金属表面处理方法以及由此处理的金属材料

摘要

本发明涉及金属表面的处理方法,其包括第一处理步骤,其中,将具有预定粒径和研磨性能的第一粉末与压缩空气混合,然后在预定的压力下吹向目标金属表面,以便除去表面上的不稳定毛边、和白层或离析出的物质;以及第二处理步骤,其中,将具有预定粒径和研磨性能的第二粉末与压缩空气混合,然后在预定的压力下吹向上述金属表面,以便将金属表面上的锐角变圆并整平,并且添平小孔。本发明还涉及用上述方法处理的金属材料。

说明书

本发明涉及处理金属表面的方法，所述表面上涂覆有各种的陶瓷材料包括TiN等，还涉及由此处理的金属材料。

通常情况下，任何种类的金属表面都可有陶瓷涂层。因此，在机加工后，金属表面经常未进一步处理将涂覆陶瓷材料。在此情况下，如果用车床对此类表面进行加工，则会在该表面上留下由工具的切削边缘导致的波纹。当压应力仍存留在涂层中时，如果在该表面上还留有凹凸，所述应力就会集中在相应的那部分上，由此导致陶瓷涂层的剥落。

为解决此问题，有时用研磨石料进行研磨。但是在研磨时，金属表面相当于又经受了一次机加工，而且研磨石料中的磨粒咬伤并刮擦掉金属表面。此时如果在放大镜下观察，就会发现形成了沟痕，而且在该沟痕中还发现了不稳定的金属白点如毛边(burr)，该金属白点很容易脱落。

如果对上述表面进行涂覆的话，涂层就可能形成在不稳定的金属白点上。而且该部分非常容易脱落，并由此部分开始剥落。为除去这些不稳定的物质，通常采用所谓的喷砂处理，其中将细砂子等与压缩空气混合，然后吹向金属表面。但是在该方法中，不稳定物质的除去又使金属表面变得粗糙，在其上形成凹凸。而且在该粗糙不平的表面上进行涂覆时，应力集中于凹凸之处，如上所述，剥落由该部分开始发生。

为避免形成有尖锐边缘的凹凸，在某些情况下，在喷砂处理中用玻璃珠和金属球吹向表面。但是球形形状减弱了除去不稳定之金属白点的性能，而且在用球击打表面时，残留的不稳定白点则被埋入表层之中。在实际使用该经涂覆的产品时，这些白点还是会脱落。如上所述，常规的处理方法中没有一个可成功地提供令人满意的表面状况。

本发明的一个目的是提供金属表面的处理方法，其中，可由经机加工的金属表面上除去不稳定的异物如在机加工过程中产生的不稳定毛边、白层和离析出的合金组份，添平表面缺陷如微缝和小孔，整平具有尖锐边缘的凹凸不平之处，并产生适合于涂覆的金属表面。

本发明的另一目的是提供用上述金属表面处理方法处理的金属材料。

为达到本发明的上述目的，所提供的金属表面处理方法包括第一处理步骤和第二处理步骤，在第一处理步骤中，将具有预定粒径和研磨性能的第一粉末与压缩空气混合，然后在预定的压力下吹向目标金属表面，以便除去表面上的不稳定毛边、和白层或离析至表面上的物质，而在第二处理步骤中，将具有预定粒径和研磨性能的第二粉末与压缩空气混合，然后在预定的压力下吹向上述金属表面，以便将金属表面上的锐角变圆并整平，并且添平小孔。

上述的第一粉末是氧化铝或碳化硅，而上述的第二粉末可使用玻璃球、铁球、石英球或大理石球。上述的第一粉末和第二粉末优选具有10-50μ的粒径。在上述第一处理步骤中采用的用于吹风的所述预定压力可为0.3-3kgf/cm²，而在上述第二处理步骤中采用的用于吹风的所述预定压力可为1.0-3kgf/cm²。

根据本发明，上述的处理方法可进一步包括第三步骤，其中，将上述第一粉末与压缩空气混合，然后在预定的压力下吹向目标金属表面，以便形成细小的凹凸。上述细小凹凸的尺寸优选为1-5μ。根据本发明的金属材料是具有经过任一上述金属表面处理方法处理之表面的金属材料。

附图简述：

图1所示的是SEM(扫描电子显微镜)照片(放大：×5,000)之示意图，其表现出在机加工后未经处理之金属材料的表面状况。

图2所示的是经本发明之金属表面处理方法处理的金属材料表面的SEM照片(放大：×5,000)之示意图，其表现出在第一和第二处理步骤后的表面状况。

图3所示的是经本发明之金属表面处理方法处理的金属材料表面的SEM照片(放大：×5,000)之示意图，其表现出在第一、第二和第三处理步骤后的表面状况。

以下将参考附图对本发明的优选实施方案进行详细的描述。将粒径为10-50μ并具有研磨性能的粉末如氧化铝和碳化硅(以下称为“粉末A”)与压缩空气混合，然后在0.3-3kgf/cm²的压力下吹向目标金属材料表面。由此，可除去在金属表面上的不稳定毛边和白层以及离析至表面上的物质，并消除非常容易脱落的异物。

然后将粒径为10-50μ的球形粉末如玻璃球、铁球、石英球或大理石球(以下称为“粉末B”)与压缩空气混合，然后在1.0-3kgf/cm²的压力下吹向上述金属表面。将金属表面上的锐角变圆并整平，并且添平小孔，这样就防止了可导致底漆剥落之应力于涂覆陶瓷中的集中。对于通过化学气相沉积形成的涂层，即涂层薄膜扩散在金属表层中，上述处理也是足够的。

但是，对于物理气相沉积来说，即晶体沉积并铺展在金属表面上，在用粉末A进行表面处理后再用粉末B进行处理的表面(以后称为“表面A/B”)则是不合适的，这是因为它在起始结晶化时没有晶核。

因此，为得到质密的晶体涂层，就必须有意地在表面A/B上形成1-5μ的凹凸，该凹凸在进行涂覆后不会导致应力集中。此类表面状况(以下称为“表面A/B/A”)可通过以下方法得到：将粉末A与压缩空气混合，然后在0.2-1.5kgf/cm²的压力下吹向表面。表面A/B/A具有无数的尺寸在1-5μ的凹凸，但是这些凹凸只是用作晶体的晶核，而且该尺寸还不足以在涂覆后导致应力集中，产生剥落。在未处理之表面上存在的凹凸会导致应力的集中，但是在产生表面A/B和表面A/B/A的处理期间被处理，并成为最适合于涂覆的表面。

接下来将说明用此方法处理Heis End Mill Cutter的实施例。图1所示的是切削边缘的SEM照片(放大：×5,000)之示意图，其表现出在机加工后未经处理之金属材料的表面状况。该图表明，机加工后产生许多沟痕，而且在机加工过程中于经机加工之边缘部分由于施加的应力还产生了毛边2，所述经加工的边缘部分未经任何的进一步处理。

图2所示的是经本发明之金属表面处理方法处理的金属材料表面的示意图，其表现的是切削边缘的相同部位；表面A/B是用粉末A和粉末B处理的。消除了尖锐的凹凸，并整平成小山似的凹凸3。

图3是进一步用粉末A处理的金属材料表面，其中，如果需要，在表面A/B上有意形成凹凸，以提供表面A/B/A。在此，在表面上形成多个尺寸为1-5μ的凹凸4，而且如图1中所示的可产生应力集中的尖锐凹凸，或者不稳定的毛边等都被除去。

上述实施例是在金属表面已有涂层的情况下，但是根据本发明的金属表面处理对需要相同表面状况的电镀也是有效的。本发明的金属表面处理对需要机械强度的工具也是有效的，此时所用的机械强由于毛边和离析出的物质可能导致损毁。它对于塑料用金属模具也是有效的，该模具中如果存在毛边和白层，则会挂住树脂，并在模具中产生粘连。

如上所述，根据本发明，很容易脱落的不稳定物质如毛边，白层和离析出的物质可从金属表面上除去，由此提供清洁的表面，而且该表面经此处理后，尖锐凹凸被整平，微缝或小孔被添平。对于需要晶核的涂层，可有意地在平滑表面上形成用作晶核的凹凸。

因此，可在高机械强度的基体上形成质密的晶体涂层。由此可得到具有如下表面状况的金属材料：涂层既具有高硬度又具有高粘结强度。