专利名称：提供盘绕刨削的金属纤维的方法
技术领域：
本发明涉及金属纤维，具体来说，涉及盘绕刨削的纤维(coil shaved metal fiber)和提供盘绕刨削的金属纤维的方法。
背景技术：
从US4930199中可以了解到盘绕刨削的金属纤维。包括好几层不同金属或 金属合金的盘绕刨削的纤维可从WO2005/028135A1中得以了解。由于采用盘 绕刨削工艺过程，盘绕刨削的金属纤维通常具有基本上矩形的截面。这不同于 例如成束拉拔的金属纤维，后者通常具有五角形或六角形的横截面。盘绕刨削 的金属纤维还不同于诸如钢丝绒那样的其它机加工出的金属纤维。钢绒通常具 有更像是三角形的截面。
目前已知的盘绕刨削的纤维具有若干个缺点，这些缺点与目前所知的从盘 绕金属箔中刨削金属纤维的工艺过程的局限性有关。
目前公知的盘绕刨削的金属纤维仅可以相对高当量直径提供。这是因为， 一方面当量直径取决于所用的箔的厚度，而另一方面，取决于切削速度，艮P， 沿心轴轴向方向设置在旋转心轴上的盘巻每转的切削工具的前进量。尽管公知 某些金属箔的厚度为l(Htm，但如果对于相当数量的金属合金来说，提供厚度 小于35pm的可加工的箔如果不是不可能的，也是很困难的。 一方面，如果以 小于约lO)iim切削速率进行刨削不是不可能的话，那么也是很困难的。目前， 箔厚度都选自成大于切削速率。当箔太薄或切削速率太小时，刨削操作就面临 多次过程中断，即金属纤维束断掉。
可以认为盘绕刨削纤维的这些断裂是由于刨削操作本身引起的纤维表面的 不规整(upsetting)造成的。
业已发现，盘绕刨削的金属纤维颇为不均匀，尤其是刨削过程中与切削工 具接触的侧面。这些侧面是其长度基本上等于所用箔厚度的那些侧面。可以认为，造成如此粗糙表面的不规整沿着纤维长度在纤维罩盖表面处形成薄弱点。 由于箔厚度通常选择大于切削速度，所以，沿着至少纤维表面的50%以上出现 粗糙的表面。
尽管其当量直径相对较大，但如目前所知的盘绕刨削的金属纤维是相当地 易碎，也可认为是由于纤维表面的扰乱和形成许多薄弱点的缘故。断裂的力取
决于纤维细度(tex (特))(也称之为比应力并表达为N/tex)，或取决于纤 维径向横截面的表面面积，因此，取决于当量直径(也称之为应力，并表达为 N/pm2)，该断裂的力与由相同金属材料制成的金属丝的通常相当值相比是非 常低的。
目前公知的盘绕刨削的纤维还显示出在成束的盘绕刨削的金属纤维中金属 纤维当量直径有相对较大的偏差。这种大的偏差使得成束的盘绕刨削的金属纤 维不适用于特殊的应用，必须使用具有该当量直径的较昂贵的成束拉拔的金属 纤维。
发明内容
本发明的目的是提供改进的盘绕刨削的金属纤维及其制造方法。本发明的 优点是提供具有比目前已知的盘绕刨削的金属纤维小的当量直径的盘绕刨削 的金属纤维。本发明某些实施例的优点在于，盘绕刨削的金属纤维具有根据当 量直径而定的抗断裂的能力，其相较于目前已知的盘绕刨削的金属纤维的根据 当量直径而定的抗断裂能力有了提高。根据本发明的盘绕刨削的金属纤维不易 碎。本发明某些实施例的优点在于，盘绕刨削的金属纤维具有粗糙度降低的纤 维表面，该表面也称之为纤维的罩盖表面。
本发明的目的是提供一种改进的生产盘绕刨削的金属纤维的方法。本发明 的优点是，可提供当量直径较小的盘绕刨削的金属纤维，尤其是，以更加有效 和更加经济的方式提供当量直径较小的盘绕刨削的金属纤维。当量直径较小的 金属纤维可用来提供由此金属纤维提供的更加有效的纤维介质，诸如包括较细 即较小的当量直径的金属纤维的过滤器介质，其具有较高过滤率和较高过滤效 率。该方法可生产出具有提高的根据其当量直径而定的抗断裂能力和/或粗糙度 降低的纤维罩盖表面的盘绕刨削的金属纤维。根据本发明的金属纤维示出比目前己知的盘绕刨削的金属纤维小的当量直 径的标准偏差。
该方法允许由通常认为难于加工的金属合金，例如奧氏体钢的金属合金， 来提供金属纤维。根据本发明方法的某些实施例允许提供特殊的金属间化合的
纤维，例如，FexAly-alloy纤维，它们特别用于金属纤维绒的气体过滤应用中，
例如，烧结的金属纤维绒。
上述目的根据本发明通过一种提供盘绕刨削的金属纤维的方法和盘绕刨削
的金属纤维来达到。
根据本发明第一方面， 一种提供盘绕刨削的金属纤维的方法包括如下步骤 一提供金属复合箔，该金属箔包括至少两层用来转变为金属纤维的金属层 (Lx)，每对相邻的金属层被由牺牲金属提供的牺牲层(Sy)彼此分开，每个
牺牲层(Sy)具有第一和第二表面，由此，对于每层牺牲层，第一表面接触成
对的相邻金属层中的一层，而第二表面接触成对的相邻金属层中的另一层； —将所述金属复合箔盘绕的轴上，由此，提供具有自由端表面的金属巻； 一转动金属巻并借助于切削工具切削该金属巻的自由端表面，由此，提供
复合纤维束；
一从复合纤维中移去牺牲层的牺牲金属，由此，提供金属纤维束，每根金 属纤维从各金属层(Lx)中的一个获得。
较佳地，将牺牲金属附着到金属层，并相对于金属层保持在其位置上。由 此获得像一个整体那样工作的金属复合箔。
该方法具有的优点在于，可有效地提供盘绕刨削的金属纤维。该盘绕刨削
的纤维的当量直径可做得在0.01pm至26pm之间的范围内。产量和成本可保 持低于相当直径的成束拉拔的金属纤维。
它还允许提供不容易或甚至不可能进行加工的金属合金的金属纤维，例如 合金AISI300-系列、例如AISI316L的金属纤维。因为它们固有的韧性，这些 合金制造成的金属板和箔更加难于被切削。通过组合几层较厚的金属，彼此用 牺牲金属层分开，以提供一复合箔，该复合箔还可厚度减小，因此，以基本上 相同的比率减小每层复合箔。此外，牺牲层的存在便于切削，于是，即使用不
易加工的金属合金，也可获得当量直径相对小的纤维。该方法具有的优点还在于，与目前公知的盘绕刨削的纤维相比，其提供的 盘绕刨削的金属纤维的至少一个侧面通常两个侧面具有减小的粗糙度(较为光 滑)。盘绕刨削的金属纤维具有大致的矩形形状，该矩形在刨削过程中与牺牲 金属层接触的那侧提供盘绕刨削的金属纤维的粗糙度较低的侧面。罩盖表面的 粗糙度较低侧面可以是矩形横截面的长侧。因此，纤维罩盖表面的很大部分设 有粗糙度较低的表面。不受理论的限制，可以相信，与用同样金属材料制造的
金属丝的普通相当值相比，提供粗糙度较低的表面是提高根据纤维细度(tex)
而定的断裂的力的原因，或是提高根据纤维径向横截面的表面面积而定(因此
根据当量直径而定)的断裂的力的原因(也称之为应力，并表达为N/nm2)。 对于作为本发明主题的盘绕刨削的纤维，可测得根据纤维径向横截面的表面面 积而定的断裂的力在700Mpa至3000Mpa范围内，诸如800Mpa、 1200Mpa、 1800Mpa或2400Mpa (其中Mpa等于N/mm2)。
业已发现，从根据本发明第一方面的方法获得的同一束金属纤维中测得的 不同金属纤维的当量直径的偏差明显小于用现有技术方法获得的可当的盘绕 刨削的金属纤维测得的偏差。
根据实施例，金属层的数量可以在从2至2500的范围内，但也可采用更多 金属层。
根据本发明的某些实施例，在用于在轴上盘巻所述金属复合箔时的每层金 属层(Lx)的厚度可在O.Olpm至10lam范围内，例如，0.05pm、 O.lpm、 0.5pm、 l(im、 2,、或5,。
根据本发明某些实施例，金属复合箔可包括至少两个金属层(Lx)，所述 至少两层金属层中的一层具有第一厚度，而至少两层金属层中的另一层具有第 二厚度，第一和第二厚度彼此不同。
该实施例允许制造成束的盘绕刨削的金属纤维，且该金属纤维束在同一束 中包括具有不同的当量直径的金属纤维。然而，对于具有特定当量直径的纤维 组中的每一个来说，该特定当量直径上的偏差很小，至少比已知现有技术的可 当的盘绕刨削的金属纤维小。
根据本发明某些实施例，金属复合箔包括至少两层牺牲层(Sy)，至少两 层牺牲层中的一层具有第一厚度，而至少两层牺牲层中的另一层具有第二厚度，由此，第一牺牲层厚度可不同于第二牺牲层厚度。
根据本发明某些实施例，提供金属复合箔的步骤可包括至少一个厚度减小 步骤，以在将所述金属复合箔盘绕到轴上的步骤之前，减小金属复合箔的厚度。 根据本发明某些实施例，在至少一个厚度减小步骤之前，每个金属层(Lx)的 厚度可在20pm至5000|im范围内，例如，50pm、 200nm或500|am。根据本发 明某些实施例，在至少一个厚度减小步骤之前，每个牺牲层(Sy)的厚度可在 lpm至lOOOpm范围内，例如，在lpm至lOiim范围内。
根据本发明某些实施例，提供金属复合箔的步骤可包括至少一个热处理步 骤，以在将所述金属复合箔盘绕到轴上的步骤之前，使金属复合箔经受热处理。
根据本发明某些实施例，提供金属复合箔的步骤可包括至少两个厚度减小 的步骤。可在至少两个厚度减小步骤中的一个步骤之后并在至少两个厚度减小 步骤的另一个步骤之前，施加至少一个热处理步骤，以使金属复合箔经受热处 理。
根据本发明一个实施例，从第一金属或金属合金的第一箔或层以及与第一 金属或金属合金的第一箔或层直接接触的第二金属或金属合金的第二箔或层 提供至少两个金属层(Lx)中的至少一个，通过施加到金属复合箔上的热处理 步骤和厚度减小步骤，该第一和第二金属或金属合金转化为金属间化合的金属 层。
根据本发明一个实施例，金属复合箔可包括至少两个金属层(Lx)，至少 两个金属层中的一层的金属合金不同于至少两个金属层中另一层的金属合金。
该方法还允许提供紧密混合的不同合金和/或不同当量直径的金属纤维的 纤维束。这可通过使用复合物内从不同金属合金提供和/或具有不同厚度的金属 层(Lx)来获得。
根据本发明一个实施例，各个金属层(Lx)可从选自以下组群的金属中得
到铝、镍、钛、铁、铬，或从包括这些金属中至少一种的合金中得到。如此
的合金例如可以是黄铜、钢、不锈钢，诸如AISI300系列的钢或AISI400系列 的钢，尤其是AISI 302、 AISI304、 AISI316、 AISI 430或AISI 440;或铁一镍 —铬(Fe-Ni-Cr)合金或铁一铬—铝(Fe-Cr-Al)合金，诸如ALUCHROME 、 FECRALLOY⑧或INCONEL 。较佳的铁一铬一铝合金包括4%以上的铝，或
9包括铪(Hf)和/或锆(Zr)和/或诸如镧(La)或钸(Ce)的稀土金属。
根据本发明一个实施例，各层牺牲层(Lx)的金属合金可以是铜(Cu)或 铜的合金。
根据本发明一个实施例，可通过溶解牺牲金属从复合纤维中除去牺牲层的 牺牲金属。溶解例如可使用牺牲层会溶解的任何合适酸来进行。
根据本发明一个实施例，该方法还可包括在将所述金属复合箔盘绕到轴上 之前，在金属复合箔的至少一个表面上提供覆层的步骤。
根据本发明第二方面，提供一种盘绕刨削的金属纤维。金属纤维具有基本 上矩形的横截面，金属纤维具有彼此相对的第一和第二侧面以及彼此相对的第 三和第四侧面，第一侧和第二侧面的高度(Hm)在0.01nm和lOiam之间的范 围内，第三和第四侧面的宽度(Wm)至少是Hm的3倍。第一和第二侧面具 有比第三和第四侧面高的粗糙度。第三和第四侧面的宽度(Wm)可在5pm和 50nm之间范围内。纤维的第一、第二、第三和第四侧面形成纤维的罩盖表面， 高度(Hm)在0.01pm和l(Him之间范围内的第一侧面和第二侧面还具有第一 粗糙度(Rl)，高度(Wm)为3倍Hm的第三侧面和第四侧面具有第二粗糙 度(R2)，第一粗糙度(Rl)大于第二粗糙度(R2)，其中，罩盖表面的最 多25%具有第一粗糙度(Rl)。
根据本发明某些实施例，纤维宽度(Wm)可比纤维高度(Hm)大，甚至 大很多。金属纤维的第一和第二侧面高度测量为矩形横截面的第一和第二彼此 相对侧的长度，对应于金属纤维的这些侧面。同样地，金属纤维的第三和第四 侧面的宽度测量为横截面的第三和第四侧的长度，对应于金属纤维的这些侧 面。
根据本发明某些实施例的这些金属纤维的优点在于，它们可以更容易地操 作，例如，由于在机械载荷(例如，在进一步的过程中赋予的)下刨削的纤维 断裂，可形成较少的灰尘和/或废的纤维(即，在以下过程中进一步操作或处理 时长度太短的纤维)。
根据本发明某些实施例，盘绕刨削的金属纤维可具有小于26|im的当量直 径，诸如在0.01|im至26pm的范围之内。当量直径可小于10^im，甚至小于5|im。
纤维具有的优点是，可以更有效、更廉价的方式制造这样的更细的金属纤维。
根据本发明某些实施例，盘绕刨削的金属纤维的断裂的力可在700Mpa至 3000Mpa范围内，诸如800Mpa、 1200Mpa、 1800Mpa或2400Mpa (其中Mpa 等于N/mm2)。
这些金属纤维具有的优点在于，它们可以更容易地操作，例如，由于在机 械载荷(例如，在进一步的过程中赋予的)下刨削的纤维断裂，可形成较少的 灰尘和/或废的纤维(S卩，在以下过程中进一步操作或处理时长度太短的纤维)。
根据本发明一个实施例，盘绕刨削的金属纤维可从选自以下组群的金属中 得到铝、镍、钛、铁、铬，或从包括这些金属中至少一种的合金中得到。如 此的合金例如可以是黄铜、钢、不锈钢，诸如AISI300系列的钢或AISI400系 列钢，尤其是AISI 302、 AISI304、 AISI316、 AISI 430或AISI 440;或铁一镍 —铬合金或铁一 铬一铝合金，诸如ALUCHROME 、 FECRALLOY⑧或 INCONEL 。较佳的铁一铬一铝合金包括4%以上的铝，或包括铪和/或锆和/ 或诸如镧或铈的稀土金属。
根据本发明的还有一方面，提供的一种纤维巻材，其包括根据本发明第二 方面的盘绕刨削的金属纤维。该巻材可以是无纺的或纺织的纤维巻材。纤维巻 材还可包括不同于根据本发明第二方面的盘绕刨削的金属纤维的纤维，和/或金 属粉末。
本发明特殊的和较佳的方面在所附的独立和从属权利要求中予以阐述。不 仅是如权利要求书中所明确地阐述的，从从属权利要求中得出的特征还可合适 地组合于独立权利要求的特征以及其它从属权利要求的特征。
尽管在本领域内装置在不断地改进、变化和演变，但可以相信本发明的概 念是代表了很新的和新颖的改进，包括与现有技术实践的差异，从而产生该种 类型的更加有效、稳定和可靠的装置。
从以下结合附图的详细描述中，将会更加明白本发明上述的和其它的特点、 特征和优点，附图借助于实例说明了本发明的原理。给出详细描述仅是为了示 例而已，并不限制本发明的范围。以下引用的标号涉及到诸附图。
11图l、图2、图3和图4代表根据本发明实施例的提供盘绕刨削的金属纤维 的方法的各步骤的示意图。
图5是根据本发明实施例的盘绕刨削的金属纤维的径向截面的示意图。 图6是作为根据本发明实施例提供盘绕刨削金属纤维的方法的中间产品的 一复合纤维的径向横截面的示意图。
在不同的图中，相同的标号表示相同或类似的元件。
具体实施例方式
现将参照特定的实施例并参照附图来描述本发明，但本发明不局限于此， 而是仅由权利要求书予以限定。所描述的附图仅是示意的而不是限制性的。在 附图中，某些元件的尺寸由于图示的目的可能被夸大并未按比例绘出。所有尺 寸和相对尺寸不对应于实践本发明实际的縮小尺寸。
此外，描述中和权利要求书中的术语"第一、第二、第三"等是用来在类 似元件之间区分，不一定是描述一种顺序，不管是时间的、空间的、等级的或 任何其它方式的顺序。应该理解到，如此使用的这些术语在合适的情况下可以 互换，而且这里所述的本发明的实施例能够以不同于本文所述或所示的其它顺 序进行操作。
此外，描述中和权利要求书中的术语"顶部、底部、上、下"等是用于描 述的目的，不一定描述相对的位置。应该理解到，如此使用的这些术语在合适 的情况下可以互换，而且这里所述的本发明的实施例能够以不同于本文所述或 所示的其它定向进行操作。
应该指出的是，权利要求书中所用的术语"包括"不应被诠释为局限于此 后所列的含义；它不排除其它的元件或步骤。因此应该诠释为规定了所述特征、 完整体、所涉及步骤或部件的存在，但不排除所述一个或多个特征、完整体、 步骤或部件或它们构成的组的存在或添加。因此，"一种包括装置A和B的 装置"的表达范围不应局限于仅由部件A和B构成的装置。对于本发明来说， 它意指装置的相关部件仅是A和B。
贯穿本说明书中提到"一个实施例"或"一实施例"，意指与该实施例相 结合描述的特殊的特征、结构或特点被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书中在各个地方出现的词语"在一个实施例中"或"在一实施 例中"不一定全指同一个实施例，但可以指同一实施例。此外，正如本技术领 域内的技术人员从本发明的揭示中所认识到的，特殊的特征、结构或特点可以 任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
类似地，应该认识到，在本发明示范实施例的描述中，本发明的各种特征 有时在一单个的实施例、附图或其描述中组合在一起，其目的是使本发明的叙
述流畅并有助于理解本发明一个或多个的各个方面。然而，本发明的方法不应 诠释为反映这样一种意图，即所要求保护的发明需要有比各个权利要求中所列 举的还要多的特征。相反，如以下权利要求所反映的，本发明的诸方面在于比 单个上述实施例的所有特征少的特征。因此，详细描述之后的权利要求书由此 以表达的方式纳入到该详细描述中，使各个权利要求独立地作为本发明的一单 独的实施例。
此外，尽管这里所述的某些实施例包括某些但不是其它的被包括在其它实 施例中的特征，不同实施例的各种特征的组合意图纳入在本发明的范围之内， 并形成本技术领域内的技术人员可理解的不同的实施例。例如，在以下的权利 要求书中，任何要求保护的实施例可以任何组合的方式使用。
此外，某些实施例在这里被描述为一种方法或一种方法的各种元素的组合， 它们可用计算机系统的处理器实施，或用其它实现其功能的装置来实施。因此， 带有实现如此一种方法或一种方法的元素的必要指令的处理器形成实施该方 法或方法的元素的装置。此外， 一种设备实施例中所述的元素是实现由该元件 执行的功能以图实施本发明的装置的一个实例，。
在本文提供的描述中，阐述了许多具体的细节。然而，应该理解到，没有 这些具体细节也可实践本发明的各种实施例。在其它实例中，还没有详细地示 出众所周知的方法、结构和技术，目的是不妨碍对本描述的理解。
以下的术语仅是提供来帮助理解本发明。
纤维的术语"当量直径"应被理解为具有圆形径向横截面的假想纤维的直 径，该圆形径向横截面的表面面积与所述相关纤维的径向横截面的表面面积相 同。通过从足够统计数量的采样测量值中计算平均值就可获得当量直径。
术语"切削速率"是在盘巻一次转动过程中朝向盘巻侧面沿着平行于盘巻转动轴线的方向切削工具位移所经过的距离。
一层的层厚度是根据一平面定向的层的厚度，该厚度在该层的两个外表面 之间进行测量，并沿着垂直于该平面的方向测量。
术语"牺牲金属"应被理解为将被消耗或除去的金属，不是存在的其它金 属，尤其不是金属纤维的金属。
现将通过对本发明几个实施例的详细描述来介绍本发明。显然，根据本技 术领域内的技术人员的知识，可以构造出本发明的其它实施例，而不脱离本发 明的真正精神或技术的传授内容，本发明仅由附后权利要求书中的条款予以限 定。
图l、图2、图3和图4一起示出根据本发明第一实施例的提供盘绕刨削的
金属纤维的方法的各步骤的示意图。 如图1所示，提供一具有理想成分和厚度的复合金属箔。
提供多个金属箔101，金属纤维由这些金属箔制造。还提供多个诸如铜(Cu) 那样的牺牲金属的箔102。诸箔叠置起来，且叠置成在各对相邻金属箔101之 间设置一牺牲金属的箔102。叠置或层叠诸箔以便形成一金属复合箔200，金 属复合箔包括至少两层用来转变为金属纤维并由金属箔101提供的金属层Lx。 每对相邻的金属层之间设置一层由牺牲金属提供的牺牲层Sy，每个牺牲层由 牺牲金属的箔102之一提供。
在一替代方法中，各个金属箔101在其一侧或两侧上借助于覆层技术覆上 一牺牲金属，例如，铜或铜合金，覆层技术诸如电化学涂敷、无电涂敷、粉末 覆层、热浸镀、电镀、层叠或喷溅涂。覆层的金属箔叠置或层叠起来，以便提 供金属复合箔200，金属复合箔包括至少两层用来转变为金属纤维并由金属箔 101提供的金属层Lx。每对相邻的金属层之间设置由设置在金属箔101的一侧 或两侧上的覆层提供的一牺牲层Sy。
在金属复合箔200内，每个牺牲层Sy具有第一表面221和第二表面222， 由此，对于每层牺牲层Sy，第一表面221接触成对的相邻金属层之一，而第 二表面222接触成对的相邻金属层之另一个。
金属复合箔可经受一厚度减小步骤300，由此，金属复合箔的厚度以给定比 率减小。各个金属层Lx和牺牲层Sy的厚度可以基本上相同的比率减小。该减小步骤可以是冷轧或热轧步骤。可采用多个减小步骤。可可选地，可采用一个
或多个热处理步骤301，例如，在相继的厚度减小步骤300之间，例如对金属 复合箔进行退火。厚度减小之后，用于将所述金属复合箔盘绕在一轴上的各个 金属层Lx的厚度可以在O.Olpm至10|im范围内，例如，0.05(im、0.1(im、0.5nm、 l)im、 2|im、 或5fxm。
叠置的金属层和牺牲层可用机械方法固定，例如，由于厚度减小步骤和热 处理步骤，它们可使金属复合箔的作为一个整体来行动。
如图1所示，这些步骤可在一个处理操作中或在一个以上的处理操作中进 行，这些处理过程以形成具有理想厚度和理想成分的金属复合箔200而结束。 金属复合箔然后盘绕在一轴上，允许盘绕的箔的端表面被切削。然而，可选地， 可提供一中间盘巻250，该中间盘巻250在以后在一轴上盘绕或重新盘绕，盘 绕箔501的端表面在该轴上被切削。
在图1中，图中示出金属复合箔的两个外层是提供盘绕刨削的金属纤维的 金属层。或者，金属复合箔中的一个或两个外层可以是牺牲层。
作为一个实例，当铜用作为牺牲层的牺牲金属，而不锈钢例如诸如AISI 316L的奥氏体钢用作为金属层的金属合金时，该复合箔可进行热处理。
如图2所示，可选地，作为一中间盘巻250提供的一个以上例如两个金属 复合箔2001和2002可同时地一个盘巻，且一个复合箔在另一或其它多个复合 箔顶上。盘绕在一起的金属复合箔形成一盘巻501，该盘绕的箔501的端表面 可被切削。可选地，盘绕在一起的金属复合箔形成一中间盘巻，其在以后重新 盘逃以提供其端表面可被切削的盘巻501。
在下一步骤中，如图3所示，盘绕在一轴502上的金属复合层的盘巻501 可借助于切削工具503来进行切削。轴围绕其轴线505转动，转动方向与用来 将金属复合箔501巻绕在轴上的转动方向相反，由此，可提供盘巻501。切削 工具503例如是一切削头、刀片、转动的切削头、转动的刀片或激光束，该切 削工具503沿着朝向盘巻501的方向位移，且切削速率为轴502每转5pm至 5(Him。这样，提供复合纤维521的一束520并巻绕在圆筒522上。
复合纤维521的示意横截面显示在图6中。在基本上为矩形的横截面中， 可见金属层Lx和牺牲层Sy的叠置结构。复合纤维521的高度Hc取决于和基本上等同于金属复合箔的厚度。宽度Wc取决于刨削过程中的切削工具503的 切削速率。在橫截面中，可注意到牺牲层的高度Hs和金属层的高度Hm。沿 着矩形横截面的长侧531和532由于刨削过程而可见其不规整的情形。
在下一步骤中，如图4所示，从复合纤维中移除形成的牺牲层的牺牲金属， 由此，提供金属纤维621的一束620，从金属层Lx之一可获得每个金属纤维 621。作为一实例，取自圆筒522复合纤维521的一束520，或可选地一束以上 的复合纤维被拉过一酸浴装置550，牺牲层Sy的牺牲金属可在该酸浴装置中 溶解，但金属层Lx的金属合金在酸浴装置中不溶解。作为一实例，如果铜被 用作为牺牲金属，则酸浴装置550内可以是任何合适的酸来溶解牺牲金属。可 选地，铜牺牲金属可以用电化学方法除去。
在除去牺牲金属之后，例如在酸浴装置中酸浸之后，在冲洗浴装置551和 552中冲洗盘绕刨削的金属纤维621的束620。束620可借助于通过合适的空 气喷嘴553的干燥的气流进行千燥。冲洗过的盘绕刨削的金属纤维巻绕在圆筒 622上。
如图5所示，图中示出根据本发明第二方面的盘绕刨削的金属纤维621。根 据本发明该第一方面获得的盘绕刨削的金属纤维621具有大致矩形的横截面， 并具有高度Hm，其可在0.01iim和10pm之间的范围内。盘绕刨削的金属纤维 的宽度Wm可在例如5pm和50nm之间的范围内，该宽度基本上等同于通过 刨削的金属复合盘巻获得的复合纤维的宽度Wc。可获得当量直径在0.01pm和 26pm之间范围内的盘绕刨削的金属纤维。盘绕刨削的金属纤维621的横截面 的第一侧631和第二侧632是复合纤维的侧面531或532的一部分，并可能由 于纤维生产过程中的刨削作用可显现出某种不规整。第三侧633和第四侧634 是接触牺牲金属的金属层的侧面，其与第一和第二侧631和632相比，粗糙度 较小。
可获得根据纤维径向横截面的表面面积而定的断裂的力(因此根据当量直 径而定，当量直径也可称为应力并可表达为N/Vm2)在700Mpa至3000Mpa范 围内，诸如800Mpa、 1200Mpa、 1800Mpa或2400Mpa(其中Mpa等于N/mm2)。
作为一个实例，金属复合箔包括lmm厚度的50层金属层，每个金属层由 铁一铬一铝合金提供，例如，FECRALLOY ,在每对相邻金属层之间设置一厚度为0.1mm的铜牺牲层。该铜层设置为一铜箔。
复合箔通过轧制和退火来减小厚度，提供55|im厚度的复合箔。该箔盘绕 在一轴上并通过切削该盘绕的金属复合箔的端部进行刨削，刨削速率为盘巻每 转10|im。
复合纤维束经受酸浸步骤，由此，从复合纤维中除去铜牺牲材料。对于每 一束，可获得铁一铬一铝合金制成的金属纤维，其具有基本上矩形的横截面， 高度约为lpm，宽度约为10pm，因此，当量直径约为3.57pm2。
第三和第四侧面的粗糙度显著小于第一和第二侧面的粗糙度。纤维的第一、 第二、第三和第四侧面形成纤维的罩盖表面，高度(Hm)在0.01pm至10pm 之间范围内的第一侧面和第二侧面还具有第一粗糙度(Rl)，高度(Wm)至 少是Hm的3倍的第三和第四侧面具有第二粗糙度(R2)，第一粗糙度(Rl) 大于第二粗糙度(R2)，其中，罩盖表面的最多25%具有第一粗糙度(Rl)。 如此的纤维可具有一矩形横截面。
可获得根据纤维径向横截面的表面面积而定(因此，根据当量直径而定， 当量直径也称为应力，并表达为N/Vm2)的断裂的力在700Mpa至3000Mpa范 围内，诸如800Mpa、 1200Mpa、 1800Mpa或2400Mpa(其中Mpa等于N/mm2)。
本技术领域内的技术人员显然明白还有达到实施本发明的方法之目的的其 它结构布置。
显然，金属层的厚度和牺牲层的厚度可以彼此不同。在不同金属层厚度的 情况下，获得的金属纤维具有彼此不同的当量直径。然而，对于通过根据本发 明第一方面的盘绕刨削的方法获得的一束金属纤维中的每个纤维，所有横截面 将具有两个彼此平行侧，在同一束中它们对于所有金属纤维基本上都相同。
还可理解到，从不同金属合金中提供的金属层可以是同一个金属复合箔的 一部分。所获得的金属纤维束将包括来自不同金属合金的金属纤维。
根据本发明第二实施例的盘绕刨削的金属纤维可用来提供金属纤维绒，诸 如用作为例如辐射式气体燃烧器表面的燃烧器表面的金属纤维烧结绒或结构， 或用于诸如液体或气体的流体过滤的过滤介质。诸如金属纤维烧结绒毛结构的 金属纤维绒可用于柴油废气过滤或净化，或用于消音器的用途。由于纤维当量 直径的偏差较小，所以，与现有技术相比，金属纤维绒的空气渗透性的偏差减
17应该理解到，尽管这里对根据本发明的装置讨论了优选的实施例、具体的 结构和构造以及材料，但在形式上和细节上还可作出各种变化或修改，而不脱 离本发明的范围和精神。对于本发明范围之内所述的方法可以添加或去除某些 步骤。
权利要求
1.一种提供盘绕刨削的金属纤维的方法，该方法包括如下步骤-提供金属复合箔，所述金属复合箔包括至少两层用来转变成金属纤维的金属层(Lx)，每对相邻的金属层被由牺牲金属提供的牺牲层(Sy)彼此分开，每个牺牲层(Sy)具有第一和第二表面，由此，对于每层牺牲层，所述第一表面接触所述成对的相邻金属层中的一层，而所述第二表面接触所述成对的相邻金属层中的另一层；-将所述金属复合箔盘绕的轴上，由此，提供具有一个自由端表面的金属盘卷；-转动所述金属盘卷并借助于切削工具切削所述金属盘卷的所述自由端表面，由此提供复合纤维束；以及-从所述复合纤维中移去所述牺牲层的所述牺牲金属，由此提供金属纤维束，每根金属纤维从所述各金属层(Lx)中的一层来获得。
2. 如权利要求1所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法，其特征在于，在 用于在轴上盘绕所述金属复合箔时的每层所述金属层(Lx)的厚度在0.01|im 至lOjiim范围内。
3. 如权利要求2所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法，其特征在于，所 述金属复合箔包括至少两层金属层(Lx)，所述至少两层金属层中的一层具有 第一厚度，而所述至少两层金属层中的另一层具有第二厚度，所述第一和第二 厚度彼此不同。
4. 如权利要求1至3中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，所述金属复合箔包括至少两层牺牲层(Sy)，所述至少两层牺牲 层中的一层具有第一厚度，而所述至少两层牺牲层中的另一层具有第二厚度， 所述第一牺牲层厚度不同于所述第二牺牲层厚度。
5. 如权利要求1至4中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，提供金属复合箔的所述步骤包括至少一个厚度减小步骤，以在将 所述金属复合箔盘绕到轴上的所述步骤之前，减小所述金属复合箔的厚度。
6. 如权利要求5所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法，其特征在于，在所述至少一个厚度减小步骤之前，每层所述金属层(Lx)的厚度在20pm至 5000|im的范围内。
7. 如权利要求5至6中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，在所述至少一个厚度减小步骤之前，每层所述牺牲层(Sy)的厚 度在lpm至lOOOpm的范围内。
8. 如权利要求5至7中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，提供金属复合箔的所述步骤包括至少一个热处理步骤，以在将所 述金属复合箔盘绕到轴上的所述步骤之前，使所述金属复合箔经受热处理。
9. 如权利要求8所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法，其特征在于，提 供金属复合箔的所述步骤包括至少两个厚度减小步骤，在所述至少两个厚度减 小步骤中的一个步骤之后并在所述至少两个厚度减小步骤中的另一个步骤之 前，施加至少一个热处理步骤，以使所述金属复合箔经受热处理。
10. 如权利要求9所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法，其特征在于，通 过提供第一金属或金属合金的第一箔或层以及与第一金属或金属合金的所述 第一箔或层直接接触的第二金属或金属合金的第二箔或层，来提供所述至少两 个金属层(Lx)中的至少一个，通过施加到所述金属复合箔上的所述热处理步 骤和所述厚度减小步骤，该第一和第二金属或金属合金转化为金属间化合的金 属层。
11. 如权利要求1至10中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，所述金属复合箔包括至少两层金属层(Lx)，所述至少两层金属 层中的一层的金属合金不同于所述至少两层金属层中另一层的金属合金。
12. 如权利要求1至11中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，各层所述金属层(Lx)由选自以下组群的金属来提供铝、镍、 钛、铁、铬，或由包括这些金属中至少一种的合金来提供。
13. 如权利要求1至12中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，各层所述牺牲层(Sy)的金属合金是铜或铜合金。
14. 如权利要求1至13中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，通过溶解所述牺牲金属，实现从所述复合纤维中去除所述牺牲层 的牺牲金属。
15. 如权利要求1至14中任何一项所述的提供盘绕刨削的金属纤维的方法， 其特征在于，所述方法还包括在将所述金属复合箔盘绕在轴上之前将覆层提供 到所述金属复合箔的至少一个表面上的步骤。
16. —种盘绕刨削的金属纤维，所述金属纤维具有基本上矩形的横截面，所述金属纤维具有彼此相对的第一和第二侧面以及彼此相对的第三和第四侧面， 所述纤维的所述第一、第二、第三和第四侧面形成所述纤维的罩盖表面，所述第一侧面和所述第二侧面具有在0.01pm至IOMm之间范围内的高度(Hm)和 第一粗糙度(Rl)，所述第三和第四侧面具有至少是Hm的3倍的高度(Wm) 和第二粗糙度(R2)，所述粗糙度(Rl)大于所述第二粗糙度(R2)，其中， 所述罩盖表面的最多25%具有所述第一粗糙度(Rl)。
17. 如权利要求16所述的盘绕刨削的金属纤维，其特征在于，所述宽度 (Wm)在5iim至50pm之间范围内。
18. 如权利要求16至17中任何一项所述的盘绕刨削的金属纤维，其特征在 于，所述盘绕刨削的金属纤维具有小于26|iim的当量直径。
19. 如权利要求16至18中任何一项所述的盘绕刨削的金属纤维，其特征在 于，所述盘绕刨削的金属纤维断裂时的应力在700Mpa至3000Mpa范围内。
20. 如权利要求16至19中任何一项所述的盘绕刨削的金属纤维，其特征在 于，所述金属纤维由选自以下组群的金属来提供铝、镍、钛、铁，或由包括 这些金属中至少一种的合金来提供。
21. —种纤维巻材，所述纤维巻材包括如权利要求16至20中任何一项所述 的盘绕刨削的金属纤维。
全文摘要
一种根据本发明提供盘绕刨削的金属纤维的方法，该方法包括如下步骤-提供金属复合箔，所述金属复合箔包括至少两层用来转变为金属纤维的金属层(Lx)，每对相邻的金属层被由牺牲金属提供的牺牲层(Sy)彼此分开，每个牺牲层(Sy)具有第一和第二表面，由此，对于每层牺牲层，所述第一表面接触所述成对的相邻金属层中的一层，而所述第二表面接触所述成对的相邻金属层中的另一层；-将所述金属复合箔盘绕的轴上，由此，提供具有自由端表面的金属盘卷；-转动所述金属盘卷并借助于切削工具切削所述金属盘卷的所述自由端表面，由此，提供复合纤维束；-从所述复合纤维中移去所述牺牲层的所述牺牲金属，由此，提供金属纤维束，每根金属纤维从所述金属层(Lx)中的一层来获得。
文档编号B23P17/06GK101687288SQ200880013546
公开日2010年3月31日 申请日期2008年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者I·谢尔德曼斯, S·迪邦德特 申请人:N.V.贝卡特股份有限公司