專利名稱：：不銹鋼彩色細絲的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種不銹鋼彩色細絲(包括C)0.018mm(D0.05mm為微絲和(D0.06mm①0.2mm為中絲)的加工方法。
背景技術(shù)：
：不銹鋼細絲具有良好的耐蝕、耐磨、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、強度、彈性、韌性、工藝性、無毒等特性，己廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的許多領(lǐng)域。由于不銹鋼微絲光滑柔軟，具有可紡性，可與棉、毛、人造纖維等混紡，織成性能獨特的特種面料。從2005年以來，不銹鋼微絲開始用于紡織行業(yè)。這種含不銹鋼微絲的面料具有挺括、防靜電、防電磁輻射等優(yōu)異性能，是一種綠色產(chǎn)品，有時代特征的新產(chǎn)品。作為面料的原料，很自然希望有色彩，所以彩色不銹鋼微絲很快引起了大家的注意。彩色不銹鋼微絲保持了不銹鋼微絲的各項特性，又增添了艷麗的外觀裝飾效果?，F(xiàn)在彩絲的應(yīng)用還處于開發(fā)中，可是彩絲的用途已不只是面料，己有相當廣泛的應(yīng)用面。比如織彩色網(wǎng)、氣液軟管的外層金屬網(wǎng)，釣魚線等。通過表面處理，在不銹鋼細絲表面形成一層高抗蝕性氧化膜，給不銹鋼著上不同色彩，不僅保持了不銹鋼原有的各種特性，而且使其耐蝕性、耐老化性、耐紫外線照射和外觀裝飾效果更優(yōu)異。彩色不銹鋼板己有成熟的工藝，1972年英國國際鎳公司歐洲研究和發(fā)展中心提出因科(Inco)工藝法，在英、美、德等國家已形成了規(guī)模生產(chǎn)。1976年以后得到了真正的發(fā)展。現(xiàn)在不銹鋼著色過程微機控制設(shè)備已能穩(wěn)定生產(chǎn)各種顏色。生產(chǎn)彩色不銹鋼的方法除因科(工nco)工藝法外還有熔鹽法、高錳酸鹽法、苛性堿氧化法、空氣氧化法、電解氧化法。這些方法用來著色不銹鋼微絲，除空氣氧化法可以借鑒外，其余方法都不能用。因為微絲的絲徑很細，比如(D0.035mm絲，500g—巻的長度是65000m。成巻絲在著色介質(zhì)中浸泡不能均勻著色，必須單根在著色介質(zhì)中連續(xù)移動。為了能有足夠的產(chǎn)量，絲的移動速度要相當快，也就是微絲和著色介質(zhì)的反應(yīng)速度要非?？臁Ｒ后w著色劑，都要浸泡幾分鐘到幾十分鐘，這樣的反應(yīng)速度，產(chǎn)量低得無法接受。因此必須用和板材表面著色完全不同的工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，通過提供一種不銹鋼彩色細絲的加工方法，在不銹鋼細絲表面形成一層高抗蝕性氧化膜，給不銹鋼細絲著上不同色彩，不僅保持了不銹鋼細絲原有的各種特性，而且使其耐蝕性、耐老化性、耐紫外線照射和外觀裝飾效果更優(yōu)異。本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的一種不銹鋼彩色細絲的加工方法，包括以下步驟把不銹鋼細絲高速通過專用的加熱爐(或稱著色爐)進行加熱，在不銹鋼細絲表面生成納米級厚度的氧化薄膜，不同膜厚能產(chǎn)生不同的干涉色彩。在給定的條件(材質(zhì)、絲徑、線軸、坯絲是生絲或熟絲、表面花度、爐內(nèi)氣氛、放線張力等)下，對一種溫度，通過調(diào)節(jié)收線機的收線速度，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)薄膜厚度，得到某種顏色。所以在一種溫度和收線速度下可以得到一種顏色。上述條件中任何一個條件改變，要得到同樣的顏色，它們的溫度和收線速度也要改變。不銹鋼細絲用的著色設(shè)備是由加熱爐、收線機和放線架構(gòu)成的機組。類似微絲退火機組。前述的氣相氧化法，包括以下步驟建立參考工藝庫；根據(jù)給定的條件和所需著的顏色，從庫中選擇最接近的工藝參數(shù)；根據(jù)所選的參數(shù)，在設(shè)定溫度下，對每根爐管分別調(diào)整收線速度，調(diào)出所需色彩后；再按調(diào)定的參數(shù)進行著色處理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢和有益效果本發(fā)明不銹鋼彩色細絲的加工方法，不銹鋼細絲通過空氣氣氛的加熱爐，氧化生成納米級厚度的透明薄膜，不同厚度的薄膜對入射光產(chǎn)生不同的干涉色。生產(chǎn)方法是在給定條件下只要調(diào)節(jié)收線速度就能得到所要的顏色。設(shè)備不多，操作簡便。色彩不能像油漆那樣可以任意調(diào)配，只能有黃色、金黃色、銅棕色、酒紅色、紫紅色、青色、咖啡色、藍綠色、深藍色九種基本顏色，每種顏色的深淺可在一定范圍內(nèi)變化，所以實際的顏色品種是非常多的。圖1為本發(fā)明不銹鋼彩色細絲著色方法流程圖；圖2為本發(fā)明不銹鋼彩色細絲氣相氧化著色生產(chǎn)流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例加以說明請參閱圖l所示，為不銹鋼彩色細絲著色方法流程圖。從圖中可見，主要有以下步驟1為建立參考工藝庫步驟；2為根據(jù)選取的參考工藝步驟，調(diào)整加熱溫度和收線速度，得到所需色彩的實用工藝；3為進行氣相氧化處理，在不銹鋼細絲表面生成薄膜步驟。其中，建立參考工藝庫歩驟1是基礎(chǔ)性的工作，由于影響色彩的因素很多，不可能有普遍適用的統(tǒng)一工藝，每一種彩色絲都有各自獨立的工藝。主要因素有材質(zhì)、絲徑、線軸、坯絲是生絲或熟絲、表面花度、爐內(nèi)氣氛、放線張力等。這些因素可以分成二類一類是相對固定的因素，只要產(chǎn)品定了，它們就定了。如材質(zhì)、絲徑、線軸、坯絲是生絲或熟絲、絲的表面狀態(tài)；另一類是在處理時需要按當時的實際情況進行調(diào)整的因素。如加熱溫度、收線速度、爐內(nèi)氣氛、放線的張力。這些因素中直接控制色彩的是二個因素，溫度和收線速度。生產(chǎn)工藝就是在給定條件下，生產(chǎn)一種彩絲的加熱溫度和收線速度。當改變?nèi)魏我粋€其他因素都會改變這二個因素，因此工藝種類繁多，千變?nèi)f化，可是各種工藝之間有相似性。如果由實驗對典型的固定條件制訂出一套各種彩色的工藝規(guī)范，比如以下表1是在一種固定條件下的一組9種色彩的工藝參數(shù)。把大量各種不同條件下得到的，如以下表l這樣的數(shù)據(jù)匯總成工藝庫，就是參考工藝庫。要生產(chǎn)某一種彩色的絲時，到庫中去找，如果找不到相同條件的工藝參數(shù)，就找固定條件類似的工藝作為參考，然后通過簡單的試驗，進行適當調(diào)整后確定實用的工藝。由于這個庫的數(shù)量很大，由實驗來建立要花費大量人力、物力和時間?？梢杂蓪嶒炞鰩讉€典型條件的工藝為基礎(chǔ)，把生產(chǎn)中的用過的工藝不斷充實進去，逐步建立起來，這樣更可行，下面是一個參考工藝庫中的一個實例。固定條件是材質(zhì)316L、絲徑0.035mm、著色專用爐，所以爐溫波動和各支管的情況己知、坯絲是經(jīng)退火后的軟態(tài)絲、表面狀態(tài)中花、115線軸(軸徑90mm)、用毛刷控制張力、爐管二端敝開通空氣。下面表1是在上述條件下的一組8種色彩的工藝參數(shù)，爐溫和收線速度。表1一組工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據(jù)選取的參考工藝，調(diào)整加熱溫度和收線速度，得到所需色彩的實用工藝步驟2是生產(chǎn)每個產(chǎn)品之前，為了確定實際生產(chǎn)工藝必須做的工作，由于影響彩色的因素很多，而且有的因素是不固定的，像原材料的成份，組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)，前期加工的狀態(tài)、爐管內(nèi)狀況等，同種規(guī)格的坯絲都會有所差異。而氣相氧化生成的薄膜是納米厚度，它對這些微小的差異也很敏感，尤其對中間的幾種顏色特別明顯。固定條件似乎完全相同，同樣的工藝不能重復(fù)，可能就是上述這些內(nèi)存因素的變化生成的，所以生產(chǎn)前的試驗是必不可少的。不銹鋼彩色細絲氧化著色步驟3是在銀白色的不銹鋼絲表面形成一層透明的氧化膜，膜的厚度是納米級的，所以從膜厚考慮這是一種納米材料。通過該氧化膜對光的干涉作用形成不同的色彩。不同厚度的氧化膜可以產(chǎn)生不同的色彩。每一厚度的氧化膜都對應(yīng)著一種基本顏色，通常的色彩系列有黑色、紫色、藍色、灰色、金黃色、紅色、綠色等。不是表面涂彩色涂層，氧化膜無任何毒性。生成氧化膜的方法是不銹鋼細絲高速通過加熱爐爐管時，在高溫空氣中幾秒鐘內(nèi)氧化，生成幾十到幾百納米厚的氧化膜，氧化膜的厚度決定于氧化速度，氧化速度決定于爐內(nèi)空氣的溫度和停留的時間，收線速度實質(zhì)就是停留時間。這二個參數(shù)之間也有關(guān)系，升高溫度同時降低收線速度，或者相反可以得到相同的氧化速率。其他各個因素都和這二個參數(shù)有關(guān)，所以改變?nèi)魏我粋€固定因素就會改變溫度和速度。由于膜的厚度那么薄，厚度變化幾個納米就會改變顏色，所以著色非常困難，需要有豐富的經(jīng)驗和極大的耐心。對著色設(shè)備的要求-微絲著色用的加熱爐爐管是石英管；爐子最高溫度為1050度；額定功率為5千瓦；恒溫區(qū)0.8米；可控硅無級自動調(diào)溫；爐溫波動范圍士3。C:爐管內(nèi)能通工作氣氛。中絲著色用的加熱爐爐管是石英管；爐子最高溫度為1050度；額定功率為18千瓦；恒溫區(qū)1.5米；可控硅無級自動調(diào)溫；爐溫波動范圍士3t:;爐管內(nèi)能通工作氣氛。收線機單頭單控型的；收線線速度為0.5m/min6ra/min;自動排線；軸向最大有效移動距離160mm;有張力控制裝置。實際著色操作的主要內(nèi)容。當工藝參數(shù)確定后，實施著色時，選用合適的毛刷控制放線張力，確定爐內(nèi)氣氛是空氣還是氧氣，設(shè)定加熱爐的溫度后，是通過調(diào)節(jié)收線機收線速度來調(diào)整顏色的。所以生產(chǎn)時需要調(diào)整的因素只剩收線速度一個參數(shù)。由于同一爐要處理幾十根絲，比如24根，一根絲通過一支爐管，爐溫是一個溫度，各支爐管不能單獨控制，而在同爐溫下各支爐管內(nèi)的狀況會有所差異，這點差異可能引起色差。這種色差可以通過調(diào)節(jié)收線速度來彌補。所以要用單頭單控的收線機，可以分別調(diào)節(jié)每一根絲的速度。普通收線機是分成幾組，同組的收線速度是相同的，在同一速度下是難以得到相同顏色的。另外，由于每軸絲的重量不會相同，不會同時處理完，或者中途絲斷了，需要重裝或更換。普通收線機由于排線的限制，必須一組同時進行，這會影響生產(chǎn)效率，組越大越糟糕，單頭單控的收線機可以隨時更換或重裝。請參閱圖l所示，在上述工藝步驟2完成后，將其數(shù)據(jù)反饋回參考工藝庫1，以充實參考工藝庫的數(shù)據(jù)。請參閱圖2所示，本發(fā)明不銹鋼彩色細絲氣相氧化著色生產(chǎn)流程圖，從圖中可以看出。21為根據(jù)被加工對象的著色要求，從參考工藝庫中選擇最接近的工藝數(shù)據(jù)；22為在生產(chǎn)前做簡單的試驗，調(diào)整工藝參數(shù)，制訂出所需的實用工藝。也就是確定加熱溫度、收線速度、爐內(nèi)氣氛和放線的張力；23為根據(jù)排線的松緊程度選擇相應(yīng)的毛刷，也就是給定張力；24為調(diào)整收線機的排線參數(shù)；25為根據(jù)試驗結(jié)果，設(shè)定加熱爐溫度和采用什么氣氛；26為調(diào)節(jié)收線速度，使各支管的色彩達到所要的顏色；27為調(diào)節(jié)收線速度，得不到所要的顏色，最可能是溫度不合適，需要返回重新設(shè)定溫度。28為進行著色處理。開始正式生產(chǎn)。在本實施例中，重點進行了以下控制-加熱溫度；加熱溫度是控制彩色的關(guān)鍵因素之一，也是生產(chǎn)中主要調(diào)整的一個參數(shù)。由于升降溫速度很慢，不能在著色過程中邊調(diào)溫度邊看顏色變化，只能在每次著色前預(yù)置好。所以調(diào)溫度比較麻煩，在步驟22試驗時要多調(diào)幾根爐管，選好合適溫度，盡量避免重調(diào)溫度。爐子的溫度波動不能太大，至少儀表指示的溫度要穩(wěn)定。否則不能保證一爐的顏色一致，甚至同一軸的顏色也不能一致。用可控硅和熱電偶控溫可以滿足著色處理的要求。收線速度收絲速度是控制彩色的另一個關(guān)鍵因素，在著色時可以隨時調(diào)節(jié)收線速度，在一定溫度下，改變收線速度能在一定范圍內(nèi)改變色彩。實際操作時在其他條件都確定后，就是靠調(diào)節(jié)收線速度來調(diào)整色彩。各支爐管之間的工作狀況會有些不同，致使它們的顏色不能相同。也要靠調(diào)整每支爐管的收線速度來協(xié)調(diào)彩色。材料；材質(zhì)不同會影響彩色，比如304L和316L要著成同樣的紅色，它們的色相和明度做不到相同，304L的彩色沒有316L的艷麗。不僅不同規(guī)格的絲有影響，同一牌號，同規(guī)格的絲在內(nèi)部成份、組織結(jié)構(gòu)、內(nèi)應(yīng)力等不可能完全相同，這些微細差異都會影響氧化膜的生成和成長。絲徑；絲徑不同對彩色有影響。絲徑變化是改變了熱容量和表面積，因此要改變加熱溫度和收線速度來調(diào)整。絲徑不同對有些顏色影響大，有的影響小。坯絲是退過火的熟絲還是未退火的生絲，著色的效果也不同。絲的表面花度和清潔程度對彩色膜的質(zhì)量和結(jié)合力有影響。爐內(nèi)氣氛。微絲著色時，敞開爐管的，在空氣中處理。中絲著色時，需要通氧氣(工業(yè)純)來增強氧化能力。線軸型號；線軸型號不同，它的軸徑不同，對同樣的馬達轉(zhuǎn)速，絲的線速度就不同，所以實際上是收線速度變了，對彩色的影響和收線速度的效果相同。放線的張力；放線的張力不僅影響排線的質(zhì)量，也會影響彩色，不過在正常的放線張力下作用較小。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅提及9種色彩，并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；本說明書詳細說明的上述的各個實施例措施是有普遍意義的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。權(quán)利要求1、不銹鋼彩色細絲的加工方法，其特征在于包括以下步驟步驟1；建立參考工藝庫；步驟2根據(jù)選取的參考工藝，調(diào)整加熱溫度和收線速度，得到所需色彩的實用工藝，實用工藝反饋倒參考工藝庫，充實庫的內(nèi)容；步驟3對不銹鋼細絲進行氣相氧化處理，在表面上生成薄膜。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼彩色細絲的加工方法，其特征在于步驟2所述的加熱爐對微絲加熱采用的爐管是石英管；爐內(nèi)最高溫度為1050度；額定功率為5千瓦；恒溫區(qū)0.8米；可控硅無級自動調(diào)溫；爐溫波動范圍±3°0;爐管內(nèi)能通工作氣氛。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼彩色細絲的加工方法，其特征在于步驟2所述的加熱爐對中絲加熱采用的爐管是石英管；爐內(nèi)最高溫度為1050度；額定功率為18千瓦；恒溫區(qū)1.5米；可控硅無級自動調(diào)溫；爐溫波動范圍±3%;爐管內(nèi)能通工作氣氛。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼彩色細絲的加工方法，其特征在于步驟2所述的收線機為單頭單控型的，收線速度為0.5m/min6m/min。自動排線、軸向最大有效移動距離160mm、有張力控制裝置。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼彩色絲的加工方法，其特征在于其中步驟3所述的氣相氧化法，包括以下步驟根據(jù)固定條件和所需顏色，從參考工藝庫中選擇最接近的工藝數(shù)據(jù)溫度和收線速度；試驗確定生產(chǎn)用工藝參數(shù)；選擇毛刷產(chǎn)生合適的張力；調(diào)整收線機排線參數(shù)；設(shè)定加熱爐溫度和爐內(nèi)氣氛；調(diào)整收線速度得到所需顏色；如調(diào)不出所要顏色，返回設(shè)定加熱爐溫度，重設(shè)溫度，再調(diào)收線速度，反復(fù)進行到得到所要的顏色為止；進行著色處理。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的不銹鋼彩色細絲的加工方法，其特征在于所述的從參考工藝庫中選擇最接近的參考工藝、溫度和收線速度；其中黃色爐溫60(TC;走絲線速度300430cm/min;金黃色爐溫660。C;走絲線速度266380cm/min;銅棕色爐溫710。C;走絲線速度270380cm/min;酒紅色爐溫72(TC;走絲線速度340420cm/min;紫紅色爐溫720。C;走絲線速度230270cm/min青色爐溫785。C;走絲線速度300380cm/min咖啡色爐溫86(TC;走絲線速度350450cm/min藍綠色爐溫900。C;走絲線速度304400cm/min深藍色爐溫1000。C;走絲線速度100cm/min。全文摘要一種不銹鋼彩色細絲的加工方法，包括以下步驟建立參考工藝庫；根據(jù)選取的參考工藝，調(diào)整加熱溫度和收線速度，得到所需色彩的實用工藝，實用工藝反饋倒參考工藝庫，充實庫的內(nèi)容；對不銹鋼細絲進行氣相氧化處理，在表面上生成薄膜。通過本工藝加工的不銹鋼細絲表面形成一層高抗蝕性氧化膜，給不銹鋼細絲著上不同色彩，不僅保持了不銹鋼細絲原有的各種特性，而且使其耐蝕性、耐老化性、耐紫外線照射和外觀裝飾效果更優(yōu)異。文檔編號C23C8/14GK101328570SQ20071012342公開日2008年12月24日申請日期2007年6月22日優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日發(fā)明者王志根申請人:杭州頓力不銹鋼精絲有限公司