一种柔性金属丝线的表面处理方法与流程

1.本发明属于先进制造领域，具体涉及一种柔性金属丝线的表面处理方法。


背景技术：

2.传统的棉花、纤维纺织工艺过程中浆丝即纺线的上浆是必不可少的工序，因为纺线在织机上织造时，要受到频繁的摩擦和张力作用，未经上浆的纺线会有许多毛羽露在纱线表面，在受到摩擦、张力作用时，毛羽将松开，导致起毛、部分纤维与纱线分离、纱线断头，严重影响纺机生产效率和所得到的布料的质量。
3.由微米级的金属环相互连接而成的柔性金属丝线既具有金属材料的强度、导热、耐冲击、耐腐蚀、色泽靓丽等，同时又具有普通高分子柔性线材的柔顺性，解决了传统柔性线材强度、抗冲击、耐热、导电等性能差的问题，为制造具有卓越防御抗刀刺、冲击的衣物等提供强有力的保证。
4.为了完成柔性金属丝线的织机织造，柔性金属丝线同样需要进行类似上浆的表面处理，以消除柔性金属丝线上存在的锐尖、毛刺、氧化层或杂质吸附层等，提高织造性能。但是传统的上浆方法无法处理柔性金属丝线，因此需要开发一种柔性金属丝线的表面处理方法，对柔性金属丝线进行替代上浆的表面处理，为柔性金属丝线下一阶段的纺线做好准备。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种柔性金属丝线的表面处理方法，解决柔性金属丝线的表面处理问题。
6.为解决上述问题，本发明提供了一种柔性金属丝线的表面处理方法，所述方法包括如下步骤：
7.步骤一、所述柔性金属丝线进入密封腔室；
8.步骤二、对所述密封腔室抽真空，在所述密封腔室内充入等离子体活性气体至工作压强1
×
10-5-1
×
105pa；
9.步骤三、加热所述密封腔室至工作温度25-400℃；
10.步骤四、启动等离子体电源，产生等离子体，形成等离子体环境；
11.步骤五、所述柔性金属丝线在所述等离子体环境中获得均匀作用，实现所述柔性金属丝线所有部分得到均匀的表面处理；
12.步骤六、所述柔性金属丝线表面处理完成后移出所述等离子体环境，从所述密封腔室取出。
13.优选地，所述等离子体活性气体为氩气、氮气、氧气、含碳气体、含硫气体和/或卤化物气体。
14.优选地，所述等离子体电源为直流、脉冲、交流、中频、高频、射频或微波等离子体电源。
15.优选地，将全部所述柔性金属丝线放入到所述密封腔室中，通过在所述密封腔室
内展开、运动实现所述柔性金属丝线全部均匀的表面处理。
16.优选地，所述柔性金属丝线通过入口动密封法兰从大气环境进入到所述密封腔室，完成所述步骤五所述的表面处理后，再通过出口动密封法兰从所述密封腔室出来，实现所述柔性金属丝线的连续表面处理。
17.优选地，所述等离子体为辉光或弧光等离子体。
18.优选地，所述等离子体环境全部为单一形式的等离子体或不同的所述密封腔室位置、不同的时间段形成不同性质的所述等离子体。
19.优选地，所述柔性金属丝线本身作为一个电极产生叠加的等离子体，与外在的所述等离子体一起实现对所述柔性金属丝线的表面处理。
20.优选地，所述等离子体环境的离化率为0.1-100％，所述等离子体中带电离子的能量为1-1000ev，所述带电离子对所述柔性金属丝线的轰击动能为0-1kev。
21.本发明相比于现有技术的有益效果在于：本发明提供一种利用辉光或弧光等离子体对柔性金属丝线进行表面处理的方法，在等离子体作用下，柔性金属丝线上面的毛刺、锐尖、氧化层或杂质吸附层等被清除，提高了柔性金属丝线的织造性能，实现在织金属布料过程中不卡丝、断线等特性，为柔性金属丝线下一阶段的纺线做好准备。
附图说明
22.图1是本发明的等离子体表面处理系统的结构示意图。
23.附图标号：1.密封腔室；2.等离子体放电正极；3.柔性金属丝线；4.等离子体放电负极；5.等离子体电源。
具体实施方式
24.以下结合附图，对本发明上述的和此外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
25.本发明旨在提供一种利用辉光或弧光等离子体对微纳米超晶格阵列组成的柔性金属丝线进行表面处理从而有利于后续继续纺织加工的方法。利用等离子电源在柔性金属丝线展开的空间中产生等离子体，在等离子体作用下，柔性金属丝线上的毛刺、锐尖、氧化层或杂质吸附层等被清除，提高了织造性能，实现在织金属布料过程中不卡丝、断线等特性。
26.柔性金属丝线的表面处理是在如图1所示的等离子体表面处理系统中进行。等离子体表面处理系统包括：密封腔室1、等离子体放电正极2、等离子体放电负极4、等离子体电源5和加热器。等离子体放电正极2、等离子体放电负极4位于密封腔室1内，等离子体电源5的正极和负极分别与等离子体放电正极2和等离子体放电负极4相连，用于形成等离子体。加热器用于加热密封腔室1。
27.柔性金属丝线3在密闭腔室1中进行表面处理时，密闭腔室1中保持一定的温度、气氛和等离子体环境，柔性金属丝线3均匀浸没在等离子体环境中，根据柔性金属丝线3的材质、丝径、表面特性等确定表面处理时的密闭腔室1的压强、温度以及处理时间等工艺参数。
28.一种柔性金属丝线的表面处理方法，所述方法包括如下步骤：
29.步骤一、将待处理的柔性金属丝线3进入密封腔室1。
30.步骤二、对密封腔室1抽真空使密封腔室1达到0.1pa以下的真空度，然后通入等离子体活性气体至工作压强，工作压强一般为1
×
10-5-1
×
105pa，优选为0.01-1
×
104pa；等离子体活性气体为氩气、氮气、氧气、含碳气体、含硫气体和/或卤化物气体。
31.步骤三、启动加热器，加热密封腔室1至工作温度25-400℃，优选为50-200℃。
32.步骤四、启动等离子体电源5，产生等离子体，形成等离子体环境，所形成的等离子体环境，可以是全部为单一形式的等离子体，也可以是不同的密封腔室1位置、不同的时间段形成不同性质的等离子体；等离子体电源5为直流、脉冲、交流、中频、高频、射频或微波等离子体电源。
33.步骤五、柔性金属丝线3在等离子体环境中获得均匀作用，例如通过柔性金属丝线3与等离子体区不断的相对位移，实现柔性金属丝线3所有部分得到均匀的表面处理。
34.步骤六、柔性金属丝线3表面处理完成后移出等离子体环境，从密封腔室1取出，具体包括：关闭等离子体电源5、等离子活性气体输入和加热器等，然后在密闭腔室1内充入惰性气体或环境气体到大气压，打开密闭腔室1后取出完成处理的柔性金属丝线3。
35.柔性金属丝线3的表面处理可以为连续过程也可以为非连续过程。当为非连续过程时，将全部待处理的柔性金属丝线3放入到密封腔室1中，通过在密封腔室1内展开、运动实现柔性金属丝线3全部均匀的表面处理。当为连续过程时，柔性金属丝线3通过入口动密封法兰从大气环境进入到密封腔室1，完成步骤五所述的表面处理后，再通过出口动密封法兰从密封腔室1出来，实现柔性金属丝线3的连续表面处理。
36.等离子体环境的离化率为0.1-100％，等离子体中带电离子的能量为1-1000ev，带电离子对柔性金属丝线3的轰击动能为0-1kev，等离子体密度由离化率和压强特征共同确定。
37.待处理的柔性金属丝线可以是单纯浸没在外在的等离子体环境中，也可以是本身作为一个电极，产生叠加的等离子体，与外在的等离子体一起，实现对柔性金属丝线3的表面处理。
38.实施例一：
39.待处理的柔性金属丝线3由内径40μm的金属环相互连接而成，单线长度为1000m。密封腔室1的直径为1.5m，高度为1.2m。将柔性金属丝线3在直径1m的圆周上来回折返悬挂，相邻线之间间隙3mm，垂挂高度1m。
40.在密封腔室1的器壁安装有射频等离子体源，以频率13.6mhz、10kw的射频电源为等离子体电源5，具体步骤如下：
41.步骤一、利用真空系统将密封腔室1抽真空到0.001pa，然后充入氩气到20pa；
42.步骤二、启动加热器，加热密封腔室1至工作温度50℃；
43.步骤三、启动射频电源，柔性金属丝线3浸没在射频等离子体源形成的等离子体环境中，射频放电功率6kw；
44.步骤四、射频放电等离子体持续20min，停止等离子体电源5工作，停止真空和氩气输入系统工作，在密封腔室1中充入大气到大气压，取出处理后的柔性金属丝线3。
45.利用光学显微镜检验证实，柔性金属丝线表面的毛刺、锐尖、氧化层和杂质吸附层等被完全消除。
46.实施例二
47.待处理的柔性金属丝线3由内径40μm的金属环相互连接而成，单线长度为1000m。密封腔室1的直径为1.5m，高度为1.2m。将柔性金属丝线3在直径1m的圆周上来回折返悬挂，相邻线之间间隙3mm，垂挂高度1m。
48.以柔性金属丝线3为负极，密封腔室1的器壁为正极，以10kw脉冲电源为等离子体电源5，具体步骤如下：
49.步骤一、利用真空系统密封腔室1抽真空到0.001pa，然后充入氩气到20pa；
50.步骤二、启动加热器，加热密封腔室1至工作温度200℃；
51.步骤三、启动脉冲电源，柔性金属丝线3的表面形成等离子体放电，放电电压为500v、功率6kw；
52.步骤四、脉冲放电等离子体持续20min，停止等离子体电源5工作，停止真空和氩气输入系统工作，在密封腔室1中充入大气到大气压，取出处理后的柔性金属丝线3。
53.利用光学显微镜检验证实，柔性金属丝线表面的毛刺、锐尖、氧化层和杂质吸附层等被完全消除。
54.实施例三
55.待处理的柔性金属丝线3由内径40μm的金属环相互连接而成，柔性金属丝线3卷绕为直径200mm的一卷柔性金属丝线，利用连续走线方式对柔性金属丝线3进行表面处理。
56.等离子体表面处理系统增加了放线室和收线室，其中放线室与收线室均为卧式结构，直径为500mm，宽度为300mm；密封腔室1位于放线室与收线室中间，为卧式结构，直径为20mm，长度为2000mm；密封腔室1与放线室通过入口动密封法兰连接，密封腔室1与收线室通过出口动密封法兰连接。
57.柔性金属丝线首先被放置在放线室的柔性金属丝线支座上，其线头被抽出、通过密封腔室1绕在收线室的柔性金属丝线支座上，利用电机驱动，当电机旋转时，柔性金属丝线将不断从放线室走出，通过密封腔室1后卷绕在收线室的支座上。
58.在密封腔室1的器壁，安装有中频等离子体源，作为柔性金属丝线的表面处理源，所用中频电源的功率为10kw，频率为40khz，放电最高电压为2kv，具体步骤如下：
59.步骤一、利用真空系统将密封腔室1抽真空到0.001pa，然后充入氩气到20pa；
60.步骤二、启动加热器，加热密封腔室1至工作温度300℃；
61.步骤三、启动中频电源，柔性金属丝线表面形成等离子体放电，放电电压为500v、功率为6kw；
62.步骤四、启动走线机构电机，柔性金属丝线以10m/min的速度从大气状态的放线室出发通过密封腔室1处理后再进入到大气状态的收线室成卷；
63.步骤五、中频放电等离子体持续20min，停止等离子体电源5工作，停止真空和氩气输入系统工作，得到完成表面处理的柔性金属丝线200m，从收线室取出处理后的柔性金属丝线。
64.利用光学显微镜检验证实，柔性金属丝线3表面的毛刺、锐尖、氧化层和杂质吸附层等被完全消除。
65.本发明提供一种利用辉光或弧光等离子体辅助对柔性金属丝线进行表面处理的方法，在等离子体作用下，柔性金属丝线上面的毛刺、锐尖、氧化或杂质吸附层等被清除，提高了柔性金属丝线的织造性能，实现在织金属布料过程中不卡丝、断线等特性，为柔性金属
丝线下一阶段的纺线做好准备。
66.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述的仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。