KR100432164B1 - a method processing and supersonic method adult form of nut and bolt ceramic - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 볼트, 너트 초음파 가공에 관한 것이다.The present invention relates to ultrasonic processing of ceramic bolts and nuts.
더욱 상세하게는 세라믹 소재를 선정하여 구비된 세라믹 분말을 물과 혼합하는 공정과;More specifically, selecting a ceramic material and mixing the ceramic powder provided with water;
상기 혼합된 세라믹을 볼트형상의 플레스금형에 넣고 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 성형공정을 거쳐 나사산이 1차형성된 볼트 또는 너트를 성형하는 공정과;Inserting the mixed ceramic into a bolt-shaped fleece mold and forming a bolt or nut having a primary thread formed through a molding process at a pressure of 1ton / cm 2 to 2ton / cm 2;
상기 프레스 성형공정 후 소결로에서 온도 1200℃∼2000℃의 온도에서 약6∼16시간 동안 진행되어 소결된 다음 서서히 냉각하는 소결 공정과;A sintering process in which a sintering process is carried out at a temperature of 1200 ° C. to 2000 ° C. for about 6 to 16 hours, followed by sintering, and then gradually cooling after the press molding process;
상기 소결되어 1차 성형된 볼트 또는 너트를 초음파 가공하여 완전한 볼트 또는 너트로 성형한 다음 검사하는 공정으로 세라믹볼트 너트 제조공정이 이루어진 것이다.The sintered primary molded bolt or nut is ultrasonically processed to form a complete bolt or nut, followed by a process of manufacturing a ceramic bolt nut.
이와 같이된 본 발명은 세라믹으로 볼트 및 너트를 성형함으로서 청정(Clean room), 내식용, 내열성, 비자성체, 방사선용, 내화학성, 저온, 고온, 전도성, 절연성 등의 특수 환경에서도 사용이 가능하도록 함과 동시에 산, 알카리, 유독가스(Fume), 수증기(steam), 가스에서 화학적으로 변화 없이 사용 가능토록 하여 물성적인 경도를 갖도록 하고 무릎, 발목, 골반등의 인공관절과 두개골에 사용할 수 있도록 한 것이다.As described above, the present invention can be used in special environments such as clean room, corrosion resistance, heat resistance, nonmagnetic material, radiation resistance, chemical resistance, low temperature, high temperature, conductivity, and insulation by molding bolts and nuts with ceramics. At the same time, it can be used without any chemical change in acid, alkali, fume, steam, and gas to have physical hardness and to be used for artificial joints and skulls such as knees, ankles and pelvis. will be.
Description
본 발명은 세라믹 볼트, 너트 초음파 가공에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라믹분말을 금형에 넣어 1차 볼트를 성형한 후 초음파로 나사산을 정밀 가공하여 볼트와 너트를 형성함으로 세라믹 인공뼈, 플라스틱인공뼈, 티타늄 인공뼈 등을 하기 위한 인체수술시, 또는 금속볼트 너트를 사용하기 부적합한 반도체 칩 생산 크린실 제약회사 크린실 등의 산업시설물에 사용할 수 있도록 하는 동시에 경량볼트를 제공할 수 있도록 발명된 세라믹 볼트 너트 초음파 성형 방법 및 그 구조에 관한 것이다.The present invention relates to ultrasonic processing of ceramic bolts and nuts, and more particularly, to ceramic ceramic bones and plastic artificial bones by inserting ceramic powder into a mold to form a primary bolt and precisely machining threads by ultrasonic waves to form bolts and nuts. Ceramic bolts invented to provide lightweight bolts while also being used in industrial facilities such as semiconductor chip production, cleanrooms, pharmaceutical companies, cleanrooms, etc. Nut ultrasonic molding method and its structure.
기존의 볼트와 너트는 대부분 금속(스테인레스, 주철 등)으로 이루어져 중량이 무겁고 인체의 뼈(척추, 관절, 두개골, 발목뼈)에 사용시 금속독성이 발생되어 부작용의 확율이 매우 높으며, 플라스틱 볼트너트의 경우 거식 세포가 파괴되는 면역학적 작용이 이루어져 각종 조직용해물질 특히 파골세포를 활성화시키는 물질로 변하여 플라스틱 볼트 너트가 용해되어 유격이 발생되므로 사용시 재수술을 받아야 하는 문제점이 있었다.Conventional bolts and nuts are mostly made of metal (stainless steel, cast iron, etc.), which is heavy and generates metal toxicity when used on human bones (vertebrae, joints, skulls, and ankles). In this case, the macrophages are destroyed by immunological action, and various tissue soluble substances, particularly osteoclasts, are activated and the plastic bolt nuts are soluble to cause play.
즉, 금속 볼트너트는 부식성에 매우 약하므로 인체뿐만 아니라 반도체 칩 생산공장, 제약회사 등의 크린실에 설치되는 설비의 고정볼트로 사용시 금속가루의분진에 의하여 제품의 불량이 발생되는 문제가 있어 금속재의 볼트를 사용하기에는 매우 부적합재질이므로 이를 대체할 수 있는 재질의 볼트 너트가 연구되고 있는 실정이며 산업현장에서는 금속볼트의 대체 소재가 절실한 상황이다.In other words, metal bolt nut is very weak to corrosiveness, so when it is used as fixing bolt of equipment installed in clean room of semiconductor chip production plant, pharmaceutical company, etc., there is a problem that product defect is caused by dust of metal powder. It is a very unsuitable material to use the bolts of the bolt nut of the material that can replace the situation is being studied and in the industrial field is an urgent situation for the replacement of metal bolts.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 볼트, 너트의 소재를 세라믹(Seramic)으로 원료처리→성형→소결→초음파가공→완제품→검사→포장의 공정으로 볼트 또는 너트를 성형하여 의료용, 진공용, 청정용(Glean room), 내식용, 내열성, 비자성체, 방사선용, 내화학성, 저온, 고온, 전도성, 전열성 등을 갖도록 한 것으로서, DI-water, 산, 알카리, 유독가스(Fume), 수증기(steam), 가스등에 화학적으로 부식이 이루어지지 않도록 하여 제품의 불량 율을 최대한 줄일 수 있도록 하고 인체에 사용시 부작용이 발생하지 않도록 발명한 것이다.The present invention is to solve this problem, the material of the bolt, nut by ceramic (Seramic) raw material processing → molding → sintering → ultrasonic processing → finished product → inspection → packaging to form a bolt or nut for medical, vacuum Dirt, acid, alkali, toxic gas (for clean, clean room, corrosion resistance, heat resistance, nonmagnetic material, radiation, chemical resistance, low temperature, high temperature, conductivity, heat resistance, etc.) By preventing chemical corrosion on steam, steam, gas, etc., it is possible to reduce the defective rate of the product as much as possible.
도1은 본 발명에 따른 세라믹 볼트너트의 제조공정 블럭도.1 is a block diagram of the manufacturing process of the ceramic bolt nut according to the present invention.
도2a는 본 발명의 1차성형된 세라믹 볼트는 고정되고 초음파 가공장치가 이동 회전하면서 나사산을 가공하는 예시도.Figure 2a is an illustration of processing the thread while the primary molded ceramic bolt of the present invention is fixed and the ultrasonic processing device is moving and rotating.
도2b는 도2a의 가공상태의 종단면 구성 예시도.Fig. 2B is an exemplary longitudinal cross-sectional view of the machining state of Fig. 2A;
도3a는 본 발명의 초음파기는 고정된 상태이고 1차 성형된 볼트가 회전 이동하면서 나사산이 초음파 가공되는 실시예.Figure 3a is an embodiment in which the ultrasonicator of the present invention is fixed and the thread is ultrasonically processed while the primary molded bolt rotates.
도3b는 본 발명의 세라믹 너트의 나사산을 초음파 가공하는 상태의 예시도.Figure 3b is an illustration of a state of ultrasonically processing the threads of the ceramic nut of the present invention.
도4a는 본 발명의 세라믹 볼트는 서서히 이동되고 너트형태의 초음파기가 나사산을 가공하는 예시도.Figure 4a is an illustration that the ceramic bolt of the present invention is slowly moved and the nut-shaped ultrasonicator processes the thread.
도4b는 본 발명의 세라믹 너트는 서서히 이동되고 볼트형태의 초음파기가 나사산을 가공하는 예시도.Figure 4b is an illustration that the ceramic nut of the present invention is slowly moved and the threaded ultrasonic machine processes the thread.
도5는 본 발명의 초음파가공에 의하여 완성된 세라믹 볼트 너트 예시도.Figure 5 is an illustration of a ceramic bolt nut completed by the ultrasonic processing of the present invention.
도6은 본 발명의 볼트를 성형시 봉형태로 1차 성형한 후 초음파가공하기 전 다른 실시예시도.Figure 6 is another embodiment of the invention before the ultrasonic processing after forming the bolt of the present invention in the form of a rod.
<도면중 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Main Parts in Drawings>
1:세라믹 볼트 1':봉형태 볼트1: Ceramic bolt 1 ': Rod bolt
2:세라믹 너트 3,3',4,4':초음파기2: ceramic nut 3,3 ', 4,4': ultrasonic
이하 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
세라믹 소재를 선정하여 구비된 세라믹 분말을 물과 혼합하는 반죽공정과;Kneading step of mixing the ceramic powder provided by selecting a ceramic material with water;
상기 물과 혼합된 복합 실리콘나이트라이드 세라믹을 스프레이 방식으로 80℃의 챔버내에 구상화하는 공정과;Spheroidizing the composite silicon nitride ceramic mixed with water in a chamber at 80 ° C. by spray;
상기 혼합 반죽된 세라믹을 볼트 또는 너트형상의 플레스금형에 넣고 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 성형공정을 거쳐 나사산이 1차형성된 볼트 또는 너트를 성형하는 공정과;Inserting the mixed kneaded ceramic into a bolt or nut-shaped fleece mold and forming a bolt or nut having a first thread formed through a molding process at a pressure of 1ton / cm 2 to 2ton / cm 2;
상기 프레스 성형공정 후 소결로에서 온도 1200℃∼2000℃의 온도에서 약6∼16시간 동안 소성이루어진 다음 서서히 냉각하는 소결 공정과;A sintering process which is calcined for about 6 to 16 hours at a temperature of 1200 ° C. to 2000 ° C. in the sintering furnace after the press molding step, and then gradually cooled;
상기 소결되어 1차 성형된 볼트 또는 너트를 초음파 가공하여 완전한 볼트(1) 또는 너트(2)를 성형한 다음 검사하는 공정으로 세라믹볼트 너트 제조 공정이 이루어진다.The ceramic bolt nut manufacturing process is performed by ultrasonically processing the sintered primary molded bolt or nut to form a complete bolt (1) or nut (2) and then inspect it.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 세라믹 볼트(1)는 소재에 따라서 성형방법에 차이를 달리 할 수 있는 것으로 그 실시예를 설명하면 다음과 같다.Ceramic bolt (1) of the present invention made as described above can be different in the forming method according to the material to explain the embodiment as follows.
실시예1 : 복합 실리콘나이트라이드 세라믹Example 1 Composite Silicon Nitride Ceramics
실리콘나이트라이드(Si3N4) 90%, 이투륨(Y2O3) 5%, 질화티타늄(TiN) 2%, 알루미나(Al2O3) 2%, 산화 티탄(TiO2) 1%의 조성물로 이루어진 복합 실리콘나이트라이드 세라믹분말을 혼합하는 공정과;90% of silicon nitride (Si 3 N 4 ), 5% of yttrium (Y 2 O 3 ), 2% of titanium nitride (TiN), 2% of alumina (Al 2 O 3 ), and 1% of titanium oxide (TiO 2 ) Mixing the composite silicon nitride ceramic powder made of the composition;
상기 혼합된 복합 실리콘나이트라이드 세라믹분말을 1: 물 6을 혼합하는 공정과;Mixing the mixed composite silicon nitride ceramic powder with water 1: 6;
상기 물과 혼합된 복합 실리콘나이트라이드 세라믹을 스프레이 방식으로 80℃의 챔버내에 구상화하는 공정과;Spheroidizing the composite silicon nitride ceramic mixed with water in a chamber at 80 ° C. by spray;
상기 구상화된 복합 실리콘나이트라이드 세라믹 분말을 볼트 또는 너트의 형상으로 프레스 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 1차 성형공정과;Forming the spherical composite silicon nitride ceramic powder in the form of a bolt or a nut at a press pressure of 1 ton / cm 2 to 2 ton / cm 2;
상기 프레스 성형공정 후 소결로에서 온도 1750℃에서 2시간 1950℃에서 4시간 동안 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정과;A sintering process after the press molding process, the sintering furnace is calcined at 1750 ° C. for 2 hours at 1950 ° C. for 4 hours and then gradually cooled;
상기 소결된 볼트 또는 너트를 초음파 가공하여 완전한 볼트(1) 또는 너트(2)를 성형한 다음 검사 및 포장으로 하는 공정으로 이루어진 것이다.Ultrasonic processing of the sintered bolt or nut to form a complete bolt (1) or nut (2) and then inspection and packaging.
즉, 상기 실시예1은 실리콘나이트라이드(Si3N4) 90%, 이투륨(Y2O3) 5%, 질화티타늄(TiN) 2%, 알루미나(Al2O3) 2%, 산화 티탄(TiO2) 1%를 볼밀( ball Mill)방법(분말내부에 볼을 넣고 회전시켜 각각의 조성물이 골고루 혼합하게 됨)으로 혼합한 복합 실리콘나이트라이드 세라믹분말 1: 물 6으로 혼합하여 80℃로 스프레이 드라이(Spray Dry)하여 얻어진 구상화된 세라믹분말을 볼트 또는 너트형태의 프레스 금형에 채우고 프레스 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 압축한다.That is, in Example 1, 90% silicon nitride (Si 3 N 4 ), 5% yttrium (Y 2 O 3 ), 2% titanium nitride (TiN), 2% alumina (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) Composite silicon nitride ceramic powder mixed with 1% by a ball mill method (put the ball inside the powder to rotate each composition evenly) 1: mixed with water 6 to 80 ℃ The spherical ceramic powder obtained by spray drying is filled into a press mold in the form of a bolt or a nut and compressed to a press pressure of 1ton / cm 2 to 2ton / cm 2.
상기 압축된 볼트 또는 너트를 1,750℃에서 2시간 1,950℃에서 4시간 동안 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정을 거친다.The compressed bolt or nut is calcined at 1,750 ° C. for 2 hours and 1,950 ° C. for 4 hours and then subjected to a sintering process that gradually cools.
상기 프레스에서 압축한 볼트는 강도를 갖기 위해 소결로에서 표1의 그래프 같이 온도 1,750℃에서 2시간 1,950℃에서 4시간 동안 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정으로 진행된다.The bolt pressed in the press is sintered in the sintering furnace in order to have a strength as shown in the graph of Table 1 at 1,750 ℃ 2 hours 1,950 ℃ 4 hours and then proceeds to the sintering process that gradually cools.
상기 표1에서도 알 수 있듯이 소결로에서 소결시 세라믹볼트는 처음 4시간 동안은 서서히 온도가 상승하여 1750℃에서 2시간 동안 소강상태를 이루다 다시 2시간 동안 서서히 상승하여 1950℃에서 약4시간 동안 소강상태를 유지하다 서서히 하강하여 냉각시키도록 한다.As can be seen in Table 1, when the ceramic bolt is sintered in the sintering furnace, the temperature gradually rises for the first 4 hours to form a annealed state at 1750 ° C. for 2 hours, and then gradually rises for 2 hours, then annealed for about 4 hours at 1950 ° C. Maintain the condition and let it cool down gradually.
이때 볼트 또는 너트는 내측에서 부터 외면까지 일체형으로 이루어져 내면의 강도와 외면의 강도가 균일하다.At this time, the bolt or nut is integrally formed from the inner side to the outer surface, the strength of the inner surface and the strength of the outer surface are uniform.
이렇게 1차 성형된 세라믹 볼트는 도2a 과 같이 통상의 초음파기로 볼트의 나사산을 정밀가공 한다.The firstly formed ceramic bolt is precision machining the thread of the bolt with a conventional ultrasonic wave as shown in Figure 2a.
상기 초음파 가공은 초음파기 작동형태에 따라 도2a와 같이 1차 가공된 볼트를 고정하고 초음파기(3)가 서서히 나선형을 따라서 이동하면서 볼트(1)를 가공할수 있으며, 도3과 같이 초음파기는 고정되고 1차 가공된 볼트는 회전하면서 서서히 일측으로 이동함으로서 나사산을 정밀 가공할 수 있게 된다.According to the ultrasonic processing, as shown in FIG. 2A, the first machined bolt may be fixed and the ultrasonicator 3 may gradually move along the spiral, and the bolt 1 may be processed. As shown in FIG. The bolt machined gradually moves to one side while being rotated, so that the thread can be precisely machined.
본 발명에서 세라믹너트의 나사산 가공시에는 초음파기를 너트의 나사산 가공에 알맞는 탭 또는 디이스 형태로 변형하여 가공하는 것이 바람직하다.In the present invention, during the thread processing of the ceramic nut, it is preferable to transform the ultrasonic wave into a tab or die shape suitable for thread processing of the nut.
또한 세라믹 볼트(1)와 너트(2)는 통상의 KS규격에 준하여 가공 성형된다.In addition, the ceramic bolt 1 and the nut 2 are processed and molded according to the usual KS standard.
실시예2 : 복합 지르코니아 세라믹Example 2 Composite Zirconia Ceramic
지르코니아(ZrO2) 92.66∼96.4%, 이투륨(Y2O3) 4.95∼5.35%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.35%, 산화규소(SiO2) 0.02%, 산화철(Fe2O3) 0.01%, 산화나트륨(Na2O) 0.04%의 조성물로 이루어진 복합 지르코니아 세라믹 분말을 혼합하는 공정과,Zirconia (ZrO 2 ) 92.66 to 96.4%, Iturium (Y 2 O 3 ) 4.95 to 5.35%, Alumina (Al 2 O 3 ) 0.15 to 0.35%, Silicon oxide (SiO 2 ) 0.02%, Iron oxide (Fe 2 O 3 ) 0.01 %, And mixing the composite zirconia ceramic powder consisting of 0.04% sodium oxide (Na 2 O),
상기 혼합된 복합 지르코니아 세라믹분말을 1: 물 6을 혼합하는 공정과;Mixing the mixed zirconia ceramic powder 1: water 6;
상기 물과 혼합된 복합 지르코니아 세라믹을 스프레이 방식으로 80℃의 챔버내에 구상화하는 공정과;Spheroidizing the composite zirconia ceramic mixed with water in a chamber at 80 ° C. by spray;
상기 복합 지르코니아 세라믹 분말을 볼트 형태로 프레스하는 성형공정과,A molding process of pressing the composite zirconia ceramic powder in the form of a bolt;
상기 프레스 성형공정에서 압력1ton/㎠∼2ton/㎠으로 성형하는 공정과;Molding at a pressure of 1 ton / cm 2 to 2 ton / cm 2 in the press molding step;
상기 성형된 볼트를 소결로에서 온도 1200℃∼1400℃에서 소결하는 공정과,Sintering the formed bolts at a temperature of 1200 ° C. to 1400 ° C. in a sintering furnace,
상기 소결되어 나사산이 1차 성형된 세라믹 볼트의 나사산을 초음파로 정밀 가공하여 검사하는 공정으로 이루어진 것이다It is made of a process of inspecting by precisely machining the threads of the ceramic bolts sintered and firstly formed ceramic bolts ultrasonically
상기 공정에 의하여 성형되는 본 발명은 세라믹 볼트를 제조하기 위한 사전 단계로서 원료를 지르코니아(ZrO2), 이투륨(Y2O3), 알루미나(Al2O3),산화규소(SiO2), 산화철(Fe2O3), 산화나트륨(Na2O)의 조성물로 이루어진 복합 지르코니아 세라믹 분말을 혼합하여 볼트를 성형할 수 있도록 원료를 준비한다.The present invention is molded by the process of a raw material as a pre-step for the preparation of a ceramic bolt zirconia (ZrO 2), yitu volume (Y2O 3), alumina (Al 2 O 3), silicon oxide (SiO 2), iron oxide ( A raw material is prepared to form a bolt by mixing a composite zirconia ceramic powder composed of a composition of Fe 2 O 3 ) and sodium oxide (Na 2 O).
상기와 같이 준비된 조성물을 지르코니아(ZrO2) 92.66∼96.4%, 이투륨(Y2O3) 4.95∼5.35%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.35%, 산화규소(SiO2) 0.02%, 산화철(Fe2O3) 0.01%, 산화나트륨(Na2O) 0.04%을 혼합된 복합지르코니아 세라믹 분말 1: 물6을 혼합하여 80℃로 스프레이 드라이(Spray Dry)하여 얻어진 구상화된 세라믹분말을 볼트 형태의 프레스 금형에 채우고 프레스 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 압축한다.Zirconia (ZrO 2) 92.66~96.4% the prepared composition as above, yitu volume (Y2O 3) 4.95~5.35%, alumina (Al 2 O 3) 0.15~0.35% , silicon oxide (SiO 2) 0.02%, iron oxide ( Fe 2 O 3 ) Composite zirconia ceramic powder mixed with 0.01% and 0.04% sodium oxide (Na 2 O) 1: Spherical ceramic powder obtained by spray drying at 80 ° C. by mixing water 6 in the form of bolt It is filled in a press die and compressed to a press pressure of 1ton / cm 2 to 2ton / cm 2.
상기 성형된 볼트를 소결로에서 온도 1200℃∼1400℃에서 6시간 이상 소결이 진행되므로 내부와 외면의 강도가 동일하도록 한다.Since the sintering is performed for 6 hours or more at a temperature of 1200 ° C. to 1400 ° C. in the sintering furnace, the formed bolts have the same strength on the inside and the outside.
상기 소결되어 나사산이 1차 성형된 세라믹 볼트의 나사산을 초음파로 정밀 가공하여 검사하는 공정으로 이루어진 것이다It is made of a process of inspecting by precisely machining the threads of the ceramic bolts sintered and firstly formed ceramic bolts ultrasonically
상기 금형은 성형하고자 하는 볼트의 크기에 따라서 여러가지 종류로 설계 제작한다.The mold is designed and manufactured in various kinds according to the size of the bolt to be molded.
본 발명에서 사용되는 지르코니아 소결은 대개 1200℃ 이상에서 이루어지므로 소성온도를 1,250℃에서 1,400℃까지 변화시켜 밀도와 수축율 등의 특성변화를 조사하여 최적의 제조공정조건을 도출시키도록 하였다.Zirconia sintering used in the present invention is usually made at more than 1200 ℃ to change the firing temperature from 1,250 ℃ to 1,400 ℃ to investigate the characteristic changes such as density and shrinkage to derive the optimum manufacturing process conditions.
또한 아래의 표2는 소성온도와 성형압에 따른 외경 수축율을 측정한 것이며, 표3은 소성온도와 성형압에 따른 내경 수축율이며, 표4는 소성온도와 성형압에 따른 두께 수축율이며, 표5는 소결온도와 일축성형압에 따른 밀도의 특성을 나타낸것이며, 표6은 소결온도와 정수압(CIP)에 따른 밀도의 특성을 나타낸 것이다.In addition, Table 2 below is a measurement of the outer diameter shrinkage according to the firing temperature and the molding pressure, Table 3 is the inner diameter shrinkage according to the firing temperature and the molding pressure, Table 4 is the thickness shrinkage according to the firing temperature and the molding pressure, Table 5 Shows the density characteristics according to the sintering temperature and uniaxial molding pressure, and Table 6 shows the density characteristics according to the sintering temperature and hydrostatic pressure (CIP).
상기의 표에서 알 수 있듯이 소결 온도가 높을 수록 지르코니아 베어링의 소결 밀도는 증가하였는데 소성온도는 1,250∼1,300℃ 였으며, 일축성형 때의 밀도는 5.92∼6.12g/㎤로 폭넓은 값이 얻어졌다.As can be seen from the above table, as the sintering temperature was increased, the sintering density of the zirconia bearing was increased. The firing temperature was 1,250 to 1,300 ° C, and the density at the time of uniaxial molding was 5.92 to 6.12 g / cm 3.
상기 성형압은 저온에서 수축율에 영향을 많이 주었으며 1,250℃에서는 소성온도가 중요한 인자로 작용하였다.The molding pressure greatly affected the shrinkage rate at low temperatures, and the firing temperature was an important factor at 1,250 ° C.
상기 표5와 표6에서 살펴보면, 일축성형과 정수압성형간의 차이는 1,250℃의 저온 소결 영역에서만 압력의 영향을 받았다. 이때 정수압성형에서는 밀도가 5.91∼6.07g/㎤의 값으로 일축성형시 보다 변화 폭이 적게 얻어졌다.Referring to Tables 5 and 6, the difference between uniaxial molding and hydrostatic pressure molding was influenced only by the pressure in the low temperature sintering region of 1,250 ° C. In hydrostatic molding, the density was 5.91 to 6.07 g / cm 3, and the variation was smaller than that in uniaxial molding.
이렇게 된 본 발명의 실시예1과 실시예2에서 사용하는 세라믹 볼트 재료와 기존의 스텐레스 재료의 물리, 화학적성질을 살펴보면 다음의 표7과 같다.The physical and chemical properties of the ceramic bolt material and the conventional stainless material used in Examples 1 and 2 of the present invention as described above are shown in Table 7 below.
상기 표7에서와 같이 본 발명의 세라믹볼트는 세라믹의 종류에 따라서 밀도, 경도, 굽힘강도, 영율, 비열, 열팽창율, 열충격성, 열전도율, 안전성, 내식성, 용도 등의 특성이 다소 차이가 있지만 기존의 금속볼트로 사용되는 스텐레스재질에 비하여 모든 분야에서 월등한 효과를 갖는 것을 알수 있습니다.As shown in Table 7, the ceramic bolts of the present invention vary in density, hardness, bending strength, Young's modulus, specific heat, coefficient of thermal expansion, thermal shock, thermal conductivity, safety, corrosion resistance, use, etc., depending on the type of ceramic. Compared to the stainless steel used for metal bolts, it has a superior effect in all fields.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 세라믹 볼트 제조공정을 간단히 요약하여 살펴보면, 선택된 세라믹(Seramics)분말을 원료준비→원료와 물혼합→구상화→프레스로1차 성형→소결→초음파 가공→검사→완제품 포장의 공정으로 세라믹 볼트(1)를 성형하는 것이다.Briefly summarized the manufacturing process of the ceramic bolts of the present invention as described above, the selected ceramic powder is prepared from the raw material → raw material and water mixing → spheroidization → primary molding by pressing → sintering → ultrasonic processing → inspection → finished product packaging The ceramic bolt 1 is molded by the process.
상기와 같이 실시되는 본 발명의 세라믹 볼트는 도2a 및 도3에 도시된 바와 같이 1차 볼트의 나사산을 형성한 후 초음파로 나사산을 정밀가공할 수도 있지만 도6과 같이 프레스로 성형시 나사산을 전혀 형성하지 않고 볼트 머리부와 원형봉 형태만을 성형한 후 초음파기(3)로 볼트(1)의 나사산을 형성할 수 있다.The ceramic bolt of the present invention is carried out as described above, but as shown in Figures 2a and 3 may form a thread of the primary bolt and then precisely process the thread by ultrasonic, but as shown in Figure 6 at the time of molding with a press After forming only the bolt head and the circular rod shape without forming, it is possible to form the thread of the bolt (1) with the ultrasonicator (3).
또한 본 발명의 세라믹 볼트(1)를 초음파기로 성형시 가공방법에 따라서 도2a 및 도2와 같이 세라믹 볼트(1)를 고정하고 초음파기(3)를 나사산 방향으로 회전시키면서 일측으로 이동시켜 나사산을 형성하는 수직 정암 초음파방법을 이용할 수 있으며, 도3a 및 도3b와 같이 초음파기(3)를 고정하고 1차 반가공된 세라믹 볼트(1)를 회전시키면서 수직 정암 초음파방법으로 나사산을 가공할 수 있다.In addition, according to the machining method of molding the ceramic bolt 1 of the present invention by fixing the ceramic bolt (1) as shown in Figure 2a and 2 and rotates the ultrasonicator 3 in the thread direction to move to one side to form a screw thread 3A and 3B, and the like, it is possible to process the thread by the vertical rock rock ultrasound method while fixing the ultrasonicator 3 and rotating the first semi-processed ceramic bolt (1) as shown in Figures 3a and 3b.
본 발명의 도4a 및 도4b는 너트형태의 초음파기(4)로 볼트(1)의 나사산을 형성하는 방법과 볼트형태의 초음파기(4')로 너트(2)의 나사산을 가공하는 실시예이다.4A and 4B illustrate a method of forming a thread of the bolt 1 with the nut-shaped ultrasonicator 4 and an embodiment of processing the thread of the nut 2 with the bolt-shaped ultrasonicator 4 '.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 초음파기로 볼트를 가공시 가공형태가 본 발명의 일부 권리범위가 될 수 있지만 세라믹 소재로된 볼트를 초음파로 가공한 세라믹 볼트가 본 발명의 주 권리범위인 것이다.In the present invention made as described above, the processing form may be a part of the scope of the present invention when processing the bolt with an ultrasonic wave, but the ceramic bolt obtained by ultrasonically processing the bolt made of a ceramic material is the main scope of the present invention.
상기 본 발명의 볼트 및 너트의 소재로 사용되는 세라믹은 ZrO2, Al2O3,Si3N4, SiC 등의 소재를 선택하여 사용할 수 있으며, 볼트의 제조방법은 동일하나 소재에 따라서 혼합비율, 소결온도는 그 특성에 따라서 약간에 차이를 갖게 된다.The ceramic used as the material of the bolt and nut of the present invention may be used by selecting a material such as ZrO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , SiC, the manufacturing method of the bolt is the same but the mixing ratio according to the material The sintering temperature is slightly different depending on its characteristics.
이와 같이된 본 발명의 세라믹 볼트는 청정용(Clean room), 내식용, 내열성, 비자성체, 방사선용, 내화학성, 저온, 고온, 전도성, 전열성 등에 잘 견딜 수 있도록 함으로써, 반도체 칩을 생산하기 위한 작업 시설에 사용되는 볼트 및 너트, 반도체 웨이퍼 엣칭시 엣칭액에 의한 볼트 너트의 부식방지, 해변가에 설치되는 기계설비에 사용되는 부식방지용 볼트 너트, 얼음분쇄기 및 인공설에 사용되는 볼트 너트, 냉동에 의한 부식방지, 제약회사 작업현장의 작업설비에 사용되는 볼트 너트, 산, 알카리, 유독가스(Fume), 수증기(steam), 가스등과 접촉되는 현장 설비장치의 볼트 너트 및 인공 뼈에 설치되는 세라믹 볼트너트로 사용할 수 있게 된 것으로 본 발명의 세라믹 볼트 너트는 특수환경분야 및 첨단 기술분야 등 산업전반에 걸쳐 신개념의 설비기술을 지원할 수 있게 된 효과를 갖게 되었다.As described above, the ceramic bolt of the present invention can withstand a clean room, corrosion resistance, heat resistance, nonmagnetic material, radiation, chemical resistance, low temperature, high temperature, conductivity, heat resistance, and the like to produce a semiconductor chip. Bolts and nuts used in work facilities for preventing corrosion of bolt nuts by etching liquid when etching semiconductor wafers, anti-corrosion bolt nuts used in machinery equipment installed on the beach, bolt nuts used in ice grinders and artificial snow, and freezing Prevention of corrosion, bolt nut used in the work equipment of pharmaceutical company's workplace, bolt nut of field equipment that is in contact with acid, alkali, fume, steam, gas, etc. and ceramic bolt installed in artificial bone It is now possible to use as a nut, the ceramic bolt nut of the present invention can support a new concept of equipment technology throughout the industry, such as special environmental field and high technology field The effect has been to make.
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