[发明专利]用纳米颗粒涂布的钢丝圈

说明书

技术领域

本发明涉及用于环锭(ring)细纱机或环锭捻线机的钢丝圈(ring traveler)和涉及钢丝圈的制造方法。

背景技术

环锭细纱机(ring spinning)和环锭捻线机(ring twisting)的钢丝圈在 高移动速度(30m/秒-50m/秒)下用于相应环锭细纱机和环锭捻线机 的环锭上。因此，在钢丝圈和环锭之间的接触表面以及钢丝圈和纱线 之间的接触表面经受着高磨损。然而，要求不断提高钢丝圈的移动速 度以提高产量。同时，应当通过获得更长的使用寿命来降低成本。

近几年，用合适的材料涂布钢丝圈可以使它们的使用寿命明显提 高。在非常高的移动速度(＞40m/s)下，在线束通过区域和在环锭 接触表面的抗磨损性并没能在所希望的程度上得到改善。

DE 3545484描述了用于细纱机的钢丝圈，其具有至少覆盖与环 锭接触的表面区域的陶瓷涂层。该陶瓷涂层由一层或多层选自碳化物 层(如SiC、TiC、ZrC)、氮化物层(TiN、TiCN、ZrN)、氧化物层 (如Al₂O₃、ZrO₃、SiO₂)和硼化物层(TiB₂和ZrB₂)的层组成。该 陶瓷层通过CVD方法或PVD方法被施用于芯。该涂布的钢丝圈随后 进行淬火和抛光。碳化钛层和氮化钛层的硬度为1900-2500HV (Vickers硬度)。

CH 487535描述了用于细纱机和捻纱机的钢丝圈，其中环锭和/ 或钢丝圈涂有氮化钛铝的涂层。

CH 589723描述了用碳化物、氮化物或碳氮化物涂布无机基材的 方法。

发明内容

本发明的目的是提供用于环锭细纱机和环锭捻纱机的钢丝圈，其 具有改善的抗腐蚀性和改善的移动性能(travel properties)。另外， 还将说明用于生产这类钢丝图的方法。

该问题通过具有在权利要求1中说明的特征的钢丝圈和通过如权 利要求9所述的方法进行解决。进一步优选的实施方案为从属权利要 求的主题。

根据本发明的用于环锭细纱机和环锭捻纱机的钢丝圈具有由铁 材料或塑料制成的芯，在其至少部分上涂覆有表面涂层。该表面涂层 包含一层或多层氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、 金属合金或它们的混合物。该表面涂层的厚度为小于90纳米(nm) (1/1000000mm＝百万分之一毫米)。

小的层厚产生了特别好的表面涂层与钢丝圈芯的粘接。该表面涂 层具有更少的由于例如在安装钢丝圈期间产生的机械应力导致的缺 陷。与所属技术领域中广泛观点相反，小的层厚，即，约几个纳米的 层厚不仅影响处理后的表面的光学、化学或电学性质，而且令人惊奇 地大大改善了材料性质。由于这个原因，本发明的钢丝圈具有全面极 大改善的抗磨损性，特别是在纱线通过区域和在与环锭接触的区域。 与具有传统涂层的钢丝圈相比，抗磨损性明显地更高，作为其结果使 用寿命也被提高。这显著地降低了运行成本。由于该表面涂层，本发 明的钢丝圈具有优良的抗磨损性和抗腐蚀性。

在一个优选的实施方案中，该表面涂层包含TiCN，特别优选地 为纯TiCN，其具有2600-3600的硬度HV0.025。TiCN是硬的并且同 时是相对坚韧的(tough)，这使得它特别适合地作为本发明的钢丝圈 的表面涂层。

在一个优选的实施方案中，包含TiN的层被施用在芯上作为该表 面涂层的第一层。还将可能使用其他金属氮化物(如CrN)代替TiN。 该氮化钛层具有异常优良的对铁材料的亲和力，这增加了该钢丝圈的 长期稳定性。这样的话，可以避免例如材料的剥落。

本发明的钢丝圈的表面涂层可以由一层或多层组成。该表面涂层 具有小于90nm的厚度，优选地小于70nm和特别优选地小于40nm。

在一个特别优选的实施方案中，该表面涂层被施用于芯的全部表 面。

该钢丝圈的芯可以由塑料制成。特别合适的塑料为聚酰胺、特别 是聚酰胺6，6以及用玻璃或芳族聚酸胺纤维加强的聚酰胺6，6，它们可 以通过注塑进行加工并因此可以以几乎各种形状而获得。其他塑料也 是可能的。

如果该钢丝圈的芯由铁材料制成，任何类型的钢可以被用于此。 然而，钢丝圈的芯特别适合地由非合金的工具钢、冷作钢(cold-working steel)、弹簧钢或高速钢制成。