本发明涉及纺织机械部件，具体涉及一种自润滑减磨陶瓷涂层钢领及其制备工艺。
背景技术：
钢领是在环锭细纱机和环锭拈线机中起加拈和卷绕作用的钢制圆环形机件。在纺纱过程中，特别是高端紧密纺和赛络紧密纺中，因润滑不足，超低的纤毛羽会极度增加钢丝圈在钢领的回转面上旋转时的摩擦力，致使传统钢领在无润滑的条件下与钢丝圈的接触区域产生400-800℃左右的高温，导致钢丝圈与钢领发生微区的熔焊，该过程随钢丝圈的旋转而持续进行，会不断增大钢领表面的摩擦系数，不但会导致钢领的快速失效还会导致纱线张力波动、纱线质量降低和断头增多。表面处理技术是提高钢领性能最常用的手段，包括渗氮、渗碳、渗硫、镀氟、镀镍、镀铬、抛光等，相比于传统钢领，表面处理钢领的润滑、耐磨性能都有所改善，但若想将环锭纺锭速提升到一个新的高度，同时，保证钢领和钢丝圈在高温接触区域稳定配合仍是一个技术难题。申请号为cn201480054587.2的专利，公开纺纱钢领或捻线钢领，通过在钢领表面涂覆一层硬铬分散层，使钢领润滑性有所改善，但是在环锭纺提速过程中，可能存在钢丝圈与钢领发生微区熔焊现象。技术实现要素：针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种自润滑减磨陶瓷涂层钢领及其制备工艺。本发明的技术方案概述如下：一种自润滑减磨陶瓷涂层钢领，所述陶瓷涂层钢领包括金属钢领本体、内增强层、耐高温隔热层、外减磨层；所述金属钢领本体表面依次沉积附着100-200μm内增强层、350-400μm耐高温隔热层、500-600μm外减磨层；其中，内增强层由40-60%碳化钨、30-40%碳化硼、10-20%碳化铬组成；耐高温隔热层由35-50%二氧化硅中空微球、30-35%氧化锆中空微球、20-25%液体硅胶组成；外减磨层由50-60%聚四氟乙烯、10-20%有机硅改性环氧树脂、1-5%聚氧亚甲基、12-18%氮化硅、4-8%氟化石墨烯、2-6%二硫化钼、1-3%氟化镧组成。优选的是，所述内增强层材料平均粒度≤20nm。优选的是，所述二氧化硅中空微球平均孔容为0.6-0.75cm3/g、平均孔径为6-8nm。优选的是，所述氧化锆中空微球平均孔容为0.8-1.2cm3/g、平均孔径为15-20nm。优选的是，所述外减磨层的无机材料平均粒度≤60nm。本发明还提供上述一种自润滑减磨陶瓷涂层钢领的制备工艺，包括以下步骤：s1：对金属钢领本体进行超声清洗、打磨、抛光；s2：350-400℃，将碳化钨、碳化硼、碳化铬预热2-3h，再于6-8mpa氩气环境中，进行等离子喷涂，使碳化物均匀沉积在金属钢领本体表面，形成内增强层；s3：混合二氧化硅中空微球、氧化锆中空微球、液体硅胶，并涂覆于内增强层上，450-500℃烧结形成耐高温隔热层；s4：330-350℃，加热聚四氟乙烯、有机硅改性环氧树脂、聚氧亚甲基至完全熔融，加入氮化硅、氟化石墨烯、二硫化钼、氟化镧，分散后，涂覆于耐高温隔热层表面，于400℃固化形成外减磨层。优选的是，所述等离子喷涂的工艺参数：氩气气流量20-25l/min，送粉量25-35g/min，喷涂电流60-80a，喷涂电压40-50v，喷涂距离36-40mm，喷枪相对金属钢领本体移动速度40-45mm/s。本发明的有益效果：本发明在金属钢领本体上依次附着内增强层、耐高温隔热层、外减磨层，通过三层镀层结构设计使钢领具有极高的表面硬度和涂层-钢领结合强度，并提高钢领表面自润滑性，使钢领在高速纺纱中摩擦系数极低，满足高端紧密纺和赛络紧密纺纺纱的使用要求。镀层由外向内呈递变关系，纳米颗粒物粒径逐渐减小，即由内向外，镀层中分子间隙越小，结构强度和表面硬度越高，其中，内增强层为碳化物组合，赋予钢领极高的表面硬度和耐腐蚀性，延长钢领使用寿命，耐高温隔热层由不同孔径大小的二氧化硅中空微球、氧化锆中空微球组成，不同孔径的组合加强层间结构强度，同时提高中间层隔热性能，进而改善钢领的高温耐受性，外减磨层由多种自润滑材料复合而成，赋予了钢领工作层面极低的摩擦系数和磨损率，进而减少毛羽和纺纱断头现象。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。实施例1s1：对金属钢领本体进行超声清洗、打磨、抛光；s2：350℃，将40%碳化钨、40%碳化硼、20%碳化铬预热2h，再于6mpa氩气环境中，进行等离子喷涂，使平均粒度≤20nm碳化物均匀沉积在金属钢领本体表面，形成100μm内增强层；上述等离子喷涂的工艺参数：氩气气流量20l/min，送粉量25g/min，喷涂电流60a，喷涂电压40v，喷涂距离36mm，喷枪相对金属钢领本体移动速度40mm/s；s3：混合35%二氧化硅中空微球、40%氧化锆中空微球、25%液体硅胶，该二氧化硅中空微球平均孔容为0.6cm3/g、平均孔径为6nm，该氧化锆中空微球平均孔容为0.8cm3/g、平均孔径为15nm，再将所得混合介质涂覆于内增强层上，450℃烧结形成350μm耐高温隔热层；s4：330℃，加热50%聚四氟乙烯、20%有机硅改性环氧树脂、5%聚氧亚甲基至完全熔融，加入平均粒度≤60nm无机材料，即加入18%氮化硅、8%氟化石墨烯、6%二硫化钼、3%氟化镧，分散后，涂覆于耐高温隔热层表面，于400℃固化形成500μm外减磨层。实施例2制备工艺同实施例1，区别在于：s2：50%碳化钨、35%碳化硼、15%碳化铬，预热温度、时间分别为375℃、2.5h，等离子喷涂环境：7mpa氩气气氛，内增强层厚度为150μm；等离子喷涂的工艺参数：氩气气流量23l/min，送粉量30g/min，喷涂电流70a，喷涂电压45v，喷涂距离38mm，喷枪相对金属钢领本体移动速度42.5mm/s；s3：43%二氧化硅中空微球、35%氧化锆中空微球、22%液体硅胶，二氧化硅中空微球平均孔容为0.68cm3/g、平均孔径为7nm，氧化锆中空微球平均孔容为1cm3/g、平均孔径为18nm，烧结温度为480℃，耐高温隔热层厚度为375μm；s4：55%聚四氟乙烯、15%有机硅改性环氧树脂、3%聚氧亚甲基、15%氮化硅、6%氟化石墨烯、4%二硫化钼、2%氟化镧，熔融温度为340℃，外减磨层厚度为550μm。实施例3制备工艺同实施例1，区别在于：s2：60%碳化钨、30%碳化硼、10%碳化铬，预热温度、时间分别为400℃、3h，等离子喷涂环境：8mpa氩气气氛，内增强层厚度为200μm；等离子喷涂的工艺参数：氩气气流量25l/min，送粉量35g/min，喷涂电流80a，喷涂电压50v，喷涂距离40mm，喷枪相对金属钢领本体移动速度45mm/s；s3：50%二氧化硅中空微球、30%氧化锆中空微球、20%液体硅胶，二氧化硅中空微球平均孔容为0.75cm3/g、平均孔径为8nm，氧化锆中空微球平均孔容为1.2cm3/g、平均孔径为20nm，烧结温度为500℃，耐高温隔热层厚度为400μm；s4：60%聚四氟乙烯、10%有机硅改性环氧树脂、1%聚氧亚甲基、12%氮化硅、4%氟化石墨烯、2%二硫化钼、1%氟化镧，熔融温度为350℃，外减磨层厚度为600μm。以普通钢领作为对比例，分别对实施例1-3及对比例进行性能测试，测试结果如表1所示：表1实施例1实施例2实施例3对比例表面硬度hv值120813271382724轴向拉伸强度/mpa45.746.247.333.6剪切强度/mpa19.821.422.115.7内增强层剥离强度/n/mm4.385.025.19耐高温隔热层剥离强度/n/mm3.453.573.76外减磨层剥离强度/n/mm3.613.743.82摩擦因数0.0950.0880.0830.391表面粗糙度ra值/µm0.120.090.100.44耐腐蚀性能(醋酸盐雾试验120h)10级10级10级7级磨损率/%(12月)1.020.870.939.61由表1可知，本发明生产的陶瓷涂层钢领表面硬度为hv1200-hv1380，表面粗糙度ra值≦0.12µm，摩擦因数≦0.095，表面光滑平整，固体自润滑性能良好，有利于延长工作寿命。在纺纱锭速为15000r/min条件下，采用实施例1-3及对比例纺c14.6tex品种，进行纺纱断头试验测试，纺纱断头统计结果如表2所示：运转时间/月实施例1实施例2实施例3对比例112111315257413378810410691859811146129813781012198988179131210151099112011131081612109922由表2可知，相比于普通钢领，本发明生产的陶瓷涂层钢领在12个月内的纺纱过程中纺纱断头数量处于稳定水平，即使在提速的情况下，细纱千锭时断头数量也在纺织企业内控指标（20根）内，这是由于陶瓷涂层钢领在运行时，转速越高时，接触区域温度越低，使接触区域的温度降低至300℃以下，避免钢丝圈材料及工作粉尘与钢领发生熔焊，保证钢领和钢丝圈地稳定配合，进而确保高端紧密纺和赛络紧密纺纺纱产品的质量稳定性。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。当前第1页12