專利名稱：紡織鋼筘上的dlc涂層鍍膜方法及設(shè)備的制作方法
1/4頁紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬表面鍍膜領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
織布車間的織機(jī)上都配置有鋼筘，可以是各種平扣或異形扣。它的主要作用是打緊緯紗且決定坯布的經(jīng)紗密度。紡織鋼筘是紡織工業(yè)上的易耗品，承受了摩擦損壞和疲勞損壞，鋼筘表面缺陷直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和紡織效率。一般來說，在經(jīng)紗張力及打緯阻力的作用下，鋼筘上會慢慢地呈現(xiàn)一條橫向磨痕，會造成紡織技術(shù)中的斷經(jīng)現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量；并且鋼筘的使用壽命縮短，影響生產(chǎn)效率。
DLC涂層具有高硬度、高彈性模量、有益的摩擦磨損性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此有必要提供一種方法，利用物理氣相沉積技術(shù)(PVD)在鋼筘表面沉積DLC涂層，解決鋼筘?fù)p壞所帶來的紡織產(chǎn)品質(zhì)量低下和頻繁停機(jī)更換鋼筘的問題。發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種應(yīng)用于紡織鋼筘上的 DLC涂層鍍膜方法及設(shè)備。
本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，包括如下步驟1)工件清洗步驟，對紡織鋼筘進(jìn)行超聲波清洗，并用氮?dú)獯蹈桑?)裝夾步驟，將所述清洗完畢的紡織鋼筘安裝于真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架上；3)抽真空步驟，將真空室抽至5*10_3Pa以上的真空度；4)加熱步驟,開啟位于真空室內(nèi)的加熱器進(jìn)行加熱,將真空室內(nèi)和紡織鋼筘實(shí)體加熱到IOOlOO攝氏度，并在整個(gè)鍍膜工藝過程中保持恒溫；5)離子清洗步驟，向真空室中通入5N以上的純度的高純氬氣，使真空室壓力達(dá)到并保持在0. 1-0. 5Pa，開啟離子束電源，開始對所述紡織鋼筘的表面進(jìn)行離子清洗工序；離子清洗過程中，施加在離子束上的工作電壓為1000-2000V，工作電流為50-150mA ;紡織鋼筘上施加500V 2000V脈沖偏壓，占空比大于20% ;離子清洗工序的時(shí)間為10-60分鐘；6)沉積金屬過渡層步驟，該步驟可以為A或B方式選其一，A保持真空度在0. l_2Pa，開啟磁控濺射電源，電流導(dǎo)通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控濺射陰極，開始進(jìn)行金屬過渡層的沉積，沉積時(shí)施加在磁控濺射靶上的直流電源功率大于IKW ;紡織鋼筘上施加大于500V的脈沖偏壓，占空比大于30% ;金屬過渡層沉積時(shí)間為 15-60分鐘；B保持真空度在0. l-2Pa，開啟多弧電源，電流導(dǎo)通到帶有Cr靶或Ti靶的陰極電弧源，開始進(jìn)行金屬過渡層的沉積，沉積時(shí)施加在陰極電弧靶上的電流大于60A;紡織鋼筘上施加小于500V的脈沖偏壓，占空比大于30% ;金屬過渡層沉積時(shí)間15-60分鐘；47)沉積DLC涂層步驟，向真空室內(nèi)通入碳?xì)漕悮怏w，保持真空度在0.05-0. 5Pa， 開啟離子束電源開始DLC涂層的沉積，施加在離子束上的工作電壓大于1000V，工作電流為50-300mA ;紡織鋼筘上施加大于500V的脈沖偏壓，占空比大于10% ;沉積時(shí)間為 100_200min ；8)降溫冷卻步驟，關(guān)閉離子束電源、偏壓電源、氣體源和加熱電源，保持高真空泵抽氣狀態(tài)，對產(chǎn)品進(jìn)行真空室內(nèi)隨爐降溫冷卻10-60min，完成。
所述紡織鋼筘外依次設(shè)有真空濺射鍍膜或者多弧離子束技術(shù)制備的金屬過渡層和真空離子鍍膜技術(shù)制備的DLC涂層。
所述金屬過渡層的材料為Cr、Ti，厚度為50-800nm。
優(yōu)選的，所述金屬過渡層為單層或多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)膜系為底層比上一層厚 5-30%o
所述DLC涂層為純DLC涂層或者摻雜DLC涂層，摻雜材料包括Si、Cr、Ti、W中的一種或幾種。所述DLC涂層厚度為l-3um。
優(yōu)選的，所述DLC涂層為單層或多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)膜系為底層比上一層厚 I0-50%o
本發(fā)明還揭示了一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設(shè)備，包括一真空室，通過一轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架，所述轉(zhuǎn)架上排列設(shè)有用于固定紡織鋼筘的支架，所述真空室的室壁布置有磁控濺射源/電弧源和離子束源，所述真空室內(nèi)設(shè)有加熱器。
優(yōu)選的，所述支架等距排列在轉(zhuǎn)架的圓周方向。
本發(fā)明的突出效果為將DLC涂層成功應(yīng)用于紡織鋼筘上，解決了鋼筘表面的耐磨性問題，鋼筘膜層硬度提高到^^.^25001500，且具有耐磨、耐腐蝕、高結(jié)合力、低摩擦系數(shù)等性能，從而有效提高鋼筘性能及使用壽命，提高了紡織效率節(jié)約了紡織成本，保證了紡織產(chǎn)品質(zhì)量。
以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。


圖I是本發(fā)明鋼筘鍍膜真空室的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明鋼筘鍍膜真空室的俯視圖。
具體實(shí)施方式
目前常用的PVD鍍膜技術(shù)主要分為三類，真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。其中，真空濺射鍍膜是用高能粒子轟擊固體表面時(shí)使固體表面粒子獲得能量并逸出表面，沉積在基板上。真空離子鍍膜是指在真空環(huán)境下，被引入的氣體在離子源的電磁場共同作用下被離化，被離化的離子在施加于基片上偏壓形成的電場作用下被加速，并以高能粒子的形式轟擊或沉積在基片上，從而完成離子刻蝕清洗和離子束沉積等工藝。本發(fā)明所述多弧離子束技術(shù)是一種特有、高效的DLC涂層技術(shù)，后文詳述。
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明揭示了一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，包括如下步驟1)工件清洗步驟，對紡織鋼筘進(jìn)行超聲波清洗，并用氮?dú)獯蹈桑?)裝夾步驟，將所述清洗完畢的紡織鋼筘安裝于真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架上；3)抽真空步驟，將真空室抽至5*10_3Pa以上的真空度；4)加熱步驟,開啟位于真空室內(nèi)的加熱器進(jìn)行加熱,將真空室內(nèi)和紡織鋼筘實(shí)體加熱到IOOlOO攝氏度，并在整個(gè)鍍膜工藝過程中保持恒溫；5)離子清洗步驟，向真空室中通入5N以上的純度的高純氬氣，使真空室壓力達(dá)到并保持在0. 1-0. 5Pa，開啟離子束電源，開始對所述紡織鋼筘的表面進(jìn)行離子清洗工序；離子清洗過程中，施加在離子束上的工作電壓為1000-2000V，工作電流為50-150mA ;紡織鋼筘上施加500V 2000V脈沖偏壓，占空比大于20% ;離子清洗工序的時(shí)間為10-60分鐘；6)沉積金屬過渡層步驟，該步驟可以為A或B方式選其一，A保持真空度在0. l-2Pa，開啟磁控濺射電源，電流導(dǎo)通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控濺射陰極，開始進(jìn)行金屬過渡層的沉積，沉積時(shí)施加在磁控濺射靶上的直流電源功率大于IKW ;紡織鋼筘上施加大于500V的脈沖偏壓，占空比大于30% ;金屬過渡層沉積時(shí)間為 15-60分鐘；B保持真空度在0. l-2Pa，開啟多弧電源，電流導(dǎo)通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控陰極電弧源，開始進(jìn)行金屬過渡層的沉積，沉積時(shí)施加在陰極電弧靶上的電源電流大于60A的直流電源；紡織鋼筘上施加小于500V的脈沖偏壓，占空比大于30% ;金屬過渡層沉積時(shí)間 15-60分鐘；所述金屬過渡層的材料為Cr、Ti，厚度為50-800nm。為了充分發(fā)揮DLC的性能和滿足鋼扣實(shí)際性能需求，金屬過渡層可以是金屬氮化物或金屬碳化物，過渡層也可為單層或多層結(jié)構(gòu)。多層結(jié)構(gòu)膜系為底層比上一層厚5-30%，將工藝厚度按此比例分?jǐn)偟礁鲗樱鲉螌拥某练e方法與單層膜沉積方法相同。
多弧離子束技術(shù)是一種特有、高效的PVD鍍膜方法，具有離化率高、涂層附著力高、沉積速度快的特點(diǎn)。
7)沉積DLC涂層步驟，向真空室內(nèi)通入碳?xì)漕悮怏w，保持真空度在0.05-0. 5Pa， 開啟離子束電源開始DLC涂層的沉積，施加在離子束上的工作電壓大于1000V，工作電流為50-300mA ;紡織鋼筘上施加大于500V的脈沖偏壓，占空比大于10% ;沉積時(shí)間為 100_200min ；所述DLC涂層厚度為l-3um。為了充分滿足鋼扣實(shí)際應(yīng)用性能需求，所述DLC涂層為純DLC涂層或者摻雜DLC涂層，摻雜材料包括Si、Cr、Ti、W中的一種或幾種。金屬摻雜DLC 涂層可以有效降低DLC涂層的內(nèi)應(yīng)力，獲得較厚的DLC涂層。同時(shí)DLC涂層也可為多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)膜系為底層比上一層厚10-50%，將工藝厚度按此比例分?jǐn)偟礁鲗樱鲉螌拥某练e方法與單層膜沉積方法相同。摻雜DLC涂層由于引入摻雜元素，使得DLC涂層內(nèi)應(yīng)力得到有效降低，涂層表現(xiàn)為與基體具有更佳的結(jié)合力，可以獲得更厚的涂層。
8)降溫冷卻步驟，關(guān)閉離子束電源、偏壓電源、氣體源和加熱電源，保持高真空泵抽氣狀態(tài)，對產(chǎn)品進(jìn)行真空室內(nèi)隨爐降溫冷卻10-60min，完成。
綜上所述，所述紡織鋼筘外依次設(shè)有真空濺射鍍膜或者多弧離子束技術(shù)制備的金屬過渡層和真空離子鍍膜技術(shù)制備的DLC涂層。
如圖I和圖2所示，本發(fā)明還揭示了一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設(shè)備，包括一真空室1，通過一轉(zhuǎn)軸2可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架3，所述轉(zhuǎn)架3上排列設(shè)有用于固定紡織鋼筘的支架4，所述支架4等距排列在轉(zhuǎn)架3的圓周方向。所述真空室的室壁布置有磁控濺射源/電弧源5和離子束源6，所述真空室內(nèi)設(shè)有加熱器7。
本發(fā)明尚有多種實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，其特征在于包括如下步驟，工件清洗步驟，對紡織鋼筘進(jìn)行超聲波清洗，并用氮?dú)獯蹈?；裝夾步驟，將所述清洗完畢的紡織鋼筘安裝于真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架上；抽真空步驟，將真空室抽至5*10_3Pa以上的真空度；加熱步驟，開啟位于真空室內(nèi)的加熱器進(jìn)行加熱，將真空室內(nèi)和紡織鋼筘實(shí)體加熱到 100^200攝氏度，并在整個(gè)鍍膜工藝過程中保持恒溫；離子清洗步驟，向真空室中通入5N以上的純度的高純氬氣，使真空室壓力達(dá)到并保持在0. 1-0. 5Pa，開啟離子束電源，開始對所述紡織鋼筘的表面進(jìn)行離子清洗工序；離子清洗過程中，施加在離子束上的工作電壓為1000-2000V，工作電流為50-150mA ;紡織鋼筘上施加500V 2000V脈沖偏壓，占空比大于20% ;離子清洗工序的時(shí)間為10-60分鐘；沉積金屬過渡層步驟，該步驟可以為[A]或[B]方式選其一，[A]保持真空度在0.l-2Pa，開啟磁控濺射電源，電流導(dǎo)通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控濺射陰極，開始進(jìn)行金屬過渡層的沉積，沉積時(shí)施加在磁控濺射靶上的直流電源功率大于IKW ;紡織鋼筘上施加大于500V的脈沖偏壓，占空比大于30% ;金屬過渡層沉積時(shí)間為 15-60分鐘；[B]保持真空度在0.l_2Pa，開啟多弧電源，電流導(dǎo)通到帶有Cr靶或Ti靶的陰極電弧源，開始進(jìn)行金屬過渡層的沉積，沉積時(shí)直流電源施加在陰極電弧靶上的電流大于60A ;紡織鋼筘上施加小于500V的脈沖偏壓，占空比大于30% ;金屬過渡層沉積時(shí)間15-60分鐘；沉積DLC涂層步驟，向真空室內(nèi)通入碳?xì)漕悮怏w，保持真空度在0. 05-0. 5Pa，開啟離子束電源開始DLC涂層的沉積，施加在離子束上的工作電壓大于1000V，工作電流為50-300mA ;紡織鋼筘上施加大于500V的脈沖偏壓，占空比大于10% ;沉積時(shí)間為 100_200min ；降溫冷卻步驟，關(guān)閉離子束電源、偏壓電源、氣體源和加熱電源，保持高真空泵抽氣狀態(tài)，對產(chǎn)品進(jìn)行真空室內(nèi)隨爐降溫冷卻10-60min，完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，其特征在于所述紡織鋼筘外依次設(shè)有真空濺射鍍膜或者多弧離子束技術(shù)制備的金屬過渡層和真空離子鍍膜技術(shù)制備的DLC涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，其特征在于所述金屬過渡層的材料為Cr、Ti，厚度為50-800nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，其特征在于所述金屬過渡層為單層或多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)膜系為底層比上一層厚5-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，其特征在于所述DLC涂層為純DLC涂層或者摻雜DLC涂層，摻雜材料包括Si、Cr、Ti、W中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，其特征在于所述DLC涂層厚度為l_3um。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，其特征在于所述DLC涂層為單層或多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)膜系為底層比上一層厚10-50%。
8.紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設(shè)備，其特征在于包括一真空室，通過一轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架，所述轉(zhuǎn)架上排列設(shè)有用于固定紡織鋼筘的支架，所述真空室的室壁布置有磁控濺射源/電弧源和離子束源，所述真空室內(nèi)設(shè)有加熱器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設(shè)備，其特征在于所述支架等距排列在轉(zhuǎn)架的圓周方向。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，包括真空濺射鍍膜或者多弧離子束技術(shù)制備金屬過渡層的步驟和真空離子鍍膜技術(shù)制備DLC涂層的步驟。本發(fā)明還揭示了一種可以應(yīng)用上述鍍膜方法的設(shè)備。本發(fā)明的突出效果為將DLC涂層成功應(yīng)用于紡織鋼筘上，解決了鋼筘表面的耐磨性問題，鋼筘膜層硬度提高到HV0.0252500~3500，且具有耐磨、耐腐蝕、高結(jié)合力、低摩擦系數(shù)等性能，從而有效提高鋼筘性能及使用壽命，提高了紡織效率節(jié)約了紡織成本，保證了紡織產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號C23C14/35GK102534614SQ20111045238
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者錢濤 申請人:星弧涂層科技(蘇州工業(yè)園區(qū))有限公司