專利名稱：氮化硅涂層鋼領(lǐng)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織機(jī)械，特別涉及一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)及其制備方法。
技術(shù)背景鋼領(lǐng)是紡織行業(yè)中環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的關(guān)鍵部件。它的作用是支承鋼絲圈，與 鋼絲圈共同完成對(duì)紗線的加捻及巻繞。鋼絲圈在鋼領(lǐng)軌道上回轉(zhuǎn)的速度可達(dá)50m/s，兩者間處于高速滑動(dòng)摩擦狀態(tài)，表面不斷磨損，或因溫度升高而局部軟 化，使得摩擦系數(shù)逐漸增大，影響它們的配合精度和工作性能，紗線的質(zhì)量也 隨之降低。通常，普通鋼領(lǐng)在使用6 8個(gè)月后便需更換，耗用量相當(dāng)大。表面處理是提高鋼領(lǐng)性能較為行之有效的手段。常規(guī)的表面處理方法大多 以增強(qiáng)鋼領(lǐng)的表面硬度為目的，包括滲碳、滲氮、滲硫，麻面、拋光，鍍鉻、 鍍鎳等。這些方法對(duì)提高鋼領(lǐng)性能均有不同程度的效果，且某些工藝已實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 業(yè)化應(yīng)用。但若需進(jìn)一步提高環(huán)錠紡的錠速，還需開發(fā)出硬度更高、耐磨性更 好，甚至有潤(rùn)滑減磨效果的新型鋼領(lǐng)表面處理技術(shù)。氮化硅是一種先進(jìn)陶瓷材料，具有高硬度、耐磨損、抗高溫氧化等性能。 而且氮化硅陶瓷還具有自潤(rùn)滑特性，產(chǎn)生這種特性的主要原因是氮化硅在摩擦 過(guò)程中會(huì)微量分解，在表面形成很薄的氣膜，從而使摩擦阻力減小。并且隨著 摩擦的不斷進(jìn)行，摩擦面越來(lái)越光潔，阻力越來(lái)越小，起到了潤(rùn)滑減磨的效果。 對(duì)氮化硅陶瓷及涂層的應(yīng)用研究已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。氮化硅涂層的優(yōu)異性能滿足了新型鋼領(lǐng)表面技術(shù)對(duì)硬度、耐磨性、潤(rùn)滑性 的綜合需要，具有良好的應(yīng)用前景。此前，國(guó)內(nèi)外還鮮有氮化硅涂層鋼領(lǐng)研制 和應(yīng)用方面的報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)及其制備方法。該鋼領(lǐng)具有耐磨 減磨性能，能適應(yīng)環(huán)錠紡高錠速、大巻裝、低斷頭、高產(chǎn)率的發(fā)展需要。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1、 一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)在平面鋼領(lǐng)的工作面上均勻沉積一層氮化硅涂層。2、 一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)的制備方法-沉積前，對(duì)鋼領(lǐng)工作面進(jìn)行拋光和清洗處理；前處理完成后，將鋼領(lǐng)放入
射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備的內(nèi)腔沉積室中，沉積面朝上，系統(tǒng)抽至真空，以硅烷和氨氣為反應(yīng)氣源，在硅烷流量10 30sccm、硅垸和氨氣流量比1/2 1/6、沉積溫度300 600。C、射頻功率80 150W的條件下，沉積10 30min停止；自然冷卻，得到氮化硅涂層鋼領(lǐng)。所述的射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備為HQ-2型RF-PECVD設(shè)備。 本發(fā)明具有的有益效果是由于氮化硅涂層良好的耐磨和潤(rùn)滑性能，鋼領(lǐng)幾乎無(wú)需走熟期便可使用；鋼領(lǐng)性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)；有效降低紗線毛羽和斷頭，提高了紡紗效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。


附圖是本發(fā)明氮化硅涂層鋼領(lǐng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。附圖是本發(fā)明氮化硅涂層鋼領(lǐng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在平面鋼領(lǐng)l的工 作面上均勻沉積一層氮化硅涂層2。本實(shí)施例中，采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(RF-PECVD)在經(jīng) 過(guò)拋光、清洗等前處理的普通平面鋼領(lǐng)(如國(guó)產(chǎn)PG鋼領(lǐng))的工作面上沉積一層硬度高、耐磨性好、自潤(rùn)滑的氮化硅涂層。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積是一種輝光放電產(chǎn)生活性等離子體的物理過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的氣相沉積技術(shù)，具有沉積溫度低、成膜速率快、臺(tái)階覆蓋 性好、膜層均勻致密等特點(diǎn)，故已成為制備高性能膜層材料最為常用的方法之 一。RF-PECVD的主要工藝參數(shù)包括沉積溫度、沉積時(shí)間、射頻功率、反應(yīng)氣 源的流量及比例等。本發(fā)明選用經(jīng)氮?dú)?N2)稀釋的濃度為10%的硅烷(SiEU)和濃度為99.99% 的高純氨氣(NH3)作為沉積氮化硅涂層的氣源。實(shí)施例1:普通平面鋼領(lǐng)的工作面在PG-1型拋光機(jī)上拋光，目的是提高沉積面的光潔 度并去除表層的氧化皮。將拋光后的鋼領(lǐng)放入超聲波清洗機(jī)清洗15min，取出后 用丙酮清潔沉積面。隨后將鋼領(lǐng)放入HQ-2型RF-PECVD設(shè)備的內(nèi)腔沉積室， 沉積面朝上，系統(tǒng)抽空至所需真空度。設(shè)定溫度為300'C，打開加熱器，待沉積 室溫度穩(wěn)定在設(shè)定值時(shí)開始沉積。選用的射頻功率為150W，通過(guò)調(diào)節(jié)質(zhì)量流量 計(jì)(MFC)使硅烷和氨氣的流量分別為30sccm和60sccm。沉積時(shí)間達(dá)到30min 后，關(guān)閉反應(yīng)氣源、射頻源和加熱器，停止沉積，待鋼領(lǐng)冷卻后取出，工作面
得到了均勻致密的氮化硅涂層。 實(shí)施例2:普通平面鋼領(lǐng)的工作面在PG-1型拋光機(jī)上拋光，目的是提高沉積面的光潔度并去除表層的氧化皮。將拋光后的鋼領(lǐng)放入超聲波清洗機(jī)清洗15min,取出后 用丙酮清潔沉積面。隨后將鋼領(lǐng)放入HQ-2型RF-PECVD設(shè)備的內(nèi)腔沉積室， 沉積面朝上，系統(tǒng)抽空至所需真空度。設(shè)定溫度為50(TC，打開加熱器，待沉積 室溫度穩(wěn)定在設(shè)定值時(shí)開始沉積。選用的射頻功率為80W，通過(guò)調(diào)節(jié)質(zhì)量流量 計(jì)(MFC)使硅烷和氨氣的流量分別為15sccm和90sccm。沉積時(shí)間達(dá)到20min 后，關(guān)閉反應(yīng)氣源、射頻源和加熱器，停止沉積，待鋼領(lǐng)冷卻后取出，工作面 得到了均勻致密的氮化硅涂層。 實(shí)施例3:普通平面鋼領(lǐng)的工作面在PG-1型拋光機(jī)上拋光，目的是提高沉積面的光潔 度并去除表層的氧化皮。將拋光后的鋼領(lǐng)放入超聲波清洗機(jī)清洗15min,取出后 用丙酮清潔沉積面。隨后將鋼領(lǐng)放入HQ-2型RF-PECVD設(shè)備的內(nèi)腔沉積室， 沉積面朝上，系統(tǒng)抽空至所需真空度。設(shè)定溫度為600'C,打開加熱器，待沉積 室溫度穩(wěn)定在設(shè)定值時(shí)開始沉積。選用的射頻功率為120W，通過(guò)調(diào)節(jié)質(zhì)量流量 計(jì)(MFC)使硅烷和氨氣的流量分別為15sccm和60sccm。沉積時(shí)間達(dá)到10min 后，關(guān)閉反應(yīng)氣源、射頻源和加熱器，停止沉積，待鋼領(lǐng)冷卻后取出，工作面 得到了均勻致密的氮化硅涂層。
權(quán)利要求
1、 一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)，其特征在于在平面鋼領(lǐng)(l)的工作面上均勻沉積 一層氮化硅涂層(2)。
2、 一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)的制備方法，其特征在于沉積前，對(duì)鋼領(lǐng)工作面 進(jìn)行拋光和清洗處理；前處理完成后，將鋼領(lǐng)放入射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備的內(nèi)腔沉積室中，沉積面朝上，系統(tǒng)抽至真空，以硅烷和氨氣為反應(yīng)氣源，在硅烷流量10 30sccm、硅烷和氨氣流量比1/2 1/6、沉積溫度300 60(TC、射頻功率80 150W的條件下，沉積10 30min停止；自然冷卻，得到氮化硅涂層鋼領(lǐng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)的制備方法，其特征在于 所述的射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備為HQ-2型RF-PECVD設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮化硅涂層鋼領(lǐng)及其制備方法。在平面鋼領(lǐng)的工作面上均勻沉積一層氮化硅涂層。制備方法是先對(duì)鋼領(lǐng)工作面進(jìn)行拋光和清洗處理；再將鋼領(lǐng)放入射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中，沉積面朝上，系統(tǒng)抽至真空，以硅烷和氨氣為反應(yīng)氣源，在硅烷流量10～30sccm、硅烷和氨氣流量比1/2～1/6、沉積溫度300～600℃、射頻功率80～150W的條件下，沉積10～30min停止；自然冷卻，得到氮化硅涂層鋼領(lǐng)。由于氮化硅涂層良好的耐磨和潤(rùn)滑性能，鋼領(lǐng)幾乎無(wú)需走熟期便可使用；鋼領(lǐng)性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)；有效降低紗線毛羽和斷頭，提高了紡紗效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C23C16/52GK101122056SQ20071007044
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者姚奎鴻, 席珍強(qiáng), 敏 徐, 杜平凡, 汪新顏, 勇 王 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)