CN109957862B - 细纱机用钢领 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种细纱机用钢领，能通过耐磨性的提高实现长寿命化。本发明涉及用在经由在钢领(11)的滑动面上以干燥状态滑动的钢丝圈(12)而卷取纱线的细纱机的钢领。该滑动面由镀铬(13)覆盖而形成。镀铬利用辉光放电发光分析(GD‑OES)确定出的H原子的发光强度相对于Cr原子的发光强度之比是0.1以上。另外，镀铬优选通过X射线衍射分析确定出的(222)面的峰的半峰宽是3°以上，(200)面相对于(222)面的峰的面积比是0.06以上。本发明的镀铬通过高浓度氢化，进行微晶化、低取向化。由此，即使在钢丝圈以干燥状态滑行的情况下，钢领本身的磨损也被抑制，并且作为其滑动对象的钢丝圈的磨损也可被抑制。

Description

细纱机用钢领

技术领域

本发明涉及通过耐磨性的提高而实现长寿命化的细纱机用钢领。

背景技术

在由原棉制作纱线的纺纱工序中，几乎作为最后阶段，进行将在粗纱工序中得到的粗纱线拉伸而成为规定的粗度并且加捻而卷取在筒管上的细纱工序。当前，该细纱工序主要由环锭细纱机进行。环锭细纱机是经由被钢领轨道支承并在升降的钢领上滑行(滑动)的钢丝圈而进行纱线的卷取的纺纱机。

然而，为了提高纺纱工序(特别是细纱工序)的生产率，希望环锭细纱机能够以高速长时间运转。因此，要求延长在非液润滑下(干燥状态)滑动的钢领与钢丝圈的更换寿命。与此相关的提案例如在下述的专利文献1中。

专利文献1：日本特开2014-29046号公报

专利文献2：日本专利4843318号公报

专利文献3：WO2010/119747号公报

专利文献1提出了在环锭型纺纱机的钢领与钢丝圈的滑动面设置具有微裂纹(凹部)的硬质铬镀层。在专利文献1中记载有如下内容：具有滑动面的摩擦减轻效果的纤维薄膜进入微裂纹中而变得不易剥离，结果，钢丝圈的滑行阻力被稳定地降低，钢领、钢丝圈的寿命延长。但是，在专利文献1中，关于该硬质铬镀层的组成、结构、及制造方法等没有任何记载。

此外，在专利文献2、专利文献3中也有与镀铬相关的记载。但是，它们并非与细纱机相关，当然，关于钢领、钢丝圈等也未进行任何的记载。而且，记载在它们中的镀铬与后述的本发明的镀铬不同。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于提供一种通过将与以往不同的镀铬设置于滑动面，而实现耐磨性的提高、长寿命化的细纱机用钢领。

本发明人为了解决该课题进行专心研究，新发现了通过将特定的镀铬设置于钢领的滑动面，而能够实现钢领的耐磨性的提高，并且能够实现作为滑动对象材料的钢丝圈的长寿命化。通过发展该成果，直至完成之后叙述的本发明。

《细纱机用钢领》

(1)本发明是一种细纱机用钢领，用在经由在钢领的滑动面上以干燥状态滑动的钢丝圈而卷取纱线的细纱机，上述滑动面由镀铬覆盖而成，对于该镀铬而言，利用辉光放电发光分析(GD-OES)确定出的H原子的发光强度相对于Cr原子的发光强度之比是0.1以上。

(2)本发明的细纱机用钢领(简称为“钢领”。)即使当钢丝圈在干燥状态下滑行的情况下，钢领本身的磨损也非常小，发挥优异的耐磨性。另外，本发明的钢领也能够抑制作为滑动对象的钢丝圈的磨损。因此，根据本发明，能够实现钢领、钢丝圈的长寿命化，能够使细纱机以高速长时间运转，可实现细纱工序的生产率的大幅度的提高。

(3)本发明的钢领发挥这样的效果的理由不一定确定，但在现状下像如下那样推测。本发明的镀铬与覆盖钢领的滑动面的现有的镀铬相比，H的(相对)含有量大。由此，考虑镀铬的结晶结构微细化或低取向化，结果，实现上述的钢领的耐磨性的提高、钢丝圈的磨损的抑制。

《其他》

(1)在本说明书中所说的“镀铬”被称为所谓的硬质镀铬、功能性镀铬、或者工业用镀铬(JIS)。

(2)在本说明书中所说的“x～y”只要没有特别地说明，则包含下限值x和上限值y。能够将本说明书中记载的各种数值或数值范围所含有的任意的数值作为新的下限值或上限值而新设如“a～b”那样的范围。

附图说明

图1的(a)是作为一形态例的钢领的立体图，(b)是其局部放大立体图，(c)是表示纺纱中的钢领与钢丝圈的滑动接触的示意性剖视图。

图2是通过GD-OES测定镀铬而得到的曲线例(试样1)。

图3是各试样的镀铬的X射线衍射曲线。

图4是表示滑动试验后的各试样的滑动面的照片。

图5是表示镀铬的硬度与磨损深度的关系的散布图。

图6A是表示镀铬中的H/Cr与磨损深度的关系的散布图。

图6B是表示镀铬中的C/Cr与磨损深度的关系的散布图。

图6C是表示镀铬中的O/Cr与磨损深度的关系的散布图。

图7是表示(222)的半峰宽与磨损深度的关系的散布图。

图8是表示(200)/(222)的峰面积比与磨损深度的关系的散布图。

图9是表示实际机器的运转时间与各试样的钢领的磨损深度的关系的散布图。

图10是表示装入到上述各钢领的钢丝圈的寿命比的柱形图。

附图标记说明

11…钢领；12…钢丝圈；13…镀铬膜。

具体实施方式

能够对上述的本发明的构成要素添加从本说明书中中任意选择出的一个或两个以上的构成要素。在本说明书中说明的内容不仅可适用于本发明的细纱机用钢领，而且适用于其制造方法(特别是镀铬的形成方法)。

《钢领/钢丝圈》

在图1的(a)～(c)中示出环锭细纱机所使用的钢领11和钢丝圈12。钢领11的截面形状具有大致T型的凸缘11a。钢丝圈12的截面形状是大致C型，并以能够滑动的方式搭挂于凸缘11a。钢领11及钢丝圈12均由钢材(轴承钢等)构成，钢领11在凸缘11a的表面(滑动面)具有(硬质)镀铬膜13。镀铬膜13的厚度是3～20μm，进一步是5～15μm左右。

如图1的(c)所示，从牵引部(图略)送出的纱线Y经由钢丝圈12卷取在高速旋转的筒管(图略)上。此时，钢丝圈12利用纱线Y的卷取张力在凸缘11a的镀铬膜13上滑动的同时滑行。钢丝圈12能够根据旋转速度使滑行姿态稍稍变化，但若为常规的纺纱运转时，则如图1的(c)所示，与凸缘11a的内侧下部滑动接触。此外，常规的纺纱运转時的锭子的最高旋转速度也变成25000rpm左右。

《镀铬》

(1)膜组成

镀铬除作为主要成分的Cr以外，至少包含H。H相对于Cr的发光强度之比(简称为“H/Cr”。)可以包括0.1以上、0.11以上、0.13以上，进一步是0.14以上。若H过少，则镀铬的微晶化、低取向化变得不充分，从而能使其耐磨性降低等。此外，对于H量的上限值而言，硬要说的话，优选H/Cr是0.3以下，进一步是0.2以下。若H过多，则可使膜的韧性降低，从而能使耐磨性降低。

镀铬进一步可包含C。考虑C对H那样的镀铬的滑动特性带来的影响不大。但是，C相对于Cr的发光强度之比(简称为“C/Cr”。)优选是0.01以上。考虑C通过与H共存，从而固溶于铬被强化，使镀铬的耐磨性提高。此外，对于C量的上限值而言，硬要说的话，优选C/Cr是0.03以下，进一步优选是0.02以下。若C过多，则非晶化，使韧性降低，而能使耐磨性降低。

镀铬进一步可包含O。考虑O几乎不给镀铬的滑动特性带来影响，但若O过多，则使硬度降低，从而可使耐磨性降低。因此，对于O相对于Cr的发光强度之比(简称为“O/Cr”。)而言，硬要说的话，优选是0.001～0.2，进一步优选是0.005～0.15左右。

此外，在本说明书中所说的镀铬的组成分析利用辉光放电发光分析(GD-OES：Glowdischarge optical emission spectrometry)，确定为相对于作为主要成分的Cr的发光强度之比。

(2)膜结构

在镀铬中，通过X射线衍射分析(XRD)确定的(222)面的峰的半峰宽优选是3°以上、3.5°以上，进一步优选是4°以上。可以说半峰宽越大，根据谢乐(Scherrer)公式求出的Cr的微晶直径(尺寸)越小，镀铬进行微晶化。此外，半峰宽是指作为与XRD曲线的峰强度的1/2对应的两点间的间隔(Δ2θ)求出的半峰全宽(FWHM)。

另外，对于镀铬而言，通过XRD确定的(200)面相对于(222)面的峰的面积比(也称为“峰面积比”。)优选是0.06以上、0.07以上、0.1以上，进一步优选是0.15以上。可以说面积比越大，相对于Cr的结晶的(222)面的取向程度相对越低，镀铬进行低取向化。

(3)膜厚

镀铬的膜厚例如优选是3～20μm，进一步优选是10～15μm。若膜厚过小，则可使耐磨性降低。若膜厚过大，则镀铬的形成时间变长而并不优选。

(4)膜硬度

镀铬的硬度例如优选是850～1050HV，进一步优选是900～1000HV。在为本发明的镀铬的情况下，在硬度与耐磨性之间不一定有明确的相关性。不过，若该硬度过小，则存在可使钢领的耐磨性降低的担忧，若硬度过大，则存在可使作为对象材料的钢丝圈的磨损抑制降低的担忧。

《镀铬的形成》

镀铬通常通过电解沉积(简称为“电沉积”。)形成(成膜)。作为此时使用的电镀浴，具有萨金特浴(普通浴)、氟化浴(混合催化剂浴)、高速浴等。萨金特浴的液体组成通常由铬酐(CrO₃)和硫酸(H₂SO₄)构成。氟化浴通常除铬酐及硫酸外，还包含氟化物(H₂SiF₆等)。高速浴通常除铬酐及硫酸外，还包含有机酸或有机催化剂。

为了有效地形成镀铬，优选使用高速浴。使用高速浴时的镀覆温度优选在40～70℃进一步优选在40～50℃的范围进行调整。虽然也取决于液体组成，但通过镀覆温度的调整，能够控制在镀铬中含有的H量。此外，这里所说的镀覆温度是电镀浴的液温。

使用高速浴时的电流密度优选为在20～90A/dm²、进一步优选在50～80A/dm²的范围进行调整。若电流密度过小，则无法实现镀铬的有效的形成，若电流密度过大，则难以形成均匀的镀铬。

《其他》

(1)在钢领的镀铬上滑动的钢丝圈尽管不限制其材质，但若由碳钢、合金钢构成，则也实现了其耐磨性的确保(高寿命化)，从而优选。另外，优选，钢丝圈的材质使用普通的弹簧钢或高碳钢，通过热处理进行氧化处理。通过氧化处理，能够防止与由金属构成的滑动对象(钢领)的粘连。

(2)纱线(纤维)

与钢丝圈滑动接触的纱线不限制其种类。若硬要说的话，优选在大气中的无液润滑下(干燥状态)可自然供给润滑成分的纱线、例如棉、麻、丝、羊毛、化学纤维(硝化棉、尼龙、维纶等)等作为纺纱对象。

[实施例]

《概要》

通过在非液润滑下(干燥状态)下进行的球盘摩擦试验对在环锭细纱机的钢领或钢丝圈所使用的钢材(基材)上形成的各种镀铬的耐磨性进行了评价(基础试验)。基于其结果，使用安装有由各镀铬覆盖了凸缘表面的钢领和钢丝圈的环锭细纱机(简称为“实际机器”。)，来对各个钢领与钢丝圈的耐磨性进行了评价(实际机器试验)。示出它们的详细内容，并更加具体地说明本发明。

[基础试验]

《试样的制造》

(1)基材

准备了以环锭细纱机的钢领或钢丝圈所使用的轴承钢(JIS SUJ2)为基材的盘(φ30mm×厚度3mm)和球(φ6mm)。进行镀铬的盘的被处理面通过镜面加工而使表面粗糙度Ra为0.08μm。

另外，球的表面粗糙度为0.08μmRzjis。另外，该球的表面硬度是HV800。

(2)镀铬

对盘的单面(表面粗糙度：Ra0.08μm)进行了镀铬。镀铬使用高速浴，并通过电镀进行。对高速浴的液体组成(特别是有机酸)与其液温(镀覆温度)进行控制，而使膜组成(H量、C量等)、膜结构不同的各种镀铬(膜)形成于基材表面。特别是，包含比较多的H量的镀铬将液温调整得较低而进行成膜。此时，将日本金属学会杂志第68卷第8号(2004)552-557的记载作为参考。顺便一提，无论哪种试样，镀铬的膜厚均为10～15μm。通过CMS社制Calotest对后述的滑动试验后的磨痕进行测定来确定出膜厚。

(3)膜组成

使用株式会社堀场制作所公司制Marcus型高频辉光放电发光表面分析装置GD-Profiler2通过GD-OES确定出各试样的镀铬的组成。作为其一个例子，在图2中示出了试样1的分析结果。膜组成作为各元素量(率)稳定的区域(评价区域)的平均值而求出。具体而言，以检测出的Cr为基准，来计算检测出的H、C、O的发光强度相对于Cr的发光强度之比。在表1中总结示出了这样求出的各试样的膜组成。

(4)膜硬度

利用显微维氏硬度计测定了各试样的镀铬的硬度。此外，载荷以300g以下进行了测定。在表1中也一并示出了这样求出的各试样的膜硬度。

(5)膜结构

通过XRD对各试样的镀铬进行了分析。在图3中示出由此得到的各曲线的一部分。在表1中也一并示出根据各曲线求出的各试样的(222)的半峰宽和(200)/(222)的面积比。

此外，XRD利用CuKα的特征X射线(波长：

)来进行。另外，对通过XRD得到的曲线进行图像分析来计算半峰宽及峰面积比。在图像分析中，利用XRD装置(株式会社理学公司制Ultima IV)所附带的图像处理软件(MDI公司制JADE 9.3)，进行基于Voigt函数的峰拟合分析来计算。

《滑动试验》

进行了使球在实施了各试样的镀铬的盘上滑动的球盘试验(简称为“滑动试验”。)。滑动条件设为试验载荷：2N(赫兹面压：210MPa)，滑动速度：0.2m/s，试验时间：50分钟(相当于滑动距离：600m)，滑动环境：大气中的无润滑状态(非液润滑状态)。对于一部分的试样，在图4中示出了滑动试验后的盘(镀铬)与球的滑动面。另外，对于各试样，利用激光显微镜测定出了滑动试验后的磨损深度。此外，磨损深度为从非滑动面(镀铬的平滑面)到测定出的磨痕的最深部的距离。

《评价》

(1)镀铬的耐磨性

如图4所表明的那样，试样1的镀铬相对于试样C1、试样C2的镀铬，磨损深度降低至1/3～1/2左右。另外，关于对象材料侧(球侧)的磨痕直径，试样1也比试样C1、试样C2小。因此，明确了试样1的镀铬其本身耐磨性优异，并且向对象材料的攻击性也低，滑动特性优异。

(2)镀铬的硬度

对于表1所示的各试样，在图5中示出了镀铬的硬度与其磨损深度的关系。如图5所表明的那样，存在即使硬度足够大磨损深度也大的试样(例如，试样C2、试样C3)。因此，镀铬的耐磨性可以说并非仅取决于硬度。不过，磨损深度小的试样1～4的镀铬均具有足够的硬度。

(3)镀铬的组成

对于表1所示的各试样，在图6A～图6C中(将它们一并简称为“图6”。)示出的镀铬的膜组成(以Cr量进行正规化的组成)与其磨损深度的关系。从图6清楚可知：对镀铬的耐磨性而言，在镀铬中能含有的元素之中，由H量产生的影响较大。特别是从图6A清楚可知H是高浓度的镀铬的耐磨性优异。

另外，从图6B清楚观察到镀铬中所含有的C量越多通常其耐磨性越发提高的趋势。不过，如试样C3那样，也存在即使C量多磨损深度也大的试样，所以考虑为C对镀铬的耐磨性的影响是次要的。即，推测为H量多且C量也多的镀铬的耐磨性优异。

另一方面，如图6C所表明的那样，在各试样间，尽管镀铬中所含有的O量没有大差异，但磨损深度大不相同。因而，推测为O几乎不影响镀铬的耐磨性。

(4)镀铬的结构

首先，如图3所表明的那样，在磨损深度小的试样1的镀铬中，除(222)以外，关于(200)也观察到了大的峰强度。相反地，在磨损深度大的试样C1中，几乎未检测出(200)的峰，认识到向(222)面的强取向性。这样的趋势在试样C3中几乎也是同样的。另外，如图3所表明的那样，试样1与试样C1、试样C3相比，(222)的峰较宽而半峰宽较大。

因此，对于表1所示的各试样，在图7中示出了(222)的峰的半峰宽与磨损深度的关系，在图8中示出了基于(200)与(222)的峰的面积比和磨损深度的关系。

从图7清楚可知：(222)的半峰宽越大的试样，磨损深度就越小。即，可知其半峰宽越大的镀铬，耐磨性越优异。

此外，若利用谢乐公式(Scherrer's equation)，根据半峰宽求出各试样的微晶(视为单晶的最大的集合)的尺寸，则例如试样1为

试样C1为

基于此，可以说越是微晶化的镀铬，耐磨性越优异。

进一步，从图8清楚可知(200)/(222)的面积比越大，磨损深度就越小。该面积比越大，表示镀铬的(222)的取向性越弱，即表示镀铬的低取向化。因此，根据图8，也可以说处于越是低取向化的镀铬，耐磨性越优异的趋势。

如以上所表明的那样，可知H含有量越多，越是微晶化及低取向化的镀铬，则耐磨性越优异，并且向滑动对象的攻击性也越低，滑动特性越优异。

[实际机器试验]

(1)试验条件

使用装入有实施了上述的各试样的镀铬的钢领和钢丝圈后的环锭细纱机(株式会社丰田自动织机制RX240)来进行实际机器试验。钢领及钢丝圈的概要如图1所示。此外，覆盖钢领的凸缘部分的镀铬的膜厚为10μm以上。另外，实际机器在干燥环境下运转成最高旋转速度：21000rpm。

(2)试验结果

在图9中示出了各钢领的磨损深度随时间的变化。试样2的实施了镀铬的钢领即使运转时间经过了0.7年，磨损深度仍为0.1μm以下，发现了非常优异的耐磨性。另一方面，试样C1和试样C2的实施了镀铬的钢领在运转时间经过了0.7年的时间点，各自的磨损深度变为超过2μm和1.3μm。

另外，在图10中示出了与各试样的钢领组合后的钢丝圈的寿命比。寿命比以使用了试样C1的钢领时的钢丝圈的寿命为基准。在使用了试样2的实施了镀铬的钢领的情况下，明确了钢丝圈也大幅长寿命化。

从以上可知，若使用实施了本发明的镀铬的钢领，则不仅是钢领，也能实现钢丝圈的耐磨性的提高，进而它们的长寿命化。

Claims (5)

1.一种细纱机用钢领，用在经由在钢领的滑动面上以干燥状态滑动的钢丝圈而卷取纱线的细纱机，其中，

所述滑动面由镀铬覆盖而形成，

对于该镀铬而言，利用辉光放电发光分析确定出的H原子的发光强度相对于Cr原子的发光强度之比是0.1以上且0.3以下。

2.根据权利要求1所述的细纱机用钢领，其中，

对于所述镀铬而言，通过X射线衍射分析确定出的(222)面的峰的半峰宽是3°以上。

3.根据权利要求1或2所述的细纱机用钢领，其中，

对于所述镀铬而言，通过X射线衍射分析确定出的(200)面相对于(222)面的峰的面积比是0.06以上。

4.根据权利要求1或2所述的细纱机用钢领，其中，

对于所述镀铬而言，利用所述辉光放电发光分析确定出的C原子的发光强度相对于Cr原子的发光强度之比是0.01以上且0.03以下。

5.根据权利要求3所述的细纱机用钢领，其中，

对于所述镀铬而言，利用所述辉光放电发光分析确定出的C原子的发光强度相对于Cr原子的发光强度之比是0.01以上且0.03以下。

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