專(zhuān)利名稱：良好直線度的金屬絲及其制造方法與制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有良好直線度的金屬絲及其制造方法與制造設(shè)備，特別是過(guò)渡金屬絲，例如鉭絲、鈮絲。
背景技術(shù)：
在各種技術(shù)中，經(jīng)常需要具有良好直線度的金屬絲。通常，測(cè)量直線度的方法為從繞絲盤(pán)上取出約300mm長(zhǎng)金屬絲作為樣品，將樣品自由地放 置在平面上，如圖I所示，在樣品上任意選取兩點(diǎn)A、B之間長(zhǎng)度為200mm的線段，測(cè)量金屬絲弧ACB到直線AB的最大距離⑶的長(zhǎng)度(mm)，設(shè)其值為X (mm)，比值X/200即為直線度。通常采用將金屬絲拉彎矯直后再纏繞到收線盤(pán)上的方法來(lái)改善金屬絲的直線度。具體地，在室溫下，預(yù)先向金屬絲施加一定的張力，并使其連續(xù)通過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的矯直輪從而接受矯直輪施加的后續(xù)張力，金屬絲在張力和多次彎曲的條件下發(fā)生局部塑性變形，從而使彎曲的金屬絲變直。然而，在這種方法中，預(yù)先向金屬絲施加的張力和矯直輪向金屬絲施加的后續(xù)張力共同作用，使金屬絲在繞線盤(pán)上受到過(guò)大的張力，結(jié)果造成被矯直的金屬絲因殘余張力而再次在繞線盤(pán)上發(fā)生局部塑性變形。經(jīng)數(shù)天放置后，從繞線盤(pán)上放出的金屬絲又部分恢復(fù)彎曲，從而不能很好地滿足直線度的要求。然而，如果向金屬絲施加的張力不足，金屬絲又不能充分被矯直，難以獲得8/200以下的直線度，更難以獲得7/200，特別是5/200以下的直線度。另外，由于金屬絲在矯直中通過(guò)多個(gè)矯直輪，矯直輪的材質(zhì)一般很硬，在高速旋轉(zhuǎn)中常常導(dǎo)致矯直輪劃傷金屬絲表面，導(dǎo)致金屬絲的表面光潔度不佳。特別地，對(duì)鉭絲和鈮絲的直線度存在著更高的要求。鉭絲在電子工業(yè)上用量最大，主要用于鉭電解電容器的陽(yáng)極引線。在電子工業(yè)中利用鉭金屬制造的電解電容器具有電容量大、漏電流小、穩(wěn)定性好、可靠性高、耐壓性能好、壽命長(zhǎng)、體積小等突出特點(diǎn)，其大量用于國(guó)防、航空、航天、電子計(jì)算機(jī)、高檔次的民用電器及各類(lèi)電子儀表的電子線路中，而且能在許多其它電容器(如陶瓷、鋁、簿膜等電容器)所不能勝任的嚴(yán)峻條件下正常工作。此外，鉭絲還可用作真空電子陰極發(fā)射源，離子濺射及噴涂材料、醫(yī)用材料等。特別地，鉭電解電容器日益小型化，對(duì)于陽(yáng)極體厚度不到Imm的四方形電容器，準(zhǔn)確地將鉭絲埋入陽(yáng)極體中心部位是很重要的。在陽(yáng)極體制造過(guò)程中，需要將鉭絲插入鉭粉中一起進(jìn)行成型，這就要求鉭絲I偏離陽(yáng)極塊2的中心軸不得大于1° (見(jiàn)圖2)。因此，鉭絲具有非常良好的直線度是必要的。鈮及鈮合金由于其高熔點(diǎn)、耐腐蝕、冷加工性能好以及其它多方面的優(yōu)良性能，因此在化學(xué)工業(yè)、電子行業(yè)和電光源行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。純鈮絲在化學(xué)行業(yè)主要以焊接絲形式用于制作化工防腐設(shè)備；在電子行業(yè)，鈮電容器陽(yáng)極引線用鈮絲正在興起，已在低電壓領(lǐng)域部分代替價(jià)格昂貴的鉭絲，這種趨勢(shì)正在逐步擴(kuò)大；此外，純鈮絲在首飾制作行業(yè)也有較大量的應(yīng)用。由于在鈮中加入鋯可明顯提高材料的抗氧化性能和強(qiáng)度，鈮鋯合金絲材被廣泛用來(lái)制造高壓鈉燈。特別地，鈮絲在電容器中的用途也要求其具有良好的直線度與光潔度。
通常，利用前述方法獲得的鉭絲的直線度很差，不能滿足要求。類(lèi)似地，利用前述方法也不能獲得具有滿意直線度的鈮絲。因此，需要提供一種具有良好直線度的金屬絲來(lái)滿足相關(guān)需求，還需要提供一種制備具有良好直線度的金屬絲的方法和設(shè)備來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述存在的各種技術(shù)問(wèn)題而提出的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種直線度小于7/200，特別是小于5/200的金屬絲。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了制造具有良好直線度的金屬絲(特別是過(guò)渡金屬絲例如鉭絲和/或鈮絲)的方法，該方法包括如下步驟(I)將金屬絲從放線裝置放出，送入加熱爐；(2)對(duì)金屬絲施加張力以將其拉直，與此同時(shí)，在真空或惰性氣氛中，在再結(jié)晶以上的溫度下將金屬絲加熱1-15秒；(3)將金屬絲在直線狀態(tài)下冷卻到室溫；(4)在收線張力作用下，將金屬絲纏繞在收線盤(pán)上，其中該收線張力優(yōu)選為約400-1000 克(g)。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種制造具有良好直線度的金屬絲(特別是過(guò)渡金屬絲例如鉭絲和/或鈮絲)的熱拉矯直設(shè)備。該熱拉矯直設(shè)備包括依次設(shè)置在金屬絲10移動(dòng)方向上的放線裝置11、放線張力器12、上導(dǎo)線輪13、加熱爐14以及與加熱爐鄰接的冷卻室16、下導(dǎo)線輪17、收線張力器18和收線裝置19。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的“金屬絲”中的“金屬”不包括鈉、鉀、銣或銫等在常態(tài)下難以穩(wěn)定存在的金屬，也不包括汞或放射性金屬。特別地，本文所述的金屬選自過(guò)渡金屬及其合金，更特別地，本文所述的金屬選自鉭、鈮及其合金。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的鉭絲包括純鉭絲(即單質(zhì)鉭絲)和鉭合金絲；本文中的鈮絲包括純鈮絲(即單質(zhì)鈮絲)和鈮合金絲。本文所述的過(guò)渡金屬絲也應(yīng)當(dāng)作類(lèi)似解釋。


圖I是金屬絲直線度的測(cè)量方法示意圖；圖2顯示了在鉭電解電容器陽(yáng)極塊的制造過(guò)程中，對(duì)鉭絲陽(yáng)極引線的直線度的要求示意圖；圖3a是本發(fā)明實(shí)施例I的鉭絲的掃描電子顯微照片(放大100倍)；圖3b是本發(fā)明實(shí)施例I的鉭絲的掃描電子顯微照片(放大100倍)；圖4a是根據(jù)本發(fā)明的方法的處理前的鉭絲的微觀結(jié)構(gòu)照片(200X)，其中可見(jiàn)纖維狀的組織；圖4b是根據(jù)本發(fā)明的方法的處理后的鉭絲的微觀結(jié)構(gòu)照片(200X)，其中可見(jiàn)較明顯的晶粒組織；和圖5簡(jiǎn)要地示出了在本發(fā)明的熱拉矯直設(shè)備中制造具有良好直線度的金屬絲的示意圖。
具體實(shí)施例方式提供了如下非限制性的實(shí)施方案用于闡述本發(fā)明，這些實(shí)施方案僅是說(shuō)明性的，并不限制本發(fā)明的范圍。[I], 一種金屬絲，其具有小于7/200的直線度。[2],實(shí)施方案[I]的金屬絲，其具有小于5/200的直線度。[3],實(shí)施方案[I]的金屬絲，其具有小于3/200的直線度。[4],實(shí)施方案[1]_[3]中任一項(xiàng)的金屬絲，其中該金屬絲為過(guò)渡金屬絲。[5],實(shí)施方案[1]_[3]中任一項(xiàng)的金屬絲，其中該金屬絲為選自鉭絲、鈮絲及鉭鈮合金的金屬絲。 [6].實(shí)施方案[1]_[3]中任一項(xiàng)的金屬絲,其中該金屬絲具有0. 06-1. Omm的直徑。[7],實(shí)施方案[1]_[3]中任一項(xiàng)的金屬絲，其中該金屬絲具有0. 15-0. 8mm的直徑。[8],實(shí)施方案[1]_[3]中任一項(xiàng)的金屬絲，其中該金屬絲具有0. 35-0. 65mm的直徑。[9], 一種制造金屬絲的方法，該方法依次包括如下步驟(I)將金屬絲從放線裝置放出，送入加熱爐；(2)對(duì)金屬絲施加張力以將其拉直，與此同時(shí)，在真空或惰性氣氛中，在再結(jié)晶以上的溫度下將金屬絲加熱；(3)將金屬絲在直線狀態(tài)下冷卻到室溫；(4)將金屬絲纏繞在收線盤(pán)上，從而得到具有小于7/200，特別是小于5/200的直
線度的金屬絲。[10],實(shí)施方案[9]的方法，其中該金屬絲為過(guò)渡金屬絲。[11].實(shí)施方案[9]的方法，其中該金屬絲為鉭絲。[12],實(shí)施方案[9]的方法，其中該金屬絲為鈮絲。[13].實(shí)施方案[9]_[12]任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(5)中，在將金屬絲纏繞在收線盤(pán)的同時(shí)施加約400-1000g的收線張力。[14],實(shí)施方案[9]_[12]任一項(xiàng)的方法，其中該收線張力優(yōu)選為約500_900g。[15],實(shí)施方案[9]_[12]任一項(xiàng)的方法，其中該收線張力優(yōu)選為約650_800g。[16],實(shí)施方案[9]_[12]任一項(xiàng)的方法，其中加熱時(shí)間為1-15秒。[17],實(shí)施方案[9]_[12]任一項(xiàng)的方法，其中加熱時(shí)間為3-12秒。[18],實(shí)施方案[9]_[12]任一項(xiàng)的方法，其中加熱時(shí)間為5-10秒。[19].實(shí)施方案[11]的方法，其中加熱溫度為1300°C -1950°C。[20],實(shí)施方案[11]的方法，其中加熱溫度為1450_1800°C。[21],實(shí)施方案[11]的方法，其中加熱溫度為1580_1750°C。[22].實(shí)施方案[12]的方法，其中加熱溫度為1050°C -1800°C。[23].實(shí)施方案[12]的方法，其中加熱溫度為1180-1700°C。[24],實(shí)施方案[12]的方法，其中加熱溫度為1300_1580°C。
[25].實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中施加的放線張力為3_100g。[26].實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中施加的放線張力為10_80g。[27],實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中施加的放線張力為30_60g。[28].實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中所述惰性氣氛為氬氣。[29].實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中該金屬絲具有0.06-1. Omm的直徑。[30].實(shí)施方案[9]-[12]中任一項(xiàng)的方法，其中該金屬絲具有0. 15-0. 8mm的直徑。[31].實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中該金屬絲具有0. 35-0. 65mm的直 徑。[32].實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中在將金屬絲纏繞在收線盤(pán)之前，使金屬絲經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪和/或排線器。[33].實(shí)施方案[9]_[12]中任一項(xiàng)的方法，其中在將金屬絲纏繞在收線盤(pán)之前，使金屬絲依次經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪和排線器。[34]. —種制造具有小于7/200，特別是5/200的直線度的金屬絲的熱拉矯直設(shè)備，該熱拉矯直設(shè)備包括依次設(shè)置在金屬絲10移動(dòng)方向上的放線裝置11、放線張力器12、上導(dǎo)向輪13、適于將金屬絲加熱到再結(jié)晶溫度以上的加熱爐14、與加熱爐鄰接的冷卻室16、下導(dǎo)向輪17、收線張力器18和收線裝置19。[35].實(shí)施方案[34]所述的熱拉矯直設(shè)備，其中所述收線裝置為圓柱形的收線盤(pán)。[36].實(shí)施方案[34]所述的熱拉矯直設(shè)備，其中所述收線盤(pán)的直徑為
0 200_0 300臟。[37].實(shí)施方案[34]所述的熱拉矯直設(shè)備，其中所述金屬絲為過(guò)渡金屬絲。[38].實(shí)施方案[34]所述的熱拉矯直設(shè)備，其中所述金屬絲為鉭絲或鈮絲。[39],實(shí)施方案[34]_[38]的熱拉矯直設(shè)備，其中所述金屬絲的直徑為0. 06-1. Omm0[40].實(shí)施方案[34]_[38]中任一項(xiàng)的熱拉矯直設(shè)備，其中該金屬絲具有0. 15-0. 8mm 的直徑。[41].實(shí)施方案[34]_[38]中任一項(xiàng)的熱拉矯直設(shè)備，其中該金屬絲具有0. 35-0. 65mm 的直徑。[42].實(shí)施方案[1]_[8]中任一項(xiàng)所述的金屬絲，在電解電容器中的用途。[43].通過(guò)實(shí)施方案[9]_[33]方法獲得金屬絲，在電解電容器中的用途。[44].利用實(shí)施方案[34]_[41]中任一項(xiàng)所述的熱拉矯直設(shè)備制造的金屬絲，在電解電容器中的用途。[45].通過(guò)實(shí)施方案[11]所述的方法制造的鉭絲，用于制造電解電容器、真空電子陰極發(fā)射源，離子濺射及噴涂材料和醫(yī)用材料的用途。[46].通過(guò)實(shí)施方案[11]所述的方法制造的鉭絲，用于制造電解電容器的用途。[47].實(shí)施方案[I]_[8]中任一項(xiàng)所述的金屬絲，在電解電容器中用作陽(yáng)極引線的用途。
[48].通過(guò)實(shí)施方案[12]所述的方法制造的鈮絲，用于制造高壓鈉燈和電解電容器的用途。[49].通過(guò)實(shí)施方案[12]所述的方法制造的鈮絲，用于制造電解電容器的用途。[50].通過(guò)實(shí)施方案[12]所述的方法制造的鈮絲，在電解電容器中用作陽(yáng)極引線的用途。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，本發(fā)明的熱拉矯直設(shè)備可以是為立式的、臥式的、甚至是斜式的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在本發(fā)明給出的溫度范圍內(nèi)，如果加熱區(qū)溫度較高，則金屬絲在加熱區(qū)的滯留時(shí)間可以較短，生產(chǎn)效率較高；如果加熱區(qū)溫度較低，金屬絲在加熱區(qū)的滯留時(shí)間應(yīng)較長(zhǎng)。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，如果金屬絲的直徑較細(xì)，則加熱區(qū)溫度可以較低，滯留時(shí)間較短；如果金屬絲較粗，則加熱區(qū)溫度應(yīng)較高，滯留時(shí)間較長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明方法，如果金屬絲直徑較粗，則放線張力和收線張力應(yīng)較大；如果金屬 絲的直徑較細(xì)，則放線張力和收線張力應(yīng)較小。圖4顯示了是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理之前(a)和之后(b)的鉭絲的微觀結(jié)構(gòu)照片的對(duì)比。從圖中可見(jiàn)，前者主要具有纖維狀的組織，后者則具有較明顯的晶粒組織。圖5簡(jiǎn)要地示出了在本發(fā)明的熱拉矯直設(shè)備中制造具有良好直線度的金屬絲的優(yōu)選實(shí)施方案的示意圖。將待處理的金屬絲10從放線裝置11引出后，首先由張力器12向金屬絲10施加一定的放線張力，該張力有利于直線度，而且避免絲掛爐壁等；金屬絲10通過(guò)上導(dǎo)向輪13后，與加熱爐14軸線平行地進(jìn)入加熱爐14，將爐中溫度設(shè)定為再結(jié)晶溫度或更高，從惰性氣體導(dǎo)入口 15通入惰性氣體，以防止金屬絲在加熱過(guò)程中被氧化；調(diào)整收線盤(pán)收線速度，使金屬絲的每個(gè)部位在通過(guò)加熱區(qū)時(shí)的滯留時(shí)間為1-15秒，在高溫下，消除了金屬絲的加工應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶，在張力的作用下，加熱中的金屬絲得到拉直；然后使經(jīng)拉直的金屬絲進(jìn)入冷卻室16進(jìn)行降溫直到室溫；金屬絲10從冷卻室16出來(lái)經(jīng)下導(dǎo)向輪17到達(dá)張力器18，該張力器18對(duì)金屬絲10施加一定的收線張力，從而將金屬絲10纏繞在由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的收線盤(pán)19上，從而得到直線度良好金屬絲。為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明的制造具有良好直線度的金屬絲，給出了實(shí)施例1-9。在這些實(shí)施例中，采用本發(fā)明的熱拉矯直設(shè)備。其中，放線裝置11是直徑為200_的放線盤(pán)。加熱爐中的加熱區(qū)具有約為500mm的長(zhǎng)度。加熱爐中設(shè)置有測(cè)溫用的熱電偶。冷卻室16具有長(zhǎng)度約1400mm的水冷夾套。收線裝置19是直徑為200-300mm的收線盤(pán)。實(shí)施例I如上所概述地，將直徑為0. 20mm的鉭絲，按照?qǐng)D4的示例將鉭絲10從放線裝置11放出，經(jīng)過(guò)張力器12、上導(dǎo)向輪13、進(jìn)入加熱爐14、冷卻室16，從冷卻室16出來(lái)后經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪17和收線張力器18，穿引到收線盤(pán)19上。然后，通入氬氣使壓力稍微正壓(約0. 105MPa)約5分鐘，置換掉腔內(nèi)的空氣。此后，將鉭絲從放線盤(pán)11引出，由張力器12向鉭絲10施加約IOg的放線張力，鉭絲通過(guò)導(dǎo)向輪13進(jìn)入加熱爐14。將加熱爐加熱區(qū)的溫度調(diào)整到17500C，收線張力調(diào)整為約500g，收線盤(pán)以18米/分鐘的速度收線，使鉭絲在加熱區(qū)通過(guò)時(shí)滯留約I. 7秒；持續(xù)進(jìn)行該操作直到把放線裝置上的整根鉭絲繞到收線裝置19上，完成良好直線度鉭絲的制備。實(shí)施例2-7
按照與實(shí)施例I的大體相同的方式，制備了實(shí)施例2-7的鉭絲。各實(shí)施例的具體制備條件參見(jiàn)下表I。將按照本發(fā)明方法制備的鉭絲纏繞在直徑為300mm的繞線盤(pán)上，經(jīng)過(guò)放置45天后，測(cè)定鉭絲的直線度。對(duì)每個(gè)實(shí)施例的鉭絲取3段樣品，在每個(gè)樣品的任意兩點(diǎn)AB線段為200mm的弧ACB間，測(cè)量鉭絲上到直線AB最大距離X (mm)的長(zhǎng)度，將3次X的平均值計(jì)為X'，X' /200即為直線度。各實(shí)施例的直線度參見(jiàn)表I。表I實(shí)施例1-7的鉭絲的具體制備條件及所得的直線度
權(quán)利要求
1.一種金屬絲，優(yōu)選是過(guò)渡金屬例如鉭絲、鈮絲，其具有小于7/200的直線度，優(yōu)選具有小于5/200的直線度，更優(yōu)選具有小于3/200的直線度。
2.權(quán)利要求I的金屬絲，其中該金屬絲具有0.06-1. Omm的直徑，優(yōu)選具有0. 15-0. 8mm的直徑，學(xué)院具有0. 35-0. 65mm的直徑。
3.一種制造優(yōu)選選自過(guò)渡金屬特別是鉭絲、鈮絲或鉭鈮合金絲的金屬絲的方法，該方法依次包括如下步驟 (1)將金屬絲從放線裝置放出，送入加熱爐； (2)對(duì)金屬絲施加張力以將其拉直，與此同時(shí)，在真空或惰性氣氛中，在再結(jié)晶以上的溫度下將金屬絲加熱； (3)將金屬絲在直線狀態(tài)下冷卻到室溫； (4)將金屬絲纏繞在收線盤(pán)上，從而得到具有小于7/200，特別是5/200的直線度的金屬絲。
4.權(quán)利要求3的方法，其中在將金屬絲纏繞在收線盤(pán)的同時(shí)施加約400-1000g的收線張力，優(yōu)選地該收線張力為500-900g，更優(yōu)選地該收線張力為650-800g。
5.權(quán)利要求3的方法，其中加熱時(shí)間為1-15秒，優(yōu)選地，加熱時(shí)間為3-12秒，更優(yōu)選地，加熱時(shí)間為5-10秒。
6.權(quán)利要求3的方法，其中施加的放線張力為3-100g，優(yōu)選10-80g，更優(yōu)選30-60g。
7.權(quán)利要求3的金屬絲，其中該金屬絲具有0.06-1.Omm的直徑，優(yōu)選地具有0. 15-0. 8mm的直徑，更優(yōu)選地具有0. 35-0. 65mm的直徑。
8.—種制造具有小于7/200，特別是5/200的直線度的金屬絲(優(yōu)選過(guò)渡金屬特別是鉭絲、鈮絲或其合金絲)的熱拉矯直設(shè)備，該熱拉矯直設(shè)備包括依次設(shè)置在金屬絲10移動(dòng)方向上的放線裝置11、放線張力器12、上導(dǎo)向輪13、適于將金屬絲加熱到再結(jié)晶溫度以上的加熱爐14、與加熱爐鄰接的冷卻室16、下導(dǎo)向輪17、收線張力器18和收線裝置19。
9.權(quán)利要求I的金屬絲，通過(guò)權(quán)利要求3的方法制造的金屬絲，或通過(guò)權(quán)利要求8的設(shè)備制造的金屬絲，在電解電容器中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及良好直線度的金屬絲及其制造方法與制造設(shè)備。更特別地，本方面涉及一種直線度良好的鉭、鈮金屬絲，所述的鉭、鈮金屬絲的直線度小于7/200，優(yōu)選小于5/200，更優(yōu)選小于3/200，并具有良好的表面光潔度。本發(fā)明還提供了制造具有上述良好直線度金屬絲的方法以及制造設(shè)備。
文檔編號(hào)H01B5/02GK102800381SQ20111013686
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者楊金峰, 趙兵, 杜領(lǐng)會(huì), 方張宏, 秦洪潔, 于明, 萬(wàn)慶峰, 王順楊, 童澤堃, 宋文軍, 王志芳 申請(qǐng)人:寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司