專利名稱：紡織鋼筘上的dlc涂層鍍膜方法及設備的制作方法
1/4頁紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法及設備技術領域
本發明屬于金屬表面鍍膜領域，尤其涉及一種應用于紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法及設備。
背景技術：
織布車間的織機上都配置有鋼筘，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紗密度。紡織鋼筘是紡織工業上的易耗品，承受了摩擦損壞和疲勞損壞，鋼筘表面缺陷直接影響了產品的質量和紡織效率。一般來說，在經紗張力及打緯阻力的作用下，鋼筘上會慢慢地呈現一條橫向磨痕，會造成紡織技術中的斷經現象，影響產品質量；并且鋼筘的使用壽命縮短，影響生產效率。
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穩定性等優點，因此有必要提供一種方法，利用物理氣相沉積技術(PVD)在鋼筘表面沉積DLC涂層，解決鋼筘損壞所帶來的紡織產品質量低下和頻繁停機更換鋼筘的問題。發明內容
鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提出一種應用于紡織鋼筘上的 DLC涂層鍍膜方法及設備。
本發明的目的將通過以下技術方案得以實現一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜方法，包括如下步驟1)工件清洗步驟，對紡織鋼筘進行超聲波清洗，并用氮氣吹干；2)裝夾步驟，將所述清洗完畢的紡織鋼筘安裝于真空室內的轉架上；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,開啟位于真空室內的加熱器進行加熱,將真空室內和紡織鋼筘實體加熱到IOOlOO攝氏度，并在整個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，電流導通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控濺射陰極，開始進行金屬過渡層的沉積，沉積時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，電流導通到帶有Cr靶或Ti靶的陰極電弧源，開始進行金屬過渡層的沉積，沉積時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% ;金屬過渡層沉積時間15-60分鐘；47)沉積DLC涂層步驟，向真空室內通入碳氫類氣體，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% ;沉積時間為 100_200min ；8)降溫冷卻步驟，關閉離子束電源、偏壓電源、氣體源和加熱電源，保持高真空泵抽氣狀態，對產品進行真空室內隨爐降溫冷卻10-60min，完成。
所述紡織鋼筘外依次設有真空濺射鍍膜或者多弧離子束技術制備的金屬過渡層和真空離子鍍膜技術制備的DLC涂層。
所述金屬過渡層的材料為Cr、Ti，厚度為50-800nm。
優選的，所述金屬過渡層為單層或多層結構，所述多層結構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。
優選的，所述DLC涂層為單層或多層結構，所述多層結構膜系為底層比上一層厚 I0-50%o
本發明還揭示了一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設備，包括一真空室，通過一轉軸可旋轉地設于所述真空室內的轉架，所述轉架上排列設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，所述真空室內設有加熱器。
優選的，所述支架等距排列在轉架的圓周方向。
本發明的突出效果為將DLC涂層成功應用于紡織鋼筘上，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、高結合力、低摩擦系數等性能，從而有效提高鋼筘性能及使用壽命，提高了紡織效率節約了紡織成本，保證了紡織產品質量。
以下便結合實施例附圖，對本發明的具體實施方式
作進一步的詳述，以使本發明技術方案更易于理解、掌握。
圖I是本發明鋼筘鍍膜真空室的結構示意圖。
圖2是本發明鋼筘鍍膜真空室的俯視圖。
具體實施方式
目前常用的PVD鍍膜技術主要分為三類，真空蒸發鍍膜、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。本發明所述多弧離子束技術是一種特有、高效的DLC涂層技術，后文詳述。
為解決現有技術的不足，本發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，對紡織鋼筘進行超聲波清洗，并用氮氣吹干；2)裝夾步驟，將所述清洗完畢的紡織鋼筘安裝于真空室內的轉架上；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,開啟位于真空室內的加熱器進行加熱,將真空室內和紡織鋼筘實體加熱到IOOlOO攝氏度，并在整個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，電流導通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控濺射陰極，開始進行金屬過渡層的沉積，沉積時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，電流導通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控陰極電弧源，開始進行金屬過渡層的沉積，沉積時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。為了充分發揮DLC的性能和滿足鋼扣實際性能需求，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構。多層結構膜系為底層比上一層厚5-30%，將工藝厚度按此比例分攤到各層，各單層的沉積方法與單層膜沉積方法相同。
多弧離子束技術是一種特有、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。
7)沉積DLC涂層步驟，向真空室內通入碳氫類氣體，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% ;沉積時間為 100_200min ；所述DLC涂層厚度為l-3um。為了充分滿足鋼扣實際應用性能需求，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涂層的內應力，獲得較厚的DLC涂層。同時DLC涂層也可為多層結構，多層結構膜系為底層比上一層厚10-50%，將工藝厚度按此比例分攤到各層，各單層的沉積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涂層內應力得到有效降低，涂層表現為與基體具有更佳的結合力，可以獲得更厚的涂層。
8)降溫冷卻步驟，關閉離子束電源、偏壓電源、氣體源和加熱電源，保持高真空泵抽氣狀態，對產品進行真空室內隨爐降溫冷卻10-60min，完成。
綜上所述，所述紡織鋼筘外依次設有真空濺射鍍膜或者多弧離子束技術制備的金屬過渡層和真空離子鍍膜技術制備的DLC涂層。
如圖I和圖2所示，本發明還揭示了一種紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設備，包括一真空室1，通過一轉軸2可旋轉地設于所述真空室內的轉架3，所述轉架3上排列設有用于固定紡織鋼筘的支架4，所述支架4等距排列在轉架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，所述真空室內設有加熱器7。
本發明尚有多種實施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
權利要求
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，對紡織鋼筘進行超聲波清洗，并用氮氣吹干；裝夾步驟，將所述清洗完畢的紡織鋼筘安裝于真空室內的轉架上；抽真空步驟，將真空室抽至5*10_3Pa以上的真空度；加熱步驟，開啟位于真空室內的加熱器進行加熱，將真空室內和紡織鋼筘實體加熱到 100^200攝氏度，并在整個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，電流導通到帶有Cr靶或Ti靶的磁控濺射陰極，開始進行金屬過渡層的沉積，沉積時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，電流導通到帶有Cr靶或Ti靶的陰極電弧源，開始進行金屬過渡層的沉積，沉積時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% ;金屬過渡層沉積時間15-60分鐘；沉積DLC涂層步驟，向真空室內通入碳氫類氣體，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% ;沉積時間為 100_200min ；降溫冷卻步驟，關閉離子束電源、偏壓電源、氣體源和加熱電源，保持高真空泵抽氣狀態，對產品進行真空室內隨爐降溫冷卻10-60min，完成。
2.根據權利要求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有真空濺射鍍膜或者多弧離子束技術制備的金屬過渡層和真空離子鍍膜技術制備的DLC涂層。
3.根據權利要求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.根據權利要求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構，所述多層結構膜系為底層比上一層厚5-30%。
5.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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構，所述多層結構膜系為底層比上一層厚10-50%。
8.紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設備，其特征在于包括一真空室，通過一轉軸可旋轉地設于所述真空室內的轉架，所述轉架上排列設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，所述真空室內設有加熱器。
9.根據權利要求8所述的紡織鋼筘上的DLC涂層鍍膜設備，其特征在于所述支架等距排列在轉架的圓周方向。
全文摘要
本發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制備金屬過渡層的步驟和真空離子鍍膜技術制備DLC涂層的步驟。本發明還揭示了一種可以應用上述鍍膜方法的設備。本發明的突出效果為將DLC涂層成功應用于紡織鋼筘上，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、高結合力、低摩擦系數等性能，從而有效提高鋼筘性能及使用壽命，提高了紡織效率節約了紡織成本，保證了紡織產品質量。
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 優先權日2011年12月30日
發明者錢濤 申請人:星弧涂層科技(蘇州工業園區)有限公司