具有纳米颗粒的涂敷的纺纱环制造技术

本发明专利技术涉及具有纳米颗粒的涂敷的纺纱环。用于环锭纺纱机或环锭捻线机的纺纱或捻线环（１），其具有铁材料的芯（２０）和厚度小于４０纳米的位于该芯至少一部分上的表面涂层（２４）。该表面涂层可以包含一层或多层，并包含氧化物、氮化物、碳化物、硼化物陶瓷或金属合金。由于表面涂层，本发明专利技术的纺纱或捻线环具有良好的耐磨损性和耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺纱或捻线环(ring)及其制造方法。
技术介绍
纺纱或捻线环是环锭细纱机(ring spinning frame)的部件。这种类 型的环锭细纱机广泛用于纺纱工业中。这种纺纱环与存在于该纺纱环 上的钢丝圈(ring traveller) —起工作。这些钢丝圏以高速(30 ~ 50 米/秒)在纺纱环上旋转，这导致在两个部件之间的接触表面上产生高 的机械和热应力。所需的产量增加需要更高的旋转速度，因此使应力 更为剧烈。导致提高的磨损与腐蚀破坏和差的纺纱行为。同时，应该 通过实现更长的使用寿命来降低成本。近年来，用适当材料涂布纺纱或捻线环已经能够显著改进它们的 运行性能。但是，在非常高的钢丝圈速度(>40米/秒)下还不能将纺 纱或捻线环与钢丝圈之间接触表面的耐磨损性改进至所需程度。例如在CH 690 779中描述了纺纱或捻线环的制造。这种纺纱或捻 线环包括铁材料的芯和通过腹板(web)连接的上有边钢领(flange) 和紧固有边钢领。如采用切削加工法由管状材料制造的其它生产方法 也是已知的。改进金属机械部件的耐锈蚀性的方法长期以来是已知的，并以多 种变体的形式为人所知。其中一些已经施用在现有纺纱环上，例如， 抛光的金属表面的简单氧化(钝化)、镀青铜和磷化处理、镀铬、化 学镀镍、镍分散层等。CH 589 723描述了一种用碳化物、氮化物或碳氮化物涂布无机基 底的方法。
技术实现思路
本专利技术的 一 个目的在于提供具有改进的耐磨性和改进的移动性 能的纺纱或捻线环。此外，将指出制造此类纺纱或捻线环的方法。 通过具有权利要求1所述特征的纺纱或捻线环和如权利要求10所述的方法可以解决该问题。进一步优选的实施方案是从属权利要求 的主题。本专利技术的纺纱或捻线环具有铁材料或烧结材料(例如，具有不同 孔隙度或密度的可热处理的烧结钢材料)的芯，在其至少一部分上存 在表面涂层。该表面涂层包含一层或多层氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、 碳化物陶资、硼化物陶资、金属合金或其混合物。表面涂层的厚度小于40纳米(1/1 000 000毫米=百万分之一毫米)。小的层厚度低使得表面涂层特别好地粘合到纺纱或捻线环的芯 上。该表面涂层具有较少的由例如在安装钢丝圈过程中产生的机械应 力导致的缺陷。与
中的普遍意见相反，小的层厚度，即在几 纳米范围内的层厚度，不仅影响处理过的表面的光学、化学或电性能， 还令人惊讶地极大改进机械性能。为此，本专利技术的纺纱或捻线环具有 总体上大为改善的耐磨性，同时对钢丝圏具有有利的摩擦系数。与具 有传统涂层的纺纱或捻线环相比，其耐磨性明显更高，因此也提高运 行寿命。这显著降低运行成本。由于该表面涂层，本专利技术的纺纱或捻 线环具有良好的抗磨损性和抗腐蚀性。本专利技术的纺纱或捻线环的表面涂层可以由一层或多层构成。该表 面涂层的厚度小于40纳米，优选小于30纳米，特别优选小于20纳 米。在一个优选实施方案中，纳米氧化物陶瓷选自A103、 Ti02、 TiO、 Zr02、 Si02、 SiO、 ZnO、 MgO、 BeO、 Cr203、 In03及其混合物。在一个优选实施方案中，氮化物陶瓷选自AlN、TiN、TiCN、 Si3N4、 TaN、 GaN、 BN、 InN、 CrN及其混合物。在另一优选实施方案中，碳化物陶瓷选自A1C、 TiC、 ZrC、 Br4C、 NbC、 WC、 TaC、 HfC、 C (金刚石)、VC、 CrC及其混合物。通过 PVD或CVD涂施包含C(金刚石；也称为类金刚石碳(DLC))的表面 涂层。在一个优选实施方案中，硼化物陶瓷选自A1B、 TiB2、 ZrB2、 HfB2及其混合物。在一个优选实施方案中，表面涂层包含TiCN，特别优选为纯 TiCN，其具有2600至3600的硬度HV (维氏硬度)0.025。 TiCN是 坚硬的，同时又相对坚韧，这使其特别适合作为本专利技术的纺纱或捻线环的表面涂层。在一个优选实施方案中，将包含TiN的层作为表面涂层的第一层 涂施到芯上。也可以使用其它金属氮化物或金属碳化物，如CrN、 CrC 取代TiN。该氮化钛层对铁材料具有异常出色的亲合性，这提高了该 纺纱或捻线环的长期稳定性。由此能够防止例如材料剥落。本专利技术的纺纱或捻线环具有包含铁材料的芯，在其至少 一部分上 存在表面涂层。该表面涂层含有超过80%、优选超过95%的锌。位于 该纺纱或捻线环上的该表面涂层在优选实施方案中不仅含有主要成 分锌，还含有一种或多种选自铁、铝、铜、镍、钴及其混合物的元素。 除锌外，还可以-使用锌合金，如锌-铝、锌-铜、锌-铝-铜、锌-4失或锌-钴。这实现了耐磨性的进一步显著提高。在一个优选实施方案中，表 面涂层包含纯锌。在特别优选的实施方案中，表面涂层涂施到该芯的整个表面上。如果该纺纱或掄线环的芯由铁材料制成，可以为此目的使用任何 形式的钢。但是，包含非合金的工具钢、冷作钢、滚珠轴承钢或高速 钢的铁材料特别适于该芯。纺纱或捻线环也可以通过烧结法由烧结材 料制成。通过将芯至少部分地涂布表面涂层，制造具有铁材料或烧结材料 芯的本专利技术的纺纱或捻线环。在此，在第一步骤中，将芯在反应室中 加热至150。C至1200。C。在PVD法中，温度为150。C至500。C。在CVD 法中，温度为600。C至1200°C。随后将沉积气体引入反应室，以便在 芯表面上沉积包含碳氮化钛、氮化铬或碳化钒的层。随后在保护气体 下，将被涂覆的纺纱或捻线环经1至2小时緩慢冷却。被涂覆的纺纱 或捻线环在保护气体下的緩慢冷却是重要的工序，因为只能由此确保 所得表面涂层具有结晶的针状结构并由此具有非常小的残余应力。晶 体尺寸为5至40纳米。在一个优选实施方案中，通过使硬化温度与芯碳匹配，例如通过在 840。C下保持30分钟，将冷却的纺纱或捻线环后期硬化(after-hardended )。在一个进一步优选的实施方案中，将后期硬化的纺纱或捻线环在 热浴(80。C下的油或170-260。C下的热浴)中淬火，并在200至350°C 下回火0.5至1.5小时，即施以热处理。这U武予该纺纱或4念线环更高 的韧性和弹性，这确保该纺纱或捻线环的更长使用寿命，并对层的粘合具有非常有利的作用。可以通过PVD (物理气相沉积法)、CVD H匕学气相沉积法)或 溶胶-凝胶法实现该纺纱或捻线环的涂布。同样可以使用用于制造三维 结构的光刻法和用于局部涂布的蘸水笔纳米光刻法。在本专利技术的一个优选实施方案中，在涂布之前和/或之后另外抛光 该纺纱或捻线环的表面，以获得光滑表面。合适的抛光材料是例如含 金刚石的糊或硬度大于表面涂层的磨料。优选在涂布前将该芯脱脂。在 一 个优选实施方案中，在本专利技术的纺纱或捻线环的芯的至少一 部分上放置中间层。多个中间层，例如由不同材料构成的中间层，也 是可行的。中间层特别优选存在于该纺纱或捻线环的芯的整个表面 上。中间层由一层或多层纳米氧化物陶瓷、纳米氮化物陶瓷、纳米碳 化物陶资、纳米硼化物陶瓷、纯金属、金属合金或其混合物构成。此 外，中间层不同于表面涂层。这意味着中间层和表面涂层由不同材料 构成。中间层与表面涂层的组合能够非常特异性地控制本专利技术的纺纱 或捻线环的表面性能。本文所用的纯金属含有至少95%、优选至少98%本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于环锭纺纱机或环锭捻线机的纺纱或捻线环，其具有铁材料或烧结材料的芯并具有位于该芯的至少一部分上的表面涂层，其中该表面涂层包含一层或多层纳米氧化物陶瓷、纳米氮化物陶瓷、纳米碳化物陶瓷、纳米硼化物陶瓷、金属合金或其混合物，且表面涂层的厚度小于４０纳米，优选小于３０纳米，特别优选小于２０纳米。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J卡吉，
申请(专利权)人：布拉克公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]