CN106470783B

CN106470783B - 用于生产细长金属线材的设备和方法

Info

Publication number: CN106470783B
Application number: CN201580038153.8A
Authority: CN
Inventors: 约阿希姆·P·斯巴茨; 亘理然; 莱因哈德·马杰
Original assignee: Max Planck Society For Promotion Of Science
Current assignee: Max Planck Society For Promotion Of Science
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2019-11-05
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: US10987728B2; JP2017523049A; KR20170012441A; KR20190029793A; WO2016020493A1; EP3142813B1; EP2982460A1; KR101990787B1; JP6466975B2; US20170209918A1; EP3142813A1; CN106470783A

Abstract

用于生产细长金属线的设备，该设备包括：具有圆周形的表面的可旋转轮子，用于将熔融金属引导到圆周形的表面上的至少一个喷嘴，以及用于收集形成的固化金属线材的收集装置。固化线材是由熔融金属在圆周形的表面上形成，并通过由轮子旋转产生的离心力与圆周形的表面分离。圆周形的表面具有圆周形地延伸的结构，该结构具有圆周形地延伸的边缘和形成在边缘之间或由边缘限定的凹部，以及用于控制施加到液体金属的气体压力的装置，其使液体金属通过喷嘴开口移动并将其输送到可旋转轮子的圆周形的表面。该喷嘴具有矩形横截面，喷嘴开口的宽度沿轮子的旋转的圆周方向，长度则横向于轮子的圆周形的表面，该长度大于宽度。还要求保护一种适用于该设备的方法和轮子。

Description

用于生产细长金属线材的设备和方法

技术领域

熔体纺丝是一种用于液体快速冷却的技术。

背景技术

熔体纺丝是一种用于液体快速冷却的技术。轮子通常可以通过水或液氮在内部冷却，并且旋转。然后将液体细流滴落到轮子上并冷却，从而快速固化。该技术用于开发需要极高冷却速率的材料，以形成诸如金属或金属玻璃材料的细长纤维。通过熔体纺丝可实现的冷却速率为约10⁴-10⁷开尔文/秒（K/s）。

熔体纺丝的第一个提议是源于Robert Pond在1958-1961期间的一系列相关专利申请（US2,825,108，2,910,744和2,976,590）。在US2,825,198和2,910,724中，熔融金属在压力下通过喷嘴喷射到冷铁（chill block）的旋转光滑凹面上。通过改变冷铁的表面速度和喷射条件，据说可以形成具有1µm至4µm的最小横截面尺寸和从1µm至无穷大长度的金属丝。在US2,824,198中使用单个冷铁，在US2,910,724中多个喷嘴将金属流引导到一个旋转的冷铁上或多个旋转的冷铁上，并具有相关联的喷嘴。在US2,910,724中没有提供冷铁，而是将熔融金属通过喷嘴向下喷射到垂直设置的冷却腔室中，其中设置在腔室侧壁的壁架上包含有固体二氧化碳。通过改变喷嘴的横截面形状，可以改变所制造的长丝的横截面形状。

在1969年Pond和Maddin概述了熔纺机（melt spinner）的当前概念。尽管液体首先在辊筒的内表面上淬火。Liebermann和Graham在1976年将该方法进一步发展为连续铸造技术，这次是在辊筒的外表面上。

该方法可以连续生产薄带材材料，其中宽度为几英寸的片材是可以商购的。

对该方法的参考可以在以下出版物中找到：

1. R. W. Cahn, Physical Metallurgy, Third edition, Elsevier SciencePublishers B.V., 1983.

2. Liebermann, H.; Graham, C. (November 1976). “Production ofamorphous alloy ribbons and effects of apparatus parameters on ribbondimensions”. IEEE Transactions on Magnetics 12(6): 921—923. doi: 10.1 l09/TMAG.1976.l05920l.

3. Egami, T. (December 1984). “Magnetic amorphous alloys: physics andtechnological applications”. Reports on Progress in Physics 47 (12):1601.doi: 10.1088/0034-4885/47/12/002.

迄今为止，熔体纺丝方法尚未用于以工业规模商业制造微米级金属带材和纤维。

在这方面，应当注意，纤维可以理解为其长度为其宽度的至少两倍的元件。

金属纤维增强复合材料在改进最多样化性能的整个系列应用中起着核心作用。这种应用的实施例是：

·电池和蓄电池的电极，

·用于触敏系统的导电塑料，如机器人领域的显示器和人工手，

·防静电纺织品和塑料，

·用于轻质和重型结构的机械增强纺织品，塑料和水泥，

·用于承受机械和/或化学应力的环境中的过滤材料，

·催化剂

改进纤维基材料功能的一个重要方面是，元纤维的大的表面积与重量比，以及在工业相关过程中制造和加工它们的能力。这表示：

·金属纤维的低密度和可调长度，

·控制纤维粘合力以进一步加工纤维，

·经济的制造方法和低的加工成本，每单位时间的材料产量高，

如今，基于金属纤维的功能材料的工业相关制造局限于>50µm的纤维厚度。基于平版印刷技术的学术性工艺，其存在玻璃基模板方法和机械挤出工艺，能够实现<50µm的金属纤维。然而，这些方法不能在工业上利用，因为它们限于少数材料，并且在一些情况下是不可重复的。

这里描述的本发明能制造具有显著小于1mm，理想地在1至100µm范围内的宽度和厚度，并且长度与宽度的长宽比大于2:1，理想地大于10:1的金属纤维。在工业上尺寸大于50µm的金属纤维通常通过拉伸，轧制或挤出工艺生产。通常通过机械复杂的拉伸工艺从较大直径到较小直径的线，以单独制造直径小于50µm的线。

迄今为止，通过从熔体中沉淀在技术上不能大规模地实现更小的直径。原因在于，通常金属熔体的表面能非常高并且粘度非常低。

金属线的高表面能和低粘度导致金属喷射物的收缩以及液滴的形成。毛细管的润湿同样使得由于大的毛细管力而难以“喷射”小直径的线。在数学上，液滴形成由杨-拉普拉斯方程描述。

与金属熔体相反，由于聚合物熔体具有较低的表面能和显著较高的粘度，聚合物熔体可以在工业上纺丝至几十纳米的直径和几千的长宽比。

发明内容

本发明描述了一种设备和方法，其能够通过利用金属熔体的性能，即高表面能和低粘度，通过熔体纺丝法制造宽度和厚度小于50µm的金属线。本发明的一个特定目的是提供一种用于制造金属线材的方法和设备，其结果是具有相对紧密的长度，宽度和厚度分布的所需纤维（线材）的高产率，使得获得相对均匀的产品。

为了满足这个目的，根据本发明，提供了一种用于生产细长金属线材的设备，该设备包括：具有圆周形的表面的可旋转轮子，该圆周形的表面具有圆周形地延伸的边缘和形成在边缘之间或由边缘限定的凹部；至少一个喷嘴，具有用于将熔融金属引导到圆周形的表面上的喷嘴开口；以及收集装置，用于收集由熔融金属形成在圆周形的表面上、并通过轮子旋转产生的离心力与圆周形的表面分离的固化金属线材，该设备的特征在于，该喷嘴（N）具有矩形横截面，喷嘴开口的宽度（W）沿轮子（B）旋转的圆周方向（C），长度则横向于轮子的圆周形的表面，该长度大于宽度W，并且由于设置有用于控制施加到液体金属的气体压力的装置，使液体金属通过喷嘴开口移动并将其输送到可旋转轮子的圆周形的表面。

根据本发明，还提供了一种具有结构化圆周形的表面的轮子，该圆周形的表面具有周向延伸的边缘和形成在边缘之间或由边缘限定的凹部，并适用于上述设备中。本发明还涉及一种方法，用于生产细长金属线材，该金属线材任选地具有至少一个50µm或更小的横向尺寸并且为所述至少一个横向尺寸的至少十倍的长度，该方法包括以下步骤：引导熔融金属通过具有矩形横截面的喷嘴，喷嘴开口的宽度沿轮子旋转的圆周方向，长度则横向于轮子的圆周形的表面，该长度大于在轮子旋转的圆周形的表面上的宽度，通过向液体金属施加气体压力以使其移动通过喷嘴开口并将其输送到可旋转轮子的圆周形的表面，为可旋转轮子的圆周形的表面提供周向延伸的边缘和形成在边缘之间或由边缘限定的凹部，并且收集由熔融金属形成在圆周形的表面上、并且通过轮子旋转产生的离心力与圆周形的表面分离的固化金属线材，该方法还包括以下步骤：控制喷嘴开口的宽度，控制施加到液体金属的气体压力，以使其移动通过喷嘴开口，并将其输送到可旋转轮子的圆周形的表面，并控制轮子旋转速度以与金属有关的方式减少每单位时间内在轮子的圆周形的表面上的熔融金属的流动，直到减低到某一水平，在该水平处熔融金属通过力聚集，这些力是作用在所述周向延伸的边缘之间或由边缘限定之处，利用这些边缘使熔融金属聚集在边缘处，从而生产期望的细长的金属线材。

因此，本发明基于如下认识：熔融金属的高表面能在边界表面处，并且特别是在基底的边缘或拐角处，例如在被金属熔体润湿的拐角中产生强的毛细效应。旋转轮子的圆周形的表面的结构化引起这样的边缘和凹部，以及毛细管力，因此有助于熔融金属沿着这样的边缘和凹部聚集，这使得线材的宽度和厚度被约束成相对靠近限制物，从而获得均匀的产品。此外，金属线材的厚度和宽度的均匀性意味着，在由于离心力的作用从轮子分离之前以及从后面的线材分离之前产生的线材的长度也更均匀，这也更有利于生产均匀的金属线材产品。

使用上述设备和方法已经证明，在实验室实验中可以通过工业上相关的熔体纺丝方法直接从铝，锌，铅，不锈钢或Fe₄₀Ni₄₀B₂₀的金属熔体制造宽度<10µm（中值）的金属微纤维（线材或带材），将在下面参考附图的具体描述更详细地描述。以这种方式，这些微纤维的表面积与重量比已经比之前工业上使用的金属纤维好400倍！宽度和厚度<1µm的金属纤维的制造被认为是实用的。

该金属纤维生产工艺的物理原理是基于在固体基底上的薄膜中的金属熔体的分离。在理论上，已经讨论了用于在固体基底上分裂液体膜的两种可能的机制：

(i) 由于液体膜的缺陷导致的空穴的异质成核（H. S. Kheshgi and L. E.Scriven, Chem. Eng. Sci. 46, 519 (1991).）这些缺陷例如可以通过衬底中的形貌引起并且被组织为横向于衬底表面。

(ii) 在长程力的影响下液体膜的自发分裂，称为调幅去湿（参见E. Ruckensteinand R. K. Jain, J. Chem. Soc. Faraday Trans. II 70, 132 (1974).）

在这里提出的方法中，这两种机制都被利用。在这方面使用的是已建立的熔体纺丝工艺。传统上生产的是宏观带材形式的无定形金属。在本发明中，熔体纺丝工艺以下列方式改进：

- 特别选择喷嘴几何形状，以减少和控制落在圆周形的表面每单位轴向宽度上的旋转轮子的圆周形的表面上的熔融金属的量，

- 显著更高的轮子转速，

- 利用凹槽结构，沿着垂直于旋转轴线的轮子表面构造轮子。

轮子的表面形貌，由于表面张力特别是高的离心力而产生的力，促使对横向于轮子表面并且垂直于旋转轴线的去湿的控制。不同的工艺参数导致金属纤维的不同厚度和厚度分布。在这方面，通过较小的喷嘴宽度，通过适当施加的压力以将金属熔体从坩埚中排出，并且增加轮子的旋转速度，引起的金属熔体在轮子上的沉积速率降低，导致纤维厚度的显著减少。

喷嘴开口的宽度可以在1mm至10µm的范围内，优选在400µm至10µm的范围内，特别是200µm至10µm，并且最优选在100µm至10µm的范围内。喷嘴出口的宽度越小，所产生的纤维越细。

限定边缘的圆周凹部具有大于50µm，优选在50µm至1000µm范围内的径向深度。

限定边缘的圆周凹部的宽度在1000µm至50µm的范围内，特别是在1000µm至100µm的范围内。最优选的是，当轮子具有结构尺寸大于100µm的轮廓时，即凹槽的深度，凹槽的宽度和凹槽之间的任何平台的宽度都大于100µm。

在这一点上，还应参考EP-A-1146524和日本专利申请JP-A-09271909。EP-A-1146524涉及通过熔体纺丝工艺制造磁性带材。对于良好的磁性材料，必须防止氧化。为此，该工艺是在惰性气体下操作。这种惰性气体干扰了制备均匀层厚度的工艺，然而这对于材料的磁性性质是重要的。重要的是注意到，EP-A-1146524公开了具有圆形孔口的喷嘴。该EP文献利用一种技术，通过该技术气体被引导远离辊筒上的带材。为此，在轮子上设置凹槽。大致圆周凹槽的平均深度在0.5至20µm的范围内，平均间距为0.5至100µm。所生产的带材的平均厚度在8至50µm之间，并且由于取出5cm样品而明显伸长，并且随后被研磨以形成磁粉。没有关于该带材宽度的确切信息。JP-A-09271909公开了用于从成形带材除去空气的类似概念，但是这里凹槽以V形形式在轮子的表面上排布。就可以看出，在这些专利说明书中没有讨论带材应该被横向（宽度方向）约束，也没有关于如何做到这一点的任何建议。在这两个文献（JP-A-09271909和EP-A-1146524）中，发明人关注到轮子表面中的凹部，会将气体引导离开轮子表面和金属，并且增加轮子表面和金属的接触面积（参见EP-A-1146524 [0043-0044，0046]和JP-A-09271909 [0003]）。EP-A-1146524明确指出，凹槽的深度应为0.5至20µm，更优选为1至10µm，如果凹槽的深度增加，则会产生巨大的凹坑。这对本领域技术人员是清楚的指示，即他不应该增加槽深度超过所引用的值。

与生产相对宽的带材相反，本发明涉及具有相对精确且均匀可再现的厚度和宽度的窄纤维，至少高比例的该纤维的厚度和宽度各自在50和1µm的范围内。可以从图17中输入的中值和标准偏差值看出，这是可以实现的。

EP-A-1146524或JP-A-09271909都没有描述在那里生产的带材的横向限制。这两篇参考文献都没有提出可以利用凹部来产生带材的横向收缩，从而形成纤维。这两篇参考文献显示了宽度远大于其厚度的相对宽的带材（参见EP-A-1146524，图1，和JP-A-09271909，图2a）。

EP-A-1146524无法给出带材宽度的准确值，然而可以从图1和[0098]推断出带材的宽度远大于其厚度。由于带材的厚度在8至50µm之间，所以该参考文献对于本领域技术人员没有暗示他应当生产3至25µm优选范围内的带材的横向收缩。此外，EP-A-1144624的图12和15示出了实际上不适合于带材的横向限制的实施例。图15中的有孔表面结构，在段落[0155]中以这样的方式描述，即其功能与EP文献中所示的其它结构化表面一样好，这实际上导致本领域普通技术人员不会提供用于横向约束目的的圆周凹槽。

JP-A-09271909描述了与EP-A-1146524类似的技术，并且在图1c中示出，W形表面凹槽结构。JP文献涉及凹部之间的间隔，并声明该间隔应该尽可能小并且至少小于200µm。据说较宽的间隔导致较差的空气去除，并因此导致较差的结果。

在这两个文献中，粉末状磁性颗粒的制造基于在熔体纺丝工艺之后的粉碎工艺。这与熔体纺丝工艺本身无关。它是熔体纺丝工艺完全不同的应用，并且现有技术的参考文献不涉及本申请所针对的纤维的制备。

EP-A-0227837描述了通过在熔体纺丝设备中的喷嘴挤出而产生的线的卷绕。轮子是非结构化的，因此该参考文献与所要求保护的方法无关：

美国再颁专利Re_33,327涉及容器的特殊结构，从容器中的熔融材料的表面层通过可旋转轮子拉伸熔融金属。也就是说，熔融材料不会在压力下通过孔滴落或喷射到轮子上（如本发明中的情况），这在该再发行参考文献中被描述为是不利的。形成在轮子表面上的凹槽据说每英寸有22至40个节距，对应的凹槽节距在约1100µm至630µm范围内。

Liebermann参考文献“Liebermann h.h. et al Production of amorphousalloy ribbons and effects of apparatus parameters on ribbon dimensionsXR002736061, November 1996”涉及与纤维相反的带材的生产。

轮子的结构化圆周形的表面还可以包括周向（圆周）延伸的平台（lands），每个平台设置在两个圆周形地延伸的凹部之间。这种平台的存在在圆周形地延伸的边缘之间形成熔融材料的储存器，并且该材料可以通过在边缘处产生的毛细作用而集中到金属线材中。因此，可以选择平台的存在及其宽度以影响所产生的金属线材的宽度。平台通常具有1mm或更小的宽度。平台还提供用于从熔融金属额外除热的表面积，并且因此也可以影响所产生的线材的尺寸，因为在发生固化之后尺寸不再改变。

凹部的横截面形状似乎不是关键的。因此，凹部可以具有选自包括半圆形，对称V形，不对称V形，矩形和梯形的组的横截面形状。然而，凹部的体积是确定所产生的金属线材的宽度和厚度的另一个重要标准。

金属线材通常为带材的形式，其具有10µm或更小的厚度和200µm或更小的宽度。

一般来说，金属线材通常具有50µm或更小的至少一个横向尺寸，和比所述至少一个横向尺寸大至少十倍的长度。

为了完整起见，还应参考另外两个现有技术文献：

DE3443620描述了通过熔体纺丝工艺制造圆线的方法。在该方法中，可旋转轮子的圆周形的表面设置有沿旋转方向延伸的凹槽，以及沿着凹槽串联排列的多个喷嘴，其用于在轮子旋转时将熔融金属沉积到凹槽中。在表面速度为25m/s的条件下，生产出具有大直径为1mm和小直径为0.7mm的椭圆形横截面的线，随后将其拉成直径为0.5mm的圆线。该文献没有公开利用由凹槽形成的边缘的功能，该功能是通过适当选择诸如轮子的表面速度的操作参数将熔融金属流分离成细线材或材料带材。

美国专利6,622,777描述了通过“将金属板垂直地落在旋转盘的叶片上，从而从其中抽取金属纤维”来制造金属纤维的方法。金属板通过一对具有熔化功能的感应线圈，但没有描述熔融金属被分配到旋转盘的叶片上。在上述专利中没有指出叶片的结构和尺寸。该参考文献的作者使用叶片从金属板“切割”金属。该参考文献没有讨论使用具有规定几何形状的喷嘴，这是本发明的重要特征，也没有讨论具有规定结构或几何形状的圆周形的表面轮廓的使用，这是本发明的另一个重要特征。也没有讨论金属板被完全熔化。相比之下，喷嘴上游的金属的熔化是本发明的另一个重要特征，因为其允许受控气体压力通过具有规定几何形状的喷嘴分配熔融金属，其不存在于参考文献中。喷嘴几何形状和施加到液体金属的压力量调节（控制）通过喷嘴并撞击旋转轮子的液体金属材料的量。这种控制对于获得小的纤维宽度尺寸和控制几何形状以及几何尺寸的分布（小分布）是至关重要的！当然不清楚的是，参考文献是用液体金属操作。尽管使用“熔化”一词，但是对于参考文献的作者来说，似乎更重要的是固体金属板与叶片接触，尽管板的端部可能处于熔化或软化状态。该参考文献也没有公开本发明将固体金属与液体金属分离的概念。

该参考文献没有公开分配熔融金属滴的概念，并且也没有提供任何控制与旋转叶片接触的金属体积的方式。这里肯定没有关于控制沉积在叶片上的金属的量的任何公开。此外，在参考文献中没有建议使用边缘效应来生产金属带材。同样，没有公开使用适当的轮速以确保使用的特定金属被分离成期望尺寸的带材。这也是本发明的重要元素，即根据喷嘴尺寸，气体压力和被转换成所需尺寸的带材的特定金属来选择轮速。

可旋转轮子被有用地温度控制并且优选地冷却到如-100℃至+200℃范围内的温度。控制轮子的温度能够控制熔融材料的固化速率，并且这也有利于制造均匀的金属线。

轮子有利地由金属，例如铜或铝，或金属合金或陶瓷材料或碳例如石墨制成。在基轮子上的这些材料之一的层也是可能的，例如在铜基轮子上的碳蒸发层。这种材料具有良好的导热性，这又有利于固化过程。

如果需要，轮子的圆周形的表面的结构可以通过平版印刷技术制成，相对于铣削或车削，该技术可以更容易地制造小尺寸的锋利结构。

该轮子被方便地安装以在腔室中旋转，该腔室的大气压力等于环境大气压力，或者低于环境压力，或者高于环境压力。腔室中的气氛影响固化金属线材的形成，并且可用于微调所生产的金属线材的几何形状。对于与空气成分反应的金属，在腔室中使用惰性气体气氛是有利的。而且，在一些情况下，反应气体气氛可能是有益的，例如如果需要硬化的金属线材，则可以使用含氮或含碳气氛来渗氮或碳于合适的钢材料中。诸如刮刀或刮片的偏转器可以可选地在轮子的旋转方向上设置在喷嘴的上游，以在通过喷嘴将熔融金属沉积在表面上之前偏转来自圆周形地延伸表面的边界空气。这种偏转器仅需要与轮子的圆周形的表面具有最小间隔，以避免损坏其结构（并且如果其定位在靠近轮子的圆周形的表面，其功能也可以由喷嘴提供），可以防止与轮子一起携带边界空气不期望地影响熔融金属从喷嘴到周向表面上的流动，例如从而减少金属材料在其到达轮子表面之前的冷却。

一般来说，向熔融金属施加气体压力以迫使其通过喷嘴。这种气体压力通常是必要的，因为熔融金属的高表面张力/能量将抑制其流动通过小喷嘴。附加气体压力（附加于熔融金属的重量）使熔融金属流过喷嘴。当这里提到施加到熔融金属上的压力时，该压力将被理解为压力高于设备腔室中通常的压力的量，其经常保持在大气压力以下，例如400mbar。符号δP（delta P）或ΔP是指在坩埚中的熔融金属上操作的压力与腔室中的内部压力之间的压力差。

气体压力通常在相对于喷嘴外部的压力为50mbar至1bar的过压的范围内选择。气体压力调节熔融金属在旋转轮子上的沉积速率。该参数也控制金属带材的尺寸。

有利地，喷嘴具有矩形横截面，其在轮子的旋转的圆周方向上具有小于1mm的宽度。喷嘴的长度方向被定向为垂直于轮子的圆周形的表面的旋转方向。

电动机方便地用于以高达95Hz的频率驱动直径为200mm的轮子，即更一般地以高达和高于60m/s的圆周速度。

轮子的圆周形的表面可以具有横向延伸的部件以控制所生产的线材的长度。这种部件例如可以包括多个横向的，规则间隔开的凹槽，其中断圆周形地延伸的边缘，并具有在轮子的圆周形的表面处的多个凹部。

选择轮子的材料，使得其不容易结合到熔融金属，例如，铜的轮子可以用于Fe₄₀Ni₄₀B₂₀合金，铝或铅。

在本发明的熔体纺丝工艺中，将金属熔体通过坩埚的开口施加到非常快速旋转的金属轮子上。轮子通常由铜构成并且可以很好地冷却。特别地，可以利用金属熔体的特别强的毛细管力以制造较小直径的线材。不使用平滑的纺丝轮子，而是使用具有细长的圆周形地延伸的凹槽（凹部）的熔体纺丝轮子。如果现在入射到旋转轮子上的金属熔体的量减少到仅一个凹部或几个凹部，和/或相邻凹部之间的平台或多个平台被润湿的程度，则获得平面金属（液体）膜的横向分裂，这是由于形成在轮子中的凹部和毛细管力的作用。对于第一近似，所得线材的横向尺寸反映了轮子结构的横向尺寸。然而，每单位时间撞击轮子的熔体量的进一步减少，导致在轮子上的结构的拐角或边缘处金属熔体量的合并或收集，这是由于毛细管力正在起作用。因此，熔体沿着诸如轮子凹部的边缘的角部或沿着轮子中的凹部的底部沉积。这使得相比根据轮子的实际结构尺寸所预期的线材，可以获得更小的几何形状。因此，在横向结构尺寸为1mm的情况下，可以获得0.4mm宽度的带材。因此，金属熔体在铜轮子上的沉积速率和轮子的结构化对于本发明具有决定性的重要性。金属熔体的沉积速率可以通过轮子的旋转速度，坩埚的开口的尺寸以及通过坩埚的开口挤压熔体的压力来控制。由于横向于轮子的结构化圆周形的表面的喷嘴开口的长度通常在多个凹槽和/或平台上延伸，所以可以在任何一个时间形成多个线材，这是由于熔融金属在轮子的圆周结构化表面上的横向分裂。减小喷嘴沿轮子圆周方向的宽度，会减少每单位时间内形成每条线材的金属量，从而导致线材变得更细，即具有减小的横向尺寸。

轮子上的结构通常可以通过诸如在车床上的技术车削操作，通过铣削或通过激光消融来产生。金属熔体的突然固化和由于轮子的旋转产生的高离心力导致毛细管力变得不重要，并且因此导致正在形成的线从轮子脱离，使得其然后可以被收集在已知的收集装置中。在熔体固化之后，金属通常不形成液滴，并且现在可以进一步处理线，例如加工成纺织绒头织物或毛毡。因此，熔体纺丝方法可以与制造纺织品的方法组合。

本发明的优选实施例在从属权利要求中阐述。

附图说明

现在将参考附图和本发明的方法的各种实施例，进一步详细地并且通过实施例来描述本发明。在附图中示出：

图1是基本熔体纺丝工艺的示意图，

图2是装备有本发明的可旋转轮子的用于熔体纺丝的设备的前视图，

图3是在去除壳体的情况下从前视图看到的图2的设备的详细视图，

图4是图2和3的纺丝轮子的圆周形的表面的一部分的俯视图，示出了应用于圆周形的表面的结构，

图5是图2和图3的轮子的圆周形的表面的可能结构的横截面，

图6是具有说明性草图的坩埚的排出孔的俯视图，

图7是在以30Hz旋转的直径为200mm的铜轮子上纺制的Fe₄₀Ni₄₀B₂₀合金的熔纺带材的照片，

图8是类似于图5的视图，但是具有不同的结构和引用尺寸以支持实施例1的试验，

图9是通过熔体纺丝批量制备的图7的Fe₄₀Ni₄₀B₂₀带材的照片，

图10是示出了在图8的圆形凹槽中的带材材料部分分裂的SEM图像，

图11是类似于图9的照片，但是示出了用相同的铜轮子但是现在以60Hz旋转形成的Fe₄₀Ni₄₀B₂₀带材，

图12是表示宽度小于100µm的74条带材样品的统计尺寸分布的图，

图13是示出通过本发明的方法生产的带材宽度的统计尺寸变化的图，

图14是显示来自图9的带材样品小于500µm（106个带材样品）和小于150µm（80个带材样品）的统计尺寸分布的两个图，

图15A至15C示出了可能用于图2和图3的轮子的替代表面结构的实施例，

图16A至16C是其它熔纺带材的实施例，

图17是总结实施例5〜10的结果的表，

图18是实施例5的产品的一系列照片以及在轮子表面处使用的凹槽轮廓的横截面的比例图，

图19是实施例6的产品的一系列照片以及在轮子表面处使用的凹槽轮廓的横截面的比例图，

图20是实施例7的产品的一系列照片以及在轮子表面处使用的凹槽轮廓的横截面的比例图，

图21是实施例8的产品的一系列照片以及在轮子表面处使用的凹槽轮廓的横截面的比例图，

图22是实施例9的产品的一系列照片以及在轮子表面处使用的凹槽轮廓的横截面的比例图，

图23是实施例10的产品的一系列照片以及在轮子表面处使用的凹槽轮廓的横截面的比例图。

具体实施方式

现在转到图1所示的熔体纺丝工艺的示意图，从图1可以看出，待纺的金属A通过电加热装置I在坩埚K中加热。气压P将熔融金属通过坩埚K的喷嘴N压到旋转轮子B上。轮子B具有表面结构S（在图4和图5中示意性地示出），在熔融金属固化并且通过离心力抛出之前，该表面结构S横向限制入射在轮子的圆周形的表面上的熔融金属。坩埚K的喷嘴N类似地构造，并且例如可以具有如图6所示的矩形形状的喷嘴开口O。从图6和图4的示意图中可以看出，喷嘴开口的长度方向l在轮子B的圆周形的表面S中横向于凹槽G的圆周方向C定向，并且在这些凹槽中的多个凹槽上并且在实际实施例中至少在大部分凹槽上延伸，使得喷嘴开口将熔融金属分布在轮子B上的表面结构的宽度上。狭槽（slot）的宽度W可以在相对宽的范围内选择，例如在1mm和10µm之间以控制熔融金属从喷嘴N流到轮子B的结构化表面S上的流动速率。当宽度W相对大时，可以获得用于熔融金属到轮子B结构化表面S上的相对高的流速，并且对于轮子的给定速度，所生产的线材具有相对大的横截面。当通过用带有期望的喷嘴宽度W的一个坩埚K来替换另一个而实现宽度W减小时，会降低熔融金属在轮子B的结构化圆周形的表面S上的流速，并且对于相同的轮子旋转速，所生产的线材的横截面相对较小。

施加到熔融金属的压力P也可以用于改变流速。显然，相对较大的压力与相对较低的压力相比会导致更高的流速。总是需要最小压力P以迫使熔融金属通过喷嘴N，因为单独的重力通常不足以确保足够的流动，特别是在喷嘴开口的宽度W相对小的情况下。事实上，这是有利的，因为否则将需要一些形式的阀，并且用于调节熔融金属流动的阀在技术上是有挑战性的。应当注意，压力差ΔP取决于所使用的金属和喷嘴开口在圆周方向上的宽度。它还取决于喷嘴开口在平行于轮子旋转轴线方向上的长度。喷嘴开口的长度可以在宽限度内变化。对于实验室实验，已经发现10至12mm的值是有用的。在生产中，可以根据轮子圆周形的表面的轴向宽度选择更大的长度。

图4示意性地示出了轮子B的结构化周向表面S，其具有四个凹槽或凹部G和在它们之间的平台L。通常，将存在更多沿圆周形地延伸的凹槽G，在凹槽G之间具有圆周形地延伸的平台L，每个平台L设置在两个圆周形地延伸的凹部G之间。每个凹槽G与相邻平台L之间的边界限定了圆周形地延伸的边缘或拐角。

凹槽或凹槽凹部G可以具有从包括半圆形，对称V形，不对称V形，矩形和梯形的组中选择的横截面形状，并且在图5，8以及15A-15C和图17-23中示出了这种凹槽G。应当理解，在凹槽G的基部处形成进一步圆周形地延伸的边缘或拐角，并且还可以形成熔融金属优先收集的位置。严格地说，根本不需要存在平台，凹槽或凹部G可以具有对应于v形机器螺纹的横截面形状（如图15B和15C所示），并且实际上这种凹槽G可以围绕轮子B的圆周形的表面严格地圆周形地延伸，或者可以采用具有螺距的螺纹的形式，对于相对细的螺纹，相应小的螺距是适当的。

当提供平台时，它们通常具有1mm或更小的宽度。

从图4中可以看出，凹槽G可以具有宽度x并且平台L具有宽度y。这些尺寸在调整该方法以生产具有所选尺寸的相对均匀的线材方面具有灵活性。由于喷嘴开口O在多个凹槽G上延伸，用于收集熔融金属的凹槽，与其宽度x相关的体积影响线材的尺寸。一般来说，x越窄，凹槽G的体积越小，所生产的线材的横截面越小。平台L的宽度y影响从熔融金属的热移除，并且还对线材的截面形状和其长度有影响。

迄今进行的测试的总体目的是研究熔体纺丝工艺是否能够生产直径在微米范围内的细纤维，用于工业应用，例如轻质，机械增强的纺织品（由金属线材增强的织物），过滤器和催化活性材料。所用的实际装置如图2和3所示。除了轮子B的设计之外，图2和图3中所示的设备是可从德国Hechingen的Edmund Buehler GmbH公司购得的熔体纺丝机。它包括具有圆柱形部分12和切向延伸的收集管14的金属腔室10，其在远离圆柱形部分12的端部具有可关闭的端口16。在圆柱形部分12上方，具有电加热系统I和气体压力供应源P的坩埚K安装在腔室10的短圆柱形延伸部18内，并且设置有用于加压气体例如氩气，用于电力供应和用于确定压力P的气体流量阀的控制，用于为加热系统I提供动力以及用于监测诸如气体压力和熔体温度的参数的必要供应管线。轮子B安装在圆柱形部分12的内部并与其同心，并且由轴承（未示出）支撑在由电动机22驱动的轴20上，该电动机22凸缘连接到圆柱形部分12的后部（见图3）。圆柱形部分的前侧24，即与驱动马达22相对的侧面26由玻璃制成，从而可以通过高速照相机观察和拍摄纺丝过程。腔室10可以通过真空泵经由抽空短管28抽真空，并且可以通过另一个馈送短管30供应惰性或反应气体流。因此，可以在腔室10内在期望的温度和压力下提供期望的大气。

用于关闭端口16的盖可以是铰接的或可拆卸的玻璃盖，使得收集在圆柱形延伸部18中的材料根据需要被观察，移除和拍摄。

进行以下实验：

比较例1

在第一实验中，在直径为200mm并具有直圆柱形状的光滑圆周形的表面32的标准铜轮子B（图4所示）上生产熔纺带材。通过在氮化硼坩埚K内的加热系统I形成Fe₄₀Ni₄₀B₂₀的熔体。坩埚K具有标称尺寸，长度l=10mm和宽度W=0.4mm的狭缝孔。一旦金属已经熔化，通过压力源P施加到气体压力熔融气体，以通过孔口将熔融金属排出到铜轮子B上。铜轮子B由驱动电机以30Hz频率驱动轮子旋转。金属样品的质量约为10克。如图7所示，生产单个连续带材，其长度>1m，典型宽度为9.3+/-0.1mm，典型厚度为42+/-2微米。图7示出了以这种方式制造的带材具有良好的质量。

使用的具体参数如下：

金属样品重量 10g

喷嘴开口长度l 10mm

喷嘴开口宽度W 0.4mm

轮子的温度 RT

腔室内气体氩气

腔室12中的压力 400mbar

腔室12中的气体温度 RT

熔融金属的温度 1350℃

施加于熔融金属的压力 200mbar（过压）

轮子速度 30Hz

轮子直径 200mm

轮子与孔之间的距离 0.2mm

说明性的实施例1

使用与图2和图3中相同的设备，然后用具有相同尺寸但在其直圆柱表面具有图8所示结构的铜轮子代替光滑铜轮子。然后使用与对比例1中相同的参数重复熔体纺丝工艺。图8所示的轮子结构的图包括7个直径为1mm的半圆形横截面的凹槽，在相邻的凹槽对之间具有1mm的间隔或平台。从图9中可以看出，所得到的线材呈根据轮子的表面结构模制的带材的形式。它们具有仅仅几厘米的典型长度，并且宽度从〜2至〜9mm变化。使用厚度计测量约200微米的厚度，然而，带材的曲率和它们的脆性阻碍了精确测量。带材的脆性被认为是由它们的晶体结构引起的，这可能又通过轮子和带材之间的不充分的热耦合来实现。通过使用图8的结构化轮子产生的带材如图9所示。

为了研究图9中所示的熔纺带材的微结构，在低放大率下获得SEM图像。图10中示出了典型的实施例，其显示了在凹槽中（而不是在凹槽之间的腹板中的材料中）的带材的部分分裂。由发明的实施例1生产的带材具有显著的均匀性，这意味着线材的集合具有优选的取向，其中各条线材的长度基本上彼此平行并且具有基本相似的长度。

发明的实施例1

对于该实施例，目的是通过减少形成在轮子表面和坩埚K的孔之间的轮子上的液体池的体积，以促进铜轮子上的液体熔体的分裂来使单条带材更细。该概念基于如下认识：如果可以促进带材材料的分裂以达到完成，则在半圆形槽之间的平坦表面上将产生具有1mm宽度的单条带材。在该实施例中，这使用与说明性实施例1中相同的结构化表面以及与比较例1中相同的参数组来实现，但是通过将轮子B的旋转速度增加到60Hz，对应于轮子的表面速度为37.5m/s。所得带材如图11所示。从该图中可以看出，从该实验获得了窄带材。它们具有约10cm的长度，1.3+/-0.5mm的典型宽度和31+/-8微米的典型厚度。发现约30％的初始质量转变成〜1mm宽的带材。剩余产品包括材料的薄片（Fe₄₀Ni₄₀B₂₀）和具有约1cm的典型长度的粉碎带材材料，图11中未示出。

图11的照片中示出了线材的质量和尺寸分布，图12中所示了下面的结果：

总质量=9.70g(100%)

聚集线材的质量=2.83克(29%);

线材的长度：复数厘米(10厘米);

典型宽度：约1.3毫米

剩余材料的质量：6.73g(69%)

材料质量损失=0.14g(1%)。

图12示出了有用的材料线材的尺寸分布，其中大部分线材具有在200µm至500µm范围内的宽度。

发明的实施例2

在该实施例中，与本发明实施例1保留相同的基本装配，但是熔体上的压力降低到100mbar，以降低熔体在纺织轮子上的沉积速率。这导致两种类型的金属线：

以具有均匀直径和几厘米长度的类似线材的聚集体的形式的金属线材，以及包括所有剩余纤维产品的纤维混合物形式的线材。

获得以下结果：

总质量6.06g（100％），

聚集线材的质量4.18g（69％）

平均宽度389µm+/-167µm

平均厚度28µm+/-7µm

线材长度约10cm

残余混合物1.66g（27％）

长度几mm，

平均宽度约20µm

材料损失0.22g（4％）

图11显示了使用发明的实施例2的结构化轮子和狭缝孔生产的Fe₄₀Ni₄₀B₂₀带材，图12显示形成60％所得材料的有用金属线材的尺寸的窄分布。

图13示出了金属混合物，即发明的实施例3的有用线材的另一种表征。图14显示了宽度小于500µm的线材的分布。可以看出，大部分线材具有在1至50µm范围内的宽度。图14的第二图示出了宽度在1-150µm范围内的线材的分布，可以看出，大部分线材具有在4至40µm范围内的宽度。

发明的实施例3

在本例中使用的参数如下：

材料铅(Pb)

铜轮子的表面结构，尺寸和旋转速度与发明的实施例1中相同

金属样品重量	9.04 g
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	0.4 mm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	Argon
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	400°C < T<sub>喷射</sub> < 700°C
喷射压力	100 mbar
		轮子速度	60 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得带材的平均宽度	0.7+/-0.05 mm
		所得带材的平均厚度	59µm+/-23µm

用这种方法生产的带材如图16所示。

发明的实施例4

在本例中使用的参数如下：

材料铝（Al）

金属样品重量	4.85 g
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	0.4 mm
		轮子温度	RT (~25°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	900°C
喷射压力	200 mbar
		轮子速度	60 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得带材的平均宽度	2.0+/-0.3 mm
		所得带材的平均厚度	46µm+/-10µm

在下面的另外的实施例中将给出使用结构化轮子使用熔体纺丝工艺的不同参数生产的纤维。在所有以下实施例中，在图17的概述中示出了轮子是具有各种凹槽构造的铜轮子，以及凹槽的形貌是如何被熔体润湿的指示。

实施例5

材料：Fe40Ni40B20	实验 MS03
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	400µm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	1350°C
喷射压力	200 mbar
		轮子速度	30 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得带材的平均宽度	有纹理的带材，具有凹槽结构轮廓的薄片，参见图17
		所得带材的平均厚度	实验失败

在该实验中生产的纹理带材在图18中显示为具有不同放大倍数的照片，并示出了用于本实施例5的凹槽的放大横截面轮子轮廓以及凹槽宽度。凹槽的轮廓按比例显示。在左上角的照片中，比例尺是50mm，在右上角的照片中是5mm。轮廓图中的比例尺表示长度为1mm。在轮子的轮廓图中，其与图17中与实验MS03相对应的轮廓图相同，可以看出，金属膜在辊筒的整个成型表面上形成一层。

实施例6

材料：Fe40Ni40B20	实验 MS23
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	400µm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	1350°C
喷射压力	200 mbar
		轮子速度	85 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得带材的平均宽度	有纹理的带材，薄片破裂并且不再遵循凹槽的形状
		所得带材的平均厚度	实验失败

在该实验中生产的纹理带材在图19中显示为具有不同放大倍数的照片，并示出了用于本实施例6的凹槽的放大横截面轮廓，以及凹槽宽度。凹槽的轮廓按比例显示。在左上角的照片中，比例尺表示10mm，在右上角的照片中为1mm。轮廓图中的比例尺表示长度为1mm。在轮子的轮廓图中，其与图17中与实验MS23相对应的轮廓图相同，可以看出，金属膜在辊筒的成型表面的部分上形成不规则宽度的层。

实施例7

材料：Fe40Ni40B20	实验 MS34
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	100µm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	1350°C
喷射压力	400 mbar
		轮子速度	85 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得带材的宽度	最大 171.4µm，最小10.4µm
		所得带材的厚度	<5µm

在该实验中生产的纤维在图20中以不同放大倍数的照片示出，并示出了用于该实施例7的凹槽的放大横截面轮廓，以及凹槽宽度。凹槽的轮廓按比例显示。在顶部的照片中，比例尺表示10mm。轮廓图中的比例尺表示长度为1mm。在轮子的轮廓图中，其与图17中实验MS34相对应的轮廓图相同，可以看出，金属膜已经分裂并且集中在与槽平台相邻的凹部或凹槽的边缘。

实施例8

材料：Fe40Ni40B20	实验 MS031
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	100µm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	1350°C
喷射压力	400 mbar
		轮子速度	85 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得带材的平均宽度	最大 146.2µm，最小8.4µm
		所得带材的厚度	<5µm

在该实验中生产的纤维在图21中以不同放大倍数的照片示出，并示出了用于该实施例8的凹槽的放大横截面轮廓，以及凹槽宽度。凹槽的轮廓按比例显示。轮廓图中的比例尺表示250µm。在顶部的照片中，比例尺表示10mm。在轮子的轮廓图中，其与图17中与实验MS31相对应的轮廓图相同，可以看出，金属膜已经分裂并且集中在与凹槽平台相邻的凹部或凹槽的边缘。

实施例9

材料：Fe40Ni40B20	实验 MS37
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	50µm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	1350°C
喷射压力	1000 mbar
		轮子速度	85 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得带材的宽度	最大48.4µm，最小9.3µm
		所得带材的厚度	<5µm

在该实验中生产的纤维在图22中以不同放大倍数的照片示出，并示出用于该实施例9的凹槽的放大横截面轮廓，以及凹槽宽度。凹槽的轮廓按比例显示。在顶部的照片中，比例尺表示10mm。轮廓图中的比例尺表示长度为1mm。在轮子的轮廓图中，其与图17中与实验MS37相对应的轮廓图相同，可以看出，金属膜已经分裂并且集中在邻近平台的凹部或凹槽的边缘处。

实施例10

材料：Fe40Ni40B20	实验 MS33
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	100µm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	1350°C
喷射压力	400 mbar
		轮子速度	60 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得纤维的宽度	最大75.1µm，最小 2.8µm
		所得纤维的厚度	<5µm

在该实验中生产的纤维在图23中以不同放大倍数的照片示出，并示出了用于本实施例10的凹槽的放大横截面轮廓，以及槽宽度。凹槽的轮廓按比例显示。在左上角的照片中，比例尺表示10mm，在右上角的照片中，比例尺表示200µm，在照片中，左下角的比例尺表示1000µm。轮廓图中的比例尺表示长度为250µm。在轮子的轮廓图中，其与图17中与实验MS33相应的轮廓图相同，可以看出，金属膜已经分裂并集中在顶点，即在凹部或凹槽的边缘。

实施例11

材料：不锈钢V2A	实验MS058
		喷嘴开口标称长度	10 mm
喷嘴开口标称宽度	75µm
		轮子温度	RT (~23°C)
腔室内气体	氩气
		腔室12中的压力	400 mbar
腔室12中气体的温度	RT
		喷射温度	1550°C
喷射压力	800 mbar
		轮子速度	95 Hz
轮子直径	200 mm
		喷嘴与轮子之间的距离	0.3 mm
所得纤维的宽度	最大144µm，最小2.3µm
		所得纤维的厚度	< 5µm

所有实施例5至11的值与其它相关值一起通过实验编号分类概括在图17的表中，并且图17包括示出了用于每个实验的轮子的凹槽表面轮廓的草图。

Claims

1.一种用于生产细长金属线材的设备，其特征在于，所述设备包括：具有圆周形的表面（S）的可旋转轮子（B），所述圆周形的表面具有圆周形地延伸的边缘，以及形成在边缘之间或由边缘限定的凹部（G）；至少一个喷嘴（N），其具有用于将熔融金属引导到所述圆周形的表面（S）上的喷嘴开口；以及收集装置（14），用于收集由所述熔融金属在所述圆周形的表面上形成并通过由所述轮子（B）旋转产生的离心力与所述圆周形的表面（S）分离的固化金属线材，其特征在于，所述喷嘴（N）具有矩形横截面，喷嘴开口的宽度（W）沿轮子（B）旋转的圆周方向（C），长度则横向于轮子的圆周形的表面，所述长度大于所述宽度（W），并且由于设置有用于控制施加到熔融金属的气体压力（P）的装置，使熔融金属通过喷嘴开口移动并将其输送到可旋转轮子（B）的圆周形的表面（S）。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷嘴开口宽度（W）在10µm至1mm的范围内。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述喷嘴开口宽度（W）在10µm至400µm的范围内。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述喷嘴开口宽度（W）在10µm至200µm的范围内。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述喷嘴开口宽度（W）在10µm至100µm的范围内。

6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，限定边缘的圆周凹部具有不小于50µm的径向深度。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，限定边缘的圆周凹部具有50µm至1000µm范围内的径向深度。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，限定边缘的圆周凹部具有100µm至1000µm范围内的宽度。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，限定边缘的圆周凹部具有50µm至1000µm范围内的宽度。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述轮子的圆周形的表面处具有圆周形地延伸的平台（L），每个平台（L）设置在两个圆周形地延伸的凹部（G）之间。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述凹部（G）具有从包括半圆形，对称V形，不对称V形，矩形和梯形的组中选择的横截面形状。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述平台（L）具有1mm或更小的宽度。

13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述金属线材具有宽度为1µm至200µm的带材形式。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述金属线材具有宽度为1µm至150µm的带材形式。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述金属线材具有宽度为1µm至50µm的带材形式。

16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述金属线材具有1µm至50µm的厚度。

17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述金属线材具有40µm或更小的厚度。

18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述金属线材具有50µm或更小的至少一个横向尺寸，以及比所述至少一个横向尺寸大至少十倍的长度。

19.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可旋转轮子（B）是温度可控的。

20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述可旋转轮子（B）的可控温度范围在-100℃至+200℃范围内。

21.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轮子（B）由金属，或金属合金或陶瓷材料或石墨制成，或者所述轮子（B）具有由金属、合金、陶瓷材料、石墨或气相沉积的碳制成的层，或者所述轮子（B）的基底材料具有由金属、合金、陶瓷材料、石墨或气相沉积的碳制成的轮胎。

22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述轮子包含的金属为铜或铝。

23.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轮子安装成在含有气氛的腔室（12）内旋转，其中所述气氛是空气和惰性气体中的至少一种。

24.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轮子安装成在腔室（12）内旋转，其中腔室（12）的气氛具有等于环境大气压力或者比环境压力低的压力。

25.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轮子安装成在腔室（12）内旋转，其中腔室（12）中的气氛具有比环境压力高的压力。

26.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述轮子的旋转方向上的所述喷嘴（N）的上游设置偏转器，以在经由喷嘴（N）将熔融金属沉积在表面之前偏转来自圆周形地延伸的表面的边界层气体。

27.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，施加到所述熔融金属的气体压力（P）在相对于所述喷嘴（N）外部压力的50mbar到1bar的过压的范围内选择。

28.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷嘴（N）具有矩形横截面，喷嘴开口的宽度（W）沿所述轮子（B）的旋转的圆周方向且小于1mm，并且其中所述喷嘴开口具有横向于轮子的圆周形的表面的长度，所述长度大于所述宽度（W）。

29.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，一发动机（22）用于以不小于85Hz的频率驱动所述轮子（B），所述轮子（B）为直径为200mm的铜轮子。

30.根据权利要求29所述的设备，其特征在于，所述发动机（22）的频率在85Hz至200Hz范围内，圆周速度在54m/s至137m/s范围内。

31.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轮子（B）的圆周形的表面（S）具有横向延伸的部件，以控制所生产的线材的长度。

32.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，选择所述轮子（B）的材料使其不容易与熔融金属结合，所述轮子（B）为用于Fe₄₀Ni₄₀B₂₀合金的铜轮子。

33.一种用于生产细长金属线材的方法，其特征在于，所述细长金属线材具有50µm或更小的至少一个横向尺寸和比所述至少一个横向尺寸大至少十倍的长度，所述方法包括以下步骤：引导熔融金属通过具有矩形横截面的喷嘴（N），喷嘴开口的宽度（W）沿轮子（B）旋转的圆周方向（C），长度则横向于所述轮子圆周形的表面，所述长度大于所述宽度（W），通过向熔融金属施加气体压力（P）以使其移动通过喷嘴开口并将其输送到可旋转轮子的圆周形的表面（S）上，为可旋转轮子的圆周形的表面提供圆周形地延伸的边缘和形成在边缘之间或由边缘限定的凹部，并且收集由熔融金属形成在圆周形的表面（S）上、并且通过轮子（B）旋转产生的离心力与圆周形的表面（S）分离的固化金属线材，所述方法还包括以下步骤：控制所述喷嘴开口宽度（W），控制施加到熔融金属上使其移动通过喷嘴开口并将其输送到可旋转轮子的圆周形的表面的所述气体压力（P），并控制轮子的旋转速度，以减少在轮子的圆周形的表面（S）上的熔融金属流，直到减低到某一水平，在该水平处熔融金属通过力聚集，这些力是作用在所述圆周形地延伸的边缘之间或由边缘限定之处，并且利用这些边缘将熔融金属（A）聚集在边缘处，从而生产所期望的细长金属线材。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述金属流被减小到使细长线材具有1µm至200µm的宽度水平。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述金属流被减小到使细长线材具有1µm至150µm的宽度水平。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述金属流被减小到使细长线材具有 1µm至50µm的宽度的水平。

37.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述金属线材具有1µm至50µm的厚度。

38.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述金属线材具有40µm或更小的厚度。