纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，更詳細(xì)說(shuō)是涉及一種使用氧化鋁復(fù)合體制造具有高的強(qiáng)度和硬度的多種纖維紡絲工程用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的方法。根據(jù)本發(fā)明，相較于以往使用的作為纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置材料的氧化鋁，能夠得到具有高的硬度且韌度高的氧化鋁復(fù)合體噴絲頭及導(dǎo)向裝置。
【專利說(shuō)明】纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種纖維紡絲工程用噴絲頭及導(dǎo)向裝置制造方法，其使用氧化鋁復(fù)合體而制造出多種纖維紡絲工程用噴絲頭及導(dǎo)向裝置，從而能夠提供具有高強(qiáng)度和硬度的纖維紡絲工程用噴絲頭及導(dǎo)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為纖維紡絲工程用噴絲頭(nozzle)及導(dǎo)向裝置(guide)，主要是在氧化鋁、氧化鋯或不銹鋼表面上涂覆氧化鋁而是用。而相反，不存在由其它非氧化物陶瓷或復(fù)合體制造而作為纖維紡絲工程用組件的適用例。
[0003]就使用當(dāng)前作為纖維紡絲工程用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的材料而廣泛使用的氧化鋁而制造的纖維紡絲噴絲頭及導(dǎo)向裝置，在要求原絲具有高性能的當(dāng)前的紡絲工程中，由于其較低的硬度及耐磨性，在纖維紡絲工程時(shí)噴絲頭及導(dǎo)向裝置的替換周期非常短，導(dǎo)致工程上產(chǎn)生較高的生產(chǎn)費(fèi)用。
[0004]另外，根據(jù)韓國(guó)授權(quán)專利第0008870號(hào)，雖然其公開(kāi)了由82~92重量％的白金、3~10重量％的金及3~12重量％的鈀構(gòu)成的玻璃纖維紡絲噴絲頭用合金組合物，但由于上述韓國(guó)授權(quán)專利中作為原料物質(zhì)使用白金、金及鈀等高價(jià)的金屬物質(zhì)，存在非經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。
[0005]因此，亟待開(kāi)發(fā)出能夠制造出滿足高的強(qiáng)度和硬度的原絲的纖維紡絲工程用噴絲頭及導(dǎo)向裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種`纖維紡絲工程用噴絲頭及導(dǎo)向裝置，以能夠制造出滿足較高強(qiáng)度和硬度的原絲。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，包括:氧化鋁復(fù)合體準(zhǔn)備步驟，準(zhǔn)備氧化鋁復(fù)合體；射出成型步驟，在所述氧化鋁復(fù)合體中混合燒結(jié)添加劑及射出粘結(jié)劑并進(jìn)行射出成型；脫脂步驟，去除所述射出成型的成型體內(nèi)部含有的射出粘結(jié)劑；以及，燒結(jié)步驟，將所述脫脂的成型體進(jìn)行熱處理。
[0008]所述氧化鋁復(fù)合體中含有50至80重量％的氧化鋁及20至50重量％的在由碳化鈦、氮化鈦及氧化鋯組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上的物質(zhì)。
[0009]在所述射出成型步驟中，對(duì)于100重量份的氧化鋁復(fù)合體，混合0.5至5重量份的燒結(jié)添加劑及10至25重量份的射出粘結(jié)劑而進(jìn)行射出成型。
[0010]所述燒結(jié)添加劑是在由氧化釔、氧化鎂、氧化鈦及氧化鋯組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上。
[0011]所述射出粘結(jié)劑是在由亞克力樹(shù)脂、固體石蠟、蜂蠟、甲基丙烯酸酯聚合物、聚乙烯及乙烯醋酸乙烯酯組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上。
[0012]在所述燒結(jié)步驟中，將脫脂的成型體在1650°C至1800°C下進(jìn)行30分鐘至3小時(shí)的熱處理。
[0013]所述制造方法還包括:砂磨步驟，通過(guò)砂磨機(jī)將所述燒結(jié)的燒結(jié)體的表面進(jìn)行表面處理。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，為了彌補(bǔ)以往作為纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的材料使用的氧化鋁中存在的問(wèn)題，在氧化鋁中混合碳化鈦、氮化鈦或氧化鋯，與燒結(jié)添加劑一同在1600°C至1800°C條件下進(jìn)行燒結(jié)，能夠得到具有高的硬度且韌度高的氧化鋁復(fù)合體噴絲頭及導(dǎo)向裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的氧化鋁復(fù)合體噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法流程圖；
[0016]圖2為通過(guò)前述方法射出成型的成型物的照片；
[0017]圖3為將上述成型物進(jìn)行脫脂的脫脂體的照片；
[0018]圖4為將上述脫脂體進(jìn)行熱處理的燒結(jié)體的照片；
[0019]圖5為將上述燒結(jié)體進(jìn)行砂磨的試片的照片；
[0020]圖6為在1750°C下進(jìn)行I小時(shí)熱處理后的試片的斷裂面微細(xì)結(jié)構(gòu)；
[0021]圖7為在1800°C下進(jìn)行I小時(shí)熱處理后的試片的斷裂面微細(xì)結(jié)構(gòu)；
[0022]圖8為在1800°C下進(jìn)行I小時(shí)熱處理后的試片的研磨面微細(xì)結(jié)構(gòu)；
[0023]圖9為AT20、AT25及AT30的理論密度示意圖；
[0024]圖10為AT20、AT25及AT30的硬度示意圖；
[0025]圖11為AT20、AT25及AT30的雙軸強(qiáng)度示意圖；
[0026]圖12為根據(jù)本發(fā)明的試片的密度示意圖；
[0027]圖13為根據(jù)本發(fā)明的試片的硬度示意圖；
[0028]圖14為根據(jù)本發(fā)明的試片的斷裂韌度示意圖；
[0029]圖15至圖18為根據(jù)本發(fā)明的試片AT20、AT40、ATZ及ATN的各SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。
[0031]本發(fā)明的纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，包括:氧化鋁復(fù)合體準(zhǔn)備步驟，準(zhǔn)備氧化鋁復(fù)合體；射出成型步驟，在上述氧化鋁復(fù)合體中混合燒結(jié)添加劑及射出粘結(jié)劑并進(jìn)行射出成型；脫脂步驟(debinding)，去除上述射出成型的成型體內(nèi)部含有的射出粘結(jié)劑；以及，燒結(jié)步驟，將上述脫脂的成型體進(jìn)行熱處理。
[0032]上述氧化鋁復(fù)合體中含有50至80重量％的氧化鋁及20至50重量％的在由碳化鈦、氮化鈦及氧化鋯組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上的物質(zhì)。如果上述氧化鋁復(fù)合體超出上述含量范圍，可能會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)密度降低而引起的機(jī)械特性降低的問(wèn)題。
[0033]在上述射出成型步驟中，對(duì)于100重量份的氧化鋁復(fù)合體，混合0.5至5重量份的燒結(jié)添加劑及10至25重量份的射出粘結(jié)劑并進(jìn)行射出成型。此時(shí)，如果燒結(jié)添加劑和射出粘結(jié)劑超出上述含量范圍，可能會(huì)導(dǎo)致高溶脂含量的降低，使得密度降低而引起機(jī)械特性的降低及不均勻的形狀的問(wèn)題。
[0034]上述燒結(jié)添加劑是在由氧化釔Y2O3、氧化鎂MgO、氧化鈦TiO2及氧化鋯ZrO2組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上，但并非限定于此。
[0035]上述射出粘結(jié)劑是在由亞克力樹(shù)脂(Acrylic resin)、固體石臘(Paraffinwax)、蜂臘(Bees wax)、甲基丙烯酸酯聚合物(Methacrylate ester polymer)、聚乙烯(Polyethylene)及乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene vinyl acetate)組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上，但并非限定于此。
[0036]在上述燒結(jié)步驟中，將脫脂的成型體在1650至1800°C下進(jìn)行30分鐘至3小時(shí)的熱處理。如果超出上述熱處理?xiàng)l件，可能會(huì)導(dǎo)致相對(duì)密度降低、表面上的反應(yīng)引起的二次相(secondary phase)生成及蒸發(fā)等問(wèn)題。
[0037]上述制造方法還包括:砂磨步驟(sanding),通過(guò)砂磨機(jī)將上述燒結(jié)的燒結(jié)體的表面進(jìn)行表面處理。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，將氧化鋁Al2O3和碳化鈦TiC的重量比設(shè)為8: 2，添加燒結(jié)添加劑Y2O3和MgO，為了成型出復(fù)雜形狀的噴絲頭及導(dǎo)向裝置，與射出粘結(jié)劑一同混合并射出成型后，通過(guò)脫脂工程并進(jìn)行燒結(jié)，制造出噴絲頭及導(dǎo)向裝置。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，將氧化鋁Al2O3、碳化鈦TiC及氧化鋯ZrO2的重量比設(shè)為6: 2: 2，添加燒結(jié)添加劑Y2O3和MgO，進(jìn)行燒結(jié)并制造出噴絲頭及導(dǎo)向裝置。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，將氧化鋁Al2O3和碳化鈦TiC的重量比設(shè)為5: 5，添加燒結(jié)添加劑Y2O3和TiO2,通過(guò)單軸加壓沖壓(press)而制造出噴絲頭及導(dǎo)向裝置。此時(shí),為了復(fù)雜形狀的放電加工及線切割(wire cutting)以提高導(dǎo)電性，將碳化鈦的量提高到50重量％進(jìn)行射出成型，之后進(jìn)行燒結(jié)。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，將氧化鋁Al2O3、碳化鈦TiC及氮化鈦TiN的重量比設(shè)為8: 1.5: 0.5，添加燒結(jié)添加劑Y2O3和MgO進(jìn)行射出成型并燒結(jié)，制造出噴絲頭及導(dǎo)向
>j-U ρ?α裝直。
[0042]以下，為了有助于本發(fā)明的理解而提示出優(yōu)選的實(shí)施例，但是以下實(shí)施例僅是例示出本發(fā)明，以下實(shí)施例并非限定本發(fā)明的范圍。
[0043]<實(shí)施例1:噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片制作及物性評(píng)價(jià)>
[0044]1.噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片制作
[0045] 將80g的氧化鋁Al2O3和20g的碳化鈦TiC進(jìn)行混合，在上述混合物中作為燒結(jié)添加劑添加g的Y2O3Ug的ZrO2及Ig的TiO20隨后，作為射出粘結(jié)劑一同混合15.4g的丙烯酸樹(shù)脂，并由Nissei射出成型機(jī)進(jìn)行射出成型。隨后，通過(guò)脫脂工程并在高溫真空爐中在氬氛圍下以多種溫度(1650°C、180(TC )下進(jìn)行I小時(shí)的熱處理，制造出噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片AT20。通過(guò)砂磨機(jī)(Sand Blast Μ/C)將上述制造出的噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片進(jìn)行表面處理。
[0046]圖2誒通過(guò)上述方法射出成型的成型物的照片，圖3為將上述成型物進(jìn)行脫脂的脫脂體的照片，圖4為將上述脫脂體進(jìn)行熱處理的燒結(jié)體的照片，圖5為將上述燒結(jié)體進(jìn)行砂磨的試片的照片。
[0047]另外，與前述方法相同地進(jìn)行制作，但將氧化鋁Al2O3和碳化鈦TiC的含量分別設(shè)為75g及25g (AT25)和70g及30g (AT30)，以增加碳化鈦的含量并制造出噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片。
[0048]2.試片斷裂面及研磨面的微細(xì)結(jié)構(gòu)分析[0049]為了分析上述制造出的試片AT20、AT25及AT30的斷裂面及研磨面的微細(xì)結(jié)構(gòu)，使用了 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope,場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡)。
[0050]其結(jié)果，圖6為在1750°C下進(jìn)行I小時(shí)熱處理后的試片的斷裂面微細(xì)結(jié)構(gòu)，能夠制造出結(jié)晶粒大小為小到氧化鋁的10分之I左右的結(jié)晶粒，并且，能夠制造出具有更均質(zhì)的結(jié)晶粒大小的產(chǎn)品。
[0051]此外，圖7為在1800°C下進(jìn)行I小時(shí)熱處理后的試片的斷裂面微細(xì)結(jié)構(gòu)，其也表現(xiàn)出與圖6類似的結(jié)果。并且，圖8為在1800°C下進(jìn)行I小時(shí)熱處理后的試片的研磨面微細(xì)結(jié)構(gòu)，能夠制造出幾乎沒(méi)有氣孔的陶瓷(ceramics)。
[0052]3.試片的理論密度、硬度及雙軸強(qiáng)度分析
[0053]對(duì)于在1750°C下進(jìn)行I小時(shí)的熱處理后的試片AT20、AT25及AT30，分別通過(guò)KSL3114:2010方法檢測(cè)其理論密度，通過(guò)KS L1603:2008檢測(cè)其硬度，通過(guò)IS06872:2008E方法檢測(cè)其雙軸強(qiáng)度(Biaxial strength)。
[0054]其結(jié)果，分別在圖9中示出AT20、AT25及AT30的理論密度，在圖10中示出AT20、AT25及AT30的硬度，在圖11中示出AT20、AT25及AT30的雙軸強(qiáng)度。
[0055]<實(shí)施例2:噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片制作及物性評(píng)價(jià)>
[0056]1.噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片制作
[0057]按照與實(shí)施例1相同的方法，將60g的氧化鋁Al2O3和40g的碳化鈦TiC進(jìn)行混合而制造出氧化鋁復(fù)合體AT40，將50g的氧化鋁Al2O3和50g的碳化鈦TiC進(jìn)行混合而制造出氧化鋁復(fù)合體AT50。
[0058]此外，將60g的氧化鋁Al203、20g的碳化鈦TiC及20g的ZrO2進(jìn)行混合(ATZ)，在上述混合物中作為燒結(jié)添加劑添加Ig的Y2O3Ug的ZrO2及Ig的Ti02。隨后，作為射出粘結(jié)劑一同混合15.4g的丙烯酸樹(shù)脂，并由Nissei射出成型機(jī)進(jìn)行射出成型。隨后，通過(guò)脫脂工程并在高溫真空爐中在氬氛圍下以1750°C的溫度條件進(jìn)行I小時(shí)的熱處理，制造出噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片ATZ。通過(guò)砂磨機(jī)(Sand Blast機(jī)器)將上述制造出的噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片進(jìn)行表面處理。
[0059]并且，將80g的氧化鋁A1203、15g的碳化鈦TiC及5g的氮化鈦TiN進(jìn)行混合，在上述混合物中作為燒結(jié)添加劑添加Ig的Y2O3Ug的ZrO2及Ig的Ti02。隨后，作為射出粘結(jié)劑一同混合15.4g的丙烯酸樹(shù)脂，并由Nissei射出成型機(jī)進(jìn)行射出成型。隨后，通過(guò)脫脂工程并在高溫真空爐中在氬氛圍下以1750°C的溫度條件進(jìn)行I小時(shí)的熱處理，制造出噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片ATN。通過(guò)砂磨機(jī)(Sand Blast機(jī)器)將上述制造出的噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片進(jìn)行表面處理。
[0060]2.試片的密度、硬度、斷裂靭度及SEM分析
[0061]利用上述制造出的試片，分別通過(guò)KS L3114:2010方法檢測(cè)其密度，通過(guò)KSL1603:2008檢測(cè)其硬度，通過(guò)KS L1600方法檢測(cè)其韌度，SEM(掃描電子顯微鏡)照片則通過(guò)Electron scanning(電子掃描)方法進(jìn)行檢測(cè)。
[0062]其結(jié)果，分別在圖12中示出其密度，圖13中示出其硬度，圖14中示出其斷裂韌度，圖15中示出AT20的SEM照片，圖16中示出AT40的SEM照片，圖17中示出ATZ的SEM照片，圖18中示出ATN的SEM照片。 [0063]由此，由本發(fā)明的氧化鋁復(fù)合體制造出的噴絲頭及導(dǎo)向裝置試片，相較于氧化鋁表現(xiàn)出非常優(yōu)秀的物理特性。
[0064]本發(fā)明以附圖中圖示出的實(shí)施例作為參考進(jìn)行了說(shuō)明，但這僅是作為例示，本【技術(shù)領(lǐng)域】的一般的技術(shù)人員能夠從中實(shí)施多種變形及與之均等的其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明的實(shí)際的技術(shù)保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所 附的權(quán)利要求書(shū)的技術(shù)思想進(jìn)行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，包括: 氧化鋁復(fù)合體準(zhǔn)備步驟，準(zhǔn)備氧化鋁復(fù)合體； 射出成型步驟，在所述氧化鋁復(fù)合體中混合燒結(jié)添加劑及射出粘結(jié)劑并進(jìn)行射出成型； 脫脂步驟，去除所述射出成型的成型體內(nèi)部含有的射出粘結(jié)劑；以及， 燒結(jié)步驟，將所述脫脂的成型體進(jìn)行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，所述氧化鋁復(fù)合體中含有50至80重量％的氧化鋁及20至50重量％的在由碳化鈦、氮化鈦及氧化鋯組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，在所述射出成型步驟中，對(duì)于100重量份的氧化鋁復(fù)合體，混合0.5至5重量份的燒結(jié)添加劑及10至25重量份的射出粘結(jié)劑而進(jìn)行射出成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，所述燒結(jié)添加劑是在由氧化釔、氧化鎂、氧化鈦及氧化鋯組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，所述射出粘結(jié)劑是在由亞克力樹(shù)脂、固體石蠟、蜂蠟、甲基丙烯酸酯聚合物、聚乙烯及乙烯醋酸乙烯酯組成的群中選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，在所述燒結(jié)步驟中，將脫脂的成型體在1650°C至1800°C下進(jìn)行30分鐘至3小時(shí)的熱處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維`紡絲用噴絲頭及導(dǎo)向裝置的制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括:砂磨步驟，通過(guò)砂磨機(jī)將所述燒結(jié)的燒結(jié)體的表面進(jìn)行表面處理。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103664143SQ201310091516
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】李在衡, 李玟熙, 丁寅哲, 金玟澈, 樸載晟 申請(qǐng)人:賽萊特有限公司