國(guó)內(nèi)拋光蠟在手表行業(yè)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

摘 要：針對(duì)手表外觀件對(duì)拋光效果的嚴(yán)格要求，文章從不銹鋼的拋光機(jī)理入手，介紹了拋光蠟的成分、分類、國(guó)內(nèi)手表行業(yè)中研究現(xiàn)狀以及對(duì)下一步的展望。

關(guān)鍵詞：拋光蠟；手表；發(fā)展

1 引言

手表作為時(shí)尚和奢侈的載體，已受到人們的廣泛關(guān)注，手表外觀件的表面拋光效果會(huì)直接影響其美觀和觀賞效果。目前手表外觀件主要使用的材料有不銹鋼、銅合金、金、鈦、陶瓷、鎢鋼等，手表作為一種裝飾品和奢侈品，對(duì)表面拋光效果有相當(dāng)嚴(yán)苛的要求，在手表外觀件的加工過程中必須經(jīng)過拋光使其表面不良缺陷徹底清除，并達(dá)到無劃痕、無麻點(diǎn)、無線條等棱線清晰且具鏡面高光效果。本文主要從不銹鋼的拋光機(jī)理入手，介紹了拋光蠟的成分、分類、用途、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀以及在手表行業(yè)中的現(xiàn)狀。

2 不銹鋼拋光蠟的拋光機(jī)理

不銹鋼拋光以機(jī)械作用為主，化學(xué)作用為輔。機(jī)械拋光：在拋光時(shí)，涂有拋光膏的拋光輪高速旋轉(zhuǎn)，制件與拋光輪摩擦產(chǎn)生高溫，使制件金屬塑性提高，在拋光力的作用下，金屬表面產(chǎn)生塑性巒形，凸起的部分被壓入并流動(dòng)，凹進(jìn)的地方被填平，從而使細(xì)微不平的表面進(jìn)一步得到改善，主要是利用拋光蠟中超細(xì)氧化物整平粗糙表面，但是易使不銹鋼表面產(chǎn)生微細(xì)劃痕。化學(xué)作用主要是利用有機(jī)添加劑增加不銹鋼拋光后的光亮度，通過極性物質(zhì)在不銹鋼表面的化學(xué)吸附，增加潤(rùn)滑效果，消除機(jī)械作用產(chǎn)生的微細(xì)劃痕[1]。

不銹鋼中的Cr含量在13%～18%時(shí)，其表面很快會(huì)生成一層致密的氧化物鈍化膜，防止基體被破壞[2]。極性化合物在一定的條件下可以與金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)吸附。在化學(xué)吸附過程中，將會(huì)產(chǎn)生電子的轉(zhuǎn)移、原子的重新排列、化學(xué)鏈的破壞與重新形成等現(xiàn)象[3]。不銹鋼表面的氧化膜能與脂肪酸等極性物質(zhì)反應(yīng)生成脂肪酸皂等物質(zhì)，潤(rùn)滑膜與金屬表面接合牢固，并能產(chǎn)生良好的潤(rùn)滑效果。其反應(yīng)式如下：

2RCOOH+MeO=（RCOO）2Me+H2O

由于（RCOO）2Me脂肪酸皂（鹽）的熔點(diǎn)高于原脂肪酸，故解析溫度高，即該潤(rùn)滑膜耐熱性好。由于不銹鋼表面在拋光過程中溫度非常高，容易燒傷，而吸附在不銹鋼表面的這層潤(rùn)滑劑膜能阻止不銹鋼表面的燒傷。硬脂酸（C17H35COOH）在鐵表面產(chǎn)生化學(xué)吸附形成單分子層硬脂酸鐵皂膜[4]，這種膜在金屬表面附著力大，加之化學(xué)反應(yīng)不可逆，使邊界潤(rùn)滑能力大大提高，從而能減小或者消除氧化鋁粉體磨削過程中可能產(chǎn)生的微細(xì)劃痕。

3 拋光蠟的主要成分及其作用

3.1 拋光蠟的主要成分

拋光蠟的主要成分為硬脂酸、軟脂酸、松香等粘劑，加上磨劑，如長(zhǎng)石粉、氧化鉻、剛玉、鐵紅等，根據(jù)不同基體成分和要求制成不同的細(xì)度和品種。比如鉻綠精拋光蠟配方為：三壓硬脂酸18.2%，二壓硬脂酸12.1%，脂肪酸2.3%，油酸1.5%，氧化鉻24.4%，氧化鋁15.4%，白泥26.1%（后三種也可換做氧化鉻43.8%，氧化鋁22.1%，白泥不用）。朱永華等[1]研究出的用于316不銹鋼的拋光蠟最佳組成為22.5g硬脂酸，4.5g油酸，0.5g三乙醇胺，0.5g石油磺酸鋇，2.5g水白氫化松香，69.5g氧化鋁粉。

3.2 成分的主要作用

3.2.1 磨料

磨料主要起磨削作用，也是造成劃痕的主要因素。不銹鋼經(jīng)超精拋光后，表面要呈現(xiàn)鏡面效果，肉眼看不到任何劃痕，因而要求磨料的粒徑非常小，且棱角不能太尖銳，磨料的顆粒度大小對(duì)拋光工藝先后安排有著重大關(guān)系。

3.2.2 油脂

在拋光蠟中油脂除了起潤(rùn)滑作用外，還有粘合固體物料的功能，最重要的是增亮不銹鋼表面。硬脂酸是拋光蠟有機(jī)膏體的主要有機(jī)成分，以此為油脂，具有良好的潤(rùn)滑性，也是良好的增亮劑。不同的硬脂酸對(duì)不銹鋼拋光表面的光澤度影響很大。

3.2.3 潤(rùn)滑劑

以油酸和三乙醇胺作為混合潤(rùn)滑劑。油酸能起到一定的潤(rùn)滑作用，降低不銹鋼在拋光過程中的表面溫度，防止過熱燒壞表面；同時(shí)，能夠讓拋光蠟在拋光輪上產(chǎn)生“瞬間液體現(xiàn)象”，使拋光蠟緊密吸附在輪的表面，從而避免產(chǎn)生到處亂飛的粉狀物質(zhì)，不僅減少了拋光蠟的消耗量，降低了企業(yè)成本，同時(shí)也減少了粉狀物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染。

三乙醇胺能與有機(jī)酸發(fā)生皂化反應(yīng)，生成的皂化物質(zhì)具有潤(rùn)滑和清潔不銹鋼表面的作用。

3.2.4 光澤度添加劑

在拋光過程中，不銹鋼表面溫度比拋光輪表面溫度高，拋光蠟中的油脂容易吸附到不銹鋼表面，導(dǎo)致不銹鋼表面光澤度下降。采用松香和石油磺酸鋇按照一定比例混合作為增加不銹鋼光澤度的添加劑。

松香為微黃至黃紅色的透明固體，熔點(diǎn)110～135℃，具有黏性和脆性，且難以皂化。在拋光過程中拋光輪表面溫度低于110℃，摩擦產(chǎn)生的大部分熱量都傳遞到不銹鋼表面，致使不銹鋼表面溫度高于110℃。松香具有的黏性使之更容易吸附到溫度較低的拋光輪表面；松香具有脆性，拋光時(shí)易被不銹鋼帶走，使其光澤度大大增加。

石油磺酸鋇作為一種陰離子型表面活性劑，加熱后油溶性好，能優(yōu)先吸附于金屬表面形成保護(hù)膜，阻止其他油脂在不銹鋼表面的吸附，從而防止不銹鋼表面產(chǎn)生“發(fā)白”現(xiàn)象；同時(shí)，石油磺酸鋇還具有防止金屬腐蝕和銹蝕的作用，對(duì)不銹鋼表面有良好的防銹效果。

4 拋光蠟的分類

拋光臘按其所含的磨料分類，大致可分為：硅藻土類、石英粉類、氧化鋁類、氧化鉻類。拋光臘按其效果來分，可分為：粗拋臘、中拋臘、精拋臘、超精光臘、超鏡光臘等五種，但國(guó)內(nèi)商業(yè)上，又習(xí)慣用顏色來分，如紅蠟、黃臘、紫臘、青臘、小白臘、黃金臘等。顏色劃分的選擇比較常用。

4.1 紅蠟

一般紅蠟主要用于粗磨工序，適用于不銹鋼、銅、鋁等拋光，如手表表殼表面效果處理，主要作用是去除沙眼、毛刺等將粗糙表面整平達(dá)到光滑效果，在表殼行業(yè)常用于零件表面拉砂處理。其特點(diǎn)為：中粗度磨料，切削力強(qiáng)，油脂豐富，通用性強(qiáng)。

4.2 黃蠟

黃蠟主要用于粗磨工序，特別適合于316、321、304等系列不銹鋼硬質(zhì)金屬材料打磨，適用于沙眼、砂紋、拉伸痕等較深的表面拋光，在手表行業(yè)配合草輪打磨表殼大身、開檔等部位，其特點(diǎn)為：切削力和光澤性能俱佳，切削力強(qiáng)，損耗大，高油脂含量，不同的蠟產(chǎn)生部分的氧化物。

4.3 紫蠟

紫蠟適用不銹鋼粗拋光。常配合麻輪粗拋表殼、上套等死角位、異型曲面、大身粗拋。其特點(diǎn)為：切削力強(qiáng)，出光性一般，油脂適宜，為粗中拋打下基礎(chǔ)。

4.4 綠蠟

綠蠟要用粗拋后的粗中拋，適合于各類不銹鋼、銅、貴重金屬鐘表零件的粗中拋。其特點(diǎn)為：油脂適宜，拋光后殘留少，拋光無磨紋、部分線條，損耗大。

4.5 青蠟

青蠟主要用于上光精拋光，適合于各類不銹鋼、銅、鋁及貴重金屬、精密儀器等的精細(xì)拋光。其特點(diǎn)為：鏡面青色光澤，切削力好，光澤清晰透亮，油脂適宜，物美價(jià)優(yōu)。

4.6 小白蠟

小白蠟主要用于精拋工序，特別適合于316、321、420、430等系列不銹鋼、不銹鐵硬質(zhì)金屬材料拋光。常用于線布輪、軟布輪的配合精拋表殼、上套、中套表面等。其特點(diǎn)為：拋光效率高，切削量適宜，低油脂含量，表面光澤清晰，表殼無線產(chǎn)生。

4.7 黃金蠟

黃金蠟顏色呈橙黃金色，主要用于不銹鋼精拋表面返拋和超精拋，修補(bǔ)精拋后遺留的輕微線條，價(jià)格比較昂貴，適合用于不銹鋼、貴重金屬等，其特點(diǎn)為：超鏡面光澤，切削力較好，油脂偏高，材質(zhì)較軟。

5 拋光蠟的在國(guó)內(nèi)手表行業(yè)的研究現(xiàn)狀

在手表外觀件的拋光中，拋光蠟的標(biāo)準(zhǔn)工序應(yīng)劃分為：粗磨，粗拋，中拋，精拋，超精拋等五道工序，中、低檔表殼相對(duì)表面光潔度的要求較低，前4道工序可以完成作業(yè)，特別要求超精拋高檔次手表，只需要完成基本的5道大型工序。

拋光蠟的品質(zhì)取決于工件在拋光工序中的效果和效率。出光效果不足，是由于油脂和微粉基體的處理不當(dāng)，以至于在拋光過程瞬間高溫時(shí)升華形成殘留粘附在工件表面，在工件折射光線時(shí)因?yàn)橛椭瑲埩粑锏穆瓷湫纬蓙喒猓M(jìn)行除蠟水清洗后則完全沒有研磨后的精光或鏡面效果。

選擇正確的微粉要考慮其細(xì)度，結(jié)晶形狀，硬度等綜合因素，從切削力的角度去設(shè)定來選擇微粉。基本上來說從結(jié)晶狀去選擇，這樣可以有效提高拋光蠟的效率。

國(guó)內(nèi)主要的拋光蠟生產(chǎn)企業(yè)對(duì)拋光蠟的研究仍然停留在初始階段。其產(chǎn)品仍以松軟且易折斷居多，造成該現(xiàn)象的原因是油脂在和微粉混合式采取超高溫加熱手段，促使油脂分子膨脹，在冷卻凝固后因?yàn)橛椭肿拥脑龃笃湫纬傻姆肿渔溝鄳?yīng)的變成短小和微粉顆粒的緊密性相對(duì)較低。從而造成了松散現(xiàn)象，在使用中則容易造成掉粉現(xiàn)象，上輪效果一般，而且上輪粘附的微粉顆粒不均勻，容易在工件表面形成劃痕現(xiàn)象。因此要解決這問題首先要處理油脂，通過改變油脂分子的大小。將分子變小則使得形成的分子鏈更長(zhǎng)，微粉顆粒會(huì)因此而更加緊湊，整體體現(xiàn)為堅(jiān)硬，在使用中因?yàn)榫哂休^長(zhǎng)的分子鏈，其上輪粘附的效果就理想。能使微粉顆粒在拋光輪上均勻分布，提高切削力，真正達(dá)到耐用高效的目的。

在有效處理油脂的前提下，微粉顆粒的細(xì)度和結(jié)晶狀，決定了拋光蠟的效果。真正的高品質(zhì)拋光蠟是不出任何光澤的，只是還原材質(zhì)本身的色澤。在超鏡面的效果下，因?yàn)閽伖饷娴钠秸麜?huì)形成強(qiáng)烈的光反射形成暗冷光，并在任何一個(gè)角度的反射都是一樣。微粉的選擇不當(dāng)，會(huì)造成無法達(dá)到鏡面或者超鏡面的效果，這是因?yàn)闀?huì)在工件表面產(chǎn)生細(xì)微的劃痕，在光線的映射下形成管線的漫反射，這樣就會(huì)造成白光或者說是亞光。因?yàn)榫哂屑?xì)微的劃痕會(huì)因此有殘留填充在內(nèi)，簡(jiǎn)單的檢測(cè)是難以區(qū)分的，只有在高倍鏡底下有很大的區(qū)別。因此在高倍鏡底下檢測(cè)為雪花狀點(diǎn)的反射且無任何細(xì)微的劃痕，這才是最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，雪花點(diǎn)越細(xì)小和密集則品質(zhì)越高。

在普遍流行的高溫熬結(jié)生產(chǎn)過程中，會(huì)因?yàn)槲茨苡行幚碛椭c微粉的協(xié)同作用，在快速冷卻時(shí)，會(huì)因?yàn)槲⒎垲w粒相互的鏈接其結(jié)構(gòu)應(yīng)力大于油脂的框架結(jié)構(gòu)而引發(fā)爆裂，多數(shù)發(fā)生在底部中間產(chǎn)生裂紋，因?yàn)檫@是最后冷卻的部分，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力相對(duì)較弱。這種情況多數(shù)都是油脂含量相對(duì)較少，并造成油脂分子鏈的斷鏈形成的。

6 展望

國(guó)內(nèi)拋光蠟的研究和生產(chǎn)基本上都是以高溫熬結(jié)的形式去發(fā)展，因?yàn)檫@種方式相對(duì)簡(jiǎn)單和容易。使用相對(duì)較少的油脂和微粉混配，能夠達(dá)到相對(duì)較少的油脂殘留。其基本混合比例為16-18%的油脂成分。但這種比例出來的效果是相對(duì)粗糙和顆粒形成抱團(tuán)現(xiàn)象嚴(yán)重，在拋光過程中會(huì)因?yàn)楸F(tuán)現(xiàn)象因高溫高壓情形下分散形成二次研磨而造成劃痕，嚴(yán)重影響了拋光質(zhì)量。因此油脂與微粉的合理混配以及生產(chǎn)工藝的改變是當(dāng)前拋光行業(yè)的急需解決的問題。

7 結(jié)束語

7.1 不銹鋼超精拋光蠟的拋光機(jī)理：硬脂酸在鐵表面產(chǎn)生化學(xué)吸附形成單分子層硬脂酸鐵皂膜，該潤(rùn)滑膜在金屬表面附著力大，使邊界潤(rùn)滑能力大為提高，從而消除了氧化鋁粉體磨削過程中可能帶來的微細(xì)劃痕。

7.2 拋光蠟的主要成分為硬脂酸、軟脂酸、松香等粘劑，加上磨劑，如長(zhǎng)石粉、氧化鉻、剛玉、鐵紅等，根據(jù)不同基體成分和要求制成不同的細(xì)度和品種。

7.3 根據(jù)顏色分類，拋光蠟主要有紅蠟、黃臘、紫臘、青臘、小白臘、黃金臘等，它們有其各自的用途和特性。

7.4 油脂與微粉的合理混配以及生產(chǎn)工藝的改變是當(dāng)前拋光蠟行業(yè)急需解決的問題。

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