金属镀膜碳纳米管纤维用拉拔装置的制作方法

本实用新型实施例涉及金属镀膜碳纳米管纤维处理领域，特别涉及一种金属镀膜碳纳米管纤维用拉拔装置。

背景技术：

碳纳米管纤维是一种新型的一维材料，具有强度高、密度低、柔性好、导电性好、抗氧化、耐腐蚀等优良特性。虽然纳米尺度的单根碳纳米管的导电性能比铜还高，但是，由无数根碳纳米管按一定规律排列组合形成的碳纳米管纤维的导电性能、力学强度及表面质量，还不能满足现在的使用要求，这些性能还需要进一步提升。在碳纳米管纤维表面镀一层金属膜是提高其导电性能、力学强度及表面质量的有效方法，但是镀膜碳纳米管纤维的致密性较差，导致其整体综合性能仍然较差，因此，目前亟需提供一种新型的提升镀膜碳纳米管纤维致密度的装置。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种金属镀膜碳纳米管纤维用拉拔装置，使得拉拔后拉拔件的金属膜以及内部纤维更加致密，大大提升了拉拔件的导电性、力学强度和表面质量。

为解决上述技术问题，本实用新型的一方面实施例提供了一种金属镀膜碳纳米管纤维用拉拔装置，该拉拔装置包括放线组件、第一拉拔模具、柱体状加热炉、第二拉拔模具、收线组件；其中，

所述第一拉拔模具、加热炉、第二拉拔模具同轴设置于所述放线组件、收线组件之间；

所述放线组件用于缠绕待拉拔件，所述加热炉具有相对设置的入口以及出口；

所述细化处理件用于对所述待拉拔件端部进行细化处理，以使得所述待拉拔件端部的直径减小；

所述第一拉拔模具具有与所述加热炉的入口位置对应的第一贯穿孔；且所述第一拉拔模具安装在所述加热炉的入口端；

所述第二拉拔模具具有与所述加热炉的出口位置对应的第二贯穿孔；且所述第二拉拔模具安装在所述加热炉的出口端；所述第一贯穿孔的孔径大于所述第二贯穿孔的孔径，所述第一贯穿孔、第二贯穿孔的孔径均小于所述待拉拔件的直径；

所述收线组件用于缠绕拉拔后的拉拔件。

另外，本实用新型的金属镀膜碳纳米管纤维用拉拔装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述第一拉拔模具、第二拉拔模具与所述加热炉通过连接组件进行固定；其中，所述连接组件包括法兰以及与所述法兰固定连接的法兰盘；

所述法兰盘、法兰与所述第一拉拔模具或第二拉拔模具同轴设置；且所述法兰盘、法兰上均开设有与所述第一贯穿孔位置对应的通孔；

所述法兰盘与所述法兰之间形成用于安装所述第一拉拔模具或第二拉拔模具的安装腔；

所述法兰固定于所述加热炉。

根据本实用新型的一个实施例，所述法兰与所述加热炉螺接，所述法兰与所述法兰盘螺接。

根据本实用新型的一个实施例，所述法兰盘与所述第一拉拔模具或第二拉拔模具、所述法兰与所述法兰盘、所述法兰与所述加热炉之间均设有密封胶圈。

根据本实用新型的一个实施例，所述拉拔装置还包括控温热电偶以及与所述控温热电偶连接的温度控制器，所述控温热电偶贯穿设置于所述加热炉，用于检测所述加热炉内的温度，并将所述加热炉内的温度信息发送至所述温度控制器，所述温度控制器根据所述温度信息调整所述加热炉内的温度，以控制所述加热炉内的温度。

根据本实用新型的一个实施例，所述加热炉上开设有进气口、排气口。

根据本实用新型的一个实施例，所述放线组件包括恒张力控制器以及固定安装于所述恒张力控制器的放线轴，所述待拉拔件缠绕于所述放线轴上。

根据本实用新型的一个实施例，所述收线组件包括收线电机以及于所述收线电机上固定安装的收线轴，拉拔后的所述拉拔件缠绕在所述收线轴上。

根据本实用新型的一个实施例，所述收线电机的转速可调。

本实用新型实施例相对于现有技术而言，通过设置拉拔模具、加热炉，这样可以对待拉拔件在加热的同时进行拉拔，使得金属镀膜碳纳米管纤维表面的金属膜以及内部纤维更加致密，从而提高了金属镀膜碳纳米管纤维的导电性、力学强度和表面质量。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是为本实用新型一个实施例中拉拔装置的结构示意图；

图2a是为本实用新型一个实施例中未经拉拔的金属镀膜碳纳米管纤维的电镜照片；

图2b是图2a的金属镀膜碳纳米管纤维经过第一拉拔模具后的电镜照片；

图2c是图2b的金属镀膜碳纳米管纤维经过第二拉拔模具后的电镜照片；

图3是为本实用新型一个实施例中第一拉拔模具的纵截面示意图；

图4是为本实用新型一个实施例中第一拉拔模具的侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“底”、“前”、“上”、“倾斜”、“下”、“顶”、“内”、“水平”、“外”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中机构的不同方位。例如，如果在图中的机构翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。

如图1所示，根据本实用新型一方面的实施例，本实用新型的一方面提供了一种金属镀膜碳纳米管纤维用拉拔装置100，本实施例中的拉拔装置100用于拉拔金属镀膜碳纳米管纤维200，该拉拔装置100包括放线组件10、第一拉拔模具11、柱体状加热炉12、第二拉拔模具13、收线组件14；其中，

第一拉拔模具11、加热炉12、第二拉拔模具13同轴设置于放线组件10、收线组件14之间；

放线组件10用于缠绕待拉拔件(即金属镀膜碳纳米管纤维原丝)，加热炉12具有相对设置的入口120以及出口121；

第一拉拔模具11具有与加热炉12的入口位置对应的第一贯穿孔110；且第一拉拔模具11安装在加热炉12的入口端；

第二拉拔模具13具有与加热炉12的出口位置对应的第二贯穿孔130；且第二拉拔模具13安装在加热炉12的出口端；第一贯穿孔110的孔径大于第二贯穿孔130的孔径，第一贯穿孔110、第二贯穿孔130的孔径均小于待拉拔件的直径；

收线组件14用于缠绕拉拔后的拉拔件。

进一步地，拉拔装置100还包括细化处理件(图内未标号)，细化处理件用于对待拉拔件端部进行细化处理，以使得待拉拔件端部的直径减小。具体地，细化处理件可以是轧尖机，待拉拔件的端部经过轧尖机处理后，更容易进行拉拔处理。

需要说明的是，缠绕在放线组件10上的待拉拔件的端部依次穿过第一拉拔模具11、加热炉12、第二拉拔模具13后缠绕在收线组件14上。金属镀膜碳纳米管纤维200的表面比较粗糙，纤维表面会沉积一层颗粒状金属，如图2a所示，经过第一拉拔模具11后，颗粒状金属层发生轻微塑性变形，纤维表明质量提升，如图2b所示，经过第二拉拔模具13后，如图2c所示，金属镀膜碳纳米管纤维200的表面致密化。

举例来说，待拉拔件未进行拉拔前的直径为d1，经过第一拉拔模具11后，其直径为d2，经过第二拉拔模具13后，其直径为d3，三者的关系为d1＞d2＞d3。

值得一提的是，在本实施例中，第一拉拔模具11、第二拉拔模具13均为本领域比较常见的拉拔模具，第一拉拔模具11、第二拉拔模具13的结构相同，不同之处在于两者的孔径大小，第一拉拔模具11的结构如图3-4所示，第一贯穿孔110、第二贯穿孔130呈两端大中间小的形状，图中标识的d作为拉拔模具的孔径。待拉拔件的直径与第一贯穿孔110的孔径的差值较小，这样待拉拔件在通过第一拉拔模具11后，待拉拔件发生轻微塑性变形，第一拉拔模具11主要用于待拉拔件的矫形。而待拉拔件的直径与第二贯穿孔130的孔径的差值较大，这样待拉拔件在通过第二拉拔模具13后，其表面金属膜产生较大塑性变形，沿径向压缩碳纳米管，从而达到碳纳米管纤维以及外层镀膜的致密化和直径均匀化的效果。

需要说明的是，本实施例对第一贯穿孔110的孔径、第二贯穿孔130的孔径、待拉拔件的直径不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。

进一步地，第一拉拔模具11、第二拉拔模具13与加热炉12通过连接组件(以下会进行详细描述)进行固定；其中，连接组件包括法兰15以及与法兰15固定连接的法兰盘16；法兰盘16、法兰15与第一拉拔模具11或第二拉拔模具13同轴设置；且法兰盘16、法兰15上均开设有与第一贯穿孔110位置对应的通孔；法兰盘16与法兰15之间形成用于安装第一拉拔模具11或第二拉拔模具13的安装腔；法兰15固定于加热炉。需要说明的是，在本实施例中，法兰15与加热炉12螺接，法兰15与法兰盘16螺接。具体地，法兰15与加热炉12上的对应位置分别开设第一螺孔17，螺钉分别穿过法兰15与加热炉12上的第一螺孔17将两者连接，相应地，法兰15与法兰盘16的对应位置分别开设第二螺孔18，螺钉分别穿过法兰15与法兰盘16的上的第二螺孔18将两者连接。

优选地，法兰盘16与第一拉拔模具11或第二拉拔模具13、法兰15与法兰盘16、法兰15与加热炉12之间均设有密封胶圈19。

进一步优选地，拉拔装置100还包括控温热电偶20以及与控温热电偶20连接的温度控制器21，控温热电偶20贯穿设置于加热炉12，用于检测加热炉12内的温度，并将加热炉12内的温度信息发送至温度控制器21，温度控制器21根据温度信息调整加热炉12内的温度，以控制加热炉12内的温度。

需要说明的是，加热炉12内的温度可以根据金属镀膜碳纳米管纤维200表面金属膜种类不同而发生变化，加热炉12内的温度可以为0.4-0.5tm(tm为金属膜熔点温度)。本实施例对加热炉12内的温度不进行详细阐述，本领域技术人员可以根据实际需要灵活设置。

在本实施例中，继续参照图1，加热炉12上开设有进气口120、排气口121。具体地，待拉拔件在加热炉进行热拉拔过程中，可以自进气口120向加热炉12内通入氩气、氮气等保护性惰性气体，同时还可以通入氢气等还原性气体，可以防止待拉拔件表面金属镀膜的氧化，从而提高拉拔件的导电性能、力学强度及表面质量。

优选地，在本实施例中，继续参照图1，放线组件10包括恒张力控制器101以及固定安装于恒张力控制器101的放线轴102，待拉拔件缠绕于放线轴102上。值得一提的是，恒张力控制器101可以保持待拉拔件在拉拔过程中始终保持张紧状态，避免待拉拔件出现松垮的问题。

此外，收线组件14包括收线电机140以及于收线电机140上固定安装的收线轴141，拉拔后的拉拔件缠绕在收线轴141上。具体地，收线电机140驱动收线轴141的转动，从而将拉拔件缠绕在收线轴141上。需要说明的是，收线电机140的转速可调，转速越快，收线轴141的转动越快，拉拔件的缠绕速度越快，本实施例对收线电机140的速度不做具体限定，本领域技术人员可以根据需要灵活选择收线电机140的转速。

在实际使用过程中，该拉拔装置100的实施流程如下:

1、将法兰15分别安装固定在加热炉12的两端，并使用密封胶圈19密封；

2、将待拉拔件的尖端经轧尖机细化处理后，依次穿过第一拉拔模具11、加热炉12、第二拉拔模具13后缠绕在收线轴141上；

3、将第一拉拔模具11、第二拉拔模具13分别装入法兰15与法兰盘16之间的安装腔，并使用密封胶圈19密封法兰15与法兰盘16；

4、由进气口120通入保护气体，将加热炉12内空气全部置换为保护气体，气体由排气口121排出，在拉拔过程中一直通入保护气体；

5、通过温度控制器21控制加热炉12加热至合适温度；

6、启动收线电机140，收卷经过拉拔处理的拉拔件。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。