金属纤维概论

1、金属纤维概论一、金属纤维简介  金属纤维是近年来发展起来的新型工业材料，是现代科学的一个重要领域。金属纤维通过金属丝材复合组装，多次集束拉拔、退火、固溶处理等一套特殊工艺制成，每股有数千、数万根。金属纤维表面积非常大，使其在内部结构、磁性、热阻和熔点等方面有着超常的性能。金属纤维丝径可达1-2微米，延伸率大于1%，纤维强度可以达到1200-1800Mpa，甚至超过了材料本身的抗拉强度。由于金属纤维的内部结构、物理化学性能以及表面性能等在纤维化过程中发生了显著的变化，金属纤维不但具有金属材料本身固有的高弹性模量、高抗弯、抗拉强度等一切优点，还具有非金属纤维的一些特殊的性能和广

2、泛的用途。金属纤维与有机、无机纤维相比，具有更高的弹性、挠性（8µm的不锈钢纤维的柔软性相当于13µm的麻纤维）、柔韧性、粘合性（在适度表面处理时，和其他材料的接合性非常好，适用于任何一种复合素材）、耐磨耗性、耐高温（在氧化环境中，温度达600可连续使用）、耐腐蚀（耐HNO3、碱及有机溶剂腐蚀）性，更好的通气性、导电性、导磁性、导热性以及自润滑性和烧结性。同时，金属纤维独特的环保及可重复利用性，更是大大提高了其在社会生产生活中的使用价值。以金属纤维为基材构成的复合材料在电子、化工、机械、军事、纺织、食品、医药等行业被广泛开发利用，开拓了广阔的应用前景。金属纤维作为一种新兴的

3、纤维材料已经受到政府部门及各行各业的高度重视。二、金属纤维外观    金属纤维从外观上看多种多样。按材质分有不锈钢纤维、碳钢纤维、铸铁纤维、铜纤维、铝纤维、镍纤维、铁铬铝合金纤维、高温合金纤维等；按形状则可分为长纤维、短纤维、粗纤维、细纤维、钢绒、异型纤维等。三、金属纤维生产方法      金属纤维的生产方法有传统的拉丝切断法、还有熔抽法、集束拉拔法、刮削法、切削法等。目前纤维最小的直径可达0.5微米，最长可达几十米甚至几百米。目前各国生产的金属纤维中，碳钢纤维居多，其次是不锈钢、铝、黄铜纤维和铸铁纤维。

4、但从用途上看异型粗纤维的需要量大，其次是细短纤维和细长纤维。四、金属纤维应用领域 1、金属纤维纺织制品 金属纤维又称金属微丝，顾名思义，金属纤维即是一种极细的金属丝。金属纤维比头发丝还细，比棉花还柔，比真丝手感还好，具有细微化和柔软化的特征，又加上金属纤维本身所具有的鲜亮明媚的金属光泽以及其特殊的导电、屏蔽电磁波等功能，近年来金属纤维在纺织界的应用日趋增多。具体的用途如下：1.1金属纤维纺织面料金属纤维纺织面料指金属经高科技拉丝处理成金属纤维后植入衣料内而形成的一种高档面料。金属纤维纺织面料以涤棉、锦棉、锦涤、全棉金属纤维面料为主，金属纤维含量一般在3%-8%左右，一般同等

5、技术水平下，金属纤维所占的比例越大，成本价格则越高。因为植入金属纤维的缘故，金属纤维纺织面料风格美观独特、手感光滑柔软、色泽鲜亮明媚，散发出闪亮而高贵的金属特有光泽，并具有非常好的反亮光效果，在阳光及灯光下则更加明显。金属纤维所特有的高弹性模量又赋予了金属纤维纺织面料独特的记忆性和褶皱效果，具有群皱的感觉。金属纤维纺织面料的缓慢释放形态记忆功能就像太空舞步一般慢慢恢复原有的形状，同时自然褶皱形成的动感是金属纤维纺织面料的又一个亮点，光折射与动感相结合的构想促使具有视幻艺术效应的纱线产生，精致与粗犷的深浅变化，表面粗糙与光滑的配合，以及捻度的变化增强等都可增强形状记忆效果。在高档服装设计中，金属

6、纤维的应用被认为是点睛之笔，活泼的色彩、亮丽的光泽、防辐射抗静电等健康概念，都注定了它是未来时尚市场的宠儿。金属纤维纺织面料除了可以用于男女高档服装的制作，彰显穿着者优雅、华贵、浪漫气质以及高端品位外，还具有其他更加广泛的用途。纯金属纤维纺织品可用于制作枕式密封带、除尘袋、热工件传送带、隔热帘、耐热缓冲垫等；金属纤维混纺织品则可用来制作高压屏蔽服、防静电工作服、防静电地毯、电磁波防护服及防护罩、孕妇服、医疗手术服等。金属纤维纺织品还可以用于制作假军事目标及雷达靶子，在作战中起到迷惑敌方的作用。金属纤维纺织面料的特殊性能及广泛用途使得市场上对金属纤维纺织面料的需求量愈来愈大，更由此促生了一些非规

7、范化的、小型的金属纤维生产厂商。这些小型加工厂所加工的金属纤维在抗拉强度、屈服强度、延伸系数、表面光滑度以及线径大小等多方面都达不到纺织机械的使用标准。而用上述不达标的金属纤维加工制作而成的金属纤维纺织面料则极易出现折痕、蚊子嘴、断丝等问题（折痕，即布面上金属丝局部折叠，形成不可恢复的印痕；蚊子嘴，即金属丝打圈、扭结，空出布面；断丝，是指金属丝被拉断、扭断后，出现丝头），严重影响面料的成品质量，给面料加工企业造成不可挽回的损失。我国金属纤维制造业本身起步较晚，纺织专用金属纤维的研究更是处于萌芽阶段。莱芜龙志工贸有限公司是国内首家研究、开发、生产纺织专用金属纤维的老牌金属纤维加工制作厂家，经过公

8、司科研团队近十年的努力，终于研制出了最高端、最实用、最稳定、各项系数均达到甚至超过纺织行业使用标准的高品质纺织专用金属纤维。莱芜龙志工贸有限公司生产的纺织专用金属纤维采用进口316L优质不锈钢再伸线为原料，用天然钻石拉丝模和全电脑数控不锈钢微拉设备精拨而成，开拓了金属纤维在纺织行业应用的先河；以其高端的品质和极高的利用率得到了世界各地新老客户的一致认可，是众多纺织服装企业的首选产品。1.2金属纤维防辐射面料金属纤维防辐射面料利用了金属纤维所特有的、稳定的电磁屏蔽性能。其制作方法如下：首先采用直径在3µm-50µm之间的金属纤维结成金属纤维网，然后将其夹在两层天然材质面料之间

9、，最后通过刺绣或者缝纫将其缝合成单层状面料，刺绣或者缝纫的缝合线可以对金属纤维网加以保护，并可形成美观的装饰性图案。随着国民经济的发展，科学技术的发达，有线、无线设备的应用，我们的生活环境已经被各式各样的电磁波所包围，我们的身体也遭受到了不同程度的电磁波辐射危害，在某些特种行业，电磁辐射甚至危及生命。电磁波的污染将可能成为人类环境污染、水污染及空气污染后的第四种严重污染源。在如此迫切的局势下，各类防辐射产品应运而生，其中最受欢迎、效果最好的莫过于防辐射面料。目前市场上的防辐射面料有如下四种：金属纤维防辐射面料、多元素（纳米）防辐射面料、铜/镍离子防辐射面料以及银纤维防辐射面料。金属纤维防辐射面

10、料的防辐射性能较高，而且金属纤维防辐射面料更具美观、耐洗涤、着色容易、透气性好、屏蔽性能稳定、制造成本合理等优点，是目前最常用的防辐射面料；多元素（纳米）防辐射面料虽然理论上防辐射效果较好，但是不能洗涤且生产成本高，一般只能用作服装的夹层屏蔽材料；铜/镍离子防辐射面料与多元素防辐射面料相似，手感、色泽等方面则稍欠于多元素防辐射面料，极少用于服装生产；银纤维防辐射面料是目前市场上各商家炒作最厉害的防辐射面料，其功用效果被炒的神乎其神，客观来说，银纤维防辐射面料与金属纤维防辐射布料的防辐射性能不相上下，但是其成本太高且颜色单一，只适合用做服装的离子布，再加上不少生产厂家在高利润的诱导下，用成本低、

11、性能差的金属化涂层布料鱼目混珠谋取不正当利益，使得市场上的银纤维防辐射面料空有其谈、名不符实。1.3金属纤维抗菌保健纺织面料金属纤维具有很好的抗菌性能，其抗菌作用明显且持久。因为金属离子性极强，金属纤维纺织面料每平方厘米可释放出5000-8000个负离子，经医学界检验证明，金属纤维制品可抑杀多种菌株，而且抑菌效果令人满意。2、金属纤维过滤材料    金属纤维过滤材料（即金属纤维烧结毡）是金属纤维应用的另一个重要领域。金属纤维烧结毡采用极其精细的金属纤维（直径精确到微米）经无纺铺制、叠配经高温烧结而成。金属纤维烧结毡由不同孔径层形成孔梯度，可控制得到极高的

12、过滤精度和更大的纳污量。金属纤维烧结毡具有三维网状、多孔结构、孔隙率高、表面积大、孔径大小分布均匀等特点，能连续保持过滤网布的过滤作用。金属纤维毡与传统粉末冶金法过滤材料相比具有高强度、高容尘量、使用寿命长等优点；与丝网过滤材料相比具有过滤精度高、透气性好、比表面积大和毛细功能强等特点。有效地弥补了金属网易堵易损的弱点、粉末过滤产品易碎流量小的不足，具有普通滤纸、滤布不能相媲美的耐温、耐压等特点，尤其适用于高温、高粘度、高精度以及有腐蚀介质等恶劣条件下。金属纤维烧结毡的特性如下：1.纳污容量大，过滤精度高，压力上升慢，更换周期长；2.高孔隙率和优良的渗透率，压力损失小，流量大；3.耐腐蚀、耐高

13、温：耐酸、碱、有机溶剂、药品等的腐蚀，可在480的环境中长期使用；4.易于加工、成型、焊接；5.可根据用户要求特别生产加强型、加厚型、加护网及其它各种规格； 鉴于金属纤维烧结毡的以上种种特性，其被广泛应用于高分子聚合物过滤、石油化工、电子高温气体除尘、炼油过程的过滤、粘胶过滤、超滤器的预过滤、真空泵保护过滤器、滤膜支撑体、催化剂载体、汽车安全气囊、飞机舰船等燃油过滤、液压系统过滤等各相关领域。 3、金属纤维型导电塑料 通常认为塑料导电性极差，因此被用来制作导线的绝缘外套。但最近澳大利亚的研究人员发现，当将一层金属纤维制成的极薄的金属膜覆盖至一层塑料层之上，并借助离子束将其混

14、入高分子聚合体表面，将可以生成一种价格低、强度高、韧性好且可导电的塑料膜。取得这一成果的小组由两位来自澳大利亚昆士兰大学的专家领导，分别是保罗·麦里迪斯(PaulMeredith)教授和助理教授本·鲍威尔(BenPowell)，以及一位来自新南威尔士大学的专家亚当·米考林(AdamMicolich)教授。他们的这一成果已经发表于ChemPhysChem杂志。该项研究所依据的实验由前昆士兰大学博士生安德鲁·斯蒂芬森(AndrewStephenson)进行。为了显示这种材料的潜在应用价值，小组采用这种材料，参照工业标准制作了电阻温度计。在和同类型的铂电阻温度

15、计进行对比测试时，新材料制作的产品显示了类似，甚至更优越的性能。“这种材料的有趣之处在于我们几乎保留了高分子聚合物的全部优势机械柔韧性、高强度，低成本，但与此同时它却又具有良好的导电性，而这通常可不是塑料应该具有的特性。”米考林教授说。“这种材料开创了一个塑料导体的新天地。”近年来，导电塑料引起了人们的兴趣，这方面的研究报道很多，这是由于导电塑料法具有3个显著的优点：无需二次加工；屏蔽性与成型制品一次完成(省力、经济)；在长期使用过程中(如震动、湿热环境因素下)安全、可靠，不会像表面法那样产生剥离和脱落现象。金属纤维填充型导电塑料是目前导电塑料研究的主要方向，主要用于电磁波屏蔽场合。近年来由于

16、集成电路和大规模集成电路技术的发展，数字化电子机器已从工业用向民用品发展。为了提高处理能力，使用的电子线路和元件越来越集成微型化、高速化，其信号水平减小，这使从外部侵入的电磁波与控制信号相接近。此外，电子设备也向外放射电磁波，因此很容易造成电子机器的误动作、图象和声音干扰。进入80年代，电子机器的壳体大多采用塑料材料代替金属。这是由于塑料作为壳体具有质轻且强度高、耐腐蚀、易加工、生产效率高、总成本低等优点。但是，塑料是绝缘体，对于电磁波来说，完全可以透过。因此，赋予塑料壳体电磁波屏蔽能力就成为一个有待研究的十分迫切的课题。4、金属纤维增强复合材料  金属纤维与铝合金压铸，可

17、作汽车发动机连杆材料，这种复合材料与传统材料相比，在保持同样强度和刚度的同时，可减轻30%的重量;金属纤维作为半金属无石棉的摩擦材料广泛用于汽车、矿山、锻压机械所用的制动器，此类主要为金属短纤维，直径20300微米，长度230mm;用钢纤维制成的纤维轴承比传统的用粉末冶金轴承有更好的自润滑性，适用于真空、高温、或者无供油状态环境下使用;水泥中加入钢纤维制成钢纤维混凝土，可以大大提高建筑物的质量。5、金属纤维防伪材料 每一种金属纤维都有自己特有的微波信号，这一特性已被用于进行范围识别、防伪标志等。用金属纤维制成的条形码比用金属粉末制成的条形码具有更强的识别功能；将金属纤维与纸浆混合制造

18、的特殊纸张已被用于银行的账单、票据、有价证券以及单位信函用纸；另外，金属纤维还可用于个人身份证明的身份证、护照、信用卡等方面的防伪识别。 6、金属纤维吸音材料 将金属纤维铺制并烧结得到的薄型金属纤维毡可用作一些特殊环境和条件下的隔音材料，如在高温和高分贝条件下,传统吸音材料的吸音效果不好，而用金属纤维毡则非常有效，其原因是金属纤维毡具有耐高温性，同时他的多孔性和空隙曲折相连性改变了声音传播的路径，传播中降低了声音的能量，达到了降噪的目的。目前已应用的典型例子就是用于降低飞机发动机和涡轮机的噪音。7、金属纤维电池电极材料    目前国际上已形成产业的Ni-MH电池中主要是采用发泡镍作为阳极支撑材料。由于发泡镍是采用电化学方法制备的，因此用发泡镍制备的Ni-MH电池存在充放电次数少（500次），能量低、电压不稳定等缺点，严重影响了Ni-MH电池的发展。用镍纤维制成的金属纤维毡具有强度高、冶金结合强、比表面积大等特点，用它制备的Ni-MH电池具有高的充电放电次数（1000次）、电压稳定性好、电容量大、抗电流冲击性好等特点，特别适用