一種防腐耐磨鋼領的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種防腐耐磨鋼領的制備方法，將改性β?碳化硅納米粉和β?碳化硅微米粉與粘結劑混配，再與含有粘結劑的金屬粉末按一定比例混煉，經擠出成型、燒結、高溫熱處理、精加工等工序制得成品。本發明方法采用改性后β?碳化硅微納米粉末改善鋼領性能，制備工藝簡單、成型快，產品走熟期短、使用期長、紗線毛羽斷頭少，同時具有防腐、耐磨等優異性能。
【專利說明】
一種防腐耐磨鋼領的制備方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于鋼領制備技術領域，具體涉及一種防腐耐磨鋼領的制備方法。
【背景技術】
[0002] 環錠紡紗是目前市場上最通用，也是使用最廣泛的紡紗方法，其由鋼錠子和鋼領、 鋼絲圈對紗線進行加捻，其中鋼領性能對紡紗效率和成紗質量具有重要的影響。
[0003]紗成形過程中，鋼領的影響主要包括以下幾個方面：（1)鋼領硬度、光滑度。紡紗 時，鋼絲圈與鋼領相互長時間高速摩擦，鋼領表面光滑程度將影響鋼絲圈高速運行時的平 順性，而長時高速摩擦易產生磨損，從而鋼領硬度直接影響其耐磨性和使用壽命；（2)防腐 性能。鋼領在使用過程中，濕氣、溶劑、油劑、鹽分等在與鋼領接觸過程中易對其產生一定的 腐蝕作用，鋼絲圈與鋼領高速摩擦產生的高溫會加速腐蝕速度。鋼領腐蝕后表面易產生剝 蝕、銹斑等缺陷，從而影響鋼絲圈運行的平穩性，進一步影響紗線斷頭、毛羽、強度等性能。
[3] 走熟期。紗線生產過程中，紗線品種、紡紗工藝等會根據不同需求經常改變。新品種或新 工藝條件下，鋼絲圈在鋼領上的跑道以及與鋼領接觸角度等都會發生改變。在新跑道上，鋼 絲圈與鋼領間的接觸性能、摩擦性能相應變化，鋼絲圈需要在新跑道上走過一定時間才能 運行平穩，這一段時間即走熟期，在走熟期內紗線斷頭、毛羽增多，紗線強度和細度均勻性 降低。因此，走熟期是鋼領一項重要技術指標。
[0004] 為了改善鋼領的性能，通常的途徑有：（1)通過結構設計或增加輔助裝置以改善鋼 絲圈與鋼領間的摩擦性能。如專利"高速氣浮鋼領"（申請號201410065020.7)中，公開了一 種高速氣浮鋼領，在鋼領座下部安裝扇葉，設置內外襯套并加裝圓環形氣室，通過氣流懸浮 方式降低鋼絲圈與鋼領間的摩擦。該方法需要在紡紗機上安裝多個輔助裝置，且氣流穩定 性難以控制，對鋼絲圈高速運行的穩定性造成影響；（2)通過在鋼領表面涂覆潤滑層和鍍膜 的形式減小摩擦阻力。如專利"新型棉紡鋼領"（申請號201210345393.0)中，公開了一種在 鋼領表面涂覆潤滑層的工藝，以降低摩擦作用。存在的主要問題是，涂覆的潤滑層與鋼領基 材間的粘結牢度較差，特別是高速高溫長時間運行易產生磨損和脫落。又如專利"新型紡紗 機鋼領"（申請號200620032436.X)中，公開了一種在鎳基鍍液中添加碳化鎢、石墨、三氧化 二鋁、二硫化鉬等物質的方式以實現鍍鎳鋼領低阻耐磨的特性。但鍍液中添加物多為無機 顆粒物，且屬性不同，在鋼領表面電鍍沉積時均勻性和厚度難以控制。（3)通過共混方式改 善鋼領硬度、耐磨等性能。如專利"一種紡紗機用鋼領"（申請號201410193977.X)中，公開了 一種在鐵、鉻、鈷等金屬中添加氧化物陶瓷和碳化鎢陶瓷的方式改善鋼領的綜合性能。該方 法各組分難以均勻混合，且后道成型加工困難，成本較高。
[0005] 目前，市場上所使用的鋼領主要有三種，普通鋼領、鍍鉻鋼領和進口鋼領，具體性 能比較見附圖表1。普通鋼領價格低、壽命短、紗線質量差、生產效率低;鍍鉻鋼領強度高、耐 磨、壽命較長，但因硬度大走熟期長;進口鋼領綜合性能優異，但價格昂貴。本項發明已成 功制備鋼領實物，見附圖圖1-2,并在紡紗機上平穩運行半年以上，目標是替代進口產品。
【發明內容】
[0006] 本發明針對現有鋼領的生產技術，目的在于提供一種防腐耐磨鋼領的制備方法。
[0007] 本發明具體通過以下技術方案實現：
[0008] -種防腐耐磨鋼領的制備方法，具體包括以下步驟：
[0009] ( -），分別選用一定量改性碳化硅納米粉和不銹鋼金屬粉與粘結劑混合，將混合 均勻的兩種預混料按1:100~1:10的重量比于密煉機中80~100°C下密煉1~4h。
[0010] (二）再升溫至160~200°C混煉5~30min后注射于模具中成型，壓力為300~ 500MPa，時間50 ~150s。
[0011] (三）將成型毛坯在空氣氣氛下升溫至300~400°C，升溫速率5~10°C/min，保溫 30min。然后在氨氣氣氛中快速升溫至1200~1500°C，升溫速率20~30°C/min，保溫1~2h。
[0012] (四）燒結毛坯經精加工、打磨、拋光后制得鋼領成品。所制備鋼領維氏硬度(HV)達 到1000以上，耐鹽霧性達到2000h左右，走熟期1~5min。
[0013] 作為本發明的進一步技術方案:所述的碳化娃為β碳化娃，碳化娃納米粉分別為納 米級β碳化娃粉和微米級β碳化娃粉，納米級β碳化娃粒徑在50~lOOOnm，微米級β碳化娃粒 徑在1~5μηι，納米級β碳化娃粉和微米級β碳化娃的重量比為1:9~1: 1。
[0014] 作為本發明的進一步技術方案：所述的碳化硅改性方法為γ射線輻射，輻射量 1000~2000kGy;或等離子體改性，等離子體氣氛為氮氣、氬氣，處理時間30~60min。
[0015] 作為本發明的進一步技術方案：所述的不銹鋼粉為400系列不銹鋼粉，主要為 4161^、42(^1、42(^2、43(^和4361^不銹鋼粉，平均粒徑小于2(^111。
[0016] 作為本發明的進一步技術方案:所述的粘結劑為β-環糊精或超支化聚合物，粘結 劑占混合物的重量為0.5~5%。
[0017] 本發明所述碳化硅鋼領用于環錠紡紗等領域。
[0018] 本發明對β-碳化硅納米粉體進行表面改性，以增加其與其他材質的粘結性能，通 過控制碳化硅納米粉和不銹鋼粉的粒徑和混配比例，在粘結劑中實現高效均勻密煉混 配，注射成型后一定溫度壓力下燒結，再于高溫模壓中煅燒成品，經精加工后處理制得具有 防腐耐磨等優異性能的碳化硅鋼領。
[0019] 本發明的有益效果為：
[0020] 1)采用輻射或等離子體處理以改善β-碳化硅表面性質，增加碳化硅粉體與其他基 材的粘結性能。
[0021 ] 2)通過控制納米β_碳化硅和不銹鋼粉的粒徑和混配比，使不同粉體間產生協同作 用，顯著增加鋼領的強度和耐磨性能，并使鋼領具有極短的走熟期（l_5min)，紗線斷頭、毛 羽少，成紗質量好。
[0022] 3)使用特殊粘結劑實現不同粒徑、不同材質粉體均勻高效混配。
[0023] 4)通過高溫模壓煅燒，所制備鋼領密度達理論值99%，硬度高，賦予其防腐耐磨和 使用周期長的特點。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例3中高溫熱處理前碳化硅鋼領圖。
[0025] 圖2為本發明實施例3中高溫熱處理后碳化硅鋼領圖。
[0026] 圖3為本發明的工藝流程圖。
[0027] 表1為本發明的碳化硅鋼領與現有鋼領性能比較表。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合實施例對本發明做進一步的說明，以下所述，僅是對本發明的較佳實施 例而已，并非對本發明做其他形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示 的技術內容加以變更為同等變化的等效實施例。凡是未脫離本發明方案內容，依據本發明 的技術實質對以下實施例所做的任何簡單修改或等同變化，均落在本發明的保護范圍內。
[0029] 實施例1，
[0030] 一種防腐耐磨鋼領的制備方法，具體步驟為：將300克β-碳化硅納米粉和600克β-碳化硅微米粉混合后經空氣等離子體處理45min，再與占混合物重量18克粘結劑β-環糊精 混合。將20000g 420J1不銹鋼粉和400克粘結劑β-環糊精混合。再將兩種預混料按于密煉機 中85 °C下密煉2h，再升溫至180°C混煉15min后注射于模具中成型，壓力為350MPa，時間90s。 將成型毛坯在空氣氣氛下升溫至350°C，升溫速率5°C/min，保溫30min。然后在氨氣氣氛中 快速升溫至1350°C，升溫速率20°C/min，保溫2h。燒結毛坯經精加工、打磨、拋光后制得鋼 領成品。所制備鋼領維氏硬度（HV)達到1000以上，耐鹽霧性達到1200h左右，走熟期1~ 5min〇
[0031] 實施例2，
[0032] 一種防腐耐磨鋼領的制備方法，具體步驟為：將300克β-碳化硅納米粉和600克β-碳化硅微米粉混合后經空氣等離子體處理45min，再與占混合物重量18克粘結劑β-環糊精 混合。將18000g 420J1不銹鋼粉和360克粘結劑β-環糊精混合。再將兩種預混料按于密煉機 中85 °C下密煉2h，再升溫至180°C混煉20min后注射于模具中成型，壓力為350MPa，時間90s。 將成型毛坯在空氣氣氛下升溫至350°C，升溫速率5°C/min，保溫30min。然后在氨氣氣氛中 快速升溫至1350Γ，升溫速率20°C/min，保溫2h。燒結毛坯經精加工、打磨、拋光后制得鋼領 成品。所制備鋼領維氏硬度(HV)達到1000以上，耐鹽霧性達到1500h左右，走熟期1~5min。 [0033] 實施例3，
[0034] 一種防腐耐磨鋼領的制備方法，具體步驟為：將350克β-碳化硅納米粉和550克β-碳化硅微米粉混合后經空氣等離子體處理60min，再與占混合物重量18克粘結劑β-環糊精 混合。將19000g 420J1不銹鋼粉和380克粘結劑β-環糊精混合。再將兩種預混料按于密煉機 中85 °C下密煉2h，再升溫至180°C混煉30min后注射于模具中成型，壓力為350MPa，時間90s。 將成型毛坯在空氣氣氛下升溫至400°C，升溫速率5°C/min，保溫30min。然后在氨氣氣氛中 快速升溫至1450°C，升溫速率20°C/min，保溫2h。燒結毛坯經精加工、打磨、拋光后制得鋼 領成品。所制備鋼領維氏硬度（HV)達到1000以上，耐鹽霧性達到2000h左右，走熟期1~ 5min〇
[0035] 實施例4，
[0036] 對實施例1-3所制備碳化硅鋼領性能進行相關的鑒定，并與現有鋼領相比較，參見 說明書附圖表1，圖1-2。
[0037] 表1實施例與對比樣性能指標
【主權項】
1. 一種防腐耐磨鋼領的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，分別選用一定量改性碳化硅納米粉和不銹鋼金屬粉與粘結劑混合，將混合均 勻的兩種預混料按1:100~1:10的重量比于密煉機中80~100 °C下密煉1~4h，再升溫至160 ~200°C混煉5~30min后注射于模具中成型，壓力為300~500MPa,時間50~150s; 步驟二，將成型毛坯在空氣氣氛下升溫至300~400°C，升溫速率5~10°C/min，保溫 30min； 步驟三，然后在氨氣氣氛中快速升溫至1200~1500°C，升溫速率20~30°C/min，保溫1 ~2h; 步驟四，燒結毛坯經精加工、打磨、拋光后制得鋼領成品；所制備鋼領維氏硬度達到 1000以上，耐鹽霧性達到2000h左右，走熟期1~5min。2. 根據權利要求1所述的一種防腐耐磨鋼領的制備方法，其特征在于:所述的碳化硅為 β碳化硅，碳化硅納米粉分別為納米級β碳化硅粉和微米級β碳化硅粉，納米級β碳化硅粒徑 在50~lOOOnm，微米級β碳化娃粒徑在1~5μηι，納米級β碳化娃粉和微米級β碳化娃的重量比 為 1:9 ~1:1〇3. 根據權利要求1所述的一種防腐耐磨鋼領的制備方法，其特征在于:所述的碳化硅改 性方法為γ射線輻射，輻射量1000~2000kGy;或等離子體改性，等離子體氣氛為氮氣、氬 氣，處理時間30~60min。4. 根據權利要求1所述的一種防腐耐磨鋼領的制備方法，其特征在于:所述的不銹鋼粉 為400系列不銹鋼粉，主要為4161^、420】1、420】2、4301^和4361^不銹鋼粉，平均粒徑小于2(^111。5. 根據權利要求1所述的一種防腐耐磨鋼領的制備方法，其特征在于:所述的粘結劑為 環糊精或超支化聚合物，粘結劑占混合物的重量為〇. 5~5 %。
【文檔編號】B22F3/22GK106077657SQ201610379041
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】姚理榮, 余進, 田秀梅, 季濤, 田西鋒, 高強, 張寅
【申請人】南通大學, 蘇州中寶復合材料股份有限公司