劉艷黃金鳳阮祚柄程浩 陜西西安(710021)

流漿箱是現(xiàn)代紙機(jī)的關(guān)鍵部位，其結(jié)構(gòu)和性能對(duì)紙頁(yè)的成型和紙張的質(zhì)量具有決定性作用，流漿箱的材料絕大多數(shù)采用304不銹鋼，箱體內(nèi)表面粗糙度要求接近鏡面。目前大部分造紙機(jī)械廠采用手工拋光的方式，但在處理過(guò)程中，箱板表面會(huì)殘留打磨痕跡、表面不一致的缺陷，并且還存在工時(shí)費(fèi)用，輔料費(fèi)用較高的缺點(diǎn)。

電解拋光也稱之為電化學(xué)拋光，是利用不銹鋼在電解液中的選擇性陽(yáng)極溶解而達(dá)到拋光和清潔表面目的的一種表面處理方法。電解拋光后的微觀表面比機(jī)械拋光的更平滑，反光率更高；表面色澤一致，光澤持久；生產(chǎn)效率高[1,2]。針對(duì)目前我國(guó)流漿箱的加工現(xiàn)狀，提出先電解后手工拋光的方法，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上加裝一套電解裝置，這樣不僅可以提高工作效率而且不會(huì)太高地增加企業(yè)的成本。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 藥品及儀器

碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸三鈉、檸檬酸、硫酸、甘油、六次甲基四胺、磷酸等。

燒杯、水浴鍋、石墨電極、304不銹鋼工件（100mm×200mm×3mm）、S D K-20 A H刷鍍電源（武漢材料保護(hù)研究所）、手持砂輪機(jī)（上海砂輪機(jī)廠）、T R 100粗糙度儀（北京時(shí)代）等。

1.2 電解裝置

1.3 工藝路線

除油 水洗 電解 拋光 水洗 中和水洗 鈍化 水洗 干燥 性能測(cè)試

1.3.1 除油

采用化學(xué)除油法對(duì)不銹鋼進(jìn)行表面處理，其配方見表1。

1.3.2 電解

通過(guò)查閱大量資料，初步確定的電解液配方如表2所示。

1.3.3 拋光

采用手持砂輪機(jī)對(duì)已電解的不銹鋼工件進(jìn)行拋光。

1.3.4 中和

不銹鋼經(jīng)過(guò)拋光后，雖經(jīng)水洗處理，但其表面還殘留著少量檸檬酸，為了不影響后續(xù)的鈍化處理，應(yīng)對(duì)不銹鋼進(jìn)行中和處理，中和液選用5%的碳酸鈉溶液，所用時(shí)間為2～3分鐘。

1.3.5 鈍化

不銹鋼經(jīng)過(guò)鈍化處理后可使其表面形成一層耐腐蝕的鈍化膜，從而提高不銹鋼的耐蝕性。

表1 除油液配方

表2 電解液配方

圖1 電解裝置示意圖

表5 電流對(duì)拋光效果的影響

1.4 電解液溫度的確定

按照初步確定的配方對(duì)不銹鋼試樣進(jìn)行不同溫度的電解實(shí)驗(yàn)，拋光效果見表4。

分析及討論：電解液的溫度對(duì)提高不銹鋼表面光亮度起決定作用。在電解過(guò)程中，不銹鋼表面電解整平速率隨溫度升高而增大，溫度升高能有效降低電解液粘度，減少陽(yáng)極表面粘膜的厚度，加速陽(yáng)極溶解產(chǎn)物的擴(kuò)散，使溶液對(duì)流加快，有利于陽(yáng)極上滯留的氣泡脫附，避免產(chǎn)生斑、麻點(diǎn)。但溫度過(guò)高，會(huì)使電解液過(guò)熱，使試樣產(chǎn)生腐蝕或表面產(chǎn)生氣帶條紋，影響拋光質(zhì)量；溫度過(guò)低，會(huì)使溶液粘度增大、陽(yáng)極粘膜增厚，不利于陽(yáng)極產(chǎn)物擴(kuò)散，整平效果明顯下降。由實(shí)驗(yàn)可知，電解液溫度以50-60℃為宜。

1.5 電流密度的確定

在電解溫度55℃的條件下對(duì)不銹鋼試樣進(jìn)行不同電流下的電解實(shí)驗(yàn)，拋光結(jié)果見表5。

分析及討論：為獲得良好的電解效果，電流密度和電壓是緊密相關(guān)的。通常，電壓升高，電流密度隨之增大，但這一現(xiàn)象只會(huì)繼續(xù)到一個(gè)臨界點(diǎn)，一旦達(dá)到這一點(diǎn)，電流密度將急速下降，電壓仍相應(yīng)增高。電解只有在電流密度比臨界點(diǎn)高時(shí)才會(huì)發(fā)生，低于這一點(diǎn)則出現(xiàn)腐蝕。只有在適當(dāng)?shù)碾娏髅芏认拢幸欢ǖ难鯕馕龀?，才有利于成膜或溶解。電流密度過(guò)小，工件表面發(fā)生一般陽(yáng)極溶解，起不到拋光效果；電流密度過(guò)大，氧氣猛烈析出，形成氣流，產(chǎn)生局部腐蝕，影響拋光質(zhì)量，同時(shí)電解液升溫速度快，電解液損耗大，成本增加[3]。

由以上實(shí)驗(yàn)可知，在55℃下進(jìn)行的不同電流密度的電解實(shí)驗(yàn)，工作電流密度小于3 A/d m2，電解難度大，速度慢，光亮度不足；大于4 A/d m2時(shí)又使不銹鋼表面產(chǎn)生過(guò)氧化現(xiàn)象而發(fā)黑，所以確定最佳電解電流密度為4 A/d m2。

1.6 電解時(shí)間的確定

在最佳電解溫度和電流下，對(duì)不銹鋼試樣進(jìn)行不同電解時(shí)間下的實(shí)驗(yàn)，拋光結(jié)果見表6。

分析及討論：當(dāng)電解時(shí)間低于4 min時(shí)，拋光效果達(dá)不到理想狀態(tài)；時(shí)間超過(guò)6 min時(shí)，則試樣易產(chǎn)生腐蝕，因而電解時(shí)間采用4-6 min為宜。為提高加工效率，電解時(shí)間確定為4 min。

1.7 正交實(shí)驗(yàn)

在電解溫度為55℃，電流為4 A/d m2，電解時(shí)間為4 min的條件下，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。因素水平表如表7所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 檸檬酸用量對(duì)不銹鋼粗糙度的影響

檸檬酸的酸度低，黏度大，在拋光過(guò)程中既起到溶解作用又能在不銹鋼表面形成鈍化膜，防止不銹鋼過(guò)腐蝕。當(dāng)檸檬酸含量過(guò)低時(shí)，電解液黏度小，離子擴(kuò)散速度快，金屬溶解快，不利于不銹鋼表面的整平，表面有大量麻點(diǎn)；當(dāng)其含量過(guò)高時(shí)，溶液黏度大，表面形成橫向水紋，電解速度低，且成本高[4]。由圖2可看出當(dāng)檸檬酸用量為180 g/L時(shí)，不銹鋼表面的拋光效果達(dá)到最好。

表3 鈍化液配方

表4 電解液溫度對(duì)拋光效果的影響

表6 電解時(shí)間對(duì)拋光效果的影響

表7 因素水平表

2.2 硫酸用量對(duì)不銹鋼粗糙度的影響

硫酸具有良好的分散性，在溶液中能完全電離，有助于提高電解液的電導(dǎo)率、分散能力和陽(yáng)極電流效率，使不銹鋼表面均勻。硫酸含量過(guò)低，試樣表面難以整平，拋光質(zhì)量明顯降低；其含量過(guò)高，反而引起腐蝕，降低表面光潔度，縮短電解液的使用壽命。由圖2可看出當(dāng)硫酸用量為60mL/L時(shí)，不銹鋼表面的拋光效果達(dá)到最好。

2.3 甘油用量對(duì)不銹鋼粗糙度的影響

甘油吸附在陽(yáng)極的表面，有利于促進(jìn)擴(kuò)散層的形成，能夠與檸檬酸在不銹鋼表面形成一層薄膜，防止不銹鋼過(guò)腐蝕，并使拋光后的不銹鋼表面光亮、細(xì)致。當(dāng)甘油含量過(guò)低時(shí)，不銹鋼表面光亮，但粗糙度差；當(dāng)其含量過(guò)高時(shí)，溶液黏度增大，操作難度提高[4]。由圖2可看出當(dāng)甘油用量為20mL/L時(shí)，不銹鋼表面的拋光效果達(dá)到最好。

2.4 六次甲基四胺用量對(duì)不銹鋼粗糙度的影響

六次甲基四胺起緩蝕作用，它可以調(diào)節(jié)電解液的腐蝕速率，防止不銹鋼表面產(chǎn)生過(guò)腐蝕現(xiàn)象，起到整平與光亮的作用。由圖2可看出當(dāng)六次甲基四胺用量為15 g/L時(shí)，不銹鋼表面的拋光效果達(dá)到最好。

圖2 各因素用量對(duì)粗糙度的影響

3 結(jié)論

1）電解液的組成為：檸檬酸180 g/L；硫酸60mL/L；甘油20mL/L；六次甲基四胺15 g/L。

2）不銹鋼電解工藝條件為：溫度55℃；電流密度4 A/d m2；時(shí)間 4 min。

3）經(jīng)該工藝電解拋光的不銹鋼試樣表面粗糙度值可達(dá)到 0.15～0.20 μm。

采用先電解后拋光的工藝不僅可以提高流漿箱箱板的加工質(zhì)量和加工效率，而且可以大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境。此外，該電解液因不含鉻酐和磷酸（傳統(tǒng)電解液中一般使用），循環(huán)使用后可經(jīng)過(guò)濾、稀釋后可作為酸洗劑使用。

[1]曾祥德.新型環(huán)保型不銹鋼拋光工藝[J].電鍍與涂飾,2006,25（10）:23-25.

[2]郭賢烙,易翔.不銹鋼電化學(xué)拋光技術(shù)研究[J].電鍍與涂飾,2001,20(5):11-13.

[3]韋瑤,杜高昌,藍(lán)偉強(qiáng)等.電化學(xué)拋光工藝研究與應(yīng)用[J].表面技術(shù),2001,30(1):19-20.

[4]檸檬酸硫酸型不銹鋼電化學(xué)拋光液研究 [J].電鍍與涂飾,2010,29（9）:36-38.