專利名稱：一種具有規(guī)則鱗翅狀結(jié)構(gòu)的銅金屬纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬纖維，特別是一種具有規(guī)則鱗翅狀結(jié)構(gòu)的銅金屬纖維。
背景技術(shù)：
金屬纖維是上世紀(jì)七十年代后期出現(xiàn)于國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的一種高附加值新型工程材料，現(xiàn)已發(fā)展為金屬材料科學(xué)中的一個(gè)重要分支。金屬纖維不僅繼承了金屬材料本身固有的諸多優(yōu)良性能，而且具有更好的可紡性和可燒結(jié)性，在化工、機(jī)械、冶金、航空航天、軍工等多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛用途。近年來(lái)，隨著金屬纖維應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì)金屬纖維的性能要求也越來(lái)越高。例如，利用金屬纖維制造的燒結(jié)氈是一種新型的多孔金屬材料，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔隙率可達(dá)70-99%。然而，常用的拉拔纖維制造法生產(chǎn)成本高，工藝復(fù)雜，制造的銅纖維由于表面光滑，在用于制造復(fù)合材料時(shí)與基體的結(jié)合強(qiáng)度較低，而且 由于燒結(jié)纖維氈時(shí)難以形成燒結(jié)頸，因此對(duì)燒結(jié)條件(燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力、燒結(jié)時(shí)間)的要求通常高于采用切削法制造的銅纖維。傳統(tǒng)的金屬纖維切削法一般基于單刃切削工藝，效率低下，容易斷屑，難以滿足對(duì)金屬纖維大批量生產(chǎn)的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，提供一種具有規(guī)則鱗翅狀結(jié)構(gòu)的銅金屬纖維，本實(shí)用新型提出了一種制造工藝簡(jiǎn)單、比表面積大、燒結(jié)性能良好且具有鱗翅狀結(jié)構(gòu)及豐富表面形貌的銅金屬纖維。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種具有規(guī)則鱗翅狀結(jié)構(gòu)的銅金屬纖維的制造方法，包括如下步驟(I)對(duì)銅圓棒工件表面進(jìn)行清洗、除油處理后，采用外圓車削法去除銅圓棒表面的氧化層；(2)將步驟(I)中處理后的銅圓棒工件的一端固定在臥式車床上，利用錐型鉆頭在工件的另一端面圓心處切削出錐孔，并采用錐型頂針壓緊錐孔，使工件在工作時(shí)能夠平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)；(3)利用安裝在車床刀架上的多齒切削刀具切削步驟(2)中的工件得到具有規(guī)則鱗翅狀結(jié)構(gòu)的銅金屬纖維。所述的銅圓棒工件的材料為高彈性高硬度銅合金，圓棒直徑為35_60mm。所述步驟(3)中所述的多齒切削刀具為大刃傾角的多齒切削刀具，其主切削刃由若干個(gè)平行細(xì)齒構(gòu)成，每個(gè)細(xì)齒截面呈等腰三角形，同一個(gè)細(xì)齒的兩側(cè)切削刃同時(shí)參與切肖IJ，在剝離切削層的同時(shí)起到良好的分屑作用，所述多齒刀具的名義前角}^為25-30°，名義后角為5-8°，主切削刃與工件軸線之間的夾角Q為45-55°，齒距#為0. 3-0. 5mm，齒高 ￠/ 為 0. 2-0. 3mmo所述步驟(3)的切削過(guò)程中工件即機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速^為50-180r/min，刀具為自動(dòng)進(jìn)給，進(jìn)給量/為0. 1-0. 19mm/r，刀具的背吃刀量^為0. 1-0. 2mm，切削條件為干切削。[0012]所述應(yīng)用如上方法制造的銅金屬纖維，切削出的連續(xù)型銅金屬纖維當(dāng)量直徑為50-100 ii m，可收集性好，沿纖維長(zhǎng)度方向排布鱗翅狀結(jié)構(gòu)，所述鱗翅為非規(guī)則的近似三角形，排列規(guī)整，間距均勻，鱗翅高度為100-200 u m,間距為50-100 u m,纖維具有豐富的粗糙表面形貌，比普通銅纖維具有更大的比表面積。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于(I)制造工藝采用多齒切削法切削銅金屬纖維，將銅金屬纖維切削工藝從單刃發(fā)展為多齒。多齒刀具的每個(gè)細(xì)齒兩側(cè)的切削刃均參與切削過(guò)程，切削層被剝離的同時(shí)可將切屑分成多根纖維，起到良好的分屑作用，可同時(shí)獲得多根連續(xù)型微細(xì)金屬纖維，具有明顯的“一刀多纖”效果。本實(shí)用新型工藝簡(jiǎn)單，對(duì)切削設(shè)備要求低，制造過(guò)程高效，不僅有效克服了傳統(tǒng)切削法生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，而且解決了切削法不能制造連續(xù)型金屬纖維的難題，在減少金屬纖維生產(chǎn)成本的同時(shí)，還大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間；(2)表面形貌與拉拔法和熔抽法制造的金屬纖維相比，多齒切削法制造的銅金屬 纖維具有規(guī)則的鱗翅狀結(jié)構(gòu)特征，而且纖維表面具有豐富的多/微尺度形貌特征；(3)燒結(jié)性能由于采用多齒刀具制造的銅纖維具有十分豐富的表面結(jié)構(gòu)及形貌，使銅纖維在燒結(jié)時(shí)更易形成燒結(jié)頸，纖維之間的結(jié)合強(qiáng)度增強(qiáng)，且所需的燒結(jié)溫度也大為降低，有效提高了銅金屬纖維的燒結(jié)性能；(4)功能應(yīng)用由于采用多齒刀具制造的銅纖維具有豐富的表面形貌，且具有規(guī)則的鱗翅狀特征，極大地提高了纖維的比表面積。由其制得的銅纖維燒結(jié)氈在作為催化劑載體時(shí)，能夠有效增大催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，從而提高反應(yīng)速率。另外，銅纖維表面突出的鱗翅狀結(jié)構(gòu)有利于流體分布時(shí)產(chǎn)生湍流效應(yīng)，熱交換時(shí)增大有效傳熱面積，因而具有更加明顯的強(qiáng)化傳質(zhì)及傳熱特性。

圖I為本實(shí)用新型切削過(guò)程的原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型所用多齒刀具的幾何結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的具有規(guī)則鱗翅狀銅金屬纖維的SEM示意圖。圖中示出I一工件,2—多齒刀具，3—金屬纖維。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖I所示為本實(shí)用新型切削過(guò)程的原理示意圖，選擇高鈹銅圓棒作為原材料，先對(duì)工件I表面進(jìn)行清洗除油，采用外圓車削法去除工件I表面的氧化層，然后把工件I的一端固定在CA6140車床的三爪卡盤上，利用直徑為IOmm的錐形鉆頭在銅圓棒工件I的另一端面的圓心處切削出一個(gè)深約8mm的錐孔。用錐型頂針替換錐形鉆頭，壓緊錐孔，使工件I能夠平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，以減少震動(dòng)帶來(lái)的影響；如圖2為多齒刀具2的幾何結(jié)構(gòu)示意圖，該多齒刀具為大刃傾角多齒刀具，把多齒刀具2安裝在車床刀架上，多齒刀具2的幾何參數(shù)如下名義前角r ^為30°，名義后角為8°，齒距#為0.3mm，齒高J為0.2mm，刃傾角^為45°。設(shè)置切削工藝參數(shù)如下工件I即機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速^為105r/min，刀具2的背吃刀量^為0. 15mm，進(jìn)給量/為0. 19mm/r，為防止金屬纖維3隨工件I的旋轉(zhuǎn)發(fā)生纏繞，在切削過(guò)程中需對(duì)金屬纖維3進(jìn)行緩慢的牽引收集。如圖3為利用上述方法制造出來(lái)的高鈹銅金屬纖維的掃描電鏡顯微圖，由圖可見(jiàn)，纖維沿長(zhǎng)度方向排布有規(guī)則的鱗翅狀結(jié)構(gòu)，鱗翅形狀為非規(guī)則的近似三角形，鱗翅高度約為150 ym，纖維表面凹凸不平， 切削面形貌呈明顯的擠裂狀特征。
權(quán)利要求1.一種具有規(guī)則鱗翅狀結(jié)構(gòu)的銅金屬纖維，其特征在于所述該銅金屬纖維當(dāng)量直徑為50-100 iim，沿纖維長(zhǎng)度方向排布鱗翅狀結(jié)構(gòu)，所述鱗翅為非規(guī)則的三角形，鱗翅高度為100-200 u m,間距為 50-100 u m。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有規(guī)則鱗翅狀結(jié)構(gòu)的銅金屬纖維，本實(shí)用新型以直徑為35-60mm的銅合金圓棒為原材料，在車床上利用多齒切削刀具切削連續(xù)型微細(xì)金屬纖維。本實(shí)用新型工藝簡(jiǎn)單，切削效率高，對(duì)設(shè)備條件要求低，制造出來(lái)的銅金屬纖維當(dāng)量直徑為50-100μm，沿纖維長(zhǎng)度方向排布有規(guī)則的鱗翅狀結(jié)構(gòu)，纖維具有豐富的粗糙表面形貌，能夠顯著提高金屬纖維的比表面積。該特性不但有利于提高金屬纖維的燒結(jié)性能，而且能夠強(qiáng)化其作為多孔金屬原材料在諸多應(yīng)用領(lǐng)域的功能特性。
文檔編號(hào)B22F1/00GK202447667SQ201220053499
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者萬(wàn)珍平, 劉彬, 楊曉軍, 湯勇, 袁偉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)