CN100529212C - 氮化硅涂层钢领的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮化硅涂层钢领的制备方法。在平面钢领的工作面上均匀沉积一层氮化硅涂层。制备方法是先对钢领工作面进行抛光和清洗处理；再将钢领放入射频等离子体增强化学气相沉积设备中，沉积面朝上，系统抽至真空，以硅烷和氨气为反应气源，在硅烷流量10～30sccm、硅烷和氨气流量比1/2～1/6、沉积温度300～600℃、射频功率80～150W的条件下，沉积10～30min停止；自然冷却，得到氮化硅涂层钢领。由于氮化硅涂层良好的耐磨和润滑性能，钢领几乎无需走熟期便可使用；钢领性能稳定、使用寿命长；有效降低纱线毛羽和断头，提高了纺纱效率，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及纺织机械，特别涉及一种氮化硅涂层钢领的制备方法。
背景技术
钢领是纺织行业中环锭细纱机上的关键部件。它的作用是支承钢丝圈，与钢丝圈共同完成对纱线的加捻及卷绕。钢丝圈在钢领轨道上回转的速度可达50m/s，两者间处于高速滑动摩擦状态，表面不断磨损，或因温度升高而局部软化，使得摩擦系数逐渐增大，影响它们的配合精度和工作性能，纱线的质量也随之降低。通常，普通钢领在使用6～8个月后便需更换，耗用量相当大。
表面处理是提高钢领性能较为行之有效的手段。常规的表面处理方法大多以增强钢领的表面硬度为目的，包括渗碳、渗氮、渗硫，麻面、抛光，镀铬、镀镍等。这些方法对提高钢领性能均有不同程度的效果，且某些工艺已实现产业化应用。但若需进一步提高环锭纺的锭速，还需开发出硬度更高、耐磨性更好，甚至有润滑减磨效果的新型钢领表面处理技术。
氮化硅是一种先进陶瓷材料，具有高硬度、耐磨损、抗高温氧化等性能。而且氮化硅陶瓷还具有自润滑特性，产生这种特性的主要原因是氮化硅在摩擦过程中会微量分解，在表面形成很薄的气膜，从而使摩擦阻力减小。并且随着摩擦的不断进行，摩擦面越来越光洁，阻力越来越小，起到了润滑减磨的效果。对氮化硅陶瓷及涂层的应用研究已成为材料科学领域的热点。
氮化硅涂层的优异性能满足了新型钢领表面技术对硬度、耐磨性、润滑性的综合需要，具有良好的应用前景。此前，国内外还鲜有氮化硅涂层钢领研制和应用方面的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种氮化硅涂层钢领的制备方法。该钢领具有耐磨减磨性能，能适应环锭纺高锭速、大卷装、低断头、高产率的发展需要。
本发明采用的技术方案是：
1、一种氮化硅涂层钢领：
在平面钢领的工作面上均匀沉积一层氮化硅涂层。
2、一种氮化硅涂层钢领的制备方法：
沉积前，对钢领工作面进行抛光和清洗处理；前处理完成后，将钢领放入射频等离子体增强化学气相沉积设备的内腔沉积室中，沉积面朝上，系统抽至真空，以硅烷和氨气为反应气源，在硅烷流量10～30sccm、硅烷和氨气流量比1/2～1/6、沉积温度300～600℃、射频功率80～150W的条件下，沉积10～30min停止；自然冷却，得到氮化硅涂层钢领。
所述的射频等离子体增强化学气相沉积设备为HQ-2型RF-PECVD设备。
本发明具有的有益效果是：由于氮化硅涂层良好的耐磨和润滑性能，钢领几乎无需走熟期便可使用；钢领性能稳定、使用寿命长；有效降低纱线毛羽和断头，提高了纺纱效率，节约了生产成本。
附图说明
附图是本发明氮化硅涂层钢领的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图是本发明氮化硅涂层钢领的结构示意图。如图所示，在平面钢领1的工作面上均匀沉积一层氮化硅涂层2。
本实施例中，采用射频等离子体增强化学气相沉积技术(RF-PECVD)在经过抛光、清洗等前处理的普通平面钢领(如国产PG钢领)的工作面上沉积一层硬度高、耐磨性好、自润滑的氮化硅涂层。
等离子体增强化学气相沉积是一种辉光放电产生活性等离子体的物理过程和化学反应相结合的气相沉积技术，具有沉积温度低、成膜速率快、台阶覆盖性好、膜层均匀致密等特点，故已成为制备高性能膜层材料最为常用的方法之一。RF-PECVD的主要工艺参数包括沉积温度、沉积时间、射频功率、反应气源的流量及比例等。
本发明选用经氮气(N2)稀释的浓度为10％的硅烷(SiH4)和浓度为99.99％的高纯氨气(NH3)作为沉积氮化硅涂层的气源。
实施例1：
普通平面钢领的工作面在PG-1型抛光机上抛光，目的是提高沉积面的光洁度并去除表层的氧化皮。将抛光后的钢领放入超声波清洗机清洗15min，取出后用丙酮清洁沉积面。随后将钢领放入HQ-2型RF-PECVD设备的内腔沉积室，沉积面朝上，系统抽空至所需真空度。设定温度为300℃，打开加热器，待沉积室温度稳定在设定值时开始沉积。选用的射频功率为150W，通过调节质量流量计(MFC)使硅烷和氨气的流量分别为30sccm和60sccm。沉积时间达到30min后，关闭反应气源、射频源和加热器，停止沉积，待钢领冷却后取出，工作面得到了均匀致密的氮化硅涂层。
实施例2：
普通平面钢领的工作面在PG-1型抛光机上抛光，目的是提高沉积面的光洁度并去除表层的氧化皮。将抛光后的钢领放入超声波清洗机清洗15min，取出后用丙酮清洁沉积面。随后将钢领放入HQ-2型RF-PECVD设备的内腔沉积室，沉积面朝上，系统抽空至所需真空度。设定温度为500℃，打开加热器，待沉积室温度稳定在设定值时开始沉积。选用的射频功率为80W，通过调节质量流量计(MFC)使硅烷和氨气的流量分别为15sccm和90sccm。沉积时间达到20min后，关闭反应气源、射频源和加热器，停止沉积，待钢领冷却后取出，工作面得到了均匀致密的氮化硅涂层。
实施例3：
普通平面钢领的工作面在PG-1型抛光机上抛光，目的是提高沉积面的光洁度并去除表层的氧化皮。将抛光后的钢领放入超声波清洗机清洗15min，取出后用丙酮清洁沉积面。随后将钢领放入HQ-2型RF-PECVD设备的内腔沉积室，沉积面朝上，系统抽空至所需真空度。设定温度为600℃，打开加热器，待沉积室温度稳定在设定值时开始沉积。选用的射频功率为120W，通过调节质量流量计(MFC)使硅烷和氨气的流量分别为15sccm和60sccm。沉积时间达到10min后，关闭反应气源、射频源和加热器，停止沉积，待钢领冷却后取出，工作面得到了均匀致密的氮化硅涂层。
Claims (2)
1、一种氮化硅涂层钢领的制备方法，其特征在于：沉积前，对钢领工作面进行抛光和清洗处理；前处理完成后，将钢领放入射频等离子体增强化学气相沉积设备的内腔沉积室中，沉积面朝上，系统抽至真空，以硅烷和氨气为反应气源，在硅烷流量10～30sccm、硅烷和氨气流量比1/2～1/6、沉积温度300～600℃、射频功率80～150W的条件下，沉积10～30min停止；自然冷却，得到氮化硅涂层钢领。
2、根据权利要求1所述的一种氮化硅涂层钢领的制备方法，其特征在于：所述的射频等离子体增强化学气相沉积设备为HQ-2型RF-PECVD设备。
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