金屬纖維概論

1、金屬纖維概論一、金屬纖維簡介  金屬纖維是近年來發(fā)展起來的新型工業(yè)材料，是現(xiàn)代科學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域。金屬纖維通過金屬絲材復(fù)合組裝，多次集束拉拔、退火、固溶處理等一套特殊工藝制成，每股有數(shù)千、數(shù)萬根。金屬纖維表面積非常大，使其在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、磁性、熱阻和熔點(diǎn)等方面有著超常的性能。金屬纖維絲徑可達(dá)1-2微米，延伸率大于1%，纖維強(qiáng)度可以達(dá)到1200-1800Mpa，甚至超過了材料本身的抗拉強(qiáng)度。由于金屬纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性能以及表面性能等在纖維化過程中發(fā)生了顯著的變化，金屬纖維不但具有金屬材料本身固有的高彈性模量、高抗彎、抗拉強(qiáng)度等一切優(yōu)點(diǎn)，還具有非金屬纖維的一些特殊的性能和廣

2、泛的用途。金屬纖維與有機(jī)、無機(jī)纖維相比，具有更高的彈性、撓性（8µm的不銹鋼纖維的柔軟性相當(dāng)于13µm的麻纖維）、柔韌性、粘合性（在適度表面處理時(shí)，和其他材料的接合性非常好，適用于任何一種復(fù)合素材）、耐磨耗性、耐高溫（在氧化環(huán)境中，溫度達(dá)600可連續(xù)使用）、耐腐蝕（耐HNO3、堿及有機(jī)溶劑腐蝕）性，更好的通氣性、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性以及自潤滑性和燒結(jié)性。同時(shí)，金屬纖維獨(dú)特的環(huán)保及可重復(fù)利用性，更是大大提高了其在社會生產(chǎn)生活中的使用價(jià)值。以金屬纖維為基材構(gòu)成的復(fù)合材料在電子、化工、機(jī)械、軍事、紡織、食品、醫(yī)藥等行業(yè)被廣泛開發(fā)利用，開拓了廣闊的應(yīng)用前景。金屬纖維作為一種新興的

3、纖維材料已經(jīng)受到政府部門及各行各業(yè)的高度重視。二、金屬纖維外觀    金屬纖維從外觀上看多種多樣。按材質(zhì)分有不銹鋼纖維、碳鋼纖維、鑄鐵纖維、銅纖維、鋁纖維、鎳?yán)w維、鐵鉻鋁合金纖維、高溫合金纖維等；按形狀則可分為長纖維、短纖維、粗纖維、細(xì)纖維、鋼絨、異型纖維等。三、金屬纖維生產(chǎn)方法      金屬纖維的生產(chǎn)方法有傳統(tǒng)的拉絲切斷法、還有熔抽法、集束拉拔法、刮削法、切削法等。目前纖維最小的直徑可達(dá)0.5微米，最長可達(dá)幾十米甚至幾百米。目前各國生產(chǎn)的金屬纖維中，碳鋼纖維居多，其次是不銹鋼、鋁、黃銅纖維和鑄鐵纖維。

4、但從用途上看異型粗纖維的需要量大，其次是細(xì)短纖維和細(xì)長纖維。四、金屬纖維應(yīng)用領(lǐng)域 1、金屬纖維紡織制品 金屬纖維又稱金屬微絲，顧名思義，金屬纖維即是一種極細(xì)的金屬絲。金屬纖維比頭發(fā)絲還細(xì)，比棉花還柔，比真絲手感還好，具有細(xì)微化和柔軟化的特征，又加上金屬纖維本身所具有的鮮亮明媚的金屬光澤以及其特殊的導(dǎo)電、屏蔽電磁波等功能，近年來金屬纖維在紡織界的應(yīng)用日趨增多。具體的用途如下：1.1金屬纖維紡織面料金屬纖維紡織面料指金屬經(jīng)高科技拉絲處理成金屬纖維后植入衣料內(nèi)而形成的一種高檔面料。金屬纖維紡織面料以滌棉、錦棉、錦滌、全棉金屬纖維面料為主，金屬纖維含量一般在3%-8%左右，一般同等

5、技術(shù)水平下，金屬纖維所占的比例越大，成本價(jià)格則越高。因?yàn)橹踩虢饘倮w維的緣故，金屬纖維紡織面料風(fēng)格美觀獨(dú)特、手感光滑柔軟、色澤鮮亮明媚，散發(fā)出閃亮而高貴的金屬特有光澤，并具有非常好的反亮光效果，在陽光及燈光下則更加明顯。金屬纖維所特有的高彈性模量又賦予了金屬纖維紡織面料獨(dú)特的記憶性和褶皺效果，具有群皺的感覺。金屬纖維紡織面料的緩慢釋放形態(tài)記憶功能就像太空舞步一般慢慢恢復(fù)原有的形狀，同時(shí)自然褶皺形成的動感是金屬纖維紡織面料的又一個(gè)亮點(diǎn)，光折射與動感相結(jié)合的構(gòu)想促使具有視幻藝術(shù)效應(yīng)的紗線產(chǎn)生，精致與粗獷的深淺變化，表面粗糙與光滑的配合，以及捻度的變化增強(qiáng)等都可增強(qiáng)形狀記憶效果。在高檔服裝設(shè)計(jì)中，金屬

6、纖維的應(yīng)用被認(rèn)為是點(diǎn)睛之筆，活潑的色彩、亮麗的光澤、防輻射抗靜電等健康概念，都注定了它是未來時(shí)尚市場的寵兒。金屬纖維紡織面料除了可以用于男女高檔服裝的制作，彰顯穿著者優(yōu)雅、華貴、浪漫氣質(zhì)以及高端品位外，還具有其他更加廣泛的用途。純金屬纖維紡織品可用于制作枕式密封帶、除塵袋、熱工件傳送帶、隔熱簾、耐熱緩沖墊等；金屬纖維混紡織品則可用來制作高壓屏蔽服、防靜電工作服、防靜電地毯、電磁波防護(hù)服及防護(hù)罩、孕婦服、醫(yī)療手術(shù)服等。金屬纖維紡織品還可以用于制作假軍事目標(biāo)及雷達(dá)靶子，在作戰(zhàn)中起到迷惑敵方的作用。金屬纖維紡織面料的特殊性能及廣泛用途使得市場上對金屬纖維紡織面料的需求量愈來愈大，更由此促生了一些非規(guī)

7、范化的、小型的金屬纖維生產(chǎn)廠商。這些小型加工廠所加工的金屬纖維在抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸系數(shù)、表面光滑度以及線徑大小等多方面都達(dá)不到紡織機(jī)械的使用標(biāo)準(zhǔn)。而用上述不達(dá)標(biāo)的金屬纖維加工制作而成的金屬纖維紡織面料則極易出現(xiàn)折痕、蚊子嘴、斷絲等問題（折痕，即布面上金屬絲局部折疊，形成不可恢復(fù)的印痕；蚊子嘴，即金屬絲打圈、扭結(jié)，空出布面；斷絲，是指金屬絲被拉斷、扭斷后，出現(xiàn)絲頭），嚴(yán)重影響面料的成品質(zhì)量，給面料加工企業(yè)造成不可挽回的損失。我國金屬纖維制造業(yè)本身起步較晚，紡織專用金屬纖維的研究更是處于萌芽階段。萊蕪龍志工貿(mào)有限公司是國內(nèi)首家研究、開發(fā)、生產(chǎn)紡織專用金屬纖維的老牌金屬纖維加工制作廠家，經(jīng)過公

8、司科研團(tuán)隊(duì)近十年的努力，終于研制出了最高端、最實(shí)用、最穩(wěn)定、各項(xiàng)系數(shù)均達(dá)到甚至超過紡織行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)紡織專用金屬纖維。萊蕪龍志工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的紡織專用金屬纖維采用進(jìn)口316L優(yōu)質(zhì)不銹鋼再伸線為原料，用天然鉆石拉絲模和全電腦數(shù)控不銹鋼微拉設(shè)備精撥而成，開拓了金屬纖維在紡織行業(yè)應(yīng)用的先河；以其高端的品質(zhì)和極高的利用率得到了世界各地新老客戶的一致認(rèn)可，是眾多紡織服裝企業(yè)的首選產(chǎn)品。1.2金屬纖維防輻射面料金屬纖維防輻射面料利用了金屬纖維所特有的、穩(wěn)定的電磁屏蔽性能。其制作方法如下：首先采用直徑在3µm-50µm之間的金屬纖維結(jié)成金屬纖維網(wǎng)，然后將其夾在兩層天然材質(zhì)面料之間

9、，最后通過刺繡或者縫紉將其縫合成單層狀面料，刺繡或者縫紉的縫合線可以對金屬纖維網(wǎng)加以保護(hù)，并可形成美觀的裝飾性圖案。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá)，有線、無線設(shè)備的應(yīng)用，我們的生活環(huán)境已經(jīng)被各式各樣的電磁波所包圍，我們的身體也遭受到了不同程度的電磁波輻射危害，在某些特種行業(yè)，電磁輻射甚至危及生命。電磁波的污染將可能成為人類環(huán)境污染、水污染及空氣污染后的第四種嚴(yán)重污染源。在如此迫切的局勢下，各類防輻射產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，其中最受歡迎、效果最好的莫過于防輻射面料。目前市場上的防輻射面料有如下四種：金屬纖維防輻射面料、多元素（納米）防輻射面料、銅/鎳離子防輻射面料以及銀纖維防輻射面料。金屬纖維防輻射面

10、料的防輻射性能較高，而且金屬纖維防輻射面料更具美觀、耐洗滌、著色容易、透氣性好、屏蔽性能穩(wěn)定、制造成本合理等優(yōu)點(diǎn)，是目前最常用的防輻射面料；多元素（納米）防輻射面料雖然理論上防輻射效果較好，但是不能洗滌且生產(chǎn)成本高，一般只能用作服裝的夾層屏蔽材料；銅/鎳離子防輻射面料與多元素防輻射面料相似，手感、色澤等方面則稍欠于多元素防輻射面料，極少用于服裝生產(chǎn)；銀纖維防輻射面料是目前市場上各商家炒作最厲害的防輻射面料，其功用效果被炒的神乎其神，客觀來說，銀纖維防輻射面料與金屬纖維防輻射布料的防輻射性能不相上下，但是其成本太高且顏色單一，只適合用做服裝的離子布，再加上不少生產(chǎn)廠家在高利潤的誘導(dǎo)下，用成本低、

11、性能差的金屬化涂層布料魚目混珠謀取不正當(dāng)利益，使得市場上的銀纖維防輻射面料空有其談、名不符實(shí)。1.3金屬纖維抗菌保健紡織面料金屬纖維具有很好的抗菌性能，其抗菌作用明顯且持久。因?yàn)榻饘匐x子性極強(qiáng)，金屬纖維紡織面料每平方厘米可釋放出5000-8000個(gè)負(fù)離子，經(jīng)醫(yī)學(xué)界檢驗(yàn)證明，金屬纖維制品可抑殺多種菌株，而且抑菌效果令人滿意。2、金屬纖維過濾材料    金屬纖維過濾材料（即金屬纖維燒結(jié)氈）是金屬纖維應(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域。金屬纖維燒結(jié)氈采用極其精細(xì)的金屬纖維（直徑精確到微米）經(jīng)無紡鋪制、疊配經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。金屬纖維燒結(jié)氈由不同孔徑層形成孔梯度，可控制得到極高的

12、過濾精度和更大的納污量。金屬纖維燒結(jié)氈具有三維網(wǎng)狀、多孔結(jié)構(gòu)、孔隙率高、表面積大、孔徑大小分布均勻等特點(diǎn)，能連續(xù)保持過濾網(wǎng)布的過濾作用。金屬纖維氈與傳統(tǒng)粉末冶金法過濾材料相比具有高強(qiáng)度、高容塵量、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)；與絲網(wǎng)過濾材料相比具有過濾精度高、透氣性好、比表面積大和毛細(xì)功能強(qiáng)等特點(diǎn)。有效地彌補(bǔ)了金屬網(wǎng)易堵易損的弱點(diǎn)、粉末過濾產(chǎn)品易碎流量小的不足，具有普通濾紙、濾布不能相媲美的耐溫、耐壓等特點(diǎn)，尤其適用于高溫、高粘度、高精度以及有腐蝕介質(zhì)等惡劣條件下。金屬纖維燒結(jié)氈的特性如下：1.納污容量大，過濾精度高，壓力上升慢，更換周期長；2.高孔隙率和優(yōu)良的滲透率，壓力損失小，流量大；3.耐腐蝕、耐高

13、溫：耐酸、堿、有機(jī)溶劑、藥品等的腐蝕，可在480的環(huán)境中長期使用；4.易于加工、成型、焊接；5.可根據(jù)用戶要求特別生產(chǎn)加強(qiáng)型、加厚型、加護(hù)網(wǎng)及其它各種規(guī)格； 鑒于金屬纖維燒結(jié)氈的以上種種特性，其被廣泛應(yīng)用于高分子聚合物過濾、石油化工、電子高溫氣體除塵、煉油過程的過濾、粘膠過濾、超濾器的預(yù)過濾、真空泵保護(hù)過濾器、濾膜支撐體、催化劑載體、汽車安全氣囊、飛機(jī)艦船等燃油過濾、液壓系統(tǒng)過濾等各相關(guān)領(lǐng)域。 3、金屬纖維型導(dǎo)電塑料 通常認(rèn)為塑料導(dǎo)電性極差，因此被用來制作導(dǎo)線的絕緣外套。但最近澳大利亞的研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將一層金屬纖維制成的極薄的金屬膜覆蓋至一層塑料層之上，并借助離子束將其混

14、入高分子聚合體表面，將可以生成一種價(jià)格低、強(qiáng)度高、韌性好且可導(dǎo)電的塑料膜。取得這一成果的小組由兩位來自澳大利亞昆士蘭大學(xué)的專家領(lǐng)導(dǎo)，分別是保羅·麥里迪斯(PaulMeredith)教授和助理教授本·鮑威爾(BenPowell)，以及一位來自新南威爾士大學(xué)的專家亞當(dāng)·米考林(AdamMicolich)教授。他們的這一成果已經(jīng)發(fā)表于ChemPhysChem雜志。該項(xiàng)研究所依據(jù)的實(shí)驗(yàn)由前昆士蘭大學(xué)博士生安德魯·斯蒂芬森(AndrewStephenson)進(jìn)行。為了顯示這種材料的潛在應(yīng)用價(jià)值，小組采用這種材料，參照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作了電阻溫度計(jì)。在和同類型的鉑電阻溫度

15、計(jì)進(jìn)行對比測試時(shí)，新材料制作的產(chǎn)品顯示了類似，甚至更優(yōu)越的性能?！斑@種材料的有趣之處在于我們幾乎保留了高分子聚合物的全部優(yōu)勢機(jī)械柔韌性、高強(qiáng)度，低成本，但與此同時(shí)它卻又具有良好的導(dǎo)電性，而這通?？刹皇撬芰蠎?yīng)該具有的特性?！泵卓剂纸淌谡f?！斑@種材料開創(chuàng)了一個(gè)塑料導(dǎo)體的新天地。”近年來，導(dǎo)電塑料引起了人們的興趣，這方面的研究報(bào)道很多，這是由于導(dǎo)電塑料法具有3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：無需二次加工；屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經(jīng)濟(jì))；在長期使用過程中(如震動、濕熱環(huán)境因素下)安全、可靠，不會像表面法那樣產(chǎn)生剝離和脫落現(xiàn)象。金屬纖維填充型導(dǎo)電塑料是目前導(dǎo)電塑料研究的主要方向，主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于

16、集成電路和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化電子機(jī)器已從工業(yè)用向民用品發(fā)展。為了提高處理能力，使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化，其信號水平減小，這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外，電子設(shè)備也向外放射電磁波，因此很容易造成電子機(jī)器的誤動作、圖象和聲音干擾。進(jìn)入80年代，電子機(jī)器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質(zhì)輕且強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工、生產(chǎn)效率高、總成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，塑料是絕緣體，對于電磁波來說，完全可以透過。因此，賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個(gè)有待研究的十分迫切的課題。4、金屬纖維增強(qiáng)復(fù)合材料  金屬纖維與鋁合金壓鑄，可

17、作汽車發(fā)動機(jī)連桿材料，這種復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料相比，在保持同樣強(qiáng)度和剛度的同時(shí)，可減輕30%的重量;金屬纖維作為半金屬無石棉的摩擦材料廣泛用于汽車、礦山、鍛壓機(jī)械所用的制動器，此類主要為金屬短纖維，直徑20300微米，長度230mm;用鋼纖維制成的纖維軸承比傳統(tǒng)的用粉末冶金軸承有更好的自潤滑性，適用于真空、高溫、或者無供油狀態(tài)環(huán)境下使用;水泥中加入鋼纖維制成鋼纖維混凝土，可以大大提高建筑物的質(zhì)量。5、金屬纖維防偽材料 每一種金屬纖維都有自己特有的微波信號，這一特性已被用于進(jìn)行范圍識別、防偽標(biāo)志等。用金屬纖維制成的條形碼比用金屬粉末制成的條形碼具有更強(qiáng)的識別功能；將金屬纖維與紙漿混合制造

18、的特殊紙張已被用于銀行的賬單、票據(jù)、有價(jià)證券以及單位信函用紙；另外，金屬纖維還可用于個(gè)人身份證明的身份證、護(hù)照、信用卡等方面的防偽識別。 6、金屬纖維吸音材料 將金屬纖維鋪制并燒結(jié)得到的薄型金屬纖維氈可用作一些特殊環(huán)境和條件下的隔音材料，如在高溫和高分貝條件下,傳統(tǒng)吸音材料的吸音效果不好，而用金屬纖維氈則非常有效，其原因是金屬纖維氈具有耐高溫性，同時(shí)他的多孔性和空隙曲折相連性改變了聲音傳播的路徑，傳播中降低了聲音的能量，達(dá)到了降噪的目的。目前已應(yīng)用的典型例子就是用于降低飛機(jī)發(fā)動機(jī)和渦輪機(jī)的噪音。7、金屬纖維電池電極材料    目前國際上已形成產(chǎn)業(yè)的Ni-MH電池中主要是采用發(fā)泡鎳作為陽極支撐材料。由于發(fā)泡鎳是采用電化學(xué)方法制備的，因此用發(fā)泡鎳制備的Ni-MH電池存在充放電次數(shù)少（500次），能量低、電壓不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了Ni-MH電池的發(fā)展。用鎳?yán)w維制成的金屬纖維氈具有強(qiáng)度高、冶金結(jié)合強(qiáng)、比表面積大等特點(diǎn)，用它制備的Ni-MH電池具有高的充電放電次數(shù)（1000次）、電壓穩(wěn)定性好、電容量大、抗電流沖擊性好等特點(diǎn)，特別適用