自潤滑涂層鋼領(lǐng)及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了自潤滑涂層鋼領(lǐng)及其制備工藝，該自潤滑涂層鋼領(lǐng)包括鋼領(lǐng)基體，所述鋼領(lǐng)基體上依次涂覆有Cr層、CrN層、CrCN層、CrC層和F-DLC層。該自潤滑涂層鋼領(lǐng)及其制備工藝是在傳統(tǒng)的鋼領(lǐng)表面上，制備具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)和自潤滑功能的納米涂層，該納米涂層具有高硬度、高附著力和耐腐蝕性。
【專利說明】自潤滑涂層鋼領(lǐng)及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自潤滑涂層鋼領(lǐng)及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼領(lǐng)是環(huán)錠紡紗機(jī)上卷繞部分的重要部件，在高速紡織狀態(tài)下，鋼領(lǐng)表面會加劇粘著磨損和疲勞磨損發(fā)生、內(nèi)跑道產(chǎn)生不規(guī)則波浪紋和點(diǎn)狀剝落、紡紗張力不穩(wěn)定、千錠時斷頭、毛羽嚴(yán)重等缺陷，因此鋼領(lǐng)材質(zhì)、表面處理方法、硬度、耐腐蝕性、摩擦特性、直接影響成紗毛羽、斷頭等質(zhì)量指標(biāo)。
[0003]目前，國內(nèi)企業(yè)多采用20號低碳鋼的板材加工鋼領(lǐng)，經(jīng)電鍍鉻提高表面硬度，但表面粗糙，走熟期比較長，或采用Crl5軸承鋼鋼領(lǐng)，熱處理加工后，能夠得到更高的硬度，但在使用過程中銹蝕 問題是比較突出的。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了各種涂層鋼領(lǐng)，比如鍍氟鋼領(lǐng)，具有很好的減摩特性，可以直接開快檔車速，但表面硬度低，所以限制了使用壽命；類金剛石(DLC)鋼領(lǐng)，具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕，但內(nèi)應(yīng)力高、附著力差、摩擦系數(shù)高于鍍氟鋼領(lǐng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種自潤滑涂層鋼領(lǐng)及其制備工藝，其是在傳統(tǒng)的鋼領(lǐng)表面上，制備具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)和自潤滑功能的納米涂層，該納米涂層具有高硬度、高附著力和耐腐蝕性。
[0005]本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種自潤滑涂層鋼領(lǐng)，包括鋼領(lǐng)基體，所述鋼領(lǐng)基體上依次涂覆有Cr層、CrN層、CrCN層、CrC層和F-DLC層。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Cr層厚度為30-50nm，所述CrN層厚度為30-60nm,所述CrCN層厚度為50_100nm，所述CrC層厚度為150_200nm，所述F-DLC層厚度為 1000-2000nm。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Cr層(I)、CrN層(2)、CrCN層(3)、CrC層(4)和F-DLC層硬度為2000-3000HV，摩擦系數(shù)小于0.1。
[0008]本發(fā)明還提供一種如上述的自潤滑涂層鋼領(lǐng)的制備工藝，包括以下步驟:
[0009]①將鋼領(lǐng)基體經(jīng)超聲波清洗去油除污、烘干，然后安裝到鍍膜室內(nèi)的工件旋轉(zhuǎn)支架上；
[0010]②抽真空:將鍍膜室的真空度抽至2X 10_3 Pa— 5X 10_3 Pa ；
[0011]③離子清洗:向鍍膜室內(nèi)通入氬氣，壓強(qiáng)調(diào)整至5X KT1 Pa—8X IO^1 Pa，啟動工件旋轉(zhuǎn)支架，開啟離子源，電壓控制在2000-2500V，產(chǎn)生輝光放電，電流控制在50-100mA，產(chǎn)生大量Ar+對工件表面進(jìn)行轟擊，時間為30-60min ；
[0012]④過渡層制備:開啟磁過濾電弧離子源，沉積Cr底層，時間10-30min，壓強(qiáng)6X10_2Pa—8Χ10-2 Pa，偏壓 100-200V ;然后通入氮?dú)?，沉積CrN，時間 30_40min，壓強(qiáng) I X KT1 Pa—3X KT1 Pa，偏壓60-150V;再然后逐漸減少氮?dú)獠⑼ㄈ胍胰玻练eCrCN，時間20_30min，壓強(qiáng)IXlO-1 Pa— 3X IO-1 Pa，偏壓60-150V ;最后關(guān)閉氮?dú)馔ㄈ胍胰?，沉積CrC,時間5-10min,壓強(qiáng) 2 X KT1 Pa— 4 X KT1 Pa,偏壓 60-80V ；
[0013]⑤含氟的類金剛石薄膜制備:開啟脈沖石墨陰極弧光放電，主回路電壓200-400V，偏壓200-600V，然后通入炭氫化合物氣體分子與含氟化合物氣體分子的混合氣體，用質(zhì)量流量控制計(jì)控制該混合氣體流量50-100SCCm與比率2.0 -5.0，石墨陰極脈沖弧光放電釋放的高速高能碳離子和碳的高能中性原子，與工作氣體相互碰撞，并分解離化混合氣體分子，生成新的炭離子和氟離子，在工件表面形成含氟的類金剛石薄膜。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:通過在鋼領(lǐng)表面制備出附著力好、低摩擦、高硬度、耐腐蝕、高熱傳導(dǎo)率的多層功能性涂層，可保證鋼領(lǐng)在高速紡紗過程中，紡紗張力穩(wěn)定，千錠時斷頭、毛羽指標(biāo)均能控制在較好水平。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]圖1為本發(fā)明剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明所述自潤滑涂層鋼領(lǐng)樣品測試的深度-硬度曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0018]一種自潤滑涂層鋼領(lǐng)，包括鋼領(lǐng)基體10，所述鋼領(lǐng)基體上依次涂覆有Cr層1、CrN層 2、CrCN 層 3、CrC 層 4 和 F-DLC 層 5。
[0019]優(yōu)選的，所述Cr層厚度為30-50nm，所述CrN層厚度為30_60nm，所述CrCN層厚度為50-100nm，所述CrC層厚度為150_200nm，所述F-DLC層厚度為1000_2000nm。
[0020]優(yōu)選的，所述Cr層(I)、CrN層(2)、CrCN層(3)、CrC層(4)和F-DLC層硬度為2000-3000HV，摩擦系數(shù)小于0.1。
[0021]一種如上述的自潤滑涂層鋼領(lǐng)的制備工藝，包括以下步驟:
[0022]①將鋼領(lǐng)基體經(jīng)超聲波清洗去油除污、烘干，然后安裝到鍍膜室內(nèi)的工件旋轉(zhuǎn)支架上；
[0023]②抽真空:將鍍膜室的真空度抽至2X 10_3 Pa— 5X 10_3 Pa ；
[0024]③離子清洗:向鍍膜室內(nèi)通入氬氣，壓強(qiáng)調(diào)整至5X KT1 Pa—8X IO^1 Pa，啟動工件旋轉(zhuǎn)支架，開啟離子源，電壓控制在2000-2500V，產(chǎn)生輝光放電，電流控制在50-100mA，產(chǎn)生大量Ar+對工件表面進(jìn)行轟擊，時間為30-60min ；
[0025]④過渡層制備:開啟磁過濾電弧離子源，沉積Cr底層，時間10-30min，壓強(qiáng)6X 10_2Pa—8Χ10-2 Pa，偏壓 100-200V ;然后通入氮?dú)?，沉積CrN，時間 30_40min，壓強(qiáng) I X KT1 Pa—3X KT1 Pa，偏壓60-150V;再然后逐漸減少氮?dú)獠⑼ㄈ胍胰?，沉積CrCN，時間20_30min，壓強(qiáng)IXlO-1 Pa— 3X KT1 Pa，偏壓60-150V ;最后關(guān)閉氮?dú)馔ㄈ胍胰?，沉積CrC,時間5-10min,壓強(qiáng) 2 X KT1 Pa— 4 X KT1 Pa,偏壓 60-80V ；
[0026]⑤含氟的類金剛石薄膜制備:開啟脈沖石墨陰極弧光放電，主回路電壓200-400V，偏壓200-600V，然后通入炭氫化合物氣體分子與含氟化合物氣體分子的混合氣體，用質(zhì)量流量控制計(jì)控制該混合氣體流量50-100SCCm與比率2.0 -5.0，石墨陰極脈沖弧光放電釋放的高速高能碳離子和碳的高能中性原子，與工作氣體相互碰撞，并分解離化混合氣體分子，生成新的炭離子和氟離子，在工件表面形成含氟的類金剛石薄膜。
[0027]該自潤滑涂層鋼領(lǐng)的制備工藝?yán)脧?fù)合離子鍍膜設(shè)備，采用磁過濾陰極電弧離子鍍制備金屬氮碳化物過渡層，提高涂層附著力，并采用石墨陰極產(chǎn)生脈沖電弧放電，形成高速高能量碳等離子束，碰撞、分解、離化含氟化合物氣體分子和碳?xì)浠衔餁怏w，形成化學(xué)活性的自由基吸附于鋼領(lǐng)表面，形成含氟的類金剛石涂層，解決所提出的技術(shù)問題。
[0028]碳離子與炭氫化合物氣體分子，含氟化合物氣體分子的體最小碰撞次數(shù)可以用以下公式表示:
【權(quán)利要求】
1.一種自潤滑涂層鋼領(lǐng)，包括鋼領(lǐng)基體(10)，其特征在于:所述鋼領(lǐng)基體上依次涂覆有 Cr 層(I)、CrN 層(2)、CrCN 層(3)、CrC 層(4)和 F-DLC 層(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑涂層鋼領(lǐng)，其特征在于:所述Cr層厚度為30-50nm，所述CrN層厚度為30-60nm，所述CrCN層厚度為50_100nm，所述CrC層厚度為150_200nm，所述 F-DLC 層厚度為 1000-2000nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自潤滑涂層鋼領(lǐng)，其特征在于:所述Cr層(I)、CrN層(2)、CrCN層(3)、CrC層(4)和F-DLC層硬度為2000-3000HV,摩擦系數(shù)小于0.1。
4.一種如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的自潤滑涂層鋼領(lǐng)的制備工藝，其特征在于包括以下步驟: ①將鋼領(lǐng)基體經(jīng)超聲波清洗去油除污、烘干，然后安裝到鍍膜室內(nèi)的工件旋轉(zhuǎn)支架上; ②抽真空:將鍍膜室的真空度抽至2X 10_3 Pa— 5X 10_3 Pa ； ③離子清洗:向鍍膜室內(nèi)通入氬氣，壓強(qiáng)調(diào)整至5X10 -1 Pa—8Χ10 -1 Pa，啟動工件旋轉(zhuǎn)支架，開啟離子源，電壓控制在2000-2500V，產(chǎn)生輝光放電，電流控制在50-100mA，產(chǎn)生大量Ar+對工件表面進(jìn)行轟擊，時間為30-60min ； ④過渡層制備:開啟磁過濾電弧離子源，沉積Cr底層，時間10-30min，壓強(qiáng)6X10_2Pa—8Χ10-2 Pa，偏壓 100-200V ;然后通入氮?dú)猓练eCrN，時間 30_40min，壓強(qiáng) I X KT1 Pa—3X KT1 Pa，偏壓60-150V;再然后逐漸減少氮?dú)獠⑼ㄈ胍胰?，沉積CrCN，時間20_30min，壓強(qiáng)IXlO-1 Pa— 3X KT1 Pa，偏壓60-150V ;最后關(guān)閉氮?dú)馔ㄈ胍胰?，沉積CrC,時間5-10min,壓強(qiáng) 2 X KT1 Pa— 4 X KT1 Pa,偏壓 60-80V ； ⑤含氟的類金剛石薄膜制備:開啟脈沖石墨陰極弧光放電，主回路電壓200-400V，偏壓200-600V，然后通入炭氫化合物氣體分子與含氟化合物氣體分子的混合氣體，用質(zhì)量流量控制計(jì)控制該混合氣體流量50-100SCCm與比率2.0 -5.0,石墨陰極脈沖弧光放電釋放的高速高能碳離子和碳的高能中性原子，與工作氣體相互碰撞，并分解離化混合氣體分子，生成新的炭離子和氟離子，在工件表面形成含氟的類金剛石薄膜。
【文檔編號】C23C14/06GK103710799SQ201210379601
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】莊嚴(yán) 申請人:昆山立特納米電子科技有限公司