CN103710677A - 一种提高钢领表面耐磨性的方法 - Google Patents

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常鹏鹏
孔永华
袁俊
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Abstract

本发明涉及一种提高钢领表面耐磨性的方法，该方法采用中频非平衡磁控溅射技术在钢领表面进行类金刚石镀膜；所述的中频非平衡磁控溅射技术中镀膜功率控制在8kW，负偏压设置为120V。经过本发明处理后的钢领兼具优异的减摩和抗磨性能，表面光滑致密，均匀性较好，表面膜具有典型的类金刚石结构，硬度较高，膜与钢领结合强度高，摩擦系数低至0.1～0.15，且磨损率较小，与传统的镀Cr钢领和光面钢领相比性能上有了很大的提高。

Description

一种提高钢领表面耐磨性的方法
技术领域
本发明属于钢领表面处理领域，特别涉及一种提高钢领表面耐磨性的方法。
背景技术
钢领是环锭细纱机上的关键元件，它与高速运转的钢丝圈组成一对摩擦副，实现对纱线的加捻和卷绕。钢领在环锭纺中所起的作用举足轻重，它的耐磨性能的好坏直接影响着成纱毛羽，细纱断头等纺纱质量以及纺纱效率。
目前对于钢领表面处理的方法主要有表面抛光、表面渗硫、化学镀Ni-P和镀铬等方法。但是对于以上的处理方法，除了镀铬钢领得到了实际应用和推广外，其它均没有在市场上得到大范围的推广。造成这种状况的主要原因有技术不成熟、使用寿命没有得到大幅度提高、成本较高等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高钢领表面耐磨性的方法，该方法处理过的钢领表面光滑致密，均匀性较好，表面膜具有典型的类金刚石结构，硬度较高，膜与钢领结合强度高，摩擦系数低至0.1～0.15，且磨损率较小，与传统的镀Cr钢领和光面钢领相比性能上有了很大的提高。
本发明的一种提高钢领表面耐磨性的方法，该方法采用中频非平衡磁控溅射技术在钢领表面进行类金刚石（Diamond-like carbon，DLC）镀膜；
所述的中频非平衡磁控溅射技术的具体操作包括：
（1）将石墨靶材进行轰击清理，去除其表面的杂质；
（2）基片前期处理：用丙酮洗去钢领基体上的油污，然后放在酒精中进行超声波震荡洗涤，再用去离子水清洗，最后用酒精洗涤并立即烘干放入干燥皿中；
（3）基片后期处理：在真空室中，用Ar+对经过步骤（2）处理后的钢领基体进行溅射清洗5min左右；
（4）利用步骤（1）处理后的石墨靶材在步骤（3）得到钢领基片表面制备薄膜，即可。
步骤（1）中所述的石墨靶材为具有高强度、高密度和高纯度的圆形石墨靶材，其尺寸为直径150mm，厚度30mm。
所述的中频非平衡磁控溅射技术中镀膜功率控制在8kW，负偏压设置为120V。
得到的处理后的钢领的摩擦系数为0.1～0.15。
本发明采用的在纺织用钢领表面进行DLC镀膜的方法是通过磁控溅射来实现。其工作原理为在阴极靶和阳极靶即钢领表面之间加电场，电子在电场E的作用下，在飞向阳极靶钢领表面过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向钢领表面，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在钢领表面即形成DLC类金刚石薄膜。
有益效果：
经过本发明处理后的钢领兼具优异的减摩和抗磨性能，表面光滑致密，均匀性较好，表面膜具有典型的类金刚石结构，硬度较高，膜与钢领结合强度高，摩擦系数低至0.1～0.15，且磨损率较小，与传统的镀Cr钢领和光面钢领相比性能上有了很大的提高。
附图说明
图1、钢领表面镀DLC膜结构示意图；
图2、不同功率下镀DLC膜钢领表面的摩擦系数变化曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本发明采用的在纺织用钢领表面进行DLC镀膜的方法是通过磁控溅射来实现，首先要选择具有高强度、高密度和高纯度的圆形石墨靶材，接着对石墨靶材和基片进行处理，去除各自表面的油污等提高薄膜与基体结合强度，最后再进行制备薄膜。其镀膜功率控制在8kW，负偏压设置为120V。其工作原理为在阴极靶和阳极靶即钢领表面之间加电场，电子在电场E的作用下，在飞向阳极靶钢领表面过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向钢领表面，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在钢领表面即形成DLC类金刚石薄膜。
图1为钢领表面镀DLC膜结构示意图，在类金刚石膜中，sp3键的含量越多，薄膜的性能越接近金刚石，耐磨性就越好；
从图2中可以得出，功率控制在8KW时，钢领表面的摩擦系数是最小的，耐磨性也就是最好的。

Claims (4)

1.一种提高钢领表面耐磨性的方法，其特征在于：该方法采用中频非平衡磁控溅射技术在钢领表面进行类金刚石镀膜；
所述的中频非平衡磁控溅射技术的具体操作包括：
（1）将石墨靶材进行轰击清理，去除其表面的杂质；
（2）用丙酮洗去钢领基体上的油污，然后放在酒精中进行超声波震荡洗涤，再用去离子水清洗，最后用酒精洗涤并立即烘干放入干燥皿中；
（3）在真空室中，用Ar+对经过步骤（2）处理后的钢领基体进行溅射清洗；
（4）利用步骤（1）处理后的石墨靶材在步骤（3）得到钢领基片表面制备薄膜，即可。
2.根据权利要求1所述的一种提高钢领表面耐磨性的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的石墨靶材为圆形石墨靶材，其尺寸为直径150mm，厚度30mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高钢领表面耐磨性的方法，其特征在于：所述的中频非平衡磁控溅射技术中镀膜功率控制在8kW，负偏压设置为120V。
4.根据权利要求1所述的一种提高钢领表面耐磨性的方法，其特征在于：得到的处理后的钢领的摩擦系数为0.1～0.15。
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