作條件而不同，烘乾完成即可進行後處理程序； 後處理程序5係依奈米粉體種類、顆粒大小及基材性質改變 條件，其溫度範圍為2〇〇°c〜900°C，锻燒時間為2分鐘〜4小時； 經過上述處理的被處理物（金屬或合金），表面會形成均勻、 緻密而吸附良好的薄膜保護層，不但表面光澤提高，不易積垢， 而且在耐蝕、抗氧化、抗指紋等特性上有明顯的改良。 8 1299757 【實施方式】 以下’舉出實施例以說明本發明内容，但本發明之範圍並不只限 於此專的例子： 實施例一： 將被處理物即銘製葉片浸泡在驗性清潔液中【内含碳酸氫納 (5克/升）、壬基盼⑽)（平均分子量在_之間添加量為 籲20ppm)、聚乙二醇(平均分子量3〇〇，添加量為5〇_)】一分鐘（溫 度25 C )’經水洗後，浸泡於超粗化反細巾【超粗化反應劑含氣 氧化納(30克/升）、雙氧水(2〇克/升）、壬基雜p)(平均分子量 在_之間’添加量為50ppm)、氯化銨(添加量為2〇克/升)】一 刀在里（孤度25 C)’經水洗後，浸泡於安定劑中【安定劑内含草酸(含 量為20克/升）、壬基_p)(平均分子量在6〇〇之間添加量為 10ΡΡΠ1)】，浸泡時間為三分鐘(溫度25。〇，經水洗、洪乾後，即可 #進行奈米溶膠表面塗裝，將前處理完成_製葉片浸泡在二氧化 鈦奈米粉體溶膠溶液【其粒徑分佈為2〜1〇nm，固含量為〇篇， P二7. 4】，其中溶膠溶液的溫度控在肌，浸泡暫停時間為5 = 〜包後的拉昇迷度為2〇髮米/分鐘(mm/min)，處理元件在拉昇至 末端脫離液面的瞬間會做暫停的動作，暫停触W秒，表面塗佈 完成的元件，即進行烘乾，烘乾的條件：溫度為12代⑽分鐘）， 烘乾後的元件以300〇C煅燒1小時即為成品。 將原件及燒結後，分別結果示出如下表（附表一）： 1299757 樣品 鹽酸（18%) 抗指紋

原管件 15秒 指紋不易擦拭 灰暗 -—---- 污垢不易擦拭 燒結後 10分鐘 指紋輕擦即消失 亮 污垢少而易擦拭 喊一：不同處理方式紹製葉片測試 製葉片在耐 =錄、辦性料觀亮財性能上有_的改善。 處理元件及流程如實施例一太 錯奈米粉齡縣液【其粒徑分佈H文用氧化 响.7】； 為10〜4〇nm、固含量為〇·5%、 牛及，示出如下表

(附表二）： 附表 不同處理方式㈣葉片測試 1299757 由附表一可知，雜終米粉齡膠溶液處理_製葉片在耐酸 性、抗指紋性、耐污性及外觀亮鮮性能上有_的改善。 實施例三： 處理原件改用不錄鋼材，處理流程如實施例―，但超粗化及 安定劑的成份修m超粗化反_含驗⑽克/升）、雔氧 水(30克/升）、壬基瞻)（平均分子量在_之間，添加ς為

50_、草酸銨(添加量為5G克/升），安定_含顧(含量為3〇 克/升）、壬基瞻)(平均分子量在_之間，添加量為ι〇卿）； 麵作條件如實施例―，然後，以二氧化鈦奈米粉體溶膠溶液作表 面塗裝，操作條件如實施例-，將·及燒結後，分聰果如下、 表（附表三）：

樣品 鹽酸（18%) 抗指紋 外觀亮度 原管件 90秒 指紋不易擦栻 灰暗 燒結後 30分鐘 指紋輕擦即消失 亮 耐污性 污垢不易擦栻 污垢少而易擦拭 附表二·不同處理方式鋁製葉片測試 改善 由附表三可知，二氧化鈦奈米粉體溶膠溶液處理的在不錄鋼 材，在耐雜、m錄、耐污性及外誠度·能上有明顯的 雖然本創作以三項實施觸露如上，然其麟μ限定本創 1299757 作，任何熟習此應用者，在不脫離本創作之精神和範圍内，當可 •作各種更動與應用，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利 範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明處理程序流程圖。 【主要元件符號說明】 Φ 清潔程序1 超粗化程序2 安定化程序3 表面塗佈程序4 後處理程序5

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Claims (1)

1299757 十、申請專利範圍： 1、一種金屬表面無機保護膜成膜法，是運用一序列設定的化 工處理程序，將被處理物（金屬）經清潔、超粗化、安定化、表 面塗佈、及後處理程序； 其處理程序如下： /月潔程序係以驗性清潔劑在設定的溫度、時間進行反應，主 要作用為清潔金屬或合金表面清潔；清潔劑成份主要是由包含有 飽和酚類、聚乙二醇類及聚丙二醇類中所選擇的混合物；其中， • 飽和酚類為以葵酚(OctylPheno卜0P)或壬基酚(NP)為主，分子量 在200〜2〇〇〇之間，添加量為2〜2〇〇〇ppm •，聚乙二醇類或聚丙二 醇’分子量在200〜1〇〇〇之間，添加量為1〇〜5〇〇ppm ;鹼性清潔 劑所添加的鹼可為碳酸氳鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、氳氧化鉀，含 量則為量0·1〜10克/升(g/L);鹼性清潔劑操作溫度為5〜6(rc，時 間為30秒至1〇分鐘。 超粗化程序係將被處理物表面做超粗化處理，其超粗化反應 劑的成份包括有氧化劑，並依需要加入鹼(或酸)及加速劑；其中氧 φ化劑主要是由包含有過硫酸鈉、過硫酸銨、過氯酸、雙氧水、高 錳酸鉀及其混合物中選擇，其含量為5〜2〇〇克/升(g/L);超粗2 的操作溫度為20〜35。(：，浸泡時間為30秒〜1〇分鐘； 安定化程序是將前處理之被處理物做安定化處理，其安定化 反應劑的成份主要由包括草酸、破酸、碳酸銨及其混合物中選擇， 其含量為1〜50克/升(g/L);操作溫度為2〇〜9〇°C，浸泡時間為j 〜30分鐘；安定化反應完成的元件，經12(rc烘烤(1〇分鐘以上）， 即可進行表面塗佈程序； 表面塗佈程序係將安定化後之被處理物表面做塗佈，表面塗 13 1299757 •佈所使用的處理劑為以含 .粉體溶膠溶液，其粒徑有、二減梦、氧脑的奈米 _成即可進行後處理=4 αι〜_’ 被處理物^專=财1項之金屬表面無機保護膜成膜法，該 t=：t·鐵^_金纽其触的合金或合金 3、 如申請專利範圍第丨項之金屬表面無機保護膜成膜法，兮 超粗化程序之超粗化反應劑的成份中，所添 含= 化納·、氣氧化鉀及其混合物中選擇，含量則為量Λο有克= (g/L)，酸則可由含有硫酸、鹽酸中選擇，含量同鹼。 4、 如申請專利範圍第1項之金屬表面無機保護膜成臈 超粗化程序之超粗化反應·成針，射加 含= 納、納、氯化鉀、氯化納、氯化録、醋酸、醋酸錢 物中選擇，添加量為〇·1〜50克/升(g/L) 〇 、匕δ 5、 如申請專利範圍第i項之金屬表面無機保護膜成 复 中表面塗佈程序施工以浸泡方式進行，浸料，奈料 二 液的溫度為5〜80°C。 膠〆奋 6、 如申請專利範ffi第1項之金屬表面無機偏賊成， 中浸泡程序包括浸入、浸泡、拉昇、暫停、拉出、 、，，其 粉體種類、顆粒大小、基材性質而改變；其中浸泡暫浐 不木 秒至10分鐘，拉昇速度為1〜800釐米/分鐘(m2/min)了;，，5 5〜60秒。 寸間 7 、如申請專織圍第1項之金屬表面無機保護膜成膜法， 該 1299757 -表面塗佈完成的被處理物即進行烘乾，烘乾的條件：溫度為120 *〜300°C、時間為3〜60分鐘；烘乾後的膜層厚度為5〜200奈米 (nm)，烘乾完成即可進行後處理程序。

15 1299757 七、指定代表圖·· (一) 本案指定代表圖為：第（一）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 清潔程序1 超粗化程序2 安定化程序3 表面塗佈程序4 後處理程序5

八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：