CN111715722A - 用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法 - Google Patents

用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，包括：重金属丝依次经过电解、活化、预热、合股后电镀，得到镀层丝；将镀层丝集束复合后包套，然后经过热锻造、热拉拔进行减径加工；将减径加工后的复合集束经过酸洗后水洗，烘干即得。本发明用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，可制备不同材质的多芯数可混纺型重金属纤维，解决了传统拉伸方法存在的问题，极大提高了生产效率，降低了生产成本，其纺织而成的可穿戴防辐射面料及服装具有轻量、柔软舒适等特点，避免了辐射防护材料使用重金属颗粒产生的团聚、不均匀分散现象，解决了传统高分子材料基屏蔽材料不透气、不透湿、重量大的问题。

Description

用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法
技术领域
本发明属于核辐射防护技术领域，具体地说，涉及一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法
背景技术
目前市场上可穿戴辐射防护制品主要应用于涉及医学放射防护、核电站放射性的设备检修等作业的人员，其关键的射线屏蔽层主要是以钽、钨、铋、镧等射线吸收优良的重金属粉末及其氧化物与橡胶、塑料等高分子聚合物基复合而成：首先采用合适的改性剂使得射线吸收粒子均匀弥散、固化分布在高分子基体中，最后将高分子聚合物材料与面料进行缝合制备成可穿戴防护制品。
申请号为201910276090.X的中国专利公开了一种超柔X、γ射线防护材料及其制备方法，利用稀土氧化物包含稀土元素镧、铈等金属氧化物材料作为射线吸收功能填料，与橡胶、塑料、弹性体混合，最后通过压延、流延、浸沾、挤出、注塑、涂敷方式成型。申请号CN201811299881.6的中国专利公开了一种γ射线辐射防护复合材料及其制备方法，采用改性的聚乙烯(LLDPE)为基体树脂，与铋合金为防辐射剂，通过熔融共混制备成具有γ射线辐射防护复合材料。申请号CN105399925A的中国专利公开可快速固化聚氨酯基γ射线屏蔽复合材料及其制备方法，采用双组份聚氨酯材料作为基体材料，填充具有屏蔽功能的金属及金属氧化物粉末制备而成。
以上相关专利制备材料中的高分子材料只起到固化、粘合重金属颗粒作用，对x、γ射线没有防护效果，但会很大程度增加材料的重量，高分子材料长时间受高能射线辐射后容易出现老化龟裂现象，并且存在不透气、不透湿、舒适性差等问题，作业人员穿戴使用体验极差，例如介入手术中，医生和护士需要连续工作3～6小时，穿戴的铅辐射防护服重量在6～10kg，手脚受到束缚，不透气，不透湿，身体消耗极大，严重影响手术操作稳定性和自身健康。另外由于重金属密度大，目前均存在混合过程中粉体易团聚，分散不均匀现象，导致成品穿戴设备防护性能不一致的问题。
针对以上问题，如果使用超细金属纤维与化纤材料混纺，然后采用编织或针织的纺织方法制作成防辐射面料，可以有效解避免金属颗粒和高分子聚合物材料存在的种种问题，但发明人在大量的实验研究中发现重金属金属丝室温的塑性极差，难以实现拉伸变形，只得依靠多道次挤压和极小变形量的多道次拉伸进行生产，道次过多，生产工序长，使得生产效率和成品率极其低下。特别是当单丝直径到达0.1mm以下时，在拉伸过程中金属丝拉伸时容易发生二次变形，发生“缩颈”及断裂，造成拉伸无法进行，导致最终超细重金属丝价格极高，其应用难以推广，在目前在传统的拉伸方法条件下，均无法解决这一难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，可制备不同材质的多芯数可混纺型重金属纤维，解决了现有传统拉伸方法存在的问题，极大提高了生产效率，降低了生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，重金属丝依次经过电解、活化、预热、合股后电镀，得到镀层丝；
步骤2，将步骤1得到的镀层丝集束复合后包套，然后经过热锻造、热拉拔进行减径加工；
步骤3，将步骤2减径加工后的复合集束经过酸洗后水洗，烘干，得到用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维。
进一步地，步骤1中重金属丝为钽、钨、铋、铌、钼、锆的纯金属丝或合金材料中的一种，丝径为0.2～0.6mm。
进一步地，步骤1中电解时，电解液为硫酸、磷酸、聚乙二醇、酒石酸钠的混合溶液，其浓度分别为：硫酸50～70g/L、磷酸50～70g/L、聚乙二醇0.05～0.1g/L，酒石酸钾钠15～30g/L，余量为水，电流密度为40～60A/dm2，时间为1～2min。
进一步地，步骤1中活化时，活化液为硝酸、盐酸、氢氟酸、硫酸的一种或几种组合，其中比例为：硝酸15～25％，盐酸3～5％，氢氟酸3～5％，硫酸5～7％，余量为水，活化时间为20～60s。
进一步地，步骤1中预热时，通过加热管对预热槽中溶液进行加热，预热温度为40～70℃，重金属丝在预热槽中预热时间为20～40s,预热槽中溶液成分包括：氯化镍100～150g/L，盐酸150～250ml/L。
进一步地，步骤1中电镀之前需将重金属丝合股，对直径为0.2～0.3mm的重金属丝，其合股数为6～8股，对直径为0.3～0.6mm的重金属丝，其合股数为3～6股。
进一步地，步骤1中电镀时，将3～8根重金属丝进行合股后依次经过预镀、主镀得到镀层丝；其中预镀时镀液的成分为：氯化镍100～150g/L，盐酸150～250ml/L，电流密度为4～10A/dm2，时间为2～5min，预镀温度为40～60℃；
主镀时镀液的成分为：浓硫酸25～50ml/L和五水硫酸铜100～300g/L，或者，为：硫酸亚铁50～200g/L，硫酸钾15～200g/L，硫酸锰1～3g/L，草酸l～3g/L；电流密度为0.5～5A/mm2，时间为20～30min，主镀温度为40～60℃。
进一步地，步骤2中镀层丝复合芯数为1000～6000芯，集束复合的包套材料为铜管、钢管或高温合金管。
进一步地，步骤2中热锻造为加热旋转锻，加热温度根据金属丝材质、丝径不同而调整，温度范围为300～1000℃，锻造道次加工率为5～15％，总变形量为60～70％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为300～1200℃，保温30～60min。
进一步地，步骤2中当锻造复合体直径达到3～5mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度根据材质、丝径不同而调整，温度范围为300～700℃，拉拔道次加工率为5～15％，总变形量为60～70％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为300～1000℃，保温10～30min。
进一步地，步骤3中酸洗采用的酸洗液由水、硝酸、盐酸混合得到，其中水、盐酸和硝酸的体积比为4～7：2～5：1，酸洗时间为2～5min。
本发明还公开了一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，采用上述制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)本发明一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，可制备不同材质的多芯数可混纺型重金属纤维，解决了传统拉伸方法存在的问题，在生产中替代了单丝拉拔，极大提高了成品率及生产效率，降低了生产成本，保证了批量生产可混纺型纤维的性能稳定，提高了产品质量，解决了直径为0.1mm以下重金属丝难以加工的问题，制备出了多芯、可混纺型金属纤维。
2)本发明一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，可纺织为辐射防护面料，避免了使用金属颗粒带来的团聚、不均匀分散的问题。
3)后续混纺时通过不同种类金属纤维比例的搭配，可满足不同等级能量下X、γ射线的全覆盖屏蔽，适应不同场所使用，更重要的是采用该金属纤维纺织而成的可穿戴防辐射面料及服装具有轻量、柔软舒适等特点，解决了传统金属粉末与高分子材料基屏蔽材料不透气、不透湿、重量大的问题。
4)本发明制备的一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维，纺织成的辐射防护面料对能量小于130keV伽马射线的防护效率大于70％，比现有技术高分子基防护材料重量减轻30％以上，同时保证透气率大于200mm/s、透湿量大于3000g/(m2·d)，本制备方法操作简便、工艺稳定、成本低廉，具有很好的应用价值和社会效益。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法的工艺流程图；
图2是重金属丝集束复合示意图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
现有技术中，重金属合金丝室温的塑性极差，难以实现超细单丝拉伸变形，只得依靠多道次挤压和极小变形量的多道次拉伸进行生产，道次过多，生产工序长，使得生产效率和成品率极其低。
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤1、采用自动绕线机将重金属丝依次经过电解、活化、预热、合股后电镀，得到镀层丝；其中各个槽之间紧密相连，以防止金属丝暴露于空气时间过长而在表面再次生成氧化膜。
其中重金属丝为钽、钨、铋、铌、钼、锆的纯金属丝或合金材料中的一种，该材料本身具有优异X、γ射线防护性能，丝径为0.2～0.6mm。
由于重金属丝如钽、钨、钼等材料属于耐腐蚀优异的材料，其表面具有非常致密的钝化层，一般化学侵蚀无法有效、完整去掉钝化层，因此采用电解浸蚀方法，利用重金属丝作为阳极，从而快速方便去掉氧化膜。优选电解液为硫酸、磷酸、聚乙二醇、酒石酸钠的混合溶液，其浓度分别为：硫酸50～70g/L、磷酸50～70g/L、聚乙二醇0.05～0.1g/L，酒石酸钾钠15～30g/L，余量为水，电流密度为40～60A/dm2，时间为1～2min。
去除氧化膜的重金属丝进入活化槽，根据重金属种类选择合适种类的活化液进行表面腐蚀，如采用HNO3和HCl溶液的组合对钽丝进行处理，通过HCl与钽反应产生腐蚀坑，利用HNO3对钽金属的钝化作用控制反应速率，优选选择活化液为硝酸、盐酸、氢氟酸、硫酸的一种或几种组合，其中比例为：硝酸15～25％，盐酸3～5％，氢氟酸3～5％，硫酸5～7％，余量为水，活化时间20～60s。
电镀前，需要将重金属丝经过预热槽中加热，使重金属丝的温度与预镀、主镀槽中的温度相近，这主要是因为钽、钼、铌等重金属丝电镀过程中发热严重，与镀层的膨胀系数往往差别较大，如果不预热就进行电镀，则重金属丝在电镀过程中就逐渐升温膨胀，会使镀层发生暴皮开裂。优选预热温度为40～70℃，预热时间为20～40s，预热槽中溶液成分包括：氯化镍100～150g/L，盐酸150～250ml/L。
电镀时重金属丝需要合股后进入电镀槽，这是由于重金属丝延伸率较低，室温脆性大，合股可以增加其强力，防止在连续电镀槽中发生断裂，另外合股可以增加电镀过程中阴极面积，提高金属丝表面镀层的致密度和均匀性，优选的对直径为0.2～0.3mm的重金属丝，其合股数推荐6～8股，对直径为0.3～0.6mm的重金属丝，其合股数推荐3～6股。
电镀的主要目的是防止后续减径加工中，出现重金属丝互相黏连的情况，需要选择合适的隔离层将金属丝分割开，同时要保证隔离层与金属丝具有良好的结合力和相近的延展性。优选的采用铜、铁等作为镀层。
电镀时需要根据重金属丝电导率不同，选择合适的电流和电压进行预镀和主镀，为防止电导率较差的金属在电镀过程中发热严重引起表面氧化、镀层脱落，导电率较好金属发生沉积速率过快，镀层不致密现象，因此优选其中预镀槽中镀液的成分为：氯化镍100～150g/L，盐酸150～250ml/L，其中盐酸的质量浓度为34％，预镀电流密度为4～10A/dm2，预镀温度为40～60℃，时间为2～5min。
主镀槽中镀液的成分为：浓硫酸25～50ml/L，五水硫酸铜100～300g/L，或者，为：硫酸亚铁50～200g/L，硫酸钾150～200g/L，硫酸锰1～3g/L，草酸l～3g/L；电流密度为0.5～5A/mm2，温度为40～60℃，时间为20～30min。
步骤2、如图2所示，将镀层重金属丝集束复合至多芯数后，穿进合适的包套管中，拉紧后再进行加热锻造、加热拉拔等减径加工；
金属丝集束复合后可以进行多芯数同时加工，当复合体减径至1mm时，其芯部纤维丝径可到6～15μm，有效克服单丝无法加工问题，优选地直径0.3～0.6mm金属丝的复合芯数为1000～3000芯，直径0.2～0.3mm金属丝的复合芯数为4000～6000芯。
包套管的材质需要根据金属丝和后续加工温度进行选材，当加工温度小于500℃时，优选铜及合金，当加工温度在500～700℃时，优选钢管及其合金，当加工温度大于700℃时，需要选择高温合金管，如GH4169、Incoloy600等，防止高温加工过程中引起包套管的破裂。
包套管的管径和厚度需要根据复合芯数进行调整，优选直径为复合芯数总直径的1.5～2.5倍，厚度为1.5～3mm。
由于重金属丝对空气十分敏感，易发生氧化脆断，包套管可以有效隔绝空气避免后续减径过程金属丝出现高温氧化，加工过程中不需要特殊气氛保护，同时由于包套管的保温作用，模具不需要加热，从加热炉出来的复合金属丝可以直接进行旋锻或拉拔，整个加工过程芯部金属丝温度保持稳定，有效减缓断丝现象。
由于钨、钼、铌等重金属材料室温塑性很差，延伸率只有1～3％，加热后其延伸率会大幅提高，便于加工，优选的钨、钼等材料道次加工率为5～10％，钽、锆等道次加工率为10～15％。
加热旋转锻造兼有脉冲加载和多向锻打两个特点，这有利于金属均匀变形和提高塑性，尤其适合难熔重金属如钨、钼、铌等及其合金的锻造。另一个目的是使得包套管和集束金属丝紧密贴合，排除芯部的空气并进行金属矫直，如果采用直接拉拔进行加工，会造成外包套和内部重金属丝变形不一致，导致发生断丝。优选的加热温度根据金属丝材质、丝径不同而调整，温度范围为300～1000℃，锻造道次加工率为5～15％，总变形量为60～70％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为300～1200℃，保温30～60min。
当复合体锻造直径达到3～5mm时，改转加热拉拔，这是由于经过之前多次纵向锻造和退火后，包套管和金属丝已经紧密贴合，镀层和包套材料发生原子互扩散焊接为一体，横向拉拔变形过程中同时变形，避免变形不一致导致断丝产生。优选地拉拔加热温度根据材质、丝径不同而调整，温度范围为300～700℃，当拉拔道次加工率为5～15％，总变形量为60～70％时，进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为300～1000℃，保温10～30min。
锻造和拉拔过程中对复合体进行中间真空退火处理，控制第一次中间退火的总变形量为60～70％，相邻两次中间退火之间的总变形量为60～70％，退火温度和保温时间逐步降低以减小晶粒长大和扩散层厚度。
步骤3、将步骤2减径加工后的复合体经过酸洗后水洗，烘干，得到用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维。
其中酸洗的作用是去除包套材料和镀层，同时也可以腐蚀掉退火产生的扩散层。酸洗采用的酸洗液由水、硝酸、盐酸混合得到，优选的水、盐酸和硝酸的体积比为4～7：2～5：1，硝酸和盐酸的质量浓度分别为20～65％和25～30％，余量为水，上述组分质量百分比之和为100％，酸洗时间为2～5min。
本发明用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，可制备不同材质的多芯数可混纺型重金属纤维，解决了传统拉伸方法存在的问题，在生产中替代了单丝拉拔，极大提高了成品率及生产效率，降低了生产成本，保证了批量生产可混纺型纤维的性能稳定，提高了产品质量，解决了直径为0.1mm以下重金属丝难以加工的问题，制备出了多芯、可混纺型金属纤维。
本发明一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，以重金属丝为原料，避免了金属颗粒团聚、不均匀分散的问题。
后续混纺时通过不同种类金属纤维比例的搭配，可满足不同等级能量下X、γ射线的全覆盖屏蔽，适应不同场所使用，更重要的是采用该金属纤维纺织而成的可穿戴防辐射面料及服装具有轻量、柔软舒适等特点，解决了传统金属粉末与高分子材料基屏蔽材料不透气、不透湿、重量大的问题。
本发明制备的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维，纺织成的辐射防护面料对能量小于130keV伽马射线的防护效率大于70％，比现有技术高分子基防护材料重量减轻30％以上，同时保证透气率大于200mm/s、透湿量大于3000g/(m2·d)，本制备方法操作简便、工艺稳定、成本低廉，具有很好的应用价值和社会效益。
实施例1
一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，首先将丝经为0.4mm的纯钽丝用酒精擦拭除脂，再用去离子水清洗干净，放入电解槽中，末端缠绕在绕线机上绕线；电解液中硫酸浓度为50g/L，磷酸50g/L、聚乙二醇0.05g/L，酒石酸钾钠15g/L，余量为水；电流密度为40A/dm2，时间为1min；
之后钽丝进入活化槽中停留时间为30s，活化槽中硝酸比例为20％，氢氟酸比例为3％，其余为水；
活化后的金属丝经过绕线机牵引作用进入预热槽，预热槽温度为50℃，保温30s，预热槽中溶液的成分为：氯化镍浓度为120g/L，盐酸(34％)浓度为160ml/L；
预热后将钽丝合股，合股数为4股，然后再进行电镀，电镀的预镀槽中：氯化镍浓度为120g/L，盐酸(34％)浓度为160ml/L，预镀电流密度为5A/dm2，预镀时间为3min，预镀温度为50℃。预镀完后的钽丝直接进入主电镀铜槽，槽内主镀液的成分为：浓硫酸30ml/L，五水硫酸铜140g/L，电镀时间为20min，电流密度为3A/mm2，主镀温度为50℃，最终得到镀铜钽丝直径为0.43mm。
步骤2，将步骤1得到的镀铜钽丝集束为3000芯，一并装入Φ24×12mm的紫铜管，管厚1.5mm进行加热旋锻复合，加热温度为500℃，锻造道次加工率为15％，总变形量为60％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为1000℃，保温60min。
当复合体锻造直径达到5mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度为400℃，拉拔道次加工率为10％，总变形量为60％，进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为900℃，保温20min，最终拉拔至直径为1mm的复合丝。
步骤3，将步骤2得到的直径为1mm的复合丝浸入硝酸和盐酸的混合水溶液进行清洗2min，去掉表面的镀层和扩散层，其中硝酸溶液浓度为20ml/L，盐酸溶液浓度为50ml/L，再经过多次去离子水清洗，最后经过40℃烘干，得到3000芯、丝径为20μm的钽纤维。
实施例2
一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，首先将丝经为0.6mm的钨丝用酒精擦拭除脂，再用去离子水清洗干净，放入电解槽中，末端缠绕在绕线机上绕线。电解液中硫酸浓度为60g/L，磷酸70g/L、聚乙二醇0.08g/L，酒石酸钾钠15g/L，余量为水。电流密度为60A/dm2，时间为1min；
之后钨丝进入活化槽中停留时间为40s，活化槽中硫酸比例为5％，硝酸比例为15％，其余为水。
活化后的钨丝经过绕线机牵引作用进入预热槽，预热槽温度为70℃，保温40s，预热槽中溶液的成分为：氯化镍浓度为150g/L，盐酸浓度为170ml/L；
预热后将钨丝合股，合股数为3股，然后再进行电镀，电镀的预镀槽中：氯化镍浓度为150g/L，盐酸浓度为170ml/L，预镀电流密度为10A/dm2，预镀时间为2min，预镀温度为60℃；预镀完后的钨丝直接进入主电镀铜槽，槽内成分为：浓硫酸40ml/L，五水硫酸铜160g/L，电镀时间为20min，电流密度为5A/mm2，主镀温度为60℃，最终得到直径为0.6mm的镀铜钨钽丝。
步骤2，将步骤1得到的直径为0.6mm的镀铜钨丝集束为2000芯，一并装入Φ30×12mm的GH4169管，管厚2mm，进行加热旋锻复合，加热温度为1000℃，锻造道次加工率为6％，总变形量为60％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为1000℃，保温60min。
当复合体锻造直径达到4mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度为700℃，当拉拔道次加工率为5％，总变形量为60％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为900℃，保温20min，最终拉拔至直径为0.5mm的复合丝。
步骤3，将步骤2得到的复合丝浸入硝酸和盐酸的混合水溶液进行清洗3min，去掉表面的镀层和扩散层，其中硝酸溶液浓度为25ml/L，盐酸溶液浓度为50ml/L，再经过多次去离子水清洗，最后经过40℃烘干，得到2000芯、丝径为15μm的钨纤维。
实施例3
一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，首先将丝经为0.2mm的铌丝，用酒精擦拭除脂，再用去离子水清洗干净，放入电解槽中，末端缠绕在绕线机上绕线。电解液中硫酸浓度为60g/L，磷酸70g/L、聚乙二醇0.1g/L，酒石酸钾钠20g/L，余量为水。电流密度为50A/dm2，时间为2min；
之后铌丝进入活化槽中停留时间为50s，活化槽中硫酸比例为6％，硝酸比例为15％，其余为水；
活化后的铌丝经过绕线机牵引作用进入预热槽，预热槽温度为40℃，保温20s，预热槽中溶液的成分为：氯化镍浓度为150g/L，盐酸浓度为170ml/L；
预热后将铌丝合股，合股数为7股，然后再进行电镀，电镀的预镀槽中：氯化镍浓度为150g/L，盐酸浓度为170ml/L，预镀电流密度为10A/dm2，预镀时间为2min，预镀温度40℃；预镀完后的铌丝直接进入主电镀槽，槽内成分为：硫酸亚铁150g/L，硫酸钾150g/L，硫酸锰1g/L，草酸2g/L，电镀时间为20min，电流密度为4A/mm2，主镀温度为40℃，最终得到直径为0.23mmde镀铁铌丝。
步骤2，将步骤1中得到的镀铁铌丝集束为6000芯，一并装入Φ30×12mm的钢管中，管厚3mm，进行加热旋锻复合，加热温度为800℃，当锻造道次加工率为6％，总变形量为60％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为1100℃，保温60min。
当复合体锻造直径达到3mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度为700℃，当拉拔道次加工率为8％，总变形量为60％时，进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为900℃，保温20min。最终拉拔至直径为0.5mm的复合丝。
步骤3，将步骤2得到的复合丝浸入硝酸和盐酸的混合水溶液进行清洗5min，去掉表面的镀层和扩散层，其中硝酸溶液浓度为20ml/L，盐酸溶液浓度为40ml/L，再经过多次去离子水清洗，最后经过40℃烘干，得到6000芯、丝径为6μm的铌纤维。
实施例4
一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，首先将丝经为0.3mm的纯铋丝用酒精擦拭除脂，再用去离子水清洗干净，放入电解槽中，末端缠绕在绕线机上绕线；电解液中硫酸浓度为70g/L，磷酸60g/L、聚乙二醇0.06g/L，酒石酸钾钠25g/L，余量为水；电流密度为45A/dm2，时间为1.5min；
之后铋丝进入活化槽中停留时间为20s，活化槽中硝酸比例为25％，氢氟酸比例为4％，其余为水；
活化后的铋丝经过绕线机牵引作用进入预热槽，预热槽温度为60℃，保温25s，预热槽中溶液的成分为：氯化镍浓度为100g/L，盐酸(34％)浓度为150ml/L；
预热后将铋丝合股，合股数为8股，再进行电镀，电镀的预镀槽中：氯化镍浓度为100g/L，盐酸(34％)浓度为150ml/L，预镀电流密度为4A/dm2，预镀时间为4min，预镀温度为45℃。预镀完后的铋丝直接进入主电镀铜槽，槽内主镀液的成分为：浓硫酸50ml/L，五水硫酸铜200g/L，电镀时间为25min，电流密度为0.5A/mm2，主镀温度为45℃，最终得到直径为0.28mm的镀铜铋丝。
步骤2，将步骤1得到的镀铜铋丝集束为5000芯，一并装入Φ24×12mm的紫铜管，管厚2.0mm进行加热旋锻复合，加热温度为300℃，锻造道次加工率为10％，总变形量为65％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为500℃，保温50min。
当复合体锻造直径达到3mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度为600℃，拉拔道次加工率为12％，总变形量为70％，进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为600℃，保温30min，最终拉拔至直径为0.8mm的复合丝。
步骤3，将步骤2得到的直径为0.8mm的复合丝浸入硝酸和盐酸的混合水溶液进行清洗4min，去掉表面的镀层和扩散层，其中硝酸溶液浓度为20ml/L，盐酸溶液浓度为60ml/L，再经过多次去离子水清洗，最后经过40℃烘干，得到5000芯、丝径为10μm的铋纤维。
实施例5
一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，首先将丝经为0.5mm的纯钼丝用酒精擦拭除脂，再用去离子水清洗干净，放入电解槽中，末端缠绕在绕线机上绕线；电解液中硫酸浓度为65g/L，磷酸55g/L、聚乙二醇0.07g/L，酒石酸钾钠30g/L，余量为水；电流密度为55A/dm2，时间为1.8min；
之后钼丝进入活化槽中停留时间为60s，活化槽中硫酸比例为7％，盐酸比例为3％，其余为水；
活化后的钼丝经过绕线机牵引作用进入预热槽，预热槽温度为55℃，保温35s，预热槽中溶液的成分为：氯化镍浓度为130g/L，盐酸(34％)浓度为250ml/L；
预热后将钼丝合股，合股数为6股，再进行电镀，电镀的预镀槽中：氯化镍浓度为130g/L，盐酸(34％)浓度为250ml/L，预镀电流密度为6A/dm2，预镀时间为5min，预镀温度为55℃。预镀完后的钼丝直接进入主电镀槽，槽内主镀液的成分为：硫酸亚铁200g/L、硫酸钾200g/L、硫酸锰3g/L、草酸1g/L，电镀时间为30min，电流密度为1A/mm2，主镀温度为55℃，最终得到直径为0.3mm的镀铜钼丝。
步骤2，将步骤1得到的镀铜钼丝集束为4000芯，一并装入Φ24×12mm的铜管，管厚1.8mm进行加热旋锻复合，加热温度为600℃，锻造道次加工率为5％，总变形量为70％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为800℃，保温40min。
当复合体锻造直径达到4mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度为300℃，拉拔道次加工率为15％，总变形量为65％，进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为300℃，保温30min，最终拉拔至直径为1mm的复合丝。
步骤3，将步骤2得到的直径为1mm的复合丝浸入硝酸和盐酸的混合水溶液进行清洗2.5min，去掉表面的镀层和扩散层，其中硝酸溶液浓度为25ml/L，盐酸溶液浓度为50ml/L，再经过多次去离子水清洗，最后经过40℃烘干，得到4000芯、丝径为15μm的钼纤维。
实施例6
一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，首先将丝经为0.4mm的纯锆丝用酒精擦拭除脂，再用去离子水清洗干净，放入电解槽中，末端缠绕在绕线机上绕线；电解液中硫酸浓度为55g/L，磷酸65g/L、聚乙二醇0.09g/L，酒石酸钾钠18g/L，余量为水；电流密度为50A/dm2，时间为1.2min；
之后锆丝进入活化槽中停留时间为45s，活化槽中氢氟酸比例为5％，盐酸浓度为5％，其余为水；
活化后的锆丝经过绕线机牵引作用进入预热槽，预热槽温度为65℃，保温30s，预热槽中溶液的成分为：氯化镍浓度为140g/L，盐酸(34％)浓度为200ml/L；
预热后将锆丝合股，合股数为5股，再进行电镀，电镀的预镀槽中：氯化镍浓度为140g/L，盐酸(34％)浓度为200ml/L，预镀电流密度为8A/dm2，预镀时间为3.5min，预镀温度为50℃。预镀完后的锆丝直接进入主电镀槽，槽内主镀液的成分为：硫酸亚铁50g/L、硫酸钾180g/L、硫酸锰2g/L、草酸3g/L，电镀时间为20min，电流密度为2A/mm2，主镀温度为60℃，最终得到直径为0.2mm的镀铁锆丝。
步骤2，将步骤1得到的镀铁锆丝集束为5000芯，一并装入Φ24×12mm的紫铜管，管厚2mm进行加热旋锻复合，加热温度为900℃，锻造道次加工率为8％，总变形量为70％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为1200℃，保温30min。
当复合体锻造直径达到5mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度为500℃，拉拔道次加工率为10％，总变形量为70％，进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为500℃，保温10min，最终拉拔至直径为0.6mm的复合丝。
步骤3，将步骤2得到的直径为0.6mm的复合丝浸入硝酸和盐酸的混合水溶液进行清洗4.5min，去掉表面的镀层和扩散层，其中硝酸溶液浓度为15ml/L，盐酸溶液浓度为75ml/L，再经过多次去离子水清洗，最后经过40℃烘干，得到5000芯、丝径为12μm的钽纤维。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，重金属丝依次经过电解、活化、预热、合股后电镀，得到镀层丝；
步骤2，将步骤1得到的镀层丝集束复合后包套，然后经过热锻造、热拉拔进行减径加工；
步骤3，将步骤2减径加工后的复合集束经过酸洗后水洗，烘干，得到用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维。
2.根据权利要求1所述的X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤1中电解时，电解液为硫酸、磷酸、聚乙二醇、酒石酸钠的混合溶液，其浓度分别为：硫酸50～70g/L、磷酸50～70g/L、聚乙二醇0.05～0.1g/L，酒石酸钾钠15～30g/L，余量为水，电流密度为40～60A/dm2，时间为1～2min。
3.根据权利要求2所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤1中活化时，活化液为硝酸、盐酸、氢氟酸、硫酸的一种或几种组合，活化时间为20～60s。
4.根据权利要求3所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤1中预热时，通过加热管对预热槽中溶液进行加热，预热温度为40～70℃，重金属丝在预热槽中预热时间为20～40s,预热槽溶液成分包括：氯化镍100～150g/L，盐酸150～250ml/L。
5.根据权利要求4所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤1中电镀之前需将重金属丝合股，对直径为0.2～0.3mm的重金属丝，其合股数为6～8股，对直径为0.3～0.6mm的重金属丝，其合股数为3～6股。
6.根据权利要求5所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤1中电镀时，将3～8根重金属丝进行合股后依次经过预镀、主镀得到镀层丝；其中预镀时镀液的成分为：氯化镍100～150g/L，盐酸150～250ml/L，电流密度为4～10A/dm2，时间为2～5min，预镀温度为40～60℃；
主镀时镀液的成分为：浓硫酸25～50ml/L和五水硫酸铜100～300g/L，或者，为：硫酸亚铁50～200g/L，硫酸钾15～200g/L，硫酸锰1～3g/L，草酸l～3g/L；电流密度为0.5～5A/mm2，时间为20～30min，主镀温度为40～60℃。
7.根据权利要求6所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤2中热锻造为加热旋转锻，加热温度根据金属丝材质、丝径不同而调整，温度范围为300～1000℃，锻造道次加工率为5～15％，总变形量为60～70％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为300～1200℃，保温30～60min。
8.根据权利要求7所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤2中当锻造复合体直径达到3～5mm时，改转加热拉拔，拉拔加热温度根据材质、丝径不同而调整，温度范围为300～700℃，拉拔道次加工率为5～15％，总变形量为60～70％时进行真空退火处理，以消除加工硬化，退火温度为300～1000℃，保温10～30min。
9.根据权利要求8所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法，其特征在于，步骤3中酸洗采用的酸洗液由水、硝酸、盐酸混合得到，其中水、盐酸和硝酸的体积比为4～7：2～5：1，酸洗时间为2～5min。
10.一种用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的用于X、γ射线防护多芯数可混纺型金属纤维的制备方法制备得到。
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