CN108515086A - 一种微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，包括下列步骤：包覆、拉伸、复合组装、集束连拉辊轧、再重复复合组装、集束连拉辊轧一次以上后进行表面处理和烘干，得铝合金纤维成品。本发明不需要进行退火处理，缩短了加工周期；连拉辊轧的生产工艺，把大部分的滑动摩擦变成了滚动摩擦，极大减少了摩擦阻力，可实现高速拉拔；提高了产能和设备利用率，减少了停机换模时间，减少了断线率，提高出线质量：出线径向组织均匀，机械性能提高，表面无润滑粉，清洁性提高，节能，节约人工；改善环境，减少拉丝粉使用，车间环境干净。

Description

一种微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法

技术领域

本发明属于铝合金纤维制造领域，主要涉及一种微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法。

背景技术

铝合金纤维属于近几年的新开发行业，由于其良好的应用性能，日益体现出其重要价值，随着社会的发展和人们生活水平质量的提高，对产品要求标准越来越高，精度要求也越高。

铝合金纤维的制造方法归纳起来有三种：熔喷法、拉拔法和切削法。熔喷法的基本原理是将金属加热到熔融状态，在液态金属容器的底设有一个可调节流速的小孔，给液面施加压力，强迫金属液迅速喷出或甩出而形成金属纤维，采用化学活性激冷剂或磁场使液流稳定并促进其凝固形成纤维；拉拔法又分为单线拉拔和集束拉拔，其中单线拉拔法产品表面光滑，尺寸精确，但工序繁琐，生产周期长，成本高，主要用于某些特殊领域，如高精度筛网等；集束拉拔虽降低了成本，但现有技术中铝合金纤维的制造过程，需要将铝合金丝集束装入辅助拉拔套杆中再进行拉拔，套杆有固定的长度，因此铝合金细丝也只能一段一段的加工，无法连续加工，生产效率不高，细度也达不到要求，产品表面质量和拉拔直径难以保证；切削法是以固态金属作为原料，用刀具切削成纤维屑，方法简单，生产周期短，成本低，但难以得到截面光滑的长纤维；熔喷法和切削法主要用于生产 30um 以上规格较大的短纤维，不能生产极细的连续铝合金纤维；熔喷法生产效率较高，但是表面氧化层较厚，对铝合金纤维的导热、导电性能有较大的影响；切削法生产效率较低，纤维长度更短只有几厘米。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，本发明生产出来的铝合金纤维具有丝径均匀、可连续生产、成本低、效率较高的优点，从而使压缩率与拉拔速度匹配并实现纤维径均匀、变异系数小。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：一种微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，包括下列步骤：

（1）包覆：以铝合金杆为原料，经表面处理去除铝合金杆表面的氧化层后用铜带包覆；

（2）拉伸：将经包覆后的铜包铝合金杆拉伸成铝合金线材，然后用铜表面清洗液清洗干净铝合金线材后，再将清洗干净的铝合金线材复绕到线盘上；

（3）复合组装：将若干根铝合金线材同时放置于张力放线架上，然后用铜带包覆；

（4）集束连拉辊轧：对复合组装后的铝合金线材进行排气、压缩、连拉辊轧，直至铜带包覆层贴紧铝合金线材；

（5）重复步骤（3）和步骤（4）一次以上，得铝合金纤维；

（6）表面处理：将铝合金纤维放置于铜铝分离线上，将铝合金纤维表面的铜去除并漂洗干净；

（7）烘干：将漂洗干净的铝合金纤维进行烘干得铝合金纤维成品。

连拉辊轧的生产工艺，把大部分的滑动摩擦变成了滚动摩擦，极大减少了摩擦阻力，可实现高速拉拔。集束连拉辊轧法的优势在于允许连拉辊轧机提速，可以提高产能和设备利用率，减少停机换模时间，减少断线率，提高出线质量：出线径向组织均匀，机械性能提高，表面无润滑粉，清洁性提高，节能，节约人工，不需要退火，缩短加工周期；改善环境，减少拉丝粉使用，车间环境干净。

进一步地，所述的步骤（3）中用铜带包覆时，控制铜带包覆层内铝合金线材的填充量为 80% ～ 85%。

进一步地，所述的铜带包覆层内铝合金线材的填充量为 85%。

进一步地，在于，所述的步骤（4）中，所述排气、压缩、连拉辊轧为依次进行的大拉、中拉和辊轧拉。

进一步地，连拉辊轧时控制压缩率为 8% ～20%。铜带包覆层贴紧铝合金线材时，保证将空气彻底排净，以保证集束体中的每根线材保持相对平行。

进一步地，连拉辊轧时控制压缩率为 20%。

进一步地，所述表面处理步骤中，采用浓硝酸将铜去除，然后中和并漂洗，直至 pH为7±0.3。表面处理是去除铝纤维中的铜，由于过程中使用了浓硝酸，因而需要进行中和和漂洗，最终保持在 pH 为 7±0.3。

进一步地，所述漂洗时用超声波清洗机在线清洗。清洗铝合金纤维时，至关重要，先用超声波清洗机在线清洗，期间应控制好速度不要超过规定，避免对铝合金纤维清洗不干净造成表面污损。

进一步地，所述烘干步骤中，先自然晾干至表面无水滴；再进阳光房烘干，控制温度为 45±2℃，时间 10±3h。

本发明的有益效果：与传统技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明不需要进行退火处理，缩短了加工周期；

2、连拉辊轧的生产工艺，把大部分的滑动摩擦变成了滚动摩擦，极大减少了摩擦阻力，可实现高速拉拔；

3、集束连拉辊轧法的优势在于允许连拉辊轧机提速，可以提高产能和设备利用率，减少停机换模时间，减少断线率，提高出线质量：出线径向组织均匀，机械性能提高，表面无润滑粉，清洁性提高，节能，节约人工；改善环境，减少拉丝粉使用，车间环境干净。

具体实施方式

实施例 1 ：

（1）选择牌号5154 的 φ12 mm 铝合金杆为原料，经表面处理去除表面氧化层后用31.4mm×0.30mm 的纯铜带进行包覆，表面处理使用氢氧化钠铝材清洗剂；

（2）将经包覆的铜包铝合金杆拉伸成 φ1.2 mm±0.01 的铝合金线材，然后用铜表面清洗液清洗干净后复绕到8 寸塑料线盘上；

（3） 将 100 根 φ1.2mm ±0.01 的铝合金线材同时放置于张力放线架上，然后用37.7mm×0.28 mm 的纯铜带包覆；纯铜带包覆形成外部为铜管的集束体，直径为φ19 mm，铜管内铝合金线材的填充量约为 85%；

（4）对复合组装的铝合金线材集束体进行排气、压缩和连拉辊轧，直至铜带包覆层即铜管贴紧铝合金线材；连拉辊轧逐次进行，压缩率从20% 逐步减少至8%；

（5）将 100 根连拉辊轧至直径为 φ1.2mm 的集束体同时放置于张力放线架上，然后用37.7mm×0.28mm 的纯铜带进行二次复合组装；形成新的直径为 φ19mm 的集束体，铜管内铝合金线材的填充量约为 85%；

（6）对新的集束体进行排气、压缩和连拉辊轧，直至铜带包覆层即铜管贴紧铝合金线材；依次连拉辊轧至 φ1.6 mm，压缩率从20% 逐步减少至8%；

（7）进行表面处理，采用浓硝酸将铜去除，然后中和并漂洗，漂洗时先用超声波清洗机在线清洗，直至 pH 为 6.7；

（8）然后再烘干，先自然晾干至表面无水滴；再进阳光房烘干，控制温度为 43℃，时间13h，得到铝纤维成品；

经检测，所得铝纤维产品直径为 φ16um，强度为 1.8cN，延伸率为 1.8% ；纤维束芯数为10000。

实施例 2 ：

（1）选择牌号5154 的 φ12mm 铝合金杆为原料，经表面处理去除表面氧化层后用37.7mm×0.35mm 的纯铜带进行包覆，表面处理使用铝材清洗剂；

（2）将经包覆的铜包铝合金杆拉伸成 φ1.2 mm±0.01的铝合金线材，然后用铜表面清洗液清洗干净后复绕到 8寸塑料线盘上；

（3）将 100 根 φ1.2mm ±0.01 的 铝合金线材同时放置于张力放线架上，然后用37.76mm×0.28mm 的纯铜带包覆；纯铜带包覆形成外部为铜管的集束体，直径为φ19 mm，铜管内铝合金线材的填充量约为82%；

（4）对复合组装的铝合金线材集束体进行排气、压缩、连拉辊轧，直至铜带包覆层即铜管贴紧铝合金线材；连拉辊轧逐次进行，压缩率从20% 逐步减少至8%；

（5）将 100 根连拉辊轧至直径为 φ1.2mm 的集束体同时放置于张力放线架上，然后用37.7mm×0.28mm 的纯铜带进行二次复合组装；形成新的直径为 φ19mm 的集束体，铜管内铝合金线材的填充量约为82%；

（6）对新的集束体进行排气、压缩和连拉辊轧，直至铜带包覆层即铜管贴紧铝合金线材；依次连拉辊轧至 φ2.20 mm，压缩率从20% 逐步减少至8%；

（7）进行表面处理，采用浓硝酸将铜去除，然后中和并漂洗，直至 pH 为 7。中和采用WDS-402中和液；

（8）然后再烘干，先自然晾干至表面无水滴；再进阳光房烘干，控制温度为 45℃，时间11h，得到铝纤维成品；

经检测，所得铝纤维产品直径为 φ2.2um，纤维强力为 2.5cN，延伸率为 2.2% ；纤维束芯数为 10000。

实施例 3 ：

（1）选择牌号 5154 的 φ12mm 铝合金杆为原料，经表面处理去除表面氧化层后用37.76mm×0.28mm 的纯铜带进行包覆，表面处理使用氢氧化钠铝材清洗剂；

（2）将经包覆的铜包铝合金杆拉伸成 φ1.2mm ±0.01 的铝合金线材，然后用铜表面清洗液清洗干净后复绕到8寸塑料线盘上；

（3） 将 100 根 φ1.2mm ±0.01 的 铝合金线材同时放置于张力放线架上，然后用37.7mm×0.28mm 的纯铜带包覆；纯铜带包覆形成外部为铜管的集束体，直径为φ19 mm，铜管内铝合金线材的填充量约为80%；

（4）对复合组装的铝合金线材集束体进行排气、压缩、连拉辊轧，直至铜带包覆层即铜管贴紧铝合金线材；连拉辊轧逐次进行，压缩率从20% 逐步减少至8%；

（5）将 100 根连拉辊轧至直径为 φ1.2mm 的集束体同时放置于张力放线架上，然后用37.7mm×0.28mm 的纯铜带进行二次复合组装；形成新的直径为 φ19mm 的集束体，铜管内铝合金线材的填充量约为80%；

（6）对新的集束体进行排气、压缩、包覆、连拉辊轧至铜带包覆层即铜管贴紧铝合金线材，连拉辊轧逐次进行，压缩率从20% 逐步减少至8%；

（7）进行表面处理，采用浓硝酸将铜去除，然后中和并漂洗，直至 pH 为 7.3。中和采用WDS-402中和液；

（8）然后再烘干，先自然晾干至表面无水滴；再进阳光房烘干，控制温度为 47℃，时间13h，得到铝纤维成品；

经检测，所得铝纤维产品直径为 φ19um，纤维强力为 2.0cN，延伸率为 2.0% ；纤维束芯数为 10000。

Claims (9)

1.一种微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）包覆：以铝合金杆为原料，经表面处理去除铝合金杆表面的氧化层后用铜带包覆；

（2）拉伸：将经包覆后的铜包铝合金杆拉伸成铝合金线材，然后用铜表面清洗液清洗干净铝合金线材后，再将清洗干净的铝合金线材复绕到线盘上；

（3）复合组装：将若干根铝合金线材同时放置于张力放线架上，然后用铜带包覆；

（4）集束连拉辊轧：对复合组装后的铝合金线材进行排气、压缩、连拉辊轧，直至铜带包覆层贴紧铝合金线材；

（5）重复步骤（3）和步骤（4）一次以上，得铝合金纤维；

（6）表面处理：将铝合金纤维放置于铜铝分离线上，将铝合金纤维表面的铜去除并漂洗干净；

（7）烘干：将漂洗干净的铝合金纤维进行烘干得铝合金纤维成品。

2.如权利要求 1 所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，所述的步骤（3）中用铜带包覆时，控制铜带包覆层内铝合金线材的填充量为 80% ～ 85%。

3.如权利要求 2 所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，所述的铜带包覆层内铝合金线材的填充量为 85%。

4.如权利要求 1 所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，所述的步骤（4）中，所述连拉辊轧依次进行。

5.如权利要求 4 所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，连拉辊轧时控制压缩率为 20% ～8%。

6.如权利要求 5所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，连拉辊轧时控制压缩率为 20%。

7.如权利要求 1 所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，所述表面处理步骤中，采用浓硝酸将铜去除，然后中和并漂洗，直至 pH 为7±0.3。

8.如权利要求 1或7所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，所述漂洗时用超声波清洗机在线清洗。

9.如权利要求 1 所述的微米级超强度连续铝合金纤维的制造方法，其特征在于，所述烘干步骤中，先自然晾干至表面无水滴；再进阳光房烘干，控制温度为 45±2℃，时间 10±3h。