纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (12): 151-156.doi: 10.13475/j.fzxb.20200306706

• 机械与器材 • 上一篇    下一篇

镍-磷-纳米碳化硅-聚四氟乙烯化学复合镀对纺纱钢丝圈寿命的影响

马沙沙1, 王俊勃1(), 雒千1, 思芳1, 杨敏鸽1, 陈宁波2, 张小峰2, 李博1   

  1. 1.西安工程大学, 陕西 西安 710048
    2.咸阳信合纺机器材有限公司, 陕西 咸阳 712000
  • 收稿日期:2020-03-25 修回日期:2020-06-29 出版日期:2020-12-15 发布日期:2020-12-23
  • 通讯作者: 王俊勃
  • 作者简介:马沙沙(1995—),女,硕士生。主要研究方向为材料科学研究和机械优化设计。
  • 基金资助:
    陕西省科学技术厅重点研发计划特色产业创新链项目(2018TSCXL-GY-03-01);咸阳市重点研发计划项目(2018K01-44)

Effect of nickel-phosphorus-nano-SiC-polytetrafluoroethylene electroless composite plating on lifetime of traveller for yarn spinning

MA Shasha1, WANG Junbo1(), LUO Qian1, SI Fang1, YANG Min'ge1, CHEN Ningbo2, ZHANG Xiaofeng2, LI Bo1   

  1. 1. Xi'an Polytechnic University, Xi'an, Shaanxi 710048, China
    2. Xianyang Xinhe Textile Machinery Equipment Co., Ltd., Xianyang, Shaanxi 712000, China
  • Received:2020-03-25 Revised:2020-06-29 Online:2020-12-15 Published:2020-12-23
  • Contact: WANG Junbo

摘要:

为研究分析不同表面处理工艺对钢丝圈纺纱性能的影响,进一步提高钢丝圈使用寿命,采用化学镀的方法向镀液中添加纳米碳化硅(SiC)和聚四氟乙烯(PTFE),制备Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀层的钢丝圈。借助扫描电子显微镜、X射线能谱仪和环锭纺纱机等对钢丝圈及镀层的微观结构和性能进行表征。结果表明:相对于Ni-P 化学镀钢丝圈,Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀钢丝圈的镀层晶粒细化,厚度均匀,镀层与基体之间结合良好,镀层厚度增加1倍,镀层硬度提高24.5%;采用Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀钢丝圈试纺后,纱线的细节、粗节和棉结分别降低40%、18.8%、10.3%,且钢丝圈挂花引起的断头率降低50%,纺纱性能优于Ni-P化学镀钢丝圈;Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀钢丝圈上机后的磨损量减少了31.6%,耐磨性得到明显提升。

关键词: 纳米碳化硅, 化学复合镀, 镍-磷-碳化硅-聚四氟乙烯, 毛羽率, 耐磨性, 钢丝圈

Abstract:

In order to study and analyze the influence of different surface treatment processes on the performance of the traveler for yarn spinning and further improve the service life of the traveler, electroless plating was employed using a plating solution fabricated from nickel-phosphorus-nano-SiC-polytetrafluoroethylene (Ni-P-SiC-PTFE) to coat the traveller. The microstructure and performance of the traveler and the coating were characterized using scanning electron microscope, X-ray energy spectrometer and experimented on the ring spinning machine. The results show that compared to the Ni-P chemically coated traveler, the grains of Ni-P-SiC-PTFE chemical composite plated travellers are refined and uniform in thickness, and the coating is well attached to the substrate. It is found that the thickness of the coating is doubled, and the hardness of the coating is increased by 24.5%. After trial spinning using Ni-P-SiC-PTFE chemical composite plated travellers, yarn faults such as the yarn thin section, thick spots and neps are reduced by 40%, 18.8% and 10.3% respectively, and the breakage rate caused by the hanging of the traveler is reduced by 50%, and the wear of the traveler is reduced by 31.6%, demonstrating superiority over the Ni-P electroless traveller.

Key words: nano-SiC, electroless composite plating, nickel-phosphorus-SiC-polytetrafluoroethylene, rate of hairiness, abrasion resistance, traveller

中图分类号: 

  • TS112.8

图1

镀层表面形貌照片(×2 000)"

图2

腐蚀后的Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀层表面形貌照片(×2 000)"

图3

Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀层的能谱图"

表1

Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀层表面A与B点元素及含量"

元素 A B
质量百分比 原子百分比 质量百分比 原子百分比
C 0.88 76.60 0.82 56.96
Si 0.58 21.70 0.00 0.00
Ni 0.10 1.70 2.54 35.94
P 0.00 0.00 0.26 7.09

图4

Ni-P-SiC-PTFE化学复合镀层截面的面扫描图像"

图5

镀层截面形貌(×5 000)"

表2

不同表面处理后钢丝圈基体和镀层的硬度"

表面处理
次数
Ni-P-SiC-PTFE
化学复合镀/GPa
Ni-P化学镀/GPa
基体硬度 镀层硬度 基体硬度 镀层硬度
1 6.37 6.84 6.40 5.50
2 6.23 6.60 6.44 5.34
3 6.55 6.51 6.21 5.41
4 6.34 6.71 6.35 5.32
5 6.46 6.76 6.38 5.26
平均硬度 6.39 6.68 6.36 5.37

表3

不同表面处理钢丝圈的试纺性能"

试样 编号 质量变异
系数/%
-50%细节/
(个·km-1)
+50%粗节/
(个·km-1)
+200%棉结/
(个·km-1)
毛羽值 毛羽值
标准差
Ni-P-SiC-PTFE
化学复合镀
1 12.81 2 8 25 3.90 0.78
2 13.01 0 3 16 3.69 0.79
3 12.57 0 5 21 3.65 0.76
4 13.11 1 10 25 3.62 0.80
均值 12.88 0.75 6.5 21.75 3.72 0.78
Ni-P化学镀 1 13.52 1 10 22 3.87 0.81
2 13.30 3 6 27 3.83 0.80
3 12.77 0 8 28 3.68 0.77
4 13.86 1 8 20 3.87 0.77
均值 13.36 1.25 8 24.25 3.81 0.79

表4

不同表面处理的钢丝圈试纺后的断头率"

表面处理 千锭时
断头根数
落纱后
断头根数
断头占比/%
钢丝圈
挂花
一般
断头
Ni-P化学镀 20 51 10 90
Ni-P-Si-PTFE
化学复合镀
16 48 5 95

图6

化学复合镀钢丝圈磨损表面形貌照片(×2 000)"

图7

化学复合镀钢丝圈的磨损机制模型"

[1] 王可平. 国产耐磨钢领钢丝圈的研发与应用[J]. 棉纺织技术, 2017,45(1):59-61.
WANG Keping. Development and application of domestic wear-resistant steel ring travelers[J]. Cotton Textile Technology, 2017,45(1):59-61.
[2] 刘新佳, 王海彦, 赵永武. 纺纱钢丝圈的早期磨损失效分析[J]. 金属热处理, 2006(4):84-86.
LIU Xinjia, WANG Haiyan, ZHAO Yongwu. Early wear failure analysis of spinning travellers[J]. Heat Treatment of Metals, 2006(4):84-86.
[3] 李思颖, 徐伯俊, 刘新金. 钢丝圈空间倾角分析[J]. 纺织学报, 2015,36(8):127-132,143.
LI Siying, XU Bojun, LIU Xinjin. Analysis of space angle of traveller[J]. Journal of Textile Research, 2015,36(8):127-132, 143.
[4] 黄晓梅, 金少兵. 镀液中SiC的质量浓度对化学镀Ni-P-SiC 复合镀层性能的影响[J]. 电镀与环保, 2019,39(1):48-52.
HUANG Xiaomei, JIN Shaobing. Effect of the mass concentration of SiC in the plating solution on the performance of electroless Ni-P-SiC composite coatings[J]. Electroplating & Environmental Protection, 2019,39(1):48-52.
[5] 蔡旭林, 孟为国, 肖茂华. 化学复合镀Ni-P/C纤维工艺及性能研究[J]. 热加工工艺, 2019,48(10):127-131,135.
CAI Xulin, MENG Weiguo, XIAO Maohua. Study on process and properties of electroless. composite Ni-P/C fiber plating[J]. Hot Working Technology, 2019,48(10):127-131,135.
[6] 杜春平. Ni-P-SiC-MoS2化学复合镀层的组织结构及耐磨性能[J]. 材料保护, 2013,46(2):48-50,68.
DU Chunping. Microstructure and wear resistance of Ni-P-SiC-MoS2 electroless composite coating[J]. Material Protection, 2013,46(2):48-50,68.
[7] 黄燕滨, 王期超, 巴国召, 等. 表面活性剂对化学复合镀镍-磷-石墨烯镀层性能的影响[J]. 电镀与涂饰, 2016,35(23):1219-1222.
HUANG Yanbin, WANG Qichao, BA Guozhao, et al. Effects of surfactants on the performance of electroless nickel-phosphorus-graphene composite plating[J]. Electroplating and Finishing, 2016,35(23):1219-1222.
[8] 陈小文, 谢华, 李晖. 化学复合镀Ni-P-纳米SiC-PTFE工艺的研究[J]. 电镀与环保, 2010,30(3):22-26.
CHEN Xiaowen, XIE Hua, LI Hui. Study on the process of chemical composite Ni-P-nano-SiC-PTFE plating[J]. Electroplating & Environmental Protection, 2010,30(3):22-26.
[9] 杨玉明, 李伟, 刘平, 等. 碳化硅掺杂Ni-P-PTFE复合涂层的微观结构和力学性能[J]. 材料导报, 2020,34(4):4153-4157.
YANG Yuming, LI Wei, LIU Ping, et al. Microstructure and mechanical properties of silicon carbide doped Ni-P-PTFE composite coating[J]. Materials Reports, 2020,34(4):4153-4157.
[10] 李富军, 叶涛, 方舒, 等. pH对化学复合镀镍-磷-聚四氟乙烯性能的影响[J]. 电镀与涂饰, 2019,38(5):208-211.
LI Fujun, YE Tao, FANG Shu, et al. The effect of pH on the performance of electroless nickel-phosphorus polytetrafluoroethylene plating[J]. Electroplating and Finishing, 2019,38(5):208-211.
[11] 曾宪光, 李明田, 刘春海, 等. (Ni-P)-PTFE化学复合镀工艺优化及性能研究[J]. 电镀与精饰, 2015,37(4):6-9.
ZENG Xianguang, LI Mingtian, LIU Chunhai, et al. Optimization and performance study of (Ni-P)-PTFE chemical composite plating process[J]. Electroplating and Finishing, 2015,37(4):6-9.
[12] 王花会, 孟家光. 纱线毛羽性能测试分析[J]. 纺织科技进展, 2007(3):74-75,78.
WANG Huahui, MENG Jiaguang. Analysis of yarn hairiness performance[J]. Progress in Textile Science & Technology, 2007 (3):74-75,78.
[1] 张倩, 毛吉富, 吕璐瑶, 徐仲棉, 王璐. 腱骨修复用缝线在锚钉孔眼处的耐磨性能及其影响因素[J]. 纺织学报, 2020, 41(12): 66-72.
[2] 戴鑫, 李晶, 陈晨. 镀铜碳纤维丝束细观耐磨性的有限元仿真模拟[J]. 纺织学报, 2020, 41(06): 27-35.
[3] 邬淑芳, 张亭亭, HASAN Md Rokibul, 陈益人. 涤纶网络丝仿麻织物的摩擦性能[J]. 纺织学报, 2019, 40(10): 134-140.
[4] 杨小兵, 杨光, 谭雯莉, 郭婧雯, 丁松涛, 钟近艺. 化学防护服国际标准最新动态对我国GB 24539—2009修订的影响[J]. 纺织学报, 2019, 40(06): 165-170.
[5] 严燕钫 沈艳琴 武海良 张希文 姚一军. 玄武岩长丝表面低温等离子体处理及其浆丝集束性能[J]. 纺织学报, 2018, 39(12): 24-29.
[6] 赵玉芬 李嘉禄 宋磊磊 姜茜 焦亚男. 上浆剂对国产碳化硅纤维表面及其织造性能的影响[J]. 纺织学报, 2017, 38(03): 78-84.
[7] 陈思 邱夷平 施楣梧 蒋秋冉. 用于天然纤维素纤维纱线的无浆料浆纱技术[J]. 纺织学报, 2016, 37(2): 85-91.
[8] 温欣婷 徐伯俊 刘新金. BC9型钢丝圈气圈底端张力特性分析[J]. 纺织学报, 2016, 37(08): 119-124.
[9] 李思颖 徐伯俊 刘新金. 基于ADAMS的钢丝圈性能分析[J]. 纺织学报, 2015, 36(12): 125-130.
[10] 李思颖 徐伯俊 刘新金. 钢丝圈空间倾角分析[J]. 纺织学报, 2015, 36(08): 127-132.
[11] 李凤艳 葛安香 陈勃 . 织物上电子束蒸发沉积镀膜的耐磨及抗紫外线性能[J]. 纺织学报, 2015, 36(04): 87-91.
[12] 宋晓亮 刘建立 徐阳 刘基宏 高卫东. 光电式环锭断纱在线检测系统[J]. 纺织学报, 2014, 35(8): 94-0.
[13] 陈莹 李永霞 唐劲天 周蓉. 聚吡咯/涤纶单丝的稳定性分析[J]. 纺织学报, 2014, 35(11): 1-0.
[14] 余琴 邓炳耀 刘庆生 卢英俏 邢剑 夏前军 范立元. 纳米SiO2/PTFE乳液整理对聚苯硫醚滤料性能的影响[J]. 纺织学报, 2013, 34(11): 77-0.
[15] 庚在海;吴文英;陈瑞琪. 钢丝圈空间位置分析[J]. 纺织学报, 2006, 27(7): 37-39.
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