专利名称：改善金属铸造模具脱模效果的方法
技术领域：
本发明攸关一种铸造金属固体的方法，一方面可以改善金属铸造模具脱模的效果，另一方面可以改善铸造得到的金属固体的性能。
背景技术：
「铸造」是目前工业技艺相当普遍的一种金属成形方式。以铅固体为例，首先，于高温下热熔融处理待处理的铅块，以获得熔融态铅液。接着，将一具有模穴的铸造模具浸至于熔融态铅液中，使熔融态铅液填满铸造模具的模穴。之后，自铅液中取出铸造模具并冷却铸造模具的模穴内的熔融态铅液，以形成铅固体，最后，从铸造模具的模穴中脱模取出铅固体。但于脱模取出铅固体时，时常不易将铅固体从铸造模具的模穴中脱模取出，所以使用铸造模具前另先喷涂一离型剂于铸造模具的模穴的表面，一般常见的离型剂有硼、氮化硼、硅油或其它等效的易挥发液体。
以往是喷涂离型剂于铸造模具的模穴的表面，因此离型剂与铸造模具的模穴的表面间所形成的附着力相当不牢固，于脱模取出铅固体时，离型剂会随着铅固体自铸造模具的模穴中剥离，甚至可能沾染于铅固体。多次使用后，铸造模具的模穴的表面可能无残留离型剂，必须重新喷涂。而且，多次喷涂离型剂于铸造模具的模穴的表面后，铸造模具的模穴的形状及尺寸将会不一，导致铅固体的形状及尺寸无法规格化。此外，离型剂沾染于铅固体，铅固体的性能将受影响，举例而言，当铅固体用于铅蓄电池时，铅固体的电阻值将会上升，因而降低铅蓄电池的电性表现。职是之故，设计一种改善金属铸造模具脱模效果的方法，使得离型剂不易自铸造模具剥离，且铸造得到的金属固体不会沾染有离型剂，而不影响铸造得到的金属固体的性能，乃为从事金属铸造的相关人士或业者，所关切的议题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种改善金属铸造模具脱模效果的方法，此方法加强了离型剂与铸造模具间所形成的附着力，从而克服以往喷涂离型剂于铸造模具的模穴所产生的缺失。于是，为实现前述及/或其它目的，本发明提供一种铸造金属固体的方法，系包括下列步骤镀上一离型剂层于一铸造模具的至少一模穴的表面；注入一待处理的熔融态金属液体于铸造模具的模穴内；冷却铸造模具的模穴内的熔融态金属液体，以凝固为金属固体；以及自铸造模具的模穴脱模取出金属固体。根据本发明，由于离型剂层是被镀于铸造模具的模穴的表面，强化了离型剂层与铸造模具的模穴的表面间所形成的附着力，使得离型剂层不易自铸造模具的模穴剥离，且使得脱模取出的金属固体不会沾染有离型剂层，得以发挥金属固体的最大性能。
图I系为具体例I得到的铅固体的一照片图。图2系为具体例2得到的铅固体的一照片图。图3系为比较例得到的铅固体的一照片图。
具体实施例方式为让本发明上述及/或其它目的、功效、特征能更明显易懂，下文特举一较佳实施例作详细说明如下。于本发明一较佳实施例中，提出一种铸造金属固体的方法。首先，准备一铸造模具，铸造模具具有至少一模穴，每一模穴有一表面。铸造模具的材质可以为但不限于生铁、合金钢、碳钢或不锈钢(如SUS-304不锈钢、SUS-310不锈钢)。 接着，镀上一离型剂层于铸造模具的模穴的表面。离型剂层的厚度可以为IOnm-IOO ii m,较佳地，为I y m-100 y m。离型剂层可以为一娃层、一硼层、一氮化娃层、一氮化硼层或此等任一组合。于一实施例中，离型剂层是一硅层、一硼层、一氮化硅层或一氮化硼层。于另一实施例中，离型剂层可以是一硅层及一氮化硅层，例如先镀硅层，再镀氮化硅层。于再一实施例中，离型剂层可以是一硼层及一氮化硼层，例如先镀硼层，再镀氮化硼层。离型剂层可以是利用化学气相沉积法(Chemical vapor deposition, CVD)或物理气相沉积法(Physical vapor deposition, PVD)被镀于铸造模具的模穴的表面。熟悉本技术领域的人士可以理解到化学气相沉积法或物理气相沉积法可针对不同的离型剂层来设计不同的反应条件。当镀上硅层或氮化硅层时，就化学气相沉积法而言，是使用含有氢气及含娃气体的反应气体，其中含娃气体例如为三甲基娃烧(Trimethylsilane)、四甲基娃烧(Tetramethylsilane)…等；就物理气相沉积法而言,是采用含有娃及氮化娃的祀材,并使用含有含娃气体、氮气及IS气的反应气体，其中含娃气体例如为三甲基娃烧、四甲基娃烧…等。当镀上硼层或氮化硼层时，就化学气相沉积法而言，是使用含有氢气及含硼气体的反应气体，其中含硼气体例如为乙硼烷(Diborane)…等；就物理气相沉积法而言，是使用含有硼及氮化硼的靶材，并使用含有含硼气体、氮气及氩气的反应气体，其中含硼气体例如为乙砸烧…等。然后，注入熔融态金属液体于铸造模具的模穴内，例如直接将铸造模具浸至于熔融态金属液体中。需要注意的是铸造模具及离型剂层于熔融态金属液体中不能融化或发生化学反应，否则将会影响本发明所提的功效，因此熔融态金属液体的来源必须谨慎选择，较好为熔点低于铸造模具及离型剂层的熔点且不易与离型剂层发生化学反应的金属或合金，像是金、银、铜、锡、铝、锌、铅或此等金属任一组合的合金，但不以此为限。之后，冷却铸造模具的模穴内的熔融态金属液体，以凝固为金属固体。举例来说，可以利用自然降温、急速降温或风吹等方式来冷却铸造模具的模穴内的熔融态金属液体。最后，自铸造模具的模穴脱模取出金属固体。兹以下列具体实施例以详细说明本发明，但不意谓本发明仅局限于此等具体实施例所揭示的内容。<具体例I >
首先，取一不锈钢材质的铸造模具，而铸造模具有多个模穴，每一模穴有一表面。
接着，准备四个水槽分别编号为1-4号，其中1、2号水槽装有界面活性剂溶液并控制溶液温度于50度左右，3、4号水槽装有去离子水并控制水温于80度左右。依水槽编号的顺序将铸造模具浸至于每一水槽内并使用超音波震荡15-20分钟，以去除铸造模具上的油脂或有机化合物，再将铸造模具移至烘箱内干燥铸造模具。然后，利用物理气相沉积法镀上一氮化硼层于干燥后的铸造模具，物理气相沉积法的步骤如下第一、将铸造模具置于预备腔体内，并以机械帮浦将预备腔体抽真空至腔内压力为5X10_2torr ;第二、将铸造模具移至主腔体内，开启加热器加热主腔体至100°C且持温30分钟，以对铸造模具进行除气(outgassing)处理；第三、烘干铸造模具后，通入氩气至主腔体，以维持腔内压力ixio_2torr ;第四、开启射频电源或直流电源点燃电浆对氮化硼靶材进行预溅镀，以清洗靶材上的杂质及氧化物；第五、通入含氮气及氩气等的反应气体，控制反应气体流量，并控制压力阀门以维持主腔体的腔内压力；第六、将电源上升至所需的功率，待电浆稳定后，移开挡板对铸造模具进行溅镀；第七、待溅镀完毕后，以自然降温的方式冷却铸造模具；第八、将铸造模具从主腔体移到预备腔体内，并通入氮气对预备腔体破除真空，取出溅镀后的铸造模具。
然后，将溅镀后的铸造模具浸至于熔融态铅液中，而注入熔融态铅液于铸造模具的模穴。然后，自熔融态铅液中取出铸造模具并利用自然降温的方式冷却铸造模具的模穴内的熔融态铅液，以凝固为铅固体。最后，自铸造模具的模穴脱模取出铅固体。<具体例2 >
具体例2的铅固体是透过与具体例I所述的流程制得的，除了利用化学气相沉积法镀上氮化硼层于干燥后的铸造模具，而化学气相沉积法的步骤如下第一、将铸造模具置于预备腔体内，并以机械帮浦将预备腔体抽真空至腔内压力为5X10_2torr ;第二、将铸造模具移至主腔体内，开启加热器加热主腔体至100°C且持温30分钟，以对铸造模具进行除气(outgassing)处理；第三、烘干铸造模具后,通入含氢气(30sccm)及乙烧硼(150sccm)等的反应气体，并调节压力阀门以上升主腔体的腔内压力为2Xl(T2torr并持压；第四、开启加热器加热主腔体至500°C后，开启射频电源(功率2000W)点燃电浆对铸造模具进行镀膜沉积；第五、待镀膜沉积完毕后，以自然降温的方式冷却铸造模具；第六、将铸造模具从主腔体移到预备腔体内，并通入氮气对预备腔体破除真空，取出镀膜沉积后的铸造模具。<比较例>
比较例的铅固体是透过与具体例I所述的流程制得的，除了喷涂氮化硼层于干燥后的
铸造模具。<分析例>
请参阅图1-3，其分别为具体例1、2及比较例得到的铅固体的照片图。比较此等图式后，可以清楚地看出具体例1、2得到的铅固体的表面为平整的，而比较例得到的铅固体的表面为凹凸不平的，表示说具体例1、2得到的铅固体没沾染有氮化硼层，而比较例得到的铅固体则沾染有氮化硼层。另外，使用电表测量具体例1、2及比较例得到的铅固体，各别得到0. 02奥姆、0. 02奥姆及11，560，000奥姆的电阻值，代表说除了表面特征上的不同外，具体例1、2及比较例得到的铅固体在电性表现上亦有差异。综上所述，本发明所提出的铸造金属固体的方法是透过镀上离型剂层于铸造模具的模穴的表面，强化了离型剂层与铸造模具的模穴的表面间所形成的附着力，使得离型剂层不易自铸造模具的模穴剥离，且使得脱模取出的金属固体不会沾染有离型剂层，得以发挥金属固体的最大性能。显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在其附加的权利要求项的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范 围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述申请专利范围内。
权利要求
1.一种铸造金属固体的方法，系包括 镀上ー离型剂层于ー铸造模具的至少ー模穴的表面； 注入一待处理的熔融态金属液体于该铸造模具的模穴内； 冷却该铸造模具的模穴内的熔融态金属液体，以凝固为该金属固体；以及 自该铸造模具的模穴脱模取出该金属固体。
2.如权利要求I所述的方法，其中该离型剂层系为ー硅层、一硼层、ー氮化硅层、ー氮化硼层或此等任ー组合。
3.如权利要求I所述的方法，其中该离型剂层的厚度系为IOnm-IOOiim。
4.如权利要求I所述的方法，其中该离型剂层系使用化学气相沉积法(Chemicalvapor deposition, CVD)或物理气相沉积法(Physical vapor deposition, PVD)被锻于该·铸造模具的模穴的表面。
5.如权利要求2所述的方法，其中该硅层或该氮化硅层系使用化学气相沉积法被镀于该铸造模具的模穴的表面，该化学气相沉积法系使用包含氢气及含硅气体的反应气体。
6.如权利要求2所述的方法，其中该硅层或该氮化硅层系使用物理气相沉积法被镀于该铸造模具的模穴的表面，该物理气相沉积法系采用包含硅及含硅化合物的靶材，并使用包含含硅气体、氮气及氩气的反应气体。
7.如权利要求2所述的方法，其中该硼层或该氮化硼层系使用化学气相沉积法被镀于该铸造模具的模穴的表面，该化学气相沉积法系使用包含氢气及含硼气体的反应气体。
8.如权利要求2所述的方法，其中该硼层或该氮化硼层系使用物理气相沉积法被镀于该铸造模具的模穴的表面，该物理气相沉积法系采用包含硼及含硼化合物的靶材，并使用包含含硼气体、氮气及氩气的反应气体。
9.如权利要求I所述的方法，其中该铸造模具的材质系为生铁、合金钢、碳钢或不锈钢。
10.如权利要求I所述的方法，其中该熔融态金属液体的来源系为金、银、铜、锡、铝、锌、铅或此等金属任一组合的合金。
全文摘要
一种铸造金属固体的方法，系包含下列步骤镀上一离型剂层于一铸造模具的至少一模穴的表面；注入一待处理的熔融态金属液体于铸造模具的模穴内；冷却铸造模具的模穴内的熔融态金属液体，以凝固为该金属固体；以及自铸造模具的模穴脱模取出金属固体。
文档编号C23C16/22GK102773407SQ20121028872
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年7月18日
发明者李志伟, 杨伟仁 申请人:明志科技大学