CN111151587A - 一种拉丝模具及其制作方法和应用 - Google Patents

一种拉丝模具及其制作方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明适用于拉丝技术领域，提供了一种拉丝模具及其制作方法和应用，该拉丝模具包括外壳和模芯，所述外壳与所述模芯中间设有导热层；所述导热层填充有石墨烯和纳米铜。所述外壳的材质为不锈钢；所述模芯的材质为金刚石。本发明提供的拉丝模具，结构简单，其通过设置填充有石墨烯和纳米铜的导热层，能够有效保证键合丝在拉拔过程中的散热问题，有利于提高加工效率，保证拉丝模具更快的散热，加快键合丝模具中心区散热，保证键合丝成型效果，提高拉丝模具使用寿命，减少有机物高温碳化，操作方便，可以有效提高产品加工的合格率。

Description

一种拉丝模具及其制作方法和应用
技术领域
本发明属于拉丝技术领域，尤其涉及一种拉丝模具及其制作方法和应用。
背景技术
目前键合丝拉丝所使用的拉丝模具一般包括外壳和模芯，其中，模芯包括入口区、润滑区、工作区、定径区和出口区，其各区的作用分别是：入口区，锥形结构连接中心模孔，方便穿线及防止铜丝从入口方向擦伤拉丝模；润滑区，通过它使铜丝易于带入润滑剂；工作区，是模芯的主要部分，铜丝的变形过程在这里进行，即将原始截面减小到所要求的截面尺寸。在金属拉丝时，工作区内金属的体积所占的空间是一个圆台，该空间称为变形区。定径区的作用在于取得被拉拔铜丝的准确尺寸；出口区是用于防止铜丝出口不平稳而刮伤铜丝表面。上述模芯结构一般通过烧结镶嵌于外壳中不锈钢或者钨钢的外壳中。
然而，现有的拉丝模具在工作过程中，模芯与键合丝之间摩擦较大，进而产生较高的温度，聚集在模芯，由于模芯的温度较高，很容易影响键合丝拉丝效果，影响加工效率，而且，拉丝加工中所使用的润滑液为有机物液体，在高温下极易碳化，产生黑色杂质，一旦在拉丝过程带入拉丝模具中，可能会嵌入铜线中，造成残次品。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种拉丝模具，旨在解决背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种拉丝模具，包括外壳和模芯，所述外壳与所述模芯中间设有导热层；所述导热层填充有石墨烯和纳米铜。
作为本发明实施例的一种优选方案，所述外壳的材质为不锈钢。
作为本发明实施例的另一种优选方案，所述模芯的材质为金刚石。
作为本发明实施例的另一种优选方案，所述纳米铜的平均粒径为50~200nm。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述拉丝模具的制作方法，其包括以下步骤：
分别选用不锈钢和金刚石作为材质进行成型加工，得到外壳和模芯；
称取石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂，备用；
将石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂进行混合，得到浆料；
将浆料置于外壳和模芯之间，并进行烧结处理，形成导热层，得到所述拉丝模具。
作为本发明实施例的另一种优选方案，所述石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂的质量比为(15~25):(15~25):(20~50):(1~10):(20~50)。
作为本发明实施例的另一种优选方案，所述溶剂为乙二醇和/或乙醇胺。
作为本发明实施例的另一种优选方案，所述助焊剂为松香、硬脂酸和甲酸中的一种或多种；所述粘接剂为有机纤维素。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制作方法制得的拉丝模具。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述拉丝模具在拉丝加工中的应用。
本发明实施例提供的一种拉丝模具，结构简单，其通过设置填充有石墨烯和纳米铜的导热层，能够有效保证键合丝在拉拔过程中的散热问题，有利于提高加工效率，保证拉丝模具更快的散热，加快键合丝模具中心区散热，保证键合丝成型效果，提高拉丝模具使用寿命，减少有机物高温碳化，操作方便，可以有效提高产品加工的合格率。
另外，本发明实施例提供的一种拉丝模具的制作方法，其烧结时是采用纳米铜与石墨烯混合烧结而成，相比于传统其他方式烧结方法，本发明提供的方法具有无压烧结与全包裹烧结固定具备的优势，传统的黄铜热镶套工艺仅从一个方向对人造金刚石聚晶块进行机械紧固，且无法保证完全贴合，石墨烯与纳米铜的混合均匀结构更有助于中心金刚石所产生的热量向外传导。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种拉丝模具的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的导热层的烧结结构图；
图中：1-外壳；2-模芯；3-导热层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如附图1所示，该实施例提供了一种拉丝模具，其包括外壳1和模芯2，所述外壳1与所述模芯2中间设有导热层3；其中，导热层3填充有石墨烯和纳米铜。
具体的，在实际应用中，外壳1为环状结构，其材质为不锈钢，也可采用钨钢等作为材质，但不限于此。模芯2的结构与现有拉丝模具的模芯结构相同，其材质为金刚石或者钻石等，也不限于此。另外，导热层3可以采用片状结构或者具有一定厚度的骨架结构，其中，纳米铜的平均粒径可控制在50~200nm。
实施例2
该实施例提供了一种上述拉丝模具的制作方法，其包括以下步骤：
（1）分别选用不锈钢和金刚石作为材质进行成型加工，得到上述外壳1和模芯2；
（2）称取石墨烯15g、纳米铜15g、溶剂20g、助焊剂1g和粘接剂50g，备用。其中，溶剂为乙二醇；助焊剂为松香；粘接剂为市售常见的有机纤维素；另外，石墨烯为粉体，纳米铜在烧结前需进行过筛处理，确保粒径波动值小于50%；
（3）将上述称取的石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂进行混合，得到浆料；
（4）将浆料置于外壳和模芯之间，并置于200℃的温度下进行烧结处理，即可形成上述导热层3，得到上述拉丝模具。其中，导热层3的烧结结构图如附图2所示，图2为石墨烯和纳米铜烧结后20X的放大图，从图2中可以清晰看出，石墨烯与纳米铜可以实现混合烧结，且烧结致密均匀。
实施例3
该实施例提供了一种上述拉丝模具的制作方法，其包括以下步骤：
（1）分别选用不锈钢和金刚石作为材质进行成型加工，得到上述外壳1和模芯2；
（2）称取石墨烯25g、纳米铜25g、溶剂20g、助焊剂10g和粘接剂20g，备用。其中，溶剂为乙醇胺；助焊剂为硬脂酸和甲酸的混合物；粘接剂为市售常见的有机纤维素；另外，石墨烯为粉体，纳米铜在烧结前需进行过筛处理，确保粒径波动值小于50%；
（3）将上述称取的石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂进行混合，得到浆料；
（4）将浆料置于外壳和模芯之间，并置于400℃的温度下进行烧结处理，即可形成上述导热层3，得到上述拉丝模具。
实施例4
该实施例提供了一种上述拉丝模具的制作方法，其包括以下步骤：
（1）分别选用不锈钢和金刚石作为材质进行成型加工，得到上述外壳1和模芯2；
（2）称取石墨烯15g、纳米铜25g、溶剂50g、助焊剂1g和粘接剂20g，备用。其中，溶剂为乙二醇和乙醇胺的混合物；助焊剂为松香、硬脂酸和甲酸的混合物；粘接剂为市售常见的有机纤维素；另外，石墨烯为粉体，纳米铜在烧结前需进行过筛处理，确保粒径波动值小于50%；
（3）将上述称取的石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂进行混合，得到浆料；
（4）将浆料置于外壳和模芯之间，并置于300℃的温度下进行烧结处理，即可形成上述导热层3，得到上述拉丝模具。
实施例5
该实施例提供了一种上述拉丝模具的制作方法，其包括以下步骤：
（1）分别选用不锈钢和金刚石作为材质进行成型加工，得到上述外壳1和模芯2；
（2）称取石墨烯20g、纳米铜20g、溶剂30g、助焊剂5g和粘接剂30g，备用。其中，溶剂为乙二醇；助焊剂为松香和甲酸的混合物；粘接剂为市售常见的有机纤维素；另外，石墨烯为粉体，纳米铜在烧结前需进行过筛处理，确保粒径波动值小于50%；
（3）将上述称取的石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂进行混合，得到浆料；
（4）将浆料置于外壳和模芯之间，并置于300℃的温度下进行烧结处理，即可形成上述导热层3，得到上述拉丝模具。
实施例6
该实施例提供了一种上述拉丝模具的制作方法，其包括以下步骤：
（1）分别选用不锈钢和金刚石作为材质进行成型加工，得到上述外壳1和模芯2；
（2）称取石墨烯25g、纳米铜15g、溶剂30g、助焊剂7g和粘接剂40g，备用。其中，溶剂为乙醇胺；助焊剂为硬脂酸；粘接剂为市售常见的有机纤维素；另外，石墨烯为粉体，纳米铜在烧结前需进行过筛处理，确保粒径波动值小于50%；
（3）将上述称取的石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂进行混合，得到浆料；
（4）将浆料置于外壳和模芯之间，并置于400℃的温度下进行烧结处理，即可形成上述导热层3，得到上述拉丝模具。
综上，本发明实施例提供的上述拉丝模具，结构简单，其通过设置填充有石墨烯和纳米铜的导热层，能够有效保证键合丝在拉拔过程中的散热问题，有利于提高加工效率，保证拉丝模具更快的散热，加快键合丝模具中心区散热，保证键合丝成型效果，提高拉丝模具使用寿命，减少有机物高温碳化，操作方便，可以有效提高产品加工的合格率。
另外，本发明实施例提供的上述拉丝模具的制作方法，其烧结时是采用纳米铜与石墨烯混合烧结而成，相比于传统其他方式烧结方法，本发明提供的方法具有无压烧结与全包裹烧结固定的优势，石墨烯与纳米铜的混合均匀结构更有助于中心金刚石所产生的热量向外传导。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种拉丝模具，包括外壳和模芯，其特征在于，所述外壳与所述模芯中间设有导热层；所述导热层填充有石墨烯和纳米铜。
2.根据权利要求1所述的一种拉丝模具，其特征在于，所述外壳的材质为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种拉丝模具，其特征在于，所述模芯的材质为金刚石。
4.根据权利要求1所述的一种拉丝模具，其特征在于，所述纳米铜的平均粒径为50~200nm。
5.一种如权利要求1~4中任一项所述拉丝模具的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别选用不锈钢和金刚石作为材质进行成型加工，得到外壳和模芯；
称取石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂，备用；
将石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂进行混合，得到浆料；
将浆料置于外壳和模芯之间，并进行烧结处理，形成导热层，得到所述拉丝模具。
6.根据权利要求5所述的一种拉丝模具的制作方法，其特征在于，所述石墨烯、纳米铜、溶剂、助焊剂和粘接剂的质量比为(15~25):(15~25):(20~50):(1~10):(20~50)。
7.根据权利要求5所述的一种拉丝模具的制作方法，其特征在于，所述溶剂为乙二醇和/或乙醇胺。
8.根据权利要求5所述的一种拉丝模具的制作方法，其特征在于，所述助焊剂为松香、硬脂酸和甲酸中的一种或多种；所述粘接剂为有机纤维素。
9.一种如权利要求5~8中任一项所述制作方法制得的拉丝模具。
10.一种如权利要求1~4和权利要求9中任一项所述拉丝模具在拉丝加工中的应用。
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