CN208976523U - 一种生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，包括同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮，丝材依次由同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮送出；本系统还包括张力控制系统和丝材等离子超净化处理器，协助提高送丝质量。本实用新型优化了杜美丝在生产过程中送丝系统的高精度和稳定性，通过同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮的配合，使原丝可稳定，以保证后续工艺顺利完成，进而提高杜美丝整体质量的均匀性。通过设置张力控制系统，使放丝系统出现不稳定的情况时，及时主动调节，进一步提高送丝稳定性；避免丝材表面有害物质残留和二次冲洗水污染问题。

Description

一种生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统

技术领域

本发明属于半导体、电真空器件、照明器材的封接制造领域，涉及电光源类半导封、电真空器件、照明器材的封接用纳米超高纯Cu2O杜美丝材料的制造，具体涉及一种用于生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统。

背景技术

市场上普遍应用的红色、白色、黄色、无硼杜美丝在生成Cu₂O过程时都是在H₂或液化石油气环境场合中采用普通工频加热至850～1400℃后涂层或不涂层再烧结而成，这一慢加热生成Cu₂O后的涂层或不涂层再烧结过程工艺，一般都会将杜美丝表面包裹层生成氧化亚铜的氧化炉与生成氧化亚铜后的烧结工艺烧结炉分开来，这种工艺的缺点就是从氧化炉中生成好氧化亚铜因丝材在过渡到烧结炉的的间隙中，表面温度一搬在400℃以上，这个过程，实际上就不能确保杜美丝表面包裹层生成100%氧化亚铜，或者，杜美丝表面在显微镜下观察或多或少地出现细小裂纹状，因未被经烧结生成Cu₂O与空气作短时间接触时，杜美丝丝材表面就会有条件地接触空气变化成有一定比例的氧化铜因素，而后的烧结炉烧结工艺也没有进行无缝隙涂上PVA抗氧化膜凃层或（涂敷硼砂(Na₂B₄O₇)）与热风源烘干，这样的生产工艺对控制杜美丝产品品质就存在了先天性暇疵，极易影响成品杜美丝作为半导体和照明灯玻璃封接时表面的100%无氧化铜，从而来确保致密性以及特殊贮存条件，导致下游产品质量不稳定因素的提高，使社会整体经济效益降低。同时，这种生产杜美丝的方法是将空芯石英玻璃管置于加热炉的高温气氛中，施加导致生成Cu₂O的气体，会使空芯石英玻璃管使用寿命缩短，一般使用不超过170小时就会报废，所以，生产成本和质量控制成为产品占领市场份额的瓶颈。

而且现有的杜美丝生产工艺中，前期需要对杜美丝进行放丝并进行表面清理，现有的生产工艺中放丝过程简单，仅通过控制原丝轴的速度来控制放丝速度，容易导致放丝速度的不稳定；而且在表面清洁时主要采用酸材表面酸洗+流水冲洗方式，此种清洁方式容易在裸丝表面残存有害氧化物，影响杜美丝的生产品质。因此，针对市场上现有的杜美丝生产工艺，还有如下需要改进的问题：1、改善现有的放丝过程工艺简单的问题，提高放丝过程稳定性；2、丝表面化学法清洗清洁丝表面存在有害氧化物和污垢以及流水冲洗后形成对环境的二次污染。

发明内容

发明目的： 本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种便于控制，可大大提高杜美丝生产质量的用于生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统。

技术方案： 本发明所述的一种生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，包括同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮，丝材依次由同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮送出。

进一步地，为提高放丝速度稳定性，还包括张力控制系统，所述张力控制系统包括平衡连杆和平衡重锤，所述平衡连杆的一端与第一分丝轮的转轴连接，另一端连接所述平衡重锤，由所述平衡连杆和平衡重锤实现放丝系统的动态平衡定位。

进一步地，作为较优实施方案，所述同步放丝轴与第一分丝轮的中心位于同一重锤线上，所述第二分丝轮与过丝轮的中心位于同一水平线上；所述第二分丝轮位于第一分丝轮的右下方，倾斜角为30~60°。

进一步地，作为较优实施方案，所述第一分丝轮和第二分丝轮均为三道次分丝轮。

进一步地，为提高送丝的质量，本系统还包括丝材等离子超净化处理器：所述丝材等离子超净化处理器包括清洁保护罩，所述清洁保护罩上设有丝材入口和丝材出口，所述清洁保护罩连接微波源，，微波源和直流电源形成双特定频差，由程控电源控制供给等离子超净化处理器。

进一步地，为提高丝材在清洁过程中的相对密封性，避免丝材表面再次被氧化污染，所述丝材入口和丝材出口内均设有封口体，所述封口体为锥台结构，小头端伸向清洁保护罩内部，所述封口体中心设置丝线导向孔，丝材由所述导向孔穿入穿出。

进一步地，为提高清洁效果，所述微波源和直流电源频差范围为2455MHZ-100KHZ。

有益效果： （1）本发明优化了杜美丝在生产过程中送丝系统的高精度和稳定性，通过同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮的配合，使原丝可稳定，以保证后续工艺顺利完成，进而提高杜美丝整体质量的均匀性；（2）通过设置张力控制系统，使放丝系统出现不稳定的情况时，及时主动调节，进一步提高送丝稳定性；（3）本系统还配设丝材等离子超净化处理器，采用微波清洁活化的方式对原丝进行处理，一方面避免化学药品处理导致的氧化剂残留；另一方面减少了冲洗水的二次污染问题；（4）本送丝系统搭配后续的一体化的Cu₂O包裹层生产系统，提高了Cu₂O的生成质量，基本可达到100%的纯度，大大提高了杜美丝的生产质量。

附图说明

图1为本发明系统的整体结构示意图；

其中：1、放丝系统，11、同步放丝轴，12、第一分丝轮，13、第二分丝轮，14、过丝轮，15、张力控制系统，151、平衡连杆，152、平衡重锤，2、丝材等离子超净化处理器，21、清洁保护罩，211、封口体，3、丝材Cu₂O包裹层生成系统，30、清洁口，31、Cu₂O包裹层生产屏，32、导丝定速轮，33、第三分丝轮，34、上电极导向轮，35、一体化混合气体反应、烧结室，351、气体反应管，352、磁控腔，353、磁控腔内胆，354、混合气体入口，355、屏蔽外壳，356、混合气体出口，36、下电极导向轮，37、PVA溶液浸润槽，38、风热系统，39、同步定速收线轮，311、第一压臂，312、第二压臂，313、压轮，314、转动式压力阻尼装置，315、传送皮带，4、收丝系统，41导向矫直组件，411、可转动定形矫直橡胶压辊，412、导向管，413、导向管固定箍，414、支撑板，42、跌落式同步收线桶，421、同步收线机底座，422、电动传动机，423、传动轴，424、十字托盘板，425、十字托盘，5、丝材，6、PLC智能控制系统控制。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统1，包括同步放丝轴11、第一分丝轮12、第二分丝轮13和过丝轮14，丝材依次由同步放丝轴11、第一分丝轮12、第二分丝轮13和过丝轮14送出；该放丝系统可应用于一种双频程控电源一体化差动法杜美丝生产工艺系统，具体为：依次包括放丝系统1、丝材等离子超净化处理器2、丝材包裹层生成系统3和收丝系统4，丝材5由放丝系统1导入丝材等离子超净化处理器2入口，由丝材等离子超净化处理器2出口导入丝材包裹层生成系统3的入口，由丝材包裹层生成系统3的出口导入收丝系统4；所述放丝系统1、丝材等离子超净化处理器2、丝材包裹层生成系统3和收丝系统4的运行均由PLC智能控制系统控制6，所述PLC智能控制系统6中设有系统程控电源，控制该系统的电源供给；

放丝系统1包括同步放丝轴11、第一分丝轮12、第二分丝轮13和过丝轮14，丝材依次由同步放丝轴11、第一分丝轮12、第二分丝轮13和过丝轮14送出；其中第一分丝轮12、第二分丝轮13均为三道次分丝轮；还包括张力控制系统15，张力控制系统包括平衡连杆151和平衡重锤152，平衡连杆151的一端与第一分丝轮12的转轴连接，另一端连接平衡重锤152，由平衡连杆151和平衡重锤152实现放丝系统的动态平衡定位。

丝材等离子超净化处理器2包括清洁保护罩21，清洁保护罩21上设有丝材入口和丝材出口，清洁保护罩21连接微波源，微波源与直流电源形成双特定频差，由程控电源控制供给一体化混合气体反应、烧结室、等离子超净化处理器，所述微波源和直流电源频差范围为2455MHZ-100KHZ，其供电过程由系统程控电源控制；丝材入口和丝材出口内均设有封口体211，封口体211为锥台结构，小头端伸向清洁保护罩内部，封口体中心设置丝线导向孔，丝材由导向孔穿入穿出；

丝材Cu₂O包裹层生成系统3包括清洁口30、Cu₂O包裹层生产屏31、导丝定速轮32、第三分丝轮33、上电极导向轮34、一体化混合气体反应、烧结室35、下电极导向轮36、PVA溶液浸润槽37、风热系统38和同步定速收线轮39，经清洁的丝材由清洁口30送入，进入Cu₂O包裹层生产屏31，在Cu₂O包裹层生产屏内依次经过导丝定速轮32、第三分丝轮33、上电极导向轮34、一体化混合气体反应、烧结室35、下电极导向轮36、PVA溶液浸润槽37、风热系统38和同步定速收线轮39，完成Cu₂O包裹；第三分丝轮33为二道次分丝轮；导丝定速轮33上设有测速反馈和编码器；导丝定速轮33还配设一组弹性自动阻尼压轮，弹性自动阻尼压轮包括第一压臂311、第二压臂312和压轮313，第一压臂311和第二压臂312分别设置于压轮313的两侧，且一端与压轮313转轴连接，第一压臂311和第二压臂312的另一端固定在Cu₂O包裹层生产屏上，第一压臂311、第二压臂312与压轮313转轴的连接处还设有弹性部件，实现压轮紧压在导丝定速轮上。丝材包裹层生成系统内还设有温度检测仪和温度传感器，温度检测仪和温度传感器与PLC智能控制系统连接，并通过PLC智能控制系统智能控制。

同步定速收线轮39还配设转动式压力阻尼装置314，转动式压力阻尼装置314位于同步定速收线轮的正上方，转动式压力阻尼装置314包括一组等腰三角形设置的转轴，转轴上套设滚轮，滚轮上套设传送皮带315，转动式压力阻尼装置314的底部皮带段环绕于同步定速收线轮39上，转动式压力阻尼装置314定速旋转，通过传送皮带315实现对同步定速收线轮的阻尼调节，使同步定速收线轮定速转动。

一体化混合气体反应、烧结室35包括气体反应管351，磁控腔352和磁控腔内胆353，气体反应管的两端分别设有丝材入口和出口，气体反应管的入口端设有混合气体入口354和混合气体出口356；气体反应管351外侧罩设磁控腔内胆353，磁控腔内胆353外侧设置磁控腔352，一体化混合气体反应、烧结室外侧罩设屏蔽外壳355；丝材入口和出口内设有封口体，封口体为锥台结构，小头端伸向清洁保护罩内部，封口体中心设置丝线导向孔，丝材由导向孔穿入穿出；混合气体入口连接各路气体的输入管道，且每路气体的输入和输出管道上设有智能气体流量仪，混合气体入口的压力始终大于混合气体出口的压力，监控气流量精度至0.001ml/min。

收丝系统4包括导向矫直组件41和跌落式同步收线桶42，导向矫直组件41固定于Cu₂O包裹层生产屏上，包覆Cu₂O后的丝材经导向矫直组件41后收入跌落式同步收线桶42内；

导向矫直组件41包括可转动定形矫直橡胶压辊411、导向管412、导向管固定箍413和支撑板414；导向管412位于可转动定形矫直橡胶压辊411下游，支撑板414固定于Cu₂O包裹层生产屏上，导向管412通过一组导向管固定箍固定在支撑板414上。

跌落式同步收线桶42包括同步收线机底座421、电动传动机422、传动轴423、十字托盘板424和十字托盘425，同步收线机底座421固定于导向矫直组件41下游，电动传动机422固定于同步收线机底座421上，传动轴423通过联轴器与电动传动机422的转轴连接，十字托盘板424固定于传动轴423上，十字托盘425固定于十字托盘板424上，十字托盘上的四个十字臂为可伸缩式结构，沿径向自由伸缩。

在实际生产中，原丝由同步放丝轴依次引入第一次分丝轮、第二分丝轮和过丝轮，并通过第一次分丝轮上的张力控制系统调节送丝过程的稳定性；经过丝轮送入丝材等离子超净化处理器，通过等离子体作用对丝材表面进行除污垢和活化，清洁后的丝材送入丝材包裹层生成系统，裸丝材插入在特定频差內的一体化混合氧化亚铜反应、烧结室;反应室完成杜美丝表面包裹层优先生成超纯度氧化亚铜后，使上述表面没有生成氧化铜因子的条件而被烧结;这种杜美丝丝材表面超快加热和混合气体一体化反应、烧结室结构成为无过渡缝隙期烧结，又无过渡期缝隙被PVA表面抗氧化剂结合、烘干固化的过程,就生成了各类半导体、电真空器件、照明玻璃封结所需的超纯Cu₂O高致密性纳米层杜美丝材料；最后送入收丝系统通过导向矫直组件后收入跌落式同步收线桶内，完成超高纯度杜美丝的生产和收卷。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，其特征在于：包括同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮，丝材依次由同步放丝轴、第一分丝轮、第二分丝轮和过丝轮送出。

2.根据权利要求1所述的生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，其特征在于：还包括张力控制系统，所述张力控制系统包括平衡连杆和平衡重锤，所述平衡连杆的一端与第一分丝轮的转轴连接，另一端连接所述平衡重锤，由所述平衡连杆和平衡重锤实现放丝系统的动态平衡定位。

3.根据权利要求1所述的生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，其特征在于：所述同步放丝轴与第一分丝轮的中心位于同一重锤线上，所述第二分丝轮与过丝轮的中心位于同一水平线上；所述第二分丝轮位于第一分丝轮的右下方，倾斜角为30~60°。

4.根据权利要求1所述的生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，其特征在于：所述第一分丝轮和第二分丝轮均为三道次分丝轮。

5.根据权利要求1所述的生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，其特征在于：还包括丝材等离子超净化处理器：所述丝材等离子超净化处理器包括清洁保护罩，所述清洁保护罩上设有丝材入口和丝材出口，所述清洁保护罩连接微波源，微波源和直流电源形成双特定频差，由程控电源控制供给等离子超净化处理器。

6.根据权利要求5所述的生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，其特征在于：所述丝材入口和丝材出口内均设有封口体，所述封口体为锥台结构，小头端伸向清洁保护罩内部，所述封口体中心设置丝线导向孔，丝材由所述导向孔穿入穿出。

7.根据权利要求5所述的生产高纯纳米级氧化亚铜包裹层杜美丝的放丝系统，其特征在于：所述微波源和直流电源频差范围为2455MHZ-100KHZ。