[發明專利]異形鋼筘表面高硬、低摩擦Cr/CrCN梯度涂層工藝

無效

• 申請號: 200910059964.2
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101608299A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 劉波;汪淵;楊吉軍
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 劉雙蘭

技術領域

本發明涉及一種表面涂層改性技術，特別涉及一種高速噴氣織機用異形鋼筘表面高硬、低摩擦系數Cr/CrCN梯度涂層工藝，屬于機械工程領域。

背景技術

據統計，2008年我國人均纖維消耗量由2001年的7kg上升至15.5kg，紡織品服裝進出口貿易總額超過1960億美元，其中出口額超過1700億美元，如文獻[張一鳴，楊兵，王志強，黃家輝.異形筘筘齒氣相沉積高純度Cr的研究及探討，紡織器材，2008，35(5)：418-420.]。雖然，中國是紡織品出口大國，但受限于國內紡織機械的發展及生產水平，高端、高品質紡織品的生產能力卻十分有限。從目前來看，無梭織機最能滿足織造工藝的發展趨勢，同時也是世界高端織機的發展方向。無梭織機包括噴氣織機、劍桿織機、噴水織機和片梭織機等，其中尤以噴氣織機和劍桿織機發展最快。近年來，隨著各種新纖維、新材料、新工藝和新技術的不斷涌現，對高檔新型織機的需求越來越大，而我國無梭織機的發展水平一直未有快速提高，中國的高檔織機市場幾乎都集中在外商手中。從上世紀80年代中期開始，我國平均每年進口各類無梭織機約2～3萬臺，無梭織機在國內目前的普及率已基本達到40％，如文獻[陳英恩.異形筘磨損的原因及應對措施，棉紡織技術，2006，34(2)：88-90.]。顯然，高速噴氣織機的國產化必然成為關注的焦點之一，其中作為高速噴氣織機必不可少的織造器材配件如異形筘、綜等的設計、制造及使用性能也成為我國紡織機械配件國產化的瓶頸問題。

噴氣織機用異形筘是織造引緯和打緯的關鍵器材之一，其使役壽命直接關系到織造成本和織造質量。高速噴氣織機車速一般在600r/min左右，也就意味著紗線對鋼筘每分鐘的摩擦和沖擊次數約為600次。每天約90萬次的往復摩擦和沖擊。其次，織口處緯紗隨著上、下層經紗的交織，緯紗的彎曲程度增加，經紗變形附加張應力使得緯線對邊部筘齒的作用力最大，加劇了對筘齒的磨損，如文獻[陳英恩.異形筘磨損的原因及應對措施，棉紡織技術，2006，34(2)：88-90.]和文獻[燕群社，張莉萍，李歲望，李雙正.延長噴氣織機異形筘使用壽命體會，棉紡織技術，2007，35(10)：605-607.]。再者，紗線在織造前必須先上漿，用以增加紗線的單強和減少毛羽，提高紗線與金屬機構的摩擦耐受能力，減少斷頭等現象發生。但漿料中常常需添加硅酸鈉、氫氧化鈉等作為堿性分解劑。因此，不僅高硬度的結晶硅顆粒很容易粘附在紗表面，加劇對鋼筘的磨損，而且堿性的漿料也會對鋼筘直接產生腐蝕損傷，如文獻[陳英恩.異形筘磨損的原因及應對措施，棉紡織技術，2006，34(2)：88-90.]。綜上所述，鋼筘實際工況是摩擦磨損、反復沖擊疲勞、應力腐蝕等多種損傷模式復雜交互作用。

如何提高異形鋼筘的使役壽命，將對提高織機效率及織造質量，節約織造成本起到決定性的作用。目前國內自主研發的鋼筘使役壽命遠遠低于國外同類產品。主要原因有二：其一是鋼筘的選材和表面涂層技術。而國外如比利時必加樂、意大利斯密特、日本津田駒和豐田株式社等公司選用高硬度奧氏體鉻鎳不銹鋼和經淬火、回火處理的馬氏體含鉻不銹鋼制作的異形鋼筘，具有優良的機械性能，尺寸精度一致性，耐磨平滑等特性；若表面再經類金剛石(DLC)、玻璃纖維(SiC)等耐磨涂層強化處理，異形鋼筘表面硬度能高達2500HV以上，表面摩擦系數能降低至0.1以下，表現出優越的耐磨抗蝕性能。雖然，國內部分鋼筘廠采用進口特種不銹鋼帶精密制造的異形筘片基本性能指標已接近國際水平，但鋼筘表面耐磨涂層技術卻是傳統電鍍硬鉻技術。因電鍍鉻所含強氧化性的金屬鉻離子，對環境污染嚴重，且出口受限制；其二是電鍍鉻層硬度不高(約為900-1000HV)，耐磨性能也并不理想，其摩擦系數約為0.4-0.5，與國外耐磨涂層制備工藝和性能相差甚遠。國內其余30家鋼筘生產廠同樣面臨這一技術瓶頸問題。再加上鋼筘行業本來生產分散、多而不強，科研投入不足1％，產品技術研發滯后，具有自主知識產權的產品極少。目前，國內采用氣相沉積技術在異形鋼筘表面沉積耐磨涂層的研究還處于起步階段，武漢科技學院的張一鳴初步探討了利用氣相沉積技術在鋼筘表面沉積純Cr金屬耐磨層，涂層硬度雖可提高至2000HV，但涂層摩擦系數較大，如文獻[張一鳴，楊兵，王志強，黃家輝.異形筘筘齒氣相沉積高純度Cr的研究及探討，紡織器材，2008，35(5)：418-420.]，涂層性能與使役壽命與國外鋼筘表面涂層相比還存在較大差距。