本发明专利技术公开了一种表面合金化金属丝制造工艺，包括：S1.选取原料粗丝作为金属丝的内芯基体；原料粗丝为铬族元素金属或者铬族元素金属为主要成分的合金；S2.第一次表面处理；S3.在原料粗丝的表面覆盖至少一层的延展性金属层，延展性金属材料的延伸率≥10%；S4.在500℃~1000℃温度下使原料粗丝表面的金属层热扩散融合为均匀一层或带梯度的数层金属层；S5.第二次表面处理；S6.使半成品金属丝表面附着润滑液，进行冷拉拔，使半成品金属丝在拉拔变形为目标线径的金属丝。本发明专利技术还公开了通过上述工艺制备得到的金属丝及用于实现上述制造工艺的制备装置。本发明专利技术通过固液两层润滑作用，可实现更高效均匀的散热，实现拉制更细更高强的金属丝，并增加金属丝的疲劳寿命。并增加金属丝的疲劳寿命。并增加金属丝的疲劳寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种表面合金化金属丝制造工艺、金属丝及其制备装置
[0001]本专利技术涉及金属丝加工
，具体为一种表面合金化金属丝制造工艺、金属丝，及其制备装置。
技术介绍
[0002]目前现有的金属丝大多为铁丝、铜丝、不锈钢丝、锰钢丝、铝丝等材料制成，随着工业的发展，在某些应用环境（如电火花切割、加热元件）中，需要高强超细的金属丝，现有的常规金属丝已难以满足需求。
[0003]铬族元素即元素周期表VIB族元素,包括铬、钼、钨三种元素，具有高硬度、高熔点特性，尤其是其中的钼钨两种元素或其各自合金具有优异的稳定性和高强度。此类细线材现有的主要工艺流程为：原料粗丝、退火、粗拉拔、退火、细拉拔、细丝，对于某些更细的规格则还会在细拉拔之后增加一个碱性电解减径工序以清洁表面并进一步腐蚀表面从而达到更小线径。
[0004]铬族元素及其合金材料的变形加工工艺可分为两大类,即热变形加工和冷变形加工。热变形加工工艺是在金属再结晶温度以上的塑性变形加工，其常见的加工方法有锻造和型材的热弯、热压以及热拉拔成型等。在热拉拔变形加工过程中，施加较小的压力即可达到材料的屈服点使其发生塑性变形，并且可释放原生或加工应力，从而在低断丝风险下变形延展为更细更长线材。与热加工变形工艺相反,冷变形加工就是在再结晶温度以下的塑性变形加工。在冷拉拔变形加工过程中，材料会承受较大的剪切力、压力、弯曲力、冲击力和摩擦力，可得到更致密的晶相组织，更高机械强度、表面硬度和耐磨性,但铬族元素由于硬度较高,采用传统冷拉拔工艺会导致拉丝模磨损过大且断线率高而无法实现量产。
[0005]对于铬族元素及其合金丝，目前主流拉拔工艺为在原料丝上涂布石墨乳作为固态润滑剂，并在加热状态下经过多个拉丝模逐级拉伸变形成为更细金属丝。如中国专利技术专利CN201410075866公开了一种电解液辅助冲击制备圆柱体微细钨丝电极的电解加工方法，包括以下步骤：将钨丝电极制备材料放入夹具中，固定夹紧；根据制备画柱体微细钨丝电极的尺寸要求，输入加工数据，准备加工；加工前先接通压力系电源，使电解液经过压力泵的作用，通过喷嘴系统将电解液向制各材料上方冲击；然后接通机床电源，制备材料在电机带动下作旋转运动，不锈钢板对制备材料进行电解加工，同时电解液沿作旋转运动的制备材料向下冲击电解加工区并流回电解液槽中从而实现电解液循环流动；利用电解液辅助冲击制备圆柱体微细钨丝电极能提高电解加工的效率和质量，避免加工时钨丝电极形成“纺锤”状结构，从而制得直径均匀的圆柱体微细钨丝电极。该专利技术虽实现了微细钨丝的加工,并且使得电极丝外形较为规整,但只能适合于变形量不大的条件下进行实验室规模制备,不适合工业规模化生产。
[0006]中国专利技术专利 CN111185487 公开了一种线切割钼丝的拉拔工艺方法，对线切割钼丝采用只对模具进行加热而不对丝材进行加热的工艺。第一道模的模具加热温度为 350℃~300℃，优选 320℃.随着加工的进行，模具的加热温度逐步递减 15℃，当丝材直径<
0.25m时，加工时无需对模共加热。通过该热拉拔工艺所制备钼丝强度及疲劳性仍有改善空间，且能源消耗较大。
[0007]中国专利技术专利 CN101368287 公开了一种多工序组合的超细钼丝连续加工方法，该方法包括以下步骤：(a）横向并排均匀布设多个装有 NaOH 溶液的电解槽且其外部充氢保护，相邻两电解槽的极性相反：(b)高温腐蚀减径、消除应力退火和直化：将待加工钼丝拉直后，以 V=1~50m/min 的行进速度依次从多个电解槽中横向穿过且加热温度至 800~1100℃。该专利技术工序步骤繁杂、需通过腐蚀减径才能得到更细钼丝,且能耗较高。
[0008]中国专利技术专利CN109622641 公开了一种高效不锈钢拉丝工艺。包括以下步骤:不锈钢材料的准备,拉丝模预热,固定加热功率。开始拉丝加工，添加润滑剂，第一次拉丝，第一次退火，第二次拉丝，第二次退火，最终拉丝，涂抹保护油，缠绕收纳，检验入库，定期定点抽查,该专利技术的有益效果是:通过设置第一次退火,第二次退火，涂抹保护油与定期定点抽查，设置的对此退火处理，能够有效的提高不锈钢丝的强度与韧性，从而延长不锈钢丝的使用寿命但该专利技术工序复杂，须经多次热处理并进行热拉拔且能耗较高。
[0009]经检索分析，现有的铬族金属及其合金丝的拉拔工艺均难以实现更大的压缩率，能耗较高。如何制备得到更高强度和耐疲劳性的细丝是本领域普遍存在的技术问题。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种表面合金化金属丝制造工艺及金属丝以提高金属丝的强度、硬度及细度，本专利技术的目的之二在于提供一种表面合金化金属丝的制备装置，以实现了金属丝的连续自动化生产。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术公开了一种表面合金化金属丝制造工艺，包括以下步骤：S1. 选取原料粗丝作为金属丝的内芯基体；所述原料粗丝为铬族元素金属或者铬族元素金属为主要成分的合金。
[0011]S2.对原料粗丝的表面进行第一次表面处理。
[0012]S3.在原料粗丝的表面覆盖至少一层的延展性金属层，所述延展性金属层为延展性金属材料制成，所述延展性金属材料的延伸率≥10%。
[0013]S4.在500℃~1000℃温度下使原料粗丝表面的延展性金属层融合为均匀一层或带梯度的数层金属层,得到半成品金属丝。该步骤为合金化步骤，利用高温使外圈的延展性金属层（即相当于固相金属润滑层）向内扩散融合为均匀或带梯度的合金层，并进一步增强该固相金属润滑层与内芯基体间结合力。
[0014]S5.将步骤S4得到的半成品金属丝表面进行第二次表面处理。
[0015]S6.使半成品金属丝表面附着润滑液，在常温下进行冷拉拔，使半成品金属丝拉拨变形为目标线径的金属丝。由于金属层表面附着的润滑液，为液态润滑，而在原料粗丝表层的延展性金属材料成为固态润滑，从而使得原料粗丝在固态润滑及液态润滑的双效作用下拉拔变形为目标线径的金属丝。通过固液两层润滑层，实现了铬族元素金属或者铬族元素金属为主要成分的合金的冷拉拔成型的效果（铬族元素金属或者铬族元素金属为主要成分的合金在无润滑作用下难以进行冷拉拔）。通过调节走线速度和温度或电流以平衡控制合金化速度和镀层金属升华散逸。
[0016]优选的：步骤S2中第一次表面处理包括：
S21.脱脂：让原料粗丝经过碱性脱脂剂，去除表面油污和氧化物；水洗，洗去表面残留碱性脱脂剂。
[0017]S22.酸洗：让原料粗丝经过酸洗液，中和原料粗丝表面未能被碱性脱脂剂去除的污染物；去除氧化物并活化表面，洗去表面残留酸洗液。
[0018]优选的，步骤S4中采用惰性气体或者还原性保护气体进行加热，加热方式为感应加热、电阻加热、火焰灼烧、高温炉加热中的一种。
[0019]其中，步骤S5中第二次表面处理包括：S51.二次酸洗，将原料粗丝的金属层表面进行酸洗，以去除表面的金属氧化物；水洗，洗去表面残留酸洗液。
[0020]进一步的，所述原料粗丝为钨金属或钨合金；所述延展性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种表面合金化金属丝制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1. 选取原料粗丝作为金属丝的内芯基体；所述原料粗丝为铬族元素金属或者铬族元素金属为主要成分的合金；S2.对原料粗丝的表面进行第一次表面处理；S3.在原料粗丝的表面覆盖至少一层的延展性金属层，所述延展性金属层为延展性金属材料制成，所述延展性金属材料的延伸率≥10%；S4.在500℃~1000℃温度下使原料粗丝表面的延展性金属层融合为均匀一层或带梯度的数层金属层，得到半成品金属丝；S5.将步骤S4得到的半成品金属丝的表面进行第二次表面处理；S6.使半成品金属丝表面附着润滑液，在常温下进行冷拉拔，使半成品金属丝拉拔变形为目标线径的金属丝。2.如权利要求1所述的表面合金化金属丝制造工艺，其特征在于：步骤S2中第一次表面处理包括：S21.脱脂：让原料粗丝经过碱性脱脂剂，去除表面油污和氧化物；水洗，洗去表面残留碱性脱脂剂；S22.酸洗：让原料粗丝经过酸洗液，中和原料粗丝表面未能被碱性脱脂剂去除的污染物，去除氧化物并活化表面；水洗，洗去表面残留酸洗液；步骤S4中采用惰性气体或者还原性保护气体进行加热，加热方式为感应加热、电阻加热、火焰灼烧、高温炉加热中的一种；步骤S5中第二次表面处理包括：S51.二次酸洗，将半成品金属丝的表面进行酸洗，以去除表面的金属氧化物；水洗，洗去表面残留酸洗液；S52.烘干，烘干表面水。3.如权利要求1所述的表面合金化金属丝制造工艺，其特征在于：所述原料粗丝为钨金属或钨合金；所述延展性金属材料为铜、锡、锌、钴、镍、锰金属元素中的一种或几种。4.如权利要求1所述的表面合金化金属丝制造工艺，其特征在于：步骤S3中在原料粗丝的表面电镀延展性金属层，所述延展性金属层包括一层中间金属层及一层或数层的外金属层，具体包括以下步骤：S31.预镀，在原料粗丝表面预镀一层中间金属层，所述中间金属层的厚度H1≤2μm；洗去表面残留预镀液；S32.电镀，在预镀的中间金属层上电镀一层或数层外金属层，所述每一层外金属层的厚度小于等于20μm；或者，步骤S3中在原料粗丝的表面热镀延展性金属层，将延展性金属材料在500℃~1200℃加热熔化，形成热镀液，将原料粗丝从该热镀液中经过，使原料粗丝表面热镀形成一层延展性金属层。5.如权利要求4所述的表面合金化金属丝制造工艺，其特征在于：所述中间金属层为镍、钴、锰金属或其合金；在预镀的中间金属层上电镀两层外金属层，第一外金属层为铜或铜合金，电镀完成后，洗去表面残留铜液；再电镀第二层外金属层，所述第二外金属层为锌、锡或其合金，电镀完成后洗去表面残留液。
6.如权利要求1所述的表面合金化金属丝制造工艺，其特征在于：步骤S6中冷拉拔多次，设置每次拉拔金属丝的变形程度在1～10%；所述润滑液为水基润滑液；每一次冷拉拔后金属丝进行退火处理后再进入下一次拉拔。7.一种金属丝，其特征在于：采用权利要求1～6任一项所述的表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，张明，卢保松，
申请(专利权)人：厦门惟度新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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