矽衍生化合物喷丝头的制备方法及喷丝头技术

本发明专利技术提供一种矽衍生化合物喷丝头的制备方法及喷丝头，根据预设图形，以矽材料制作喷丝头本体，喷丝头本体具有至少一个喷丝孔；在喷丝头本体整体或局部结构上从外到内衍生出矽的衍生化合物，衍生化合物用于在喷丝头本体整体或局部结构上衍生形成陶瓷、氧化矽功能层；对包括衍生化合物的喷丝头本体进行宝石或金刚石层修饰，在喷丝头本体表面形成宝石层。本发明专利技术采用的以矽材料为整体基础原胚，制备矽衍生化合物喷丝头和宝石喷丝头，其完美整合了氧化矽、陶瓷、宝石表面修饰工艺，解决了现有喷丝头制造工艺中修饰层和基底层热失配现象，以及多层制造时的分层现象；并且使制备的喷丝头具有耐酸、耐碱、耐磨、耐高温特性，易于批量生产。

Preparation method and spinneret of silicon derivative compound spinneret

The preparation method and the spinneret, the invention provides a silicon derivative compound spinneret, according to the preset graph, making the spinneret body in the silicon material, the spinneret body having at least one spinneret; derived from the outside to the inside of a derived compound silicon in the spinneret body or local structure on the derivative for in the spinneret body structure on the whole or partial derivative form ceramic, silicon oxide layer; including spinneret body derived compounds were gemstone or diamond layer formed on the surface layer of modified gem spinneret body. The invention adopts the silicon material as the foundation to the whole embryo, preparation of silica derived compound spinneret and gem spinneret, the perfect integration of silicon oxide, ceramics, gem surface modification technology, solves the basal layer and thermal mismatch phenomenon existing modified spinneret manufacturing process, and stratification the manufacture of multilayer; and the spinneret prepared with acid and alkali resistance, wear resistance, high-temperature resistance, easy batch production.

【技术实现步骤摘要】
矽衍生化合物喷丝头的制备方法及喷丝头
本专利技术涉及微机电系统(MicroelectromechanicalSystems，MEMS)加工
，具体地，涉及矽衍生化合物喷丝头的制备方法及喷丝头。
技术介绍
喷丝头是纺织机械和3D打印中非常关键的部件，其性能将直接影响到打印和纺织出来的产品的质量。传统的喷丝头的喷嘴结构主要借助于精密机械钻孔得到，其制造的喷嘴结构单一，尺寸精度低下。目前，为了提高加工精度和效率，提出了采用UV-LIGA(紫外光刻、电镀和压膜)技术，从而实现喷丝孔的成批制造。但是，采用UV-LIGA技术的微电铸的金属材料主要是金、银、铜、镍。其中，唯有镍的强度还能勉强满足喷丝头高温高压的要求，但是，镍无法承受酸碱的长时间的侵蚀。若采用陶瓷进行表面修饰，又会因为应力面过大，使得喷丝头表面发生严重龟裂。此外，采用UV-LIGA技术制作时喷丝孔的喷嘴和导孔要分两次加工，由于需要分两次加工，使得层与层之间的结合力不佳，从而导致喷嘴和导孔分层的现象出现。UV-LIGA技术采用电镀、溅射等方法形成的表面保护膜，由于是多次加工形成且不是同一材质，因此，在纺丝加热过程中，热失陪严重，会致使喷丝头无法正常使用。进一步地，中国科学院矽酸盐研究所，尝试制备玻璃喷丝头，但由于加工手段限制，喷丝头只能加工常规的圆形孔，且加工的玻璃厚度有限，无法承受高压。其次，由于配套的帽体是金属制造的，热失陪会经常使氧化矽开裂。上海钟表厂也尝试过用红宝石镶嵌的方法制作喷丝头，但也是由于镶嵌的喷丝头和金属基底的结合率不佳，导致喷丝孔脱落，喷丝头失效。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种矽衍生化合物喷丝头的制备方法及喷丝头。根据本专利技术提供的一种矽衍生化合物喷丝头的制备方法，包括：根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，所述喷丝头本体具有至少一个喷丝孔；在所述喷丝头本体的整体或者局部结构上从外到内衍生出矽的衍生化合物，所述衍生化合物用于在所述喷丝头本体的整体或者局部结构上衍生形成陶瓷、氧化矽功能层；对包括衍生化合物的喷丝头本体进行宝石或金刚石层修饰，在所述喷丝头本体的表面形成宝石层。可选地，所述根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，包括：采用集成电路芯片制造工艺制作喷丝头本体；具体的：根据预设图形制作掩膜板，所述掩膜板的镂空区域对应所述喷丝头本体的形状和/或喷丝孔的形状；将掩膜板先后覆盖在矽材料基底的正反两面上，并对准正反面的图形，先后在矽材料基底的正反两面形成均匀的光刻胶层；对矽材料基底的正面和/或背面进行紫外曝光，并显影出预设的图形；采用物理和/或化学刻蚀方式，根据所述预设的图形在矽材料基底的正面和/或背面上刻蚀出喷丝头本体的三维结构。可选地，所述根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，包括：采用激光烧蚀工艺制作喷丝头本体；具体的：根据所述喷丝头本体的预设图形的加工深度和宽度，调整激光的束斑、激光光强度；通过激光烧蚀出喷丝头本体的三维结构。可选地，所述根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，包括：采用模具浇注工艺制作喷丝头本体；具体的：利用导电材料制作喷丝头本体的模具；在所述模具中对应喷丝孔电极的位置开设电极孔；将预设形状的电极插入所述电极孔中；在所述模具内注入矽的微晶粉末，盖上设有电极固定孔和高温绝缘垫片的模具上盖板；对模具进行加温处理，以使矽的微晶粉末熔融为一体；冷却固化后取出喷丝头本体，在所述喷丝头本体中通入氧气来烧蚀电极或者通过大电流烧蚀电极，得到预设形状的喷丝孔。可选地，所述采用物理和/或化学刻蚀方式，包括：采用等离子、反应离子、氢氧化钠、四氟化碳、三氟化氮、六氟乙烷、全氟丙烷、三氟甲烷中的任一种在矽材料基底上进行刻蚀；所述光刻胶层是以光为催化、固化剂对光刻胶进行图形化，所述光刻胶包括：正胶、负胶。可选地，还包括：在喷丝头本体上得到喷丝孔后，去除光刻胶层。可选地，所述在所述喷丝头本体的整体或者局部结构上从外到内衍生出矽的衍生化合物，包括：对喷丝头本体的整体或者局部结构进行氧化、碳化处理，生成氧化矽功能层和碳化矽功能层。可选地，所述对包括衍生化合物的喷丝头本体进行宝石或金刚石层修饰，包括：采用等离子喷涂等工艺对喷丝头表面进行修饰。可选地，所述喷丝孔的形状包括：任意形状。根据本专利技术听得一种喷丝头，采用上述任一项所述的矽衍生化合物喷丝头的制备方法制作。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的矽衍生化合物喷丝头的制备方法，采用的以矽材料为整体基础原胚，制备矽衍生化合物喷丝头和宝石喷丝头，其完美整合了氧化矽、陶瓷、宝石的物理特质，使其成为整体同体同根同源熔融结构，解决了现有喷丝头制造工艺中，修饰层和基底层热失配的现象，以及多层制造的时的分层现象，而且能形成具有各类特质的矽衍生物功能层。并且使得制备的喷丝头具有耐酸、耐碱、耐磨、耐高温的特性，易于批量生产。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的矽衍生化合物喷丝头的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例一提供的喷丝头的透视结构示意图；图3为本专利技术实施例一提供的喷丝头的俯视结构示意图；图4为本专利技术实施例一提供的喷丝头的功能结构层示意图；图5为本专利技术实施例二提供的喷丝孔的形状示意图；图中：1-出丝孔；2-第一层功能结构孔；3-第二层功能结构孔；4-矽基底；5-宝石层；6-耐高温陶瓷层；7-氧化矽层；8-矽衬底层。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术提供的矽衍生化合物喷丝头的制备方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术中的方法可以包括：S101、根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，所述喷丝头本体具有至少一个喷丝孔。本专利技术可以采用集成电路芯片制造工艺、激光烧蚀工艺、模具浇注工艺制作喷丝头本体。具体的：以采用集成电路芯片制造工艺为例，包括如下步骤：A1：根据应用需求绘制掩膜图形，然后根据平面图制作掩膜板。A2：在矽基底两面均形成均匀的光刻胶层。A3：在紫外曝光机上对基底正面进行紫外曝光。A4：用显影液显影出所需图形，保护住不需要加工的部分。A5：采用物理、化学或物理化学刻蚀，如:等离子、反应离子、氢氧化钠、四氟化碳等加工方法和加工材料，在基底上加工(刻蚀)出所需要的各种三维结构。A6：将步骤A5中刻蚀完成后的三维结构，通过多晶衍生化技术，如：离子注入、扩散等工艺使已成型刻蚀完成后的三维结构，形成能耐矽刻蚀方法的氧化矽、陶瓷、陶瓷氧化矽等类型的共晶功能层，对已形成三维结构进行保护。A7：采用精准双面对准技术对基底背面进行定位与紫外曝光。A8：用显影液显影出所需图形，保护住不需要刻蚀的部分。A9：再次采用物理、化学或物理化学刻蚀，如:等离子、反应离子体、氢氧化钠、四氟化碳，三氟化氮，六氟乙烷，全氟丙烷，三氟甲烷等刻蚀，在基体背面上刻蚀出所需要的各种三维结构。A10：除胶，释放出喷丝孔结构，然后对整体或局部结构进行衍生化技术处理，如：氧化、碳化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矽衍生化合物喷丝头的制备方法，其特征在于，包括：根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，所述喷丝头本体具有至少一个喷丝孔；在所述喷丝头本体的整体或者局部结构上从外到内衍生出矽的衍生化合物，所述衍生化合物用于在所述喷丝头本体的整体或者局部结构上衍生形成陶瓷、氧化矽功能层；对包括衍生化合物的喷丝头本体进行宝石或金刚石层修饰，在所述喷丝头本体的表面形成宝石层。

【技术特征摘要】
1.一种矽衍生化合物喷丝头的制备方法，其特征在于，包括：根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，所述喷丝头本体具有至少一个喷丝孔；在所述喷丝头本体的整体或者局部结构上从外到内衍生出矽的衍生化合物，所述衍生化合物用于在所述喷丝头本体的整体或者局部结构上衍生形成陶瓷、氧化矽功能层；对包括衍生化合物的喷丝头本体进行宝石或金刚石层修饰，在所述喷丝头本体的表面形成宝石层。2.根据权利要求1所述的矽衍生化合物喷丝头的制备方法，其特征在于，所述根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，包括：采用集成电路芯片制造工艺制作喷丝头本体；具体的：根据预设图形制作掩膜板，所述掩膜板的镂空区域对应所述喷丝头本体的形状和/或喷丝孔的形状；将掩膜板先后覆盖在矽材料基底的正反两面上，并对准正反面的图形，先后在矽材料基底的正反两面形成均匀的光刻胶层；对矽材料基底的正面和/或背面进行紫外曝光，并显影出预设的图形；采用物理和/或化学刻蚀方式，根据所述预设的图形在矽材料基底的正面和/或背面上刻蚀出喷丝头本体的三维结构。3.根据权利要求1所述的矽衍生化合物喷丝头的制备方法，其特征在于，所述根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，包括：采用激光烧蚀工艺制作喷丝头本体；具体的：根据所述喷丝头本体的预设图形的加工深度和宽度，调整激光的束斑、激光光强度；通过激光烧蚀出喷丝头本体的三维结构。4.根据权利要求1所述的矽衍生化合物喷丝头的制备方法，其特征在于，所述根据预设的图形，以矽材料制作喷丝头本体，包括：采用模具浇注工艺制作喷丝头本体；具体的：利用导电材料制作喷丝头本体的模具；在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚锦元，
申请(专利权)人：上海惠浦机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31