硬質陽極氧化表面處理技術在真絲倍捻錠子上的應用

王堯軍

(浙江泰坦股份有限公司，浙江 新昌 312500)

硬質陽極氧化表面處理技術在真絲倍捻錠子上的應用

王堯軍

(浙江泰坦股份有限公司，浙江 新昌 312500)

對不銹鋼儲絲盤及拋光處理、鋁合金儲絲盤及等離子熱噴涂、硬質陽極氧化等三種儲絲盤表面處理技術進行研究了分析。通過對儲絲盤鋁合金材料的選擇、硬質陽極氧化在硬質氧化膜厚度、表面粗糙度、耐腐蝕、耐磨性及與基體的結合力等方面研究和分析，發現特殊元素組成的鋁合金材料和硬質陽極氧化表面處理技術使儲絲盤的硬度合適、表面光滑，有利于真絲的倍捻工藝，能有效提高儲絲盤的儲絲穩定性，減少儲絲盤對絲線在加捻過程中的絲膠損傷，減少斷頭、毛絲的出現，可有效延長儲絲盤使用壽命。

硬質陽極氧化表面處理技術；等離子熱噴涂；儲絲盤；剝落；絲膠脫落；強力

隨著對真絲產品的不斷深度開發，真絲倍捻工藝顯得越來越重要。真絲倍捻機加工的產品由于其質量好、卷裝容量大而被絲織工廠前準備工序廣泛使用，作為目前加捻工序的最為先進的替代設備。

在真絲倍捻錠子加捻過程中，每個錠子從退解到卷繞路徑上加捻絲線的各段張力必須隨時能保持動態平穩過渡，且必須獲得穩定的氣圈張力。當退解筒子的退解點隨時間的上下變化、內外變化及瞬間阻力變化而使筒子退解張力器的附加張力波動時，絲線卷繞在儲絲盤上的附加張力就立即進行補償，從而使張力穩定，斷頭減少。另外，必須要求儲絲盤的儲絲表層光滑并有合適的硬度，在長期使用過程中沒有表層剝落的隱患。儲絲盤表面如果硬度不夠就會起槽，表面硬度太高、表面粗糙度大或表面處理層剝落等因素會導致絲線產生絲膠較大損傷，嚴重時會產生毛絲和斷頭，使儲絲盤失去應有的作用。相對于傳統的小卷裝捻絲機，倍捻機由于錠速高，卷繞速度快，氣圈張力大，特別是加捻工藝要求在儲絲盤上有一定的包角纏繞，加捻過程中的絲膠也相對容易脫落，嚴重時產生毛絲及斷頭，影響下道工序的生產。特別是在真絲倍捻工序中，儲絲盤的表面處理技術顯得尤為重要。常見的儲絲盤表面處理技術主要包括不銹鋼儲絲盤及拋光處理，鋁合金儲絲盤及等離子熱噴涂，硬質陽極氧化表面處理技術。本文通過三種代表性的表面處理技術的比較分析，探討了硬質陽極氧化處理技術對真絲加捻工藝的影響。

1 三種代表性儲絲盤的材料和表面處理技術特點

1.1 不銹鋼儲絲盤及拋光處理

真絲倍捻機的儲絲盤在實踐中進行了長期不斷的探索和提高。早期是用奧氏體不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)材料整體式拉伸成形的儲絲盤(加捻盤與儲絲盤整體式)，加工難度較高，成品的外圓和端面等跳動較大，無法滿足高速連續運行。通過重新設計采用分體式結構，把加捻盤和儲絲盤分成兩個零件，加工難度有了降低。通過動平衡的校正，錠子運行質量相對于以前有了明顯提高。表面采用拋光處理，但由于不銹鋼材料的硬度很低，一般只在沒有硬度要求而要獲得表面光滑的場合直接使用。操作工人在廢絲處理和換錠子油或保養時容易劃傷儲絲盤，只能靠保養人員經常用金相砂皮打磨后繼續使用。在變形或刻痕嚴重時，會因無法修復而報廢。

1.2 鋁合金儲絲盤及等離子熱噴涂

鋁合金鑄造的儲絲盤重量相對較輕，適宜于高速運轉，普通鋁合金材料儲絲盤通過等離子熱噴涂技術進行表面處理。等離子熱噴涂技術是一項材料表面強化和防護的新技術。一般是AT13和AT40等多種規格的陶瓷材料，其硬度能達到HV800～1000，但剝離強度較低，一般為50 N/mm2，氣隙率很大，一般為5 %～10 %。由于儲絲盤的外表形狀不完全規則，在進行等離子熱噴涂時，儲絲盤的工作面及零件轉角處容易產生噴涂不均勻現象。且因考慮制作成本，一般使用的陶瓷粉末細度為320～340目，雖經過拋光填臘，表面粗糙度一般還是在Ra1.6以上，粗糙表面容易使絲線在加工過程中會出現較大的絲膠損傷。在結合力方面，較好的工藝是噴涂之前采用鎳鉻耐熱合金作為打底層，可增強涂層和基體的結合力。絲織工廠在真絲加工中要求的濕度相對較高，一般相對濕度為60 %～70 %。特別是在一定時間的停機過程中，鋁合金材料容易受到腐蝕，噴涂層容易造成塊狀剝落。另外，使用過程中操作因素也很容易造成局部剝落。不光滑的表面使絲線加捻產生毛絲等不良現象，嚴重影響著真絲產品的質量。目前，該技術除了在航空航天、汽車等領域有較多的使用外，在化纖行業中也有較多的使用。

1.3 硬質陽極氧化表面處理技術

雖然真絲倍捻機有著以前小卷裝捻線機無法達到的許多優勢，但是，由于不銹鋼儲絲盤的拋光處理和鋁合金儲絲盤的等離子熱噴涂技術不能很好地適應真絲倍捻機的加捻工藝要求。因此，尋求新的儲絲盤表面處理技術，對于發展真絲倍捻具有重要的意義。

硬質陽極氧化表面處理技術的原理是在電場的作用下，加速鋁合金氧化膜的形成，即用鉛板作陰極，鋁合金制件作陽極，稀硫酸溶液作電解液，當通過直流電時，H+向陰極移動，產生陰極反應：

而OH－向陽極運動，產生陽極反應：

當在陽極上失去多余的電子時，所析出的氧呈原子狀態，由于原子狀態的氧要比分子狀態的氧更為活潑，更容易與鋁起反應：

上述反應在鋁和鋁合金制件表面可以均勻地、同時地進行。

硬質陽極氧化是一種厚膜陽極氧化法。這是一種鋁和鋁合金特殊的陽極氧化表面處理工藝。此種工藝所制得的陽極氧化膜最大厚度可達250 μm，在純鋁上能獲得1 500 kg/mm2的顯微硬度氧化膜，而在鋁合金上可獲得400～600 kg/mm2的顯微硬度氧化膜。氧化膜層導熱性很差，其熔點約為2 100 ℃，電阻系數很大，經封閉處理(浸絕緣物或石蠟)擊穿電壓可達2 000 V，在大氣中有較高的抗蝕能力，在ω＝0.03的NaCl鹽霧中經幾千小時不腐蝕，具有很高的耐磨性。其硬度值，氧化膜內層要大于外層，即阻擋層大于帶孔隙的氧化膜層。因氧化膜內有微孔，可吸附各種潤滑劑，增加了減摩能力，使表面更加光滑。硬質陽極氧化的氧化膜生成是在鋁合金基體表面同時向內外生長，與基體金屬結合得非常牢固。在制作工藝過程中加入適當的潤滑劑，經拋光去除表面疏松層后獲得一定的硬度，填充PTFE可以將硬質陽極氧化膜的摩擦系數降低到0.05。在真絲錠子儲絲盤上使用氧化膜達到30～40 μm，可以防止由于氧化膜太厚產生微裂紋而降低耐腐蝕性，顯微硬度在HV400～600時最為合適。在加捻過程中對絲線絲膠的保護起到了很大的作用，能更適應較高濕度車間環境的要求，同時降低了維護保養的成本。

2 硬質陽極氧化表面處理技術對真絲加捻工藝的影響

2.1 硬質陽極氧化表面處理的儲絲盤的表面性能

為研究硬質陽極氧化表面處理的性能，對經過硬質陽極氧化表面處理的儲絲盤的表面硬度和表面粗糙度進行了測試，并與前述的其他方法進行了比較(表1)。

表1 表面處理后儲絲盤的硬度與表面粗糙度Tab.1 Hardness and surface roughness of yarn storage disc after surface treatment

多股單絲組合加上一定的捻度后，股絲強力相比多股單絲有明顯的增大，這也是加捻的主要目的之一。但由于儲絲盤的表面粗糙、表層剝落等因素的影響，儲絲效果減弱，加捻過程中的氣圈張力不穩定，絲線與錠子的摩擦瞬間增多、增大，產生絲膠脫落甚至絲素的損傷，股絲的強力會快速降低而影響質量，程度嚴重時，只能報廢儲絲盤。從表1中可以看出，硬質陽極氧化處理的儲絲盤表面光潔，硬度適中，符合對真絲的加捻要求。

2.2 硬質陽極氧化處理儲絲盤表面對真絲加捻工藝效果的影響

儲絲盤表面處理的優劣，需要通過真絲加捻的工藝效果進行評判。為此，將硬質陽極氧化、等離子熱噴涂、不銹鋼拋光三種表面處理技術的儲絲盤在湖州新宇絲織有限公司試用，并對同樣試用兩年的三種表面處理的儲絲盤隨機抽取各50錠，測試分析工藝效果。

2.2.1 測試條件

原料規格：23.3 dtex×3的桑蠶絲線，要求每錠連續做完350 g；

浸漬工藝：按該原料用于織造緯線的工藝浸漬；設定捻度為2 600捻/m，運行錠速為8 300 r/min，溫度為25 ℃，相對濕度為65 %。

2.2.2 測試結果及分析

從表2可見，與其他兩種表面處理技術相比，硬質陽極氧化表面處理的儲絲盤對真絲進行加捻，可以使錠子的毛絲和斷頭減少。定性觀察發現，在真絲倍捻機加捻過程中，由于絲膠的損傷還關系到張力瓷件等因素，雖然無法用計重方法來量化，但是從儲絲盤周圍還是可以看到硬質陽極氧化表面處理的儲絲盤脫落的絲膠粉最少。不銹鋼拋光的儲絲盤經過兩年的使用有部分在操作和保養等過程中有表面劃傷等現象出現。等離子熱噴涂的儲絲盤有表層剝落現象，且在絲線非接觸位置也有該現象產生。從測試結果可以推斷，硬質陽極氧化表面處理的儲絲盤的使用壽命明顯高于其他兩種。因此，從綜合效果看，以硬質陽極氧化技術處理對儲絲盤進行表面處理的效果最好。

表2 工藝效果的比較Tab.2 Comparison of technological effects

3 結 語

通過對儲絲盤鋁合金材料的選擇、硬質陽極氧化在硬質氧化膜厚度、表面粗糙度、耐腐蝕、耐磨性及與基體的結合力等方面研究和反復的實驗，經湖州新宇絲織有限公司等絲織工廠的大量實踐，得出結論：

1)特殊元素組成的鋁合金材料和硬質陽極氧化表面處理技術使儲絲盤的硬度合適、表面光滑，有利于真絲的倍捻工藝。

2)硬質陽極氧化表面處理技術能有效提高儲絲盤的儲絲穩定性，穩定加捻過程中氣圈張力，減少儲絲盤對絲線在加捻過程中的絲膠損傷，減少斷頭、毛絲的出現。

3)通過對已使用兩年多的儲絲盤的測試驗證，起槽、毛刺、與金屬基體結合力等都得到了明顯的改善和提高，能有效延長儲絲盤的使用壽命。

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Research on application of horniness anodic oxidation surface treatment technology to two-for-one twisting spindle for silk

WANG Yao-jun

(Zhejiang Taitan Co.,Ltd., Xinchang 312500, China)

This paper studies and analyzes three kinds of yarn storage disc surface treatment technologies including stainless steel yarn storage disc and polishing treatment, aluminum alloy yarn storage disc and plasma thermal spraying, and horniness anodic oxidation. Through study and analysis on the choice of yarn storage disc aluminum alloy materials, thickness of horniness oxidation film, surface roughness, corrosion resistance and abrasion resistance of horniness anodic oxidation, and adhesion with substrate etc, it if found that aluminum alloy materials consist of special elements and horniness anodic oxidation surface treatment technology could make suitable hardness and smooth surface of silk storage disc. This is helpful for two-forone twisting spindle for silk, and could effectively improve yarn storage stability of yarn storage disc, and reduce yarn breakage in twisting, and reduce fluff of silk thread and yarn twist uneven ratio, and effectively extend service life of yarn storage disc.

Horniness anodic oxidation surface treatment technology; Plasma thermal spraying; Yarn storage disc; Flake away; Sericin fall off; Strength

TS103.115

A

1001-7003(2012)11-0038-03

2012-05-07；

2012-09-17

王堯軍(1971－ )，男，助理工程師，主要從事紡織機械設計和紡織工藝研究。