1、前言
近年來(lái)，手提電腦和辦公室設(shè)備隨著小型化、輕量化及多功能化的進(jìn)步，在有限的容積內(nèi)增加了裝入部件的數(shù)量。在這樣的背景下，這些機(jī)器內(nèi)的部件都有各自的訣竅。
其中機(jī)器內(nèi)可動(dòng)部分的部件因?yàn)椴考g存在摩擦，所以除了要有良好的滑動(dòng)性即低摩擦性外，還須有持久的耐磨和抗物理沖擊性能。因此，在可動(dòng)部分大多使用低摩擦性和耐久性優(yōu)良的工程塑料成型件，但是使用工程塑料時(shí)為了確保構(gòu)件強(qiáng)度又不能太薄，使小型化受到了限制。金屬材料表面施以低摩擦、耐磨性優(yōu)良的涂層薄壁部件受到人們的廣泛關(guān)注。
這種小型部件在加工成型后，進(jìn)行涂層時(shí)由于每次涂層的量小，涂層工具安裝麻煩，涂料消耗多，導(dǎo)致多數(shù)情況的高成本。如果采用預(yù)涂層鋼板進(jìn)行部件的加工成型，上述問(wèn)題可迎刃而解。在這種情況下，涂膜除具有低摩擦和耐磨性外，還要求在沖壓加工時(shí)其加工性和密合性要好。
日新制鋼公司利用以往功能性涂層鋼板開(kāi)發(fā)的知識(shí)，以改進(jìn)涂料組成為主重新改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出了這些質(zhì)量特性均衡的、新的涂層不銹鋼板。
2、低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示。本產(chǎn)品是先對(duì)各不銹鋼板進(jìn)行涂層前的處理，然后按設(shè)計(jì)的下涂膜和上涂膜進(jìn)行二涂二烘制成的預(yù)涂層鋼板。
涂層原板不銹鋼板一般采用SUS430、SUS304和能高成型加工的軟質(zhì)的深加工用不銹鋼板及有彈性的高強(qiáng)度不銹鋼。也可根據(jù)用戶要求選用合適的不銹鋼板。
根據(jù)法令規(guī)定，進(jìn)行了不含六價(jià)鉻等ROHS增加環(huán)境負(fù)荷物質(zhì)的特殊涂前處理。
上涂膜主要以耐熱性及耐沖擊性的聚醚砜樹(shù)脂（下記PES）為基礎(chǔ)樹(shù)脂，在其中加入了發(fā)現(xiàn)有低摩擦性的氟樹(shù)脂和具有耐磨損性的特殊骨料然后進(jìn)行高溫?zé)芍瞥傻?。圖2所示為燒成前后的狀態(tài)模式圖。圖3所示為EPMA燒成時(shí)，涂膜斷面元素的分布。氟樹(shù)脂在涂料中呈微粒子狀態(tài)均勻彌散分布，通過(guò)選擇合適的燒成條件，使之在熔融聚合的同時(shí)，向涂膜表面方向移動(dòng)，利用這個(gè)特點(diǎn)，可以使上涂膜表層形成被氟樹(shù)脂薄膜包覆成二層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的低摩擦性。
為了使下涂膜與上涂膜之間具有密合性，以上涂膜中的PES為基礎(chǔ)樹(shù)脂，為了增加耐蝕性，加入了不含環(huán)境負(fù)荷物質(zhì)的防銹顏料，重要的是，其加入量要合適，便可得到加工成型所必須的涂膜柔軟性和密合性。
3、低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的質(zhì)量特性
3.1試驗(yàn)材料明細(xì)試
驗(yàn)材的涂層原板采用涂前處理皮膜的板厚0.3mm的SUS430鋼板。
為了具體說(shuō)明開(kāi)發(fā)材的質(zhì)量特性，故準(zhǔn)備了分別有上述下涂膜和上涂膜的開(kāi)發(fā)材。
另外為與開(kāi)發(fā)材的質(zhì)量特性進(jìn)行比較，采用了分子量的聚醚樹(shù)脂（無(wú)蠟）為上涂膜和考慮了下涂膜與上涂膜的密合性，并由環(huán)氧樹(shù)脂變性的聚醚樹(shù)脂通用預(yù)涂層鋼板作為比較材。
3.2低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的基本特性
開(kāi)發(fā)材的涂膜硬度及涂膜密合性示于表1。開(kāi)發(fā)材在所有試驗(yàn)項(xiàng)目中均未出現(xiàn)涂膜剝離現(xiàn)象。這種良好的密合性與特殊合成處理皮膜和合適的下涂膜是密不可分的。
3.3低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的表面特性
3.3.1低摩擦性
試驗(yàn)材的低摩擦性如圖4所示，是通過(guò)平板滑動(dòng)試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)摩擦系數(shù)的。
圖5是摩擦系數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果?？梢钥闯?，開(kāi)發(fā)材的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)比比較材低，說(shuō)明具有優(yōu)良的低摩擦性。這正如前所述是由于摩擦系數(shù)低的氟樹(shù)脂覆蓋了涂膜表層的緣故。
3.3.2耐磨性
圖6所示為試驗(yàn)材耐磨性試驗(yàn)的方法。該法將帶有研磨粒子的非織尼龍布在試驗(yàn)材的涂膜表面往復(fù)移動(dòng)次，用目視評(píng)價(jià)涂膜的磨損狀況。另外, 為了確認(rèn)特殊骨料對(duì)耐磨性的影響, 也對(duì)從開(kāi)發(fā)材中除去特殊骨料的材料進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
開(kāi)發(fā)材雖然在涂膜表層有若干傷痕，但由于特殊骨料的效果并未露出鋼的表面，與比較材相比具有良好的耐磨性。這是由于分布在涂膜中的特殊骨料防止了研磨劑和非織尼龍布對(duì)涂膜的磨損。
3.4低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的加工性
加工性是根據(jù)深沖加工試驗(yàn)后的外徑比（O.D.R.）進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖7所示為試驗(yàn)結(jié)果。開(kāi)發(fā)材比比較材具有優(yōu)良的加工性是因?yàn)橛械湍Σ列缘姆鷺?shù)脂覆蓋了表面，降低了模具與涂膜表面間的滑動(dòng)抗力，降低了成型力，提高了成型極限的緣故。
3.5低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板切斷端面部涂膜的密合性
在預(yù)涂層鋼板上有時(shí)會(huì)發(fā)生切斷時(shí)端部涂膜呈須狀物剝離的現(xiàn)象（下記涂料須），一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，不僅損害了外觀，而且脫落的膜一旦進(jìn)入與數(shù)字儀器相關(guān)的精密部件內(nèi)，會(huì)造成儀器故障。因此，為了確認(rèn)開(kāi)發(fā)材產(chǎn)生涂料須的狀況，進(jìn)行了如圖8所示的沖裁試驗(yàn)。試驗(yàn)可根據(jù)斷面狀況確認(rèn)涂膜須。
在切斷端面部雖然觀察了加工原板和涂膜的塌邊情況，但是未發(fā)現(xiàn)涂膜浮起和涂膜剝離現(xiàn)象，表明開(kāi)發(fā)材的切斷面部具有良好的涂膜密合性。
3.6小結(jié)
表2是低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的各種質(zhì)量特性。
低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的低摩擦性、耐磨損性及加工性能比普通的預(yù)涂層鋼板都優(yōu)良，是兼?zhèn)漕A(yù)涂層鋼板一般特性和特殊功能的涂層鋼板。
4、使用例
開(kāi)發(fā)材不含六價(jià)鉻等有害物質(zhì)，作為優(yōu)質(zhì)環(huán)保性功能性涂層鋼板將會(huì)被記錄媒體的內(nèi)部構(gòu)件所采用。
5、結(jié)束語(yǔ)
介紹了一種低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板的各種特性。這是利用日新制鋼不銹鋼薄板生產(chǎn)廠獨(dú)自的不銹鋼板技術(shù)開(kāi)發(fā)的更加適用的涂前處理和涂膜設(shè)計(jì)等技術(shù)。
東锜模具鋼材公司期待今后低摩擦、耐磨型涂層不銹鋼板能廣泛用于手提電腦、辦公室設(shè)備等要求耐磨的可動(dòng)部件。
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