一种防腐耐磨钢领的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种防腐耐磨钢领的制备方法，将改性β?碳化硅纳米粉和β?碳化硅微米粉与粘结剂混配，再与含有粘结剂的金属粉末按一定比例混炼，经挤出成型、烧结、高温热处理、精加工等工序制得成品。本发明方法采用改性后β?碳化硅微纳米粉末改善钢领性能，制备工艺简单、成型快，产品走熟期短、使用期长、纱线毛羽断头少，同时具有防腐、耐磨等优异性能。
【专利说明】
一种防腐耐磨钢领的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于钢领制备技术领域，具体涉及一种防腐耐磨钢领的制备方法。
【背景技术】
[0002] 环锭纺纱是目前市场上最通用，也是使用最广泛的纺纱方法，其由钢锭子和钢领、 钢丝圈对纱线进行加捻，其中钢领性能对纺纱效率和成纱质量具有重要的影响。
[0003]纱成形过程中，钢领的影响主要包括以下几个方面：（1)钢领硬度、光滑度。纺纱 时，钢丝圈与钢领相互长时间高速摩擦，钢领表面光滑程度将影响钢丝圈高速运行时的平 顺性，而长时高速摩擦易产生磨损，从而钢领硬度直接影响其耐磨性和使用寿命；（2)防腐 性能。钢领在使用过程中，湿气、溶剂、油剂、盐分等在与钢领接触过程中易对其产生一定的 腐蚀作用，钢丝圈与钢领高速摩擦产生的高温会加速腐蚀速度。钢领腐蚀后表面易产生剥 蚀、锈斑等缺陷，从而影响钢丝圈运行的平稳性，进一步影响纱线断头、毛羽、强度等性能。
[3] 走熟期。纱线生产过程中，纱线品种、纺纱工艺等会根据不同需求经常改变。新品种或新 工艺条件下，钢丝圈在钢领上的跑道以及与钢领接触角度等都会发生改变。在新跑道上，钢 丝圈与钢领间的接触性能、摩擦性能相应变化，钢丝圈需要在新跑道上走过一定时间才能 运行平稳，这一段时间即走熟期，在走熟期内纱线断头、毛羽增多，纱线强度和细度均匀性 降低。因此，走熟期是钢领一项重要技术指标。
[0004] 为了改善钢领的性能，通常的途径有：（1)通过结构设计或增加辅助装置以改善钢 丝圈与钢领间的摩擦性能。如专利"高速气浮钢领"（申请号201410065020.7)中，公开了一 种高速气浮钢领，在钢领座下部安装扇叶，设置内外衬套并加装圆环形气室，通过气流悬浮 方式降低钢丝圈与钢领间的摩擦。该方法需要在纺纱机上安装多个辅助装置，且气流稳定 性难以控制，对钢丝圈高速运行的稳定性造成影响；（2)通过在钢领表面涂覆润滑层和镀膜 的形式减小摩擦阻力。如专利"新型棉纺钢领"（申请号201210345393.0)中，公开了一种在 钢领表面涂覆润滑层的工艺，以降低摩擦作用。存在的主要问题是，涂覆的润滑层与钢领基 材间的粘结牢度较差，特别是高速高温长时间运行易产生磨损和脱落。又如专利"新型纺纱 机钢领"（申请号200620032436.X)中，公开了一种在镍基镀液中添加碳化钨、石墨、三氧化 二铝、二硫化钼等物质的方式以实现镀镍钢领低阻耐磨的特性。但镀液中添加物多为无机 颗粒物，且属性不同，在钢领表面电镀沉积时均匀性和厚度难以控制。（3)通过共混方式改 善钢领硬度、耐磨等性能。如专利"一种纺纱机用钢领"（申请号201410193977.X)中，公开了 一种在铁、铬、钴等金属中添加氧化物陶瓷和碳化钨陶瓷的方式改善钢领的综合性能。该方 法各组分难以均匀混合，且后道成型加工困难，成本较高。
[0005] 目前，市场上所使用的钢领主要有三种，普通钢领、镀铬钢领和进口钢领，具体性 能比较见附图表1。普通钢领价格低、寿命短、纱线质量差、生产效率低;镀铬钢领强度高、耐 磨、寿命较长，但因硬度大走熟期长;进口钢领综合性能优异，但价格昂贵。本项发明已成 功制备钢领实物，见附图图1-2,并在纺纱机上平稳运行半年以上，目标是替代进口产品。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有钢领的生产技术，目的在于提供一种防腐耐磨钢领的制备方法。
[0007] 本发明具体通过以下技术方案实现：
[0008] -种防腐耐磨钢领的制备方法，具体包括以下步骤：
[0009] ( -），分别选用一定量改性碳化硅纳米粉和不锈钢金属粉与粘结剂混合，将混合 均匀的两种预混料按1:100~1:10的重量比于密炼机中80~100°C下密炼1~4h。
[0010] (二）再升温至160~200°C混炼5~30min后注射于模具中成型，压力为300~ 500MPa，时间50 ~150s。
[0011] (三）将成型毛坯在空气气氛下升温至300~400°C，升温速率5~10°C/min，保温 30min。然后在氨气气氛中快速升温至1200~1500°C，升温速率20~30°C/min，保温1~2h。
[0012] (四）烧结毛坯经精加工、打磨、抛光后制得钢领成品。所制备钢领维氏硬度(HV)达 到1000以上，耐盐雾性达到2000h左右，走熟期1~5min。
[0013] 作为本发明的进一步技术方案:所述的碳化娃为β碳化娃，碳化娃纳米粉分别为纳 米级β碳化娃粉和微米级β碳化娃粉，纳米级β碳化娃粒径在50~lOOOnm，微米级β碳化娃粒 径在1~5μηι，纳米级β碳化娃粉和微米级β碳化娃的重量比为1:9~1: 1。
[0014] 作为本发明的进一步技术方案：所述的碳化硅改性方法为γ射线辐射，辐射量 1000~2000kGy;或等离子体改性，等离子体气氛为氮气、氩气，处理时间30~60min。
[0015] 作为本发明的进一步技术方案：所述的不锈钢粉为400系列不锈钢粉，主要为 4161^、42(^1、42(^2、43(^和4361^不锈钢粉，平均粒径小于2(^111。
[0016] 作为本发明的进一步技术方案:所述的粘结剂为β-环糊精或超支化聚合物，粘结 剂占混合物的重量为0.5~5%。
[0017] 本发明所述碳化硅钢领用于环锭纺纱等领域。
[0018] 本发明对β-碳化硅纳米粉体进行表面改性，以增加其与其他材质的粘结性能，通 过控制碳化硅纳米粉和不锈钢粉的粒径和混配比例，在粘结剂中实现高效均匀密炼混 配，注射成型后一定温度压力下烧结，再于高温模压中煅烧成品，经精加工后处理制得具有 防腐耐磨等优异性能的碳化硅钢领。
[0019] 本发明的有益效果为：
[0020] 1)采用辐射或等离子体处理以改善β-碳化硅表面性质，增加碳化硅粉体与其他基 材的粘结性能。
[0021 ] 2)通过控制纳米β_碳化硅和不锈钢粉的粒径和混配比，使不同粉体间产生协同作 用，显著增加钢领的强度和耐磨性能，并使钢领具有极短的走熟期（l_5min)，纱线断头、毛 羽少，成纱质量好。
[0022] 3)使用特殊粘结剂实现不同粒径、不同材质粉体均匀高效混配。
[0023] 4)通过高温模压煅烧，所制备钢领密度达理论值99%，硬度高，赋予其防腐耐磨和 使用周期长的特点。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例3中高温热处理前碳化硅钢领图。
[0025] 图2为本发明实施例3中高温热处理后碳化硅钢领图。
[0026] 图3为本发明的工艺流程图。
[0027] 表1为本发明的碳化硅钢领与现有钢领性能比较表。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施 例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示 的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明 的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
[0029] 实施例1，
[0030] 一种防腐耐磨钢领的制备方法，具体步骤为：将300克β-碳化硅纳米粉和600克β-碳化硅微米粉混合后经空气等离子体处理45min，再与占混合物重量18克粘结剂β-环糊精 混合。将20000g 420J1不锈钢粉和400克粘结剂β-环糊精混合。再将两种预混料按于密炼机 中85 °C下密炼2h，再升温至180°C混炼15min后注射于模具中成型，压力为350MPa，时间90s。 将成型毛坯在空气气氛下升温至350°C，升温速率5°C/min，保温30min。然后在氨气气氛中 快速升温至1350°C，升温速率20°C/min，保温2h。烧结毛坯经精加工、打磨、抛光后制得钢 领成品。所制备钢领维氏硬度（HV)达到1000以上，耐盐雾性达到1200h左右，走熟期1~ 5min〇
[0031] 实施例2，
[0032] 一种防腐耐磨钢领的制备方法，具体步骤为：将300克β-碳化硅纳米粉和600克β-碳化硅微米粉混合后经空气等离子体处理45min，再与占混合物重量18克粘结剂β-环糊精 混合。将18000g 420J1不锈钢粉和360克粘结剂β-环糊精混合。再将两种预混料按于密炼机 中85 °C下密炼2h，再升温至180°C混炼20min后注射于模具中成型，压力为350MPa，时间90s。 将成型毛坯在空气气氛下升温至350°C，升温速率5°C/min，保温30min。然后在氨气气氛中 快速升温至1350Γ，升温速率20°C/min，保温2h。烧结毛坯经精加工、打磨、抛光后制得钢领 成品。所制备钢领维氏硬度(HV)达到1000以上，耐盐雾性达到1500h左右，走熟期1~5min。 [0033] 实施例3，
[0034] 一种防腐耐磨钢领的制备方法，具体步骤为：将350克β-碳化硅纳米粉和550克β-碳化硅微米粉混合后经空气等离子体处理60min，再与占混合物重量18克粘结剂β-环糊精 混合。将19000g 420J1不锈钢粉和380克粘结剂β-环糊精混合。再将两种预混料按于密炼机 中85 °C下密炼2h，再升温至180°C混炼30min后注射于模具中成型，压力为350MPa，时间90s。 将成型毛坯在空气气氛下升温至400°C，升温速率5°C/min，保温30min。然后在氨气气氛中 快速升温至1450°C，升温速率20°C/min，保温2h。烧结毛坯经精加工、打磨、抛光后制得钢 领成品。所制备钢领维氏硬度（HV)达到1000以上，耐盐雾性达到2000h左右，走熟期1~ 5min〇
[0035] 实施例4，
[0036] 对实施例1-3所制备碳化硅钢领性能进行相关的鉴定，并与现有钢领相比较，参见 说明书附图表1，图1-2。
[0037] 表1实施例与对比样性能指标
【主权项】
1. 一种防腐耐磨钢领的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一，分别选用一定量改性碳化硅纳米粉和不锈钢金属粉与粘结剂混合，将混合均 匀的两种预混料按1:100~1:10的重量比于密炼机中80~100 °C下密炼1~4h，再升温至160 ~200°C混炼5~30min后注射于模具中成型，压力为300~500MPa,时间50~150s; 步骤二，将成型毛坯在空气气氛下升温至300~400°C，升温速率5~10°C/min，保温 30min； 步骤三，然后在氨气气氛中快速升温至1200~1500°C，升温速率20~30°C/min，保温1 ~2h; 步骤四，烧结毛坯经精加工、打磨、抛光后制得钢领成品；所制备钢领维氏硬度达到 1000以上，耐盐雾性达到2000h左右，走熟期1~5min。2. 根据权利要求1所述的一种防腐耐磨钢领的制备方法，其特征在于:所述的碳化硅为 β碳化硅，碳化硅纳米粉分别为纳米级β碳化硅粉和微米级β碳化硅粉，纳米级β碳化硅粒径 在50~lOOOnm，微米级β碳化娃粒径在1~5μηι，纳米级β碳化娃粉和微米级β碳化娃的重量比 为 1:9 ~1:1〇3. 根据权利要求1所述的一种防腐耐磨钢领的制备方法，其特征在于:所述的碳化硅改 性方法为γ射线辐射，辐射量1000~2000kGy;或等离子体改性，等离子体气氛为氮气、氩 气，处理时间30~60min。4. 根据权利要求1所述的一种防腐耐磨钢领的制备方法，其特征在于:所述的不锈钢粉 为400系列不锈钢粉，主要为4161^、420】1、420】2、4301^和4361^不锈钢粉，平均粒径小于2(^111。5. 根据权利要求1所述的一种防腐耐磨钢领的制备方法，其特征在于:所述的粘结剂为 环糊精或超支化聚合物，粘结剂占混合物的重量为〇. 5~5 %。
【文档编号】B22F3/22GK106077657SQ201610379041
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】姚理荣, 余进, 田秀梅, 季涛, 田西锋, 高强, 张寅
【申请人】南通大学, 苏州中宝复合材料股份有限公司