TW558468B - Method and apparatus for production of cast article having small hole - Google Patents
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Description
558468 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _D7 _____五、發明說明(1 ) 發明背景 發明領域 本發明有關一種具細孔之鑄造成型品之製方法及裝 置。更特定的,有關一種金屬模鑄技術,尤其有關非.結晶 合金之鑄造品的細孔成型技術,尤其闡一種光學連接器的 部件,如金屬套及細管。 習知技術的描述 以下將引證具細孔的鑄造物,其用於光學連接器的套 環或細管,並須__高的精度。 來加以說明。圖1顯示單件構造之光 模子,其包括細管部位1 1及凸緣部 位1 2。特定的厂此套環1 0包括沿著軸向形成的細管部 位1 1及用以插入光纖1 7的小直徑通孔1 3,並包括凸 緣部位1 2,凸緣部位1 2具有沿其軸向形成的大直徑通 孔1 4,用以插入設有護套的光纖1 6。效直徑通孔1 3 及大直徑通孔1 4經由錐狀部位1 5相互連接。藉由在套 環1 8內,以套環1 0相對的形式插入一對光纖1 7, 17來連接兩光纖17,17。因而,使光纖17,17 的前導端對接並成同軸的形式。 圖2顯示另一光纖連接器的套環1 0 a模,其包括細 管部位1 1 a及凸緣部位1 2 a。 插入光纖的細管直徑是依套環的形式而決定。例如, 以下,參 纖連接器套環1 勺 - r -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項#·填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 558468 A7 _______________ B7 五、發明說明(2 ) s c型的細管具有〇 · 1 2 6mm的直徑及1 〇mm的長 度。 (請先閱讀背面之注意事項襄填寫本頁) 至此,是利用氧化锆的陶瓷來製造套環。利用以下的 方法在套環中形成細孔:藉由注射模製形成具有小孔的陶 瓷套環原件,並鍛燒陶瓷套環原件,並在鍛燒的套環·中加 入重疊的導線,而形成特定的直徑。.進一步的,除了上述 的步驟外,製造陶瓷套環的步驟上包括其他的加工步驟: 硏磨外徑,並將導端磨成球狀。據此,製程的時間很長且 成本局。 爲了解決上述的問題,本案的受讓人提出一種方法, 及結合習知的金屬鑄造技術及非結晶合金,其中非結晶合 金具有玻璃過度區,可使非結晶的鑄造物符合特定的形狀 ,尺寸精度,及表面品質,並可利用單一製程,以高精度 大量的生產,即使鑄造物爲具有細孔的光學連接器套環或 具有複雜形狀的物體(日本專利申請案(提前公開) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 K〇K A L第1 0 — 1 8 1 6 7 6號)。此專利案所揭露 之製造具細孔之非結晶鑄造物的方法中,基本上是在設有 線狀芯材的凹穴中注入熔融金屬來形成細孔,此熔融金屬 由非結晶合金所製成,接著,再將非結晶合金從鑄造物中 拉出,而形成具有細孔的鑄造品。 發明總結 爲了製造具有細孔的鑄造物,通常需使用覆有均勻釋 放劑的芯梢。由於當熔融金屬與接觸到芯梢時,釋放劑會 本紙張&度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 步的, 細孔無 注入壓 例如在 發生困 使其發 成,因 過程, 裝置, 可解決 難。進一步的, 生破損。由於芯 此相當貴,而芯: 558468 Α7 五、發明說明(3 ) 快速地蒸發,而在鑄造物中留下氣泡及缺陷。進一 無法均句地控制釋放劑的的蒸發方向,而使形成的 法達到所需的精度。相反的,當在鑄造過程中提高 以獲得具高精度的鑄造物時,會出現其他的問題, 鑄造材料及芯梢間無法形成細孔,而使芯材的拉出 動鑄造或其後的拉出過程中甚至會
I I·是由燒結的金屬或碳化陶瓷所製 的破損將會大幅的增加生產成本。 ±述的問題僅出現於光學連接器套環的鑄造 並同樣的出現在具有細孔之鑄造物的製程中。 因此’本發明的基本目的在於提供一種方法及 用以低成本地在短時間內製造具細孔的鑄造物,其 上述的問題。 本發明進一步的目的在於提供一種方法及裝置,即使 非結晶合金的鑄造物具有細孔,可利用簡單的製程使鑄造 品具有特定的形狀,尺寸精度及表面品質,因此可製造出 具細孔的非結晶合金鑄造物,其展現優良的耐用性,機械 強度’抗衝擊性,此鑄造物尤指如套環的光學連接器部位 〇 爲了達成上述的目的,本發明的第一觀點在於提供一 種製造具細孔之鑄造物的方法。 本發明第一實施例的特徵在於在金屬模中設置期望咅ij 面的線狀芯材構件,將熔融金屬注入該金屬模的凹穴中, 以製造鑄造物,並從鑄造物中拉出該線狀的芯材,以形成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) t % i n ϋ n n n n ϋ —i n I ϋ i^i i^i I in 一 0, I Hi ϋ n _^i I I I (請先閱讀背面之注意事項多填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558468 A7 B7 五、發明說明(4 ) 具線狀芯材構件之剖面形狀的細孔,其中使用具表面被覆 或表面處理的線狀芯材構件作爲該線狀的芯材構件,並在 鑄造後,從鑄造品中將線狀的芯材構件拉出,藉此形成咅fj 面形狀相同於線狀芯材構件的細孔。在此情形中,形成較 佳的模式,使得在鑄造後從鑄造物拉出線狀芯材構件.時, 可使部份或全部的表面薄膜剝離,藉典將線狀芯材構件從 鑄造物的內部拉出。 本發明第二實施例的特徵在於在金屬模中設置期望剖 面的線狀芯材構件,將熔融金屬注入該金屬模的凹穴中, 以製造鑄造物,並從鑄造物中拉出該線狀的芯材,以形成 具線狀芯材構件之剖面形狀的細孔,其中於鑄造後,從鑄 造品拉出線狀芯材構件時,該線狀芯材構件可在拉出的方 向上彈性變形,而形成較原本直徑爲小的直徑,藉此從鑄 造品的內部將線狀芯材構件拉出。 本發明的第二觀點提供一種具細孔之鑄造成型品的製 造裝置,包括具有凹穴的金屬模,凹穴定義鑄造物的外部 形狀;具有中心孔的可移動圓柱導引構件,且滑動第內置 於該模子內,以從該凹穴中突出及拉回;及線狀的芯材構 件,經由該圓柱導引構件的中心孔設置於該模子內,進一 步包括在長軸方向上施加張力至該線狀芯材構件的機構, 施加的張力不超過1 9 6 0 N / ni m 2。 藉由上述的方法及裝置,可製造出具有細孔的鑄造物 ,尤其非結晶合金鑄造物,更特定的,以高產性製造光學 連接器的套環或細管。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項兵填寫本頁) _______137 558468 A7 五、發明說明(5 ) 圖示的簡單說明 本發明的其他目的,特徵及優點將由以下的詳細描述 及伴隨的圖示加以說明。 (請先閱讀背面之注意事項#填寫本頁) 圖1顯示光學連接器之金屬套的片段剖面圖,其爲一 體的構件,包括細管及凸緣部位。 圖2顯示另一光學連接器之金屬套的片段剖面圖,其 包括細管及凸緣部位。 圖3 A至3 C的片段剖面圖顯示依據本發明之鑄造成 型品的製造程序。 圖4的片段剖面圖顯示依據本發明的另一實施例,其 在芯材構件外被覆薄膜。 圖5的片段剖面圖顯示依據本發明的另一實施例,其 中金屬的線狀芯材可輕易地彈性變形。 圖6的片段剖面圖顯示依據本發明,鑄造成型品之製 造程序的另一實施例。 圖7顯示例用圖6之裝置所製造的鑄造成型品。 主要元件對照表 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 金屬模 2 凹穴 3 導線 4 is造品 4 a 鑄造物 5 細孔 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558468 A7 B7 五、 發明說明(6 ) 5 a 小直徑的部位 5 b 大直徑部位 6 表面薄膜 7 禱造品 8 可移動柱狀導引構件 1 0 套環 t 1 1 細管部位 1 2 凸緣部位 1 3 通孔 1 4 通孔 1 5 錐狀部位 1 8 套環 1 7,1 7 光纖 較佳實施例的詳細描述 如上所述,於鑄造後將線狀芯材從鑄造品拉出,會產 生困難’且芯材的耐用性亦出現問題。依據本發明之鑄造 品的製造法可改善線狀芯材的拉出特性。在以下的方法中 ,線狀芯材以★導線〃稱之。 對導線實施表面被覆及表面處理的方法 此方法利用易剝離的薄膜來被覆導線的表面,或利用 製造導線會伴隨產生薄膜的導線,如此可使線狀芯材能輕 易地與鑄造品分離。利用此種方法,當從鑄造品拉出導線 本紙張&度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項ΐ填寫本頁) 558468 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(7 ) 時,由於導線的薄膜與鑄造品緊密的貼附,因此一部份或 全部的表面薄膜與導線剝離,而僅使導線與鑄造品分離。 結果,在鑄造品中形成具線狀剖面的細孔。 上述導線的表面薄膜可由下述的方法來製作,利用物 理蒸著沉積製程(PVD )及化學蒸著沉積製程(C.VD ),或其他適當的方法,如電鍍,無霉電鍍及金屬熱摻雜 等,在導線的表面覆上一層如氧化物,氮化物或碳化物的 材料。當導線由活性金屬所製成,具導線成分元素之氧化 物’氮化物及碳化物的薄膜,可直接使用而不需特別的熱 處理。當考量到較佳的剝離特性及拉出特性時,薄膜厚度 最好爲0 · 5//m至l〇〇//m。在此方法中,可使用各 種材料作爲導線材料。在其他的導線材料中,具修良抗熱 性的T i合金爲極佳的選擇。 利用彈性導線及超彈性導線的方法 此方法利用具高彈性限制的導線。利用此種導線,當 導線從鑄造品拉出時,導線在彈性方向上變形,因此其直 徑相對於鑄造品中的細孔變得較小。結果,由於可確保導 線與鑄造品間的間隙,因此可將導線從鑄造品拉出,並在 鑄造品中形成具線狀剖面的細孔。如上所述,可使用彈簧 材料,高張力鋼及超彈性材料(N i - T i超彈性合金等 )° 附帶一提的,可結合上述的方法(1 )及(2 )。 依據本發明,當導線置於金屬模的凹穴或在鑄造的過 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) -----------^·-------訂-------— (請先閱讀背面之注意事項ΐ填寫本頁) 558468 A7 ___ B7 五、發明說明(8 ) 程中,爲了保護導線,可使用具有移動式圓柱導引構件的 金屬模,其位於可滑動的模子中,以從凹穴突出及拉回。 當導線插入導引構件的中心而與圓柱形的導引構件設置於 模子的凹穴內時,在經向上將期望的張力値施加至導線上 ,此張力値最好不超過1 9 6 0 N /m m 2。利用此種圓柱 形導引構件,覆有導引構件的部分導線被保護而不與融熔 的金屬接觸’且與録造品接觸的導線表面積變小。結果, 在導線時,導線損傷或斷裂的情形變小。再者,由於 張加於導線上,可避免在融熔金屬注入模子的凹穴時 ,_^彎曲的情形。據此,可精確地製造具有細孔的鑄造 品。附帶一提的,可將此方法與上述的方法結合。 導線的大小可依據細孔的直徑而隨意的改變。在光學 (請先閱讀背面之注意事項填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 連 接 器 部 位 中,導線的直徑爲0 . 〇 2 5 mm 至 1mm。 雖 然 利 用此方法的鑄造材料不限於特定的物質,而 爲 任 何 習 知 鑄造方法所使用的材料, 但較佳的選擇爲含: 非 結 晶 像 的 非結晶合金’且非結晶的部分佔5 0 %的體: 比 〇 在 其 他 的非結晶合金中,以包含以下化學式(1 ) ( 6 ) 之 任 一成分的非結晶合金爲佳 〇 Μ laN L n c Μ3 d Μ4 e Μ51 (1) 其 中 j Μ 1代表Ζ r或Η f中的 一元素;Μ 2代表N C U F e ,C 〇,Μ η ,N b , T i ,V,C r, Z η A 1 及G a中的至少一元素; L η代表Y,L a C e N d ’ S m,G d,丁 b,D y,Η 0,Y b 及 Μ η 中 的 至 少一元素;M3代表Be ,:B ,c ,N及〇中 本紙張又度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558468 A7 ___ B7 五、發明說明(9 ) 至少一元素;M4代表Ta ,W及Mo中的至少一元素; M5代表Au,P t ,Pd及Ag中的至少一元素;且a, b,c ,d,e及f代表原子百分比,且範圍如下:25^ a < 8 5,1 5 < b < 7 5,0 < c < 3 0,0 < d < 3 0,0 < e<15 及 0<f<15° 上述的非結晶合金包括由以下一般式(1 — a )至( 1 一 P)所代表的合金。 M'aM2b d-a) 由於同時具有Μ 2元素及Z r或H f ,因此,此非結晶 合金具有較大的混合負焓値及良好的製造性。 M、M2bLnc (1-b) 在式(1 — a )的非結晶合金中加入稀有土族元素, 可增強非結晶合金的熱穩定性。 M,aM2bM3d (1-c) M1aM2bLncM3d (1 -d) 以小原子半徑的Μ 3元素(B e ,B,C,N或〇)塡 入非結晶結構的間隙中,可使非結晶合金的結構穩定,並 增強製造性。 (1-e) M1aM2bLncM4e (i.f) M、M2bM3dM4e (l-g) M1aM2bLncM3dM4e (i_h) 將高融熔金屬M 4加入上述的合金中,可增強抗熱性, 及抗腐蝕性,而不影響非結晶結構的製造性。 本紙張瓦度適用中國國家標準(CNS)A4規格mo X 297公f ) n ϋ i I ϋ ϋ n ϋ ϋ ϋ · ϋ ϋ n I ϋ ^1 I n I ϋ ϋ ί ϋ. I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 558468 A7 B7 五、發明說明(1Q ) Μ1 aM'bM'f (l-i) Μ1 a Μ b L Π C Μ f (卜j) Μ丨 aM2bM3dM5f (1-k) Μ丨 aM2bLncM3dM5f (1-1) Μ1 aM2bM4eM5f (1 -rn) Μ1 aM2bLncM4eM5r (1-n) Μ丨 aM2bM3dM4eM5r (l-o) Μ1 aM2bLn〇M3dM4eM5r (1-P) (請先閱讀背面之注意事項i填寫本頁) 即使發生結晶化的情形,這些含貴金屬Μ 5 ( A li,
Pt ,Pd或Ag)的合金亦不會脆裂。
Ali〇〇-g-h-iLngM6hM'i (2) 其中 Ln 代表 Y,La ,Ce ,Nd ,Sm,Gd , Tb ,Dy,Ho,Yb及Mn中的至少一元素;1^6代表 T i ,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni ,Cu,Zr ,Nb ,Mo ,Hf ,Ta及W中的至少一元素;M3代表 Be ,B ,C ,N及〇中的至少一元素;且g ,h及i代 表原子百分比,且範圍如下:3〇<g<90 ,0<h<55 ,及 0 S i < 1 0。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述的非結晶合金包括以下一般式(2 - a )及(2 一 b )所代表的合金。 A1 i〇〇-g-h-iLrig M h (2 - a) 此非結晶合金具有大的混合負焓値,及良好的製造性 〇
AllOO-g-h-iLllgM hM i (2 - b) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558468 A7 __ B7 五、發明說明(11 ) 以小原子半徑的M3元素(Be ,B,C,N或〇)塡 入非結晶結構的間隙中’可使非結晶合金的結構穩定’並 增強製造性。
Mgi〇〇-pM7p (3) 其中Μ7代表Cu,Ni ,Sn及Zn中的至少一·元素 ;且P代表以下範圍的原子百分比5 ^ 6 0。 此非結晶合金具有大的混合負焓値,及良好的製造性 〇 M g I 0 0 - q - r M q M r ( 4 ) 其中M7代表Cu ’ N i ,Sn及Zn中的至少一元素 ;M8代表A 1 ,S i及Ca中的至少一元素;且q及r代 表以下範圍的原子百分比1 s q s 3 5及1 s r s 2 5。 以小原子半徑的M8兀素(A 1 ,S i或C a )塡入非 結晶結構的間隙中,可使非結晶合金的結構穩定,並增強 製造性。
MglOO-q-sM'qM8, (5) M g 1 0 0 - q - r - s M q M r M s ( 6 )
其中M7代表Cu ,N i ,Sn及Zn中的至少一元素 ;M8代表A 1 ,S i及C a中的至少一元素;M9代表Y ,La ,Ce ,Nd ,Sm及Mm中的至少一元素;且q ,1*及3代表以下範圍的原子百分比; 25及3<ss25。 在式(3 )或(4 )的非結晶合金中加入稀有土族元 素,可增強非結晶合金的熱穩定性。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -14 - --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注音?事項ΐ填寫本頁} 558468 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(12 ) 在上述的其他非結晶合金中,Z r - τ Μ — A 1及 H f - T Μ - A 1 ( T Μ :過渡金屬)非結晶合金在玻璃 過渡溫度(T g )及結晶過渡溫度(Τ X )間具有極大的 差異,並展現高強度及高的抗腐蝕性,具有大的超冷液體 範圍(玻璃過渡範圍),Δ Τ X = Τ X — 丁 g (不小於. 3 Ο K ),而在Z r — Τ Μ — A 1的.非結晶合金中,超冷 液體範圍不小於6 Ο K。在上述的溫度範圍內,由於應力 不超過幾M p a的黏滯流體,這些非結晶合晶展現出非常 理想的加工性。其特徵爲可輕易穩定地製造,由於即使以 幾十K / S的冷卻率來鑄造,這些材料仍具有大部分的非 結晶結構。藉由利用黏滯流體的鑄造程序,這些合金形成 非結晶的材料,並可及精確的複製鑄造凹穴及金屬模的大 小及形狀。 本發明所使用的Z r -TM— A 1及H f —TM — A 1非結晶合金具有相大範圍的Δ Τ x,雖然隨著合金成分 及方法而有些變化。例如,
Zr6〇Al15C〇2.5Ni7.5Cu15 合金(Tg : 625K,Tx:768K),具有極廣的ΑΤχ= 116Κ。即使在空氣中加熱至,其亦能提供理想的 抗氧化性。此合金在室溫下的硬度(H v )從T g附 近至460 (DPN),拉伸_扉丨達1 6 Ο Ο Μ P a ,且 彎曲張力達3 Ο Ο Ο Μ P a。在室溫至T g附近的溫4範丨 圍內’此合金的熱膨脹係數α僅爲1 X 1 Ο— 5/K, 係數爲9 1 GP a ,且壓縮狀態的彈性限度超過4 — 5® 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注咅?事項/·填寫本頁) --------訂--------- 558468 A7 _______ _______ B7 五、發明說明(13 ) (請先閱讀背面之注意事項ΐ填寫本頁) 。進一步的’合金的堅硬性很高,使得Charpy衝擊値小於 6 0 — 7 OK J / m2。此合金一方面展現高強度,且當加 熱至玻璃的過渡範圍時,流動應力小於1 〇 Μ P a。因此 ,此合金的特徵爲可非常輕易的進行加工,製造時僅需將 小應力施加在小部位上,並具有複雜的高精度部位。.再者 ,由於上述的玻璃性質,此合金的特徵在於可製造表面極 爲平滑的物品,且無因結晶合金變形而產生的階梯部位。 一般而言’當非結晶合金加熱至其玻璃過渡範圍並保 持一段長時間時,非結晶合金會開始結晶化。相反的,具 大Δ T X範圍的前述合金具有穩定的非結晶相,且當維持在 △ T X內的適當溫度下時,可超過兩個小時以上而不產生結 晶。因此使用者些合金時,不用擔心在標準的鑄造過程中 發生結晶的情形。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在從融熔狀態轉換至固態的過程中,前述的合金顯示 充分地顯示出這些性質。一般而言,非結晶合金的製造需 要快速的冷卻。相反的,前述的合金可輕易的從熔融狀態 冷卻而製造出單一整塊的非結晶材料,冷卻速度爲1 〇 κ / s e c。以此方式形成的固態材料具有相當平滑的表面 。合金具有極佳的轉印性,即使金屬模子上刻有幾微米的 刻痕,亦能忠實的再現。 當利用前述的合金作爲鑄造材料時,由於鑄造物忠實 的再現金屬模的表面品質,用以製造鑄造物的金屬模僅需 具有能符合期望模鑄物表面的表面狀況。在習知的金屬鑄 造方法中,使用這些合金可省去調整品之尺寸及粗度的步 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558468 A7 ---___ B7 五、發明說明(14 ) 驟。 前述非結晶合金的特性結合有低硬度,高拉伸應力, 高彎曲應力,較低的楊式係數,高彈性限,高衝擊阻抗, 高耐磨性,平滑的表面,高精度的鑄造性或加工性,使得 這些合金適用於各種鑄造物,例如光學連接器的金屬.套環 或套管。進一步的,非結晶合金具有高精度的鑄造性及加 工性’以及優良的轉印能力,能將模子的凹穴輪廓忠實的 再現。亦即,可利用金屬模鑄法或單一製程的量產製法, 製造出符合尺寸,精度及表面品質規格的鑄造物。非結晶 合金的優良轉印性可忠實地將模子凹穴的輪廓再現,然而 此表示模子凹穴表面與鑄造物間的間隙很小。因此,當從 模子中將鑄造物擠出時,由於形成細孔的芯材相當細長而 不具足夠的強度,因此芯材容易損壞或破裂。如上所述, 由於本發明可解決以上的問題,因此尤利於製造非結晶合 金的鑄造物。 依據本發明,除了上述的非結晶合金外,用以製造鑄 造物的金屬材料亦包括模鑄合金,如A 1合金,M g合金 ’ Zn合金,F e合金,Cu合金,T a合金等。這些模 鑄合金用於習勺鑄造程序,且相較於習知的陶瓷及非結 晶合金’此,金較便宜。利用此種模鑄合金,可輕易的 ^丨丫 .Vi 利用模鑄機,__力下模鑄合金來製造光學連接器。 可使用 Al— Si ,A1— Mg,Al— Si— Cu 或A 1 — S i — M g的模鑄用A 1合金,如J I S標準的 ADC1 ,ADC5及ADC12。在上述的其他合金中 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 29Γ公釐) 一竹· -------丨丨丨----丨丨訂------— I— AWI (請先閱讀背面之注意事項弄填寫本頁) 558468
五、發明說明(15 ) ’ADC12特佳。同樣的,亦可使用Ma—A1 ,Mg —A 1一2]1的模鑄用鎂合金,如MDC1A, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) MDC2A及MDC3A。在上述的合金中,MDc 1A 尤佳。此外,亦可使用Zn—Al ,Zn— A1 — Cu , Zn— a 1 — Cu_Mg 或 Ζη— Μη - Cu 的模鑄.用鋅 合金。在上述的合金中,高錳合金尤隹。也可使用灰鑄鐵 ’奧斯田鑄鐵及不鏽鋼。其中以不鏽鋼較佳。亦可使用黃 銅’青銅及鋁青銅的銅合金。其中,以鋁青銅爲佳。典型 的駄合金包括α型,/3型及α + /3型,其中證明以α + /3 型爲佳。 在上述的其他合金中,下式所代表的F e — Μ - X合 金尤佳。
FexMyXz 其中Μ代表n i及/或Co,X代表Μη,S i , 丁丨,A1及c中的至少一元素,且x,y,z代表重量 百分比’ 3〇s y < 4 0 ,0 < z S 1 〇 ,X的値須平衡雜質 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 量。由於上述一般式所代表的F e - Μ — X合金可輕易的 以高精度來加以製造,並具有接近光纖的線性熱膨脹係數 ’因此適合作爲光纖中的套環材料。 接著,以下將配合圖示更具體的說明依據本發明的一 些實施例。 圖3 Α說明用以製造具細孔之鑄造物的方法及裝置。 在圖3A及3 B中,參考標號1代表分開的金屬模1 ,具 有定義產品外型的凹穴2,且參考標號3代表施有表面被 本紙張又度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公釐) -1ϋΓ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558468 A7 __ B7 五、發明說明(16 ) 覆的長導線,且由高彈性金屬所製成。 金屬模1可由銅,銅合金,青銅的硬質金屬,固燒的 碳化物,並在其內具有可使冷卻及加熱媒體流動的通道。 導線3可具有T i〇3,TiN,T i C等表面被覆,或可 由彈簧鋼,高張力鋼及超彈性材料所製成,而獲可結.合上 述的兩種性質。 . 附帶一提的,爲了避免熔融金屬氧化,最好將整個製 造裝置至於真空,或惰性氣體的環境中,或在融熔金屬的 注射區內建立惰性氣體的氣流。 •在製造鑄造物時,將融熔金屬注入金屬模1的凹穴2 中。當金屬模1冷卻至熔點以下時(在非結晶合金中,不 低於玻璃過度溫度T g ),則可將金屬模1分離而將附導 線的鑄造品4抽出。 其後,將導線3從產生的纟寿造品中拉出,以獲得具有 細孔5的鑄造品4,如圖3 C所示。 圖4說明使用附T i〇2,T iN,Ti C等表面薄膜 6的導線3。藉由使用附表面薄膜6的導線3 ,當拉出導 線3時,由於表面薄膜6從導線3的表面剝離,因此僅有 導線3可由鑄造品7中拉出,藉此形成細孔。 圖5說明使用導線3的另一實施例,其使用如彈簧鋼 ,高張力鋼及超彈性材料的另一實施例。利用具高彈性鋼 的導線3 ,當拉出導線時,由於導線本身的彈性變形,因 此在導線3及鑄造品7間形成小小的間隙。結果,可將導 線3從鑄造品7中拉出,而形成具細孔的鑄造品。 本紙張叉度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -19- ϋ· -i-i n ·ϋ mmmm§ —i ϋ im§ · 1_1 ϋ ·1 ϋ Βϋ i^i ϋ«-丨、I I— 11 ϋ. ϋ ϋ n I (請先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 558468 A7 -—____________________ B7 五、發明說明(17 ) 圖6說明依據本發明製造鑄造物之裝置及方法的另一 實施例。在圖6中,參考標號8代表模子內的可移動柱狀 導引構件8,可滑動地伸入或拉出於金屬模1的凹穴2。 將導線3插入可移動柱狀導引構件8的中心孔中,而將兩 者設置於金屬模1的凹穴2中。利用此可移動柱狀導.引構 件8 ’覆有導引構件8的導線3部位,,可避免導線3與熔 融金屬的接觸,並使導線3與鑄造物的接觸面積變小。結 果’在拉出過程中,導線3破損的機率變小。 再者,由於在導線3的長度方向施加張力負載,即使 熔融金屬橫切於導線3流入金屬模1的凹穴2中或在金屬 模1的凹穴2中出現紊流,亦可有效的防止導線3的彎曲 。結果,可製造出高精度的細孔。 圖7顯示利用圖6裝置所製造的鑄造物4 a 。鑄造物 4 a具有小直徑的部位5 a及大直徑部位5 b。藉由改變 可移動柱狀導引構件8插入金屬模1凹穴2的長度,大直 徑部位5 b的長度可任意地調整。附帶一提的,可依需求 將小直徑的部位5 a施加至導線的下半部。 雖然在上述的實施例中,長導線3在整個程度上具有 均勻的直徑,亦可使其直徑在拉出方向逐段的增加,而使 其內的細孔直徑亦逐漸增加。進一步的,當使用圖6中的 可移動柱狀導引構件8時,可使用具不同斷面形狀的導引 構件8形成具不同斷面形狀的細孔。雖然上述的方法用於 製造具細孔之鑄造物的實施例,亦可調整插入於凹穴2之 芯才構件的高度來製造具隱避孔的鑄造物。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -ZU - ----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項ί填寫本頁) 558468 A7 B7 五、發明說明(18 ) (請先閱讀背面之注意事項ί填寫本頁) 依據本發明上述的裝置及方法,可消除從鑄造物拉出 線狀芯材以及芯材耐用性的問題,並可再短時間內,大量 低成本的製造出鑄造物。結果,本發明可利用簡單的製程 使鑄造物滿足預定的形狀,尺寸精度及表面品質,即使當 鑄造物爲具細孔的非結晶合金,因此可提供便宜之具·小孔 的非結晶合金鑄造物,其具優良的機械強度,抗衝擊性, 尤可提供如套環或細管的光學連接器部件。 以下,將參考加工例,更具體的說明本發明,並證明 本發明的功效。 例1 利用圖3 A的裝置實施鑄造,且使用的導線爲直徑 0 · 1 m m的不鏽鋼材,並利用P V D在其上被覆1 〇 的Ti〇2薄膜。在1 · 33x10— 2Pa中,鑄造 具Z r· 55A 1 1QN i 5C ια3。且事先以相關金屬熔融製造 的合金。使用的金屬模具有直徑2 . 5mm,長度 1 0 · 5 m m的柱狀凹穴。在鑄造後,從模自中擠出鑄造 品,並以1 · 7 m m / s e c的速度從鑄造品中拉出導線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 。在此步驟中,拉出負荷爲2 9 4 N /m m 2。以顯微鏡觀 察細孔,可看出形成的細孔具有部鏽鋼導線的圓形的剖面 例2 利用類似於例1的金屬模實施鑄造,且使用直徑 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 558468 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(19 ) 〇 · 1 m m的鈦導線,其表面上形成有5 μ m厚的氧化薄膜 。並以9 8 N / m m 2的負荷拉出。以顯微鏡觀察形成的細 孔’可確認形成的細孔具有相同於鈦導線的圓形剖面。 例3 . 利用類似於上述的方式實施鑄造,且使用直徑0 · 1 ni m的4 5 N i - 5 5 T i超彈性合金導線,其表面上形 成有4μπι厚的氧化薄膜。並以7 8 5N/mm2的負荷拉 出。以顯微鏡觀察形成的細孔,可確認形成的細孔具有相 同於導線的圓形剖面。 雖然此處已描述特定的實施例及加工例,在不偏離本 發明的精神及基本特徵的前提下,可以其他的特定型式來 實施本發明。例如,上述的方法以具模鑄凹穴的金屬模, 利用單一製程製造單一鑄造物。自然的,本發明可利用具 兩個或多個凹穴的金屬模同時製造兩個或多個鑄造物。本 發明的尺寸,形狀及模子的凹穴數目並不限於上述的實施 例。進一步的,本發明並不限於上述的應用例。所述的實 施例並不作爲限制,且發明範圍由所附的申請專利範圍來 界定,而非由特定的實施例,且依據申請專利範圍的意義 及等效性所做的任何變化均落於本發明的範圍內。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) --------1 —----1---訂-------— (請先閱讀背面之注意事項ί填寫本頁)
Claims (1)
- 558468 9042.27 fi A8 B8 C8 D8 卜平 1 r»T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第89 1 2323 8號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國9(Τ年12月修正 1 _ 一種具細孔之鑄造成型品的製造方法,包括步驟 ••在金屬模中設置期望剖面的線狀芯材構件,將熔融金屬 注入該金屬模的凹穴中,以製造鑄造物,並從鑄造物中拉 出該線狀的芯材,以形成具線狀芯材構件之剖面形狀的細 孔, 其中使用具虫_表面被覆或表面處理所形成的表面膜的 線狀芯材構件作爲該線狀的芯材構件,並在鑄造後,從鑄 造品中將線狀的芯材構件拉出,藉此形成剖面形狀相同於 線狀芯材構件的細孔。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法,其中當拉出時, 該線狀芯材構件之部份或全部的表面薄膜從線狀芯材構件. 剝離,藉此使線狀芯材構件從鑄造物中拉出。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法,其中該線狀芯材 構件的表面薄膜爲含有該線狀芯材構件成分之氧化薄膜, 氮化薄膜及碳化薄膜。 4 ·如申請專利範圍第1至第3項任一項之方法,其 中該線狀芯材構件由T i合金所製成。 5 ·如申i靑專利範圍第1至第3項任一項之方法,:M: 中該線狀芯材構件的表面薄膜具有〇 . 5 //m至1 0 〇 μ m的厚度。 6 · —種具細孔之銳造成型品的製造方法,包括步驟 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)裝· 訂本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 558468 經濟部智慧財產局員工消黄合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 :在金屬模中設置期望剖面的線狀芯材構件,將熔融金屬 注入該金屬模的凹穴中,以製造鑄造物,並從鑄造物中拉 出該線狀的芯材,以形成具線狀芯材構件之剖面形狀的細 孔, 其中於鑄造後,從鑄造品拉出線狀芯材構件時,該線 狀芯材構件可在拉出的方向上彈性變形,而形成較原本直 徑爲小的直徑,藉此從鑄造品的內部將線狀芯材構件拉出 0 7 ·如申請專利範圍第6項之方法,其中該線狀芯材 構件由N i - T i超彈性合金所製成。 8 ·如申請專利範圍第1至第3項,第6至第7項任 一項之方法,其中該線狀芯材構件直徑爲〇 . 〇 2 5mm 至 1 m m 〇 9 ·如申請專利範圍第1至第3項,第6至第7項任· 一項之方法,其中在拉出方向上施加拉力至該模子內的該 線狀芯材構件,並在此狀態下將熔融金屬注入該模子的凹 穴內。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之方法,其中施加的張 力不超過1 9 6 ON/mm2。 1 1 .如申請專利範圍第1至第3項,第6至第7項 任一項之方法,其中該鑄造材料爲含有非結晶相的合金, 且非結晶的體積比至少爲5 0 %。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之方法,其中該合金 爲非結晶合金,且具有以下任一式(i )至(6 )所代表 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-2 - 558468 A8 B8 C8 _D8 JYvV9_ 々、申請專利範圍 的成分: M1aM2bLn〇M3dM4eM5f (1) 其中,Μ1代表Ζ ι*或H f中的一元素;Μ2代表 Ni ,Cu,Fe,Co,Mn,Nb,Ti ,V,Cr ,Zn,A 1及Ga中的至少一元素;Ln代表Y,La ,Ce,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Yb 及 Μη中的至少一元素;M3代表Be ,B ,C ,N及◦中 的至少一元素;M4代表Ta ,W及Mo中的至少一元素 ;M5代表Au,P t ,Pd及Ag中的至少一元素;且 a,b,c,d,e及f代表原子百分比,且範圍如下: 2 5 < a < 8 5,1 5 <b <7 5,0 < c < 3 0,0 < d < 30 5 〇<e<l 5 j Ali〇〇-i*h.iLn£M6hM3i (2) 其中 Ln 代表丫,乙3,〇6,^(1,8111,0〇1,· Tb,Dy ,Ho ,Yb及Μη中的至少一元素;M6代 表 Ti ,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni ,Cu, Zr ,Nb,Mo,Hf ,Ta及W中的至少一元素; M3代表Be ,B ,C ,N及〇中的至少一元素;且g , h及i代表原子百分比,且範圍如下:3 0<g<9 0 , 0 < h < 5 5,及 0<i<10, Mgi〇〇-pM7p (3) 其中Μ7代表Cu,Ni ,Sn及Zn中的至少一元 素;且p代表以下範圍的原子百分比5 < p < 6〇, M g 1 〇 〇 - Q - Γ M q M r ( 4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·經濟部智慧財產局員工消賁合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -3- 558468 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 其中M7代表cu ,Ni ,Sn&Zn*的至少一元 素;M8代表A1 ,中的至少一元素;且^及 r代表以下範圍的原子百分比1 s q < 3 5及1 < 2 5 ) Mg 1 00*^sM7qM8r (5) 其中Μ7代表cu ,Ni ,sn及Zn中的至少一元 素;M8代表Al ,si及Ca中的至少一元素;且q, s代表以下範圍的原子百分比;LSQS3 5及3<s<2 5 Mgi〇〇-Q-r.sM7aM8rM9s (6) 其中Μ7代表Cu ,Ni ,Srl及Zn中的至少一元 素;Μ8代表Al ,Si及C a中的至少一元素;Μ9代 表Υ,La ,Ce ,Nd,Sm及Mm中的至少一元素; 且Q ,r及s代表以下範圍的原子百分比1 < ^ < 3 5 ,· lsr<2 55:3“<2 5 0 1 3 ·如申請專利範圍第1至第3項,第6至第7項 任一項之方法,其中該鑄造材料爲模鑄合金,且選自下列 的群組:A1基,Mg基,Zn基,Fe基,Cu基及鈦 基合金。 1 4 ·如申請專利範圍第1至第3項,第6至第7項 任一項之方法,其中該鑄造物爲用以插入或保持光纖的光 纖連接器部位。 1 5 · —種具細孔之鑄造成型品的製造裝置,包括具 有凹穴的金屬模,凹穴定義鑄造物的外部形狀;具有中心 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、11本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 558468 A8 B8 C8 D8 (\〇Λ I X v 夂、申請專利範圍 孔的可移動圓柱導引構件,且滑動地內置於該模子內,以 從該凹穴中突出及拉回;及具由表面被覆或表面處理所形 成的表面膜的線狀芯材構件,係經由該圓柱導引構件的中 心孔設置於該模子內。 1 6 . —種具細孔之鑄造成型品的製造裝置,包括具 有凹穴的金屬模,凹穴定義鑄造物的外部形狀;具有中心 孔的可移動圓柱導引構件,且滑動地內置於該模子內,以 從該凹穴中突出及拉回;及線狀的芯材構件; 茸中該線狀芯材構件可在拉出的方向上骝性變形,Μ 形成較原本直徑爲小的直徑,藉此從鑄造品的內部 芯材構件拉出,且經由該圓柱導引構件的中心孔設置於該 模子內。 i 7 ·如申請專利範圍第1 5或1 6項之裝置,進— 步包括在長軸方向上施加張力至該線狀芯材構件的機構,. 施加的張力不超過1 9 6 ON/mm2。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -紙 本 適 準 揉 家 釐 7 29
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