[發明專利]氮化硅涂層鋼領及其制備方法

無效

• 申請號: 200710070442.3
• 申請日: 2007-08-01
• 公開（公告）號: CN101122056A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 杜平凡;王勇;姚奎鴻;席珍強;汪新顏;徐敏
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D01H7/52
• 分類號: D01H7/52;C23C16/34;C23C16/52
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及紡織機械，特別涉及一種氮化硅涂層鋼領的制備方法。

背景技術

鋼領是紡織行業中環錠細紗機上的關鍵部件。它的作用是支承鋼絲圈，與鋼絲圈共同完成對紗線的加捻及卷繞。鋼絲圈在鋼領軌道上回轉的速度可達50m/s，兩者間處于高速滑動摩擦狀態，表面不斷磨損，或因溫度升高而局部軟化，使得摩擦系數逐漸增大，影響它們的配合精度和工作性能，紗線的質量也隨之降低。通常，普通鋼領在使用6～8個月后便需更換，耗用量相當大。

表面處理是提高鋼領性能較為行之有效的手段。常規的表面處理方法大多以增強鋼領的表面硬度為目的，包括滲碳、滲氮、滲硫，麻面、拋光，鍍鉻、鍍鎳等。這些方法對提高鋼領性能均有不同程度的效果，且某些工藝已實現產業化應用。但若需進一步提高環錠紡的錠速，還需開發出硬度更高、耐磨性更好，甚至有潤滑減磨效果的新型鋼領表面處理技術。

氮化硅是一種先進陶瓷材料，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滑特性，產生這種特性的主要原因是氮化硅在摩擦過程中會微量分解，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行，摩擦面越來越光潔，阻力越來越小，起到了潤滑減磨的效果。對氮化硅陶瓷及涂層的應用研究已成為材料科學領域的熱點。

氮化硅涂層的優異性能滿足了新型鋼領表面技術對硬度、耐磨性、潤滑性的綜合需要，具有良好的應用前景。此前，國內外還鮮有氮化硅涂層鋼領研制和應用方面的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種氮化硅涂層鋼領的制備方法。該鋼領具有耐磨減磨性能，能適應環錠紡高錠速、大卷裝、低斷頭、高產率的發展需要。

本發明采用的技術方案是：

1、一種氮化硅涂層鋼領：

在平面鋼領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的制備方法：

沉積前，對鋼領工作面進行拋光和清洗處理；前處理完成后，將鋼領放入射頻等離子體增強化學氣相沉積設備的內腔沉積室中，沉積面朝上，系統抽至真空，以硅烷和氨氣為反應氣源，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。

所述的射頻等離子體增強化學氣相沉積設備為HQ-2型RF-PECVD設備。

本發明具有的有益效果是：由于氮化硅涂層良好的耐磨和潤滑性能，鋼領幾乎無需走熟期便可使用；鋼領性能穩定、使用壽命長；有效降低紗線毛羽和斷頭，提高了紡紗效率，節約了生產成本。

附圖說明

附圖是本發明氮化硅涂層鋼領的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

附圖是本發明氮化硅涂層鋼領的結構示意圖。如圖所示，在平面鋼領1的工作面上均勻沉積一層氮化硅涂層2。

本實施例中，采用射頻等離子體增強化學氣相沉積技術(RF-PECVD)在經過拋光、清洗等前處理的普通平面鋼領(如國產PG鋼領)的工作面上沉積一層硬度高、耐磨性好、自潤滑的氮化硅涂層。

等離子體增強化學氣相沉積是一種輝光放電產生活性等離子體的物理過程和化學反應相結合的氣相沉積技術，具有沉積溫度低、成膜速率快、臺階覆蓋性好、膜層均勻致密等特點，故已成為制備高性能膜層材料最為常用的方法之一。RF-PECVD的主要工藝參數包括沉積溫度、沉積時間、射頻功率、反應氣源的流量及比例等。

本發明選用經氮氣(N₂)稀釋的濃度為10％的硅烷(SiH₄)和濃度為99.99％的高純氨氣(NH₃)作為沉積氮化硅涂層的氣源。

實施例1：

普通平面鋼領的工作面在PG-1型拋光機上拋光，目的是提高沉積面的光潔度并去除表層的氧化皮。將拋光后的鋼領放入超聲波清洗機清洗15min，取出后用丙酮清潔沉積面。隨后將鋼領放入HQ-2型RF-PECVD設備的內腔沉積室，沉積面朝上，系統抽空至所需真空度。設定溫度為300℃，打開加熱器，待沉積室溫度穩定在設定值時開始沉積。選用的射頻功率為150W，通過調節質量流量計(MFC)使硅烷和氨氣的流量分別為30sccm和60sccm。沉積時間達到30min后，關閉反應氣源、射頻源和加熱器，停止沉積，待鋼領冷卻后取出，工作面得到了均勻致密的氮化硅涂層。

實施例2：