一种玻璃包覆金属超微丝的水平连续生产设备制造技术

一种玻璃包覆金属超微丝的水平连续生产设备，设备由玻璃熔融坩埚、加热系统、模板、金属熔化管、收丝器、冷却机构、柔性管、恒压系统、截止阀、连接接头、保护性气体储存罐组成；玻璃熔融坩埚侧面下部开设有锥台形孔，锥台形孔的锥形开口朝坩埚内部，模板直接贴于开设有锥台形锥孔玻璃熔融坩埚的外表面，在玻璃熔融坩埚侧部锥台形孔的正对位置的模板开设有微孔，金属熔化管为两端开口的变截面弯管，金属熔化管一端深入玻璃熔融坩埚玻璃液面直达玻璃熔融坩埚侧部开设锥台形锥孔处，金属熔化管的弯曲部分处于熔融玻璃液面之下，金属熔化管深入液面之下端为变截面结构，柔性管一端与金属熔化管相连，柔性管另一端与恒压系统相连，在柔性管中段安装有截止阀和连接接头，连接接头与保护性气体相连。该设备原理简单，稳定性高，生产效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃包覆金属超微丝的水平连续生产设备


[0001]本专利技术涉及到一种金属微丝生产设备，尤其涉及到一种玻璃包覆金属超微丝的水平连续生产设备。

技术介绍

[0002]随着对电子、电气工业的发展，对超微金属导丝提出了越来越高的要求，如：直径尺寸微小，强度高、强蚀、耐高温、抗辐照以及高绝缘性等。采用常规塑性成形方法难以制备直径为几微米的金属微丝。近年来，采用感应熔融玻璃管及内置金属块，纺丝成玻璃包覆金属微丝，虽可实现微米级别直径微丝，但该方法对磁场特性、玻璃物性、金属块质量等参数的匹配要求较高，同时由于金属液质量持续减少，玻璃管加热部位持续处于高温受金属熔池重量影响导致产生拉伸变形，造成熔池处于一种亚稳态状态，严重导致金属熔池掉落，造成微丝外径和芯丝直径的尺寸波动较大，难以满足微电子工业对超微导丝直径的要求。

技术实现思路

[0003]针对熔融玻璃包覆金属微丝生产稳定性欠缺的不足，本专利技术提出一种玻璃包覆金属超微丝的水平连续生产设备技术方案。
[0004]所述玻璃包覆金属微丝，其特征在于，玻璃包覆金属微丝断面结构由玻璃包覆层和金属芯丝层组成，玻璃包覆金属微丝的外径为0.005
‑
0.8 mm，包覆层材质为玻璃，玻璃包覆层厚度为不小于0.002mm且不大于0.01mm进一步所述金属芯丝层的材质为工业纯金属或合金；进一步所述，玻璃的转变温度不高于芯丝层金属的熔点；进一步所述，本设备工作时，玻璃置于玻璃熔融坩埚内，加热系统让其处于流体状态；金属则置于金属液熔化管内熔化，金属熔化管为两端开口弯管，其中下端深入玻璃熔融坩埚的玻璃液面之下，在玻璃熔融坩埚侧面外贴有模板，在玻璃熔融坩埚内侧面下部和模板开设有连贯的微通孔，然后采用引丝器从模板的微通孔引出玻璃和金属液，玻璃和金属液在模板模孔内复合、拉出、冷却、收丝成卷。
[0005]该装置由玻璃熔融坩埚、加热系统、模板、金属熔化管、收丝器、冷却机构、柔性管、恒压系统、截止阀、连接接头1、连接接头2组成；所述玻璃熔融坩埚采用陶瓷、或陶瓷外套石墨、或石墨、或高温合金材料制成，坩埚盖采用螺栓+铜垫或玻璃垫，或螺纹连接方式实现坩埚的密封；坩埚盖之上开设有连接接头1和金属融化管安装的两个孔，玻璃熔融坩埚侧面下部开设有锥台形通孔，锥台形孔中心轴线距玻璃熔融坩埚内底面不小于5mm，且不大于20mm，锥台形孔的锥形开口朝坩埚内部，锥形顶角为60
‑
150
゜
，模板直接贴于开设有锥台形锥孔玻璃熔融坩埚的外表面，模板贴于玻璃熔融坩埚采用外表面全包覆或部分包覆，玻璃熔融坩埚与模板之间缝隙采用水玻璃填塞，在玻璃熔融坩埚侧部锥台形孔的正对位置的模板开设有微孔，微孔特征在于微孔为圆柱通孔、或多段变截面结构，微孔最小截面为所制备玻璃包覆金属微丝的外径，最小截面微
孔段的高度为0.5
‑
2mm。
[0006]所述加热系统包含加热元件及附件；加热元件采用电阻丝、或碳化硅棒、或感应器；采用电阻丝作为加热元件时，炉膛断面采用圆形，炉膛在模板微孔处开设有操作口，加热元件采用碳化硅棒时，炉膛断面为矩形的炉膛，炉膛在模板微孔处开设有操作口；加热元件采用感应器时，感应器的工作频率采用中频、或高频，玻璃熔融坩埚包覆绝热材料在模板微孔处开设有操作口，附件包含但不仅限于温控仪、热电偶、补偿导线；进一步，所述玻璃熔融坩埚除操作口及传热面的玻璃熔融坩埚外表面采用绝热材料填充；所述金属熔化管采用陶瓷材质、或陶瓷复合材料、或高温合金制成，金属熔化管为两端开口的变截面弯管，金属熔化管一端深入玻璃熔融坩埚玻璃液面直达锥台形锥孔处，金属熔化管深入液面之下端为变截面结构，深入熔融玻璃端的金属熔化管越靠近熔化管的开口，其横截面越小，金属熔化管最小端的直径小于玻璃熔融坩埚锥台形孔的大圆直径1mm以上，金属熔化管最小端深入玻璃熔融坩埚锥台形孔的深度不小于1 mm，金属熔化管的外管壁与锥台孔的孔壁之间最小缝隙不小于0.5mm。金属熔化管另一端开口与柔性管相连，柔性管另一端与恒压系统相连，柔性管中部连接有连接接头、截止阀，连接接头与保护性气体气源相连；进一步，所述金属熔化管内置金属质量确保熔化后的金属液面高于玻璃熔融坩埚锥台形锥孔的中心轴线2mm以上。
[0007]进一步，所述恒压系统的工作压力范围为相对压力0
‑
0.1MPa；恒压系统采用气动恒压、或U形管方式；采用气动恒压形式时，柔性管分别在金属融化管和连接接头1与恒压系统之间起连接作用，其中在金属融化管与恒压系统之间起连接的柔性管设置为竖立的U形，在柔性管的U形段底部留置有液体，该液体升华产生的气体与金属液之间不产生化学反应，在留置液体与金属熔化管连接端之间的柔性管设置有截止阀和连接接头，连接接头用于接入真空保护装置或保护性气体；另一端接气动恒压系统，气动恒压系统包含阀门、压缩空气气源、气动系统辅助元件，阀门采用减压阀、或比例减压阀，气动辅助元件为油雾器、过滤器，金属液面和熔融玻璃液面的压力分别采用不同阀门控制；恒压系统采用U形管方式时，恒压系统包含一根软管、2根直管、自动升降台、液面位置自动监测计，直管为垂直布置，软管连接2根直管下部端口形成U形管结构，在U形管底部内置有液体，液体升华产生的气体与金属液之间不产生化学反应，连接接头1和金属熔化管与恒压系统之间采用柔性管相连，与金属熔化管连接的柔性管设置有截止阀和连接接头，连接接头用于接入真空保护装置、或保护性气体，任意一根直管固定不动，另一根直管则固定于自动升降台，自动升降台的上升与下降与液面位置自动监测计监测到U形管两侧液面的高度差之间实现联动。
[0008]所述冷却机构采用水雾或风冷机构实现，冷却机构置于模板模孔的侧面；所述收丝器采用电机带动收丝卷轴来实现，收丝器置于模板侧面，收丝卷轴可沿直线段做双向移动，直线段方向与模板模孔的轴线方向垂直。
[0009]本专利技术的优点在于：1）与熔融纺丝法相比，无需考虑悬浮力变化导致金属坠落的影响，其熔池稳定性高，采用模板微孔控制微丝直径，其直径恒定；
2） 生产的效率提高，熔融纺丝法因为悬浮力的限制，熔融金属质量受到严格限制，无法实现连续性生产；3）在柔性管中部通过连接接头与保护性起源相连，可使金属液免于氧化；4）采用在侧面设置模板，更便于拉丝操作；5）通过增设模板、收丝器、冷却机构，可很方便于实现多丝的同时生产。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的结构示意图。图中（1）为玻璃熔融坩埚，采用陶瓷、或陶瓷外套石墨、或石墨、或高温合金材料制成；（2）为加热系统包含加热元件及附件；加热元件采用电阻丝、或碳化硅棒、或感应器，附件为不仅限于温控仪、热电偶、补偿导线；（3）为熔融玻璃；（4）为熔融玻璃液；（5）为金属熔化管采用陶瓷材质、或高温合金，金属熔化管为两端开口的变截面弯管；（6）为玻璃熔融坩埚，与玻璃熔融坩埚盖之间采用胶接或螺纹连接形式；（7）为截止阀，采用球阀、或闸阀；（8）为连接接头2；（9）为为恒压系统，系统工作压力范围为相对压力0
‑
0.1MPa；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃包覆金属超微丝的水平连续生产设备，设备由玻璃熔融坩埚、加热系统、模板、金属熔化管、收丝器、冷却机构、柔性管、恒压系统、截止阀、连接接头、保护性气体储存罐组成；其特征在于，在密封的玻璃熔融坩埚侧面下部开设有锥台形通孔，锥台形孔的锥形开口朝坩埚内部，模板直接贴于开设有锥台形锥孔玻璃熔融坩埚的外表面，在玻璃熔融坩埚侧部锥台形孔的正对位置的模板开设有微孔，金属熔化管为两端开口的变截面弯管，金属熔化管一端深入玻璃熔融坩埚玻璃液面直达玻璃熔融坩埚侧部开设锥台形锥孔处，金属熔化管的弯曲部分处于熔融玻璃液面之下，金属熔化管深入液面之下端为变截面结构，采用恒压系统通过柔性管传递压力分别实现金属液面和熔融玻璃液面压力的控制，在与金属融化管端的柔性管安装有截止阀和连接接头，连接接头与保护性气体气源相连。2.根据权利要求1所述模板微孔，其特征在于，微孔为圆柱通孔、或多段变截面结构，微孔最小截面为所生产玻璃包覆金属微丝的外径，微孔的最小截面段的高度为0.5
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2mm。3.根据权利要求1所述玻璃熔融坩埚的锥台形通孔，其特征在于，锥台形孔中心轴线距玻璃熔融坩埚内底面不小于5mm，且不大于20mm，锥台形孔的锥形开口朝坩埚内部，锥形顶角为60
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150
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。4.根据权利要求1所述加热系统，其特征在于，加热系统包含加热元件及附件；加热元件采用电阻丝、或碳化硅棒、或感应器；采用电阻丝作为加热元件时，炉膛断面采用圆形，炉膛在模板微孔处开设有操作口；加热元件采用碳化硅棒时，炉膛断面为矩形，炉膛在模板微孔处开设有操作口；加热元件采用感应器时，感应器的工作频率采用中频、或高频，包覆材料在模板微孔处开设有操作口；进一步，所述玻璃熔融坩埚除操作口及传热面的玻璃熔融坩埚外表面采用绝热材料填充。5.根据权利要求1所述金属液导管，其特征在于，金属导液管采用陶瓷、或高温合金制成，金属液导管为两端开口的变截面弯管，一端伸入玻璃熔融坩埚内直达锥台形锥孔处，金属熔化管的弯曲部分处于熔融玻璃液面之下，越靠近锥台形孔其横截面越小，金属液熔化管最小端的直径小于玻璃熔融坩埚锥台形孔的大圆直径1mm以上，金属液熔化管最小端深入玻璃熔融坩埚锥台形孔的深度不小于1 mm，金属液熔化管的外管壁与锥台孔壁之间的最小缝隙不小于0.5mm。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗奕兵，谢炜，仝永刚，华熳煜，余小峰，曹太山，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：