CN102477577A

CN102477577A - 一种金属纤维制备工艺

Info

Publication number: CN102477577A
Application number: CN2010105532105A
Authority: CN
Inventors: 龚卫红; 彭建兵
Original assignee: Hunan Huibo Metal Material Co ltd
Current assignee: Hunan Huibo Metal Material Co ltd
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明属于金属纤维制造领域，主要是采用集束拉拔复合在辅助材料中的金属丝材的方法制备金属纤维。本发明提供的制备工艺依次包括以下工序：表面处理、集束、拉拔、电解分离、质检入库，其中电解分离是指采用电化学分离的方式，以除去纤维表面的辅助材料，最终获得微米级的金属纤维，除去的辅助材料重复使用。

Description

一种金属纤维制备工艺

技术领域：

本发明涉及集束拉拔技术制备金属纤维的方法，具体涉及工艺中辅助材料的回收与利用。

背景技术：

金属纤维的制作有多种方法，其中集束拉拔的方法应用较为广泛，与单丝拉拔相比，具有产量高和可生产更细纤维的优点。集束拉拔制作金属纤维首先需要在金属丝上涂覆辅助材料制成涂覆丝，再将涂覆丝集束填入辅助管材制成复合线材后进行拉拔加工，复合线材拉拔减小直径到需要直径后去除辅助材料，包括涂覆的辅助材料和封装用的辅助管材，得到金属纤维。辅助材料在拉拔加工中起隔离作用，防止加工中金属丝的氧化和相互粘连。由于铜具有良好延展加工性能，所以在金属纤维的制作过程中被作为辅助材料广泛采用。

集束拉拔的金属纤维市场应用较为广泛的是不锈钢纤维和铁铬铝纤维。不锈钢纤维主要用于电子屏蔽、防辐射、纺织功能性面料等。近几年市场需求量增长很快。铁铬铝纤维用于汽车尾气净化器的金属载体材料在近几年越来越得到人们的重视，需求量也在逐年递增。在市场对不锈钢纤维和铁铬铝纤维需求增加的同时，对不锈钢纤维和铁铬铝纤维的性价比、生产环节的节能和环保提出了更高的要求，尤其是做为辅助材料使用的铜由于资源紧缺价格在不断上涨，所以铜的重复使用变得至关重要。

一种名称为“一种金属纤维丝及其制作工艺”，申请号为200610086041.2的发明专利，公开了其组成包含铁以及下述组分(以Wt.％表示)：碳：0.03-0.08％，锰：0.20-0.46％，硅：0.40-0.63％，稀土金属铈或镧：0.02-0.1％，铝：4.8-5.9％，铬：15-26％，铜：0.05-2.0％，硫：0.03-0.04％，磷：0.04-0.05％，铁：66-81％。其制做工艺包括以下工序：进料、电镀、装管、直拔、拉拔、退火、保温、绕线、酸洗、清洗、烘干、入库。此发明的金属纤维丝制作工艺，酸洗时产生大量有害气体，辅助材料不能重复使用。

一种名称为“一种耐高温铁铬铝纤维丝及制备工艺”，申请号为200810030546.6的发明专利，公开了其组成包含铁以及下述组分(以Wt.％表示)：0.005％≤C≤0.03％，15％≤Cr≤27％，5.95％≤Al≤7.0％，0.05％≤Cu≤0.2％，0.4％≤Si≤0.6％，0.2％≤Mn≤0.4％，0.03％≤S≤0.04％，0.010％≤P≤0.045％≤，0.01％≤RE≤0.04％。其制备工艺包括以下工序：选料、预处理、封装、压实、拉拔、分离和打卷。此发明的耐高温铁铬铝纤维丝及制备工艺，分离时会产生酸雾，辅助材料不能重复使用。

从上述现有技术的状况看，进行拉拔后，对于辅助材料的分离都是采用腐蚀的方法，辅助材料难以回收利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种辅助材料重复使用的金属纤维制作工艺，可以显著地降低金属纤维的生产成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供的金属纤维制备工艺，依次包括以下步骤：表面处理，集束，拉拔，分离辅助材料，其中：所说的分离辅助材料是指：成品复合线材采用电化学分离的方式，除去辅助材料，最终获得金属纤维，除去的辅助材料直接回收利用；所说的辅助材料是铜；所说的电化学分离方式是：采用溶液中硫酸的浓度为0.5-2.5mol/L，溶液中铜离子的浓度为10-35g/L，电解电压采用恒压控制，电压控制范围1V-2.5V，以复合线材做为阳极，以耐腐蚀的金属板做阴极；所说的金属纤维是不锈钢纤维或铁铬铝纤维。

当辅助材料采用铜时，电化学溶液体系为硫酸+硫酸铜溶液，以复合线材为阳极，通过电化学分离的方式可以去除复合线材上的铜，并在阴极得到电解铜。虽然不锈钢和铁铬铝具有耐腐蚀性能，但在酸性介质下同时施加电解电压的条件下，腐蚀的速率会加快。在硫酸+硫酸铜溶液体系中硫酸的浓度、铜离子的浓度和电解电压的升高都会加快腐蚀的速率。选择和控制合适的电解溶液体系和电压，既可以在阳极得到合格的金属纤维，又能在阴极得到纯度很高的电解铜。

根据本发明的实施例，优选采用溶液中硫酸的浓度为2.0摩尔每升，溶液中铜离子的浓度为15克每升，电解电压采用恒压控制，电压控制在2.0V。

对于工艺方法中的其他步骤都是现有技术中公开的步骤。例如表面处理是在原料金属丝材表面涂覆一层辅助材料做成涂覆丝。集束是指将涂覆丝集束填装入封装管材，形成一种复合线材。拉拔是指复合线材经过多次减小复合线材直径和对直径减小的复合线材热处理成为成品复合线材。

本发明提供的方法适用于不同类型的采用拉拔方式制备的不锈钢纤维和铁铬铝纤维的工艺。例如：不锈钢纤维的组成中含有铁及以下组分，以wt.％表示：C≤0.08％，P≤0.045％，S≤0.03％，Mn≤2.00％，Si≤1.00％，16.00％≤Cr≤20.00％，8.00％≤Ni≤15.00％，2.00％≤Mo≤3.00％(Mo的含量不是必须的)。再如铁铬铝纤维的组成中含有铁及以下组分，以wt.％表示：C≤0.04％，P≤0.05％，S≤0.04％，Mn≤0.2％，Si≤0.4％，Ti≤0.06％，Cu≤0.2％，12％≤Cr≤26.％，3％≤Al≤7％，0.02％≤Re≤0.04％。

从本方法中可以看出，关键的步骤是采用电解的方式回收辅助材料。利用电解的方式将辅助材料从集束拉拔的纤维丝上去除，并回收成高纯度的金属板材。这样回收的金属板材又可以返回工艺中重复利用，大大降低了因现有酸性等方法对环境的污染，并节约了原材料了成本。

具体实施方式

本领域技术人员可以根据本发明作出替换、变形，只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。

实施例1

在直径为0.25mm金属丝材，用铜含量≥99.5电解铜做阳极，用金属丝材做阴极，将电解铜涂覆到金属丝材上，涂覆的铜量为ΔS，ΔS被定义为涂覆丝的重量S₂与涂覆之前的重量S₁之差，再与S₁的比值。

ΔS = \frac{S_{2} - S_{1}}{S_{1}} \times 100 %

涂覆的铜量ΔS为20％-60％，例如40％。

将多根涂覆丝集束填装入用铜含量≥99.95电解铜制成的铜管中，铜管的直径为12mm-22mm，铜管的壁厚为0.6mm-1.2mm，例如以直径0.25mm的金属丝材，涂覆的铜量ΔS为40％的涂覆丝集束1400根填入直径18mm壁厚0.8mm的铜管中做成复合线材。

把上述做成的复合线材经过多次减小复合线材直径和对直径减小的复合线材热处理成为成品复合线材。热处理设备采用氢气还原管式连续退火炉，以保护复合线材表面不被氧化。热处理温度在700-1000℃，例如850℃。热处理时间为0.5-35分钟，例如10分钟。

通过采用溶液中硫酸的浓度为2.0摩尔每升，溶液中铜离子的浓度为15克每升，电解电压采用恒压控制，电压控制在2.0V，以复合线材做为阳极，以不锈钢板做阴极，对复合线材进行电解分离，电解分离时间为10-72小时，例如48小时。

在阳极复合线材上的铜金属被去除，留下金属纤维。在阴极得到铜含量≥99.95电解铜，电解铜从阴极板剥离后返回到表面处理步骤中重复使用，或者加工成铜管在拉拔步骤中使用，实际检测在阴极得到电解铜的铜含量在99.95-99.98范围。

表1中为采用本发明方法指标的金属纤维的成分，而表2为根据本发明制备的纤维的性能。

表1

表2

Claims

1.一种金属纤维制备工艺，依次包括下列步骤：表面处理，集束，拉拔，分离辅助材料，其中：所说的分离辅助材料是指：成品复合线材采用电化学分离的方式，除去辅助材料，最终获得金属纤维，除去的辅助材料直接回收利用；所说的辅助材料是铜；所说的电化学分离方式是：采用溶液中硫酸的浓度为0.5-2.5mol/L，溶液中铜离子的浓度为10-35g/L，电解电压采用恒压控制，电压控制范围1V-2.5V，以复合线材做为阳极，以耐腐蚀的金属板做阴极；所说的金属纤维是不锈钢纤维或铁铬铝纤维。

2.根据权利要求1所述的金属纤维制备工艺，其特征在于采用溶液中硫酸的浓度为2.0摩尔每升，溶液中铜离子的浓度为15克每升，电解电压采用恒压控制，电压控制在2.0V。