带有渗氮的硬化表面的织机导纱梳栉筘片

摘要

一种用于自动纺织机械例如，喷气织机导纱梳节筘片(其表面接触纱线)，渗氮形成一个渗氮硬化层，以防止近来自动高速纺织机械上与纱线接触点的磨损等，结果因磨损后引起接触表面粗糙不平，使与其接触的纱线毛。因此，本发明的织机导纱梳节筘片能完全适应目前自动化高速织造机械。

说明书

本发明涉及带有渗氮的硬化表面的织机导纱梳栉筘片，适用于自动织机，如喷气式织机或喷水式织机。

通常，多个导纱梳栉筘片10如图1所示，并且至少有两个导向梳栉连接到框架32上，如图2所示，框架32被安装到自动织机上。

对于新近发展的高速织机，无论是喷气式或喷水式织机的导纱梳栉筘片的耐磨损性能成为最重要的要求。在此之前所使用的材料如介稳态奥氏体不锈钢，加工硬化有明显优点，或者纯铁体不锈钢材料表面的硬化处理后作为上述导纱梳栉筘片的材料以便维持耐腐蚀和上述耐磨损性。

但是，近来，已提高了织造机械的进一步高速化，在速度进一步提高中上述材料耐磨损成为问题。即介稳态奥氏体不锈钢通过加工硬化后改善的硬度大约限于维氏硬度为500HV，由于上述材料不能经受织机的高速运转，例如，其转速不低于500r.p.m（每分钟转数），磨损情况是严重的，短时间内就会发生纱线起毛现象，这种情况下维持织造是困难的，此外，为改善表面的硬度，例如，通过物理蒸气沉积作用（PVD）在其表面上镀TiN，或硬化镀铬是适用的。然而，该方法能提供足够的表面硬度，但另一方面，该方法所产生的问题是涂层或镀层容易脱落，这是因材料的基面没有足以粘着于涂层或镀层上，由于导纱梳栉筘片的挠性所致。

同时，碳渗氮铁材料，例如在喷水织机中，在经常受到水喷射的情况下和上述不锈钢一样容易腐蚀生锈，结果，当纱线穿过生锈的导纱梳栉筘片时发生变色情况，所以这种材料也不适于制作导纱梳栉筘片。

本发明的目的就是提供一种耐磨性、耐腐蚀性优越的导纱梳栉筘片，其中表面是渗氮的以用于硬化。

本发明的目的是这样实现的，本发明的导纱梳栉筘片是由其表面为硬化进行渗氮的金属材料构成。

本发明的导纱梳栉筘片的表面为硬化进行渗氮。为此，与原先相比表面具有较高的硬度，适应了自动织机高速运转下耐磨损的要求，并且也防止表面生锈。

现对本发明进一步详细说明：

其表面渗氮硬化处理的本发明的导纱梳栉是通过将其导纱梳栉筘片置于含氟或氟化物气体中，在一定的加热条件下，然后保持在渗氮气氛中使该导纱梳栉筘片的表面被渗氮硬化来获得。

关于上述导纱梳栉筘片的材料不特殊加以限制，一般通用的金属材料被采用。例如奥氏体不锈钢以及铁素体不锈钢等等。所有材料中，镍合金是本发明优先采用的，尤其是镍含量不低于25%的镍合金（在下文缩写成%）是最多采用的。例如有Ni-Cr，Ni-Cr-Mo，Ni-Cr-Fe，Ni-Cr-Co等等，特别是一些含镍量高的合金象铬镍铁合金、耐盐酸镍基合金、耐热镍铬铁合金。另外，含镍量低于25%的镍合金本发明也采用。因此，无论低于25%含镍量，或高于25%的含镍量的镍合金包括在用于制作本发明的织机导纱梳栉筘片的材料中。

更可取的那种合金是镍含量不低于25%，铁不高于25%，并且铬或钼也不低于5%。

此外，导纱梳栉筘片，通常是将上述金属材料通过冷冲压工序获得所需要的形状并进行抛光等整理工序来获得。而且该织机导纱梳栉筘片的厚度选择在0.2～0.3mm之间。

在含氟或氟化物气体或含氟或氟化物气氛中，由例如上述镍合金金属材料制成的织机导纱梳栉筘片加以处理，氟化物气体是，例如，NF₃，BF₃，CF₄，HF，SF₆，C₂F₆，WF₆，CHF₃或SiF₄。这些气体可以单独或组合使用。此外，在其分子中带有F的氟化合物气体能被用作上述的含氟或氟化物气体。

再者通过在一个加热分解装置中分解上述氟化合物气体形成的F₂气体以及初步形成的F₂气体用作上述的含氟或氟化物气体。根据这种情况，这样的氟化合物气体和F₂气体被混合使用。

上述含氟或氟化物气体例如氟化合物气体和F₂气体可以单独使用，但是，通常，通过加入一种惰性气体（如N₂气）进行稀释处理。在这种稀释后的气体中含氟或氟化物的气体的浓度应当为10，000～100，000ppm，较好的为20，000～70，000ppm。更好的为30，000～50，000ppm。

本发明中，将上述尚未渗氮的织机导纱梳栉筘片投入上述浓度的含氟或氟化物气氛中，并保持在加热条件下以被氟化处理。这是本发明最有特点的部分。这种情况下导纱梳栉筘片被加热的温度保持例如在350～600℃。织机导纱梳栉筘片在含氟或氟化物气氛中所保持的时间可根据导纱梳栉筘片的镍合金的种类以及几何形状和尺寸的大小，加热温度和时间等等，通常是在10分钟或几分钟到20分钟范围内进行适当选择。导纱梳栉筘片在含氟或氟化物气氛中的处理，允许“N”原子渗入所使用的材料中，例如镍合金在以往是不可能的。虽然现在还没有证实渗透设备机构，但通过下列叙述能够明白。

也就是，在织机导纱梳栉筘片的表面形成的NiO氧化层抑制了渗氮的“N”原子的渗透。在具有氧化层的镍合金保持在含氟或氟化物气体中如上所述加热时，即可使NiO氧化层转化为一层NiF的氟化层，氮化的“N”原子进入NiF₂的氟化层比进入NiO的氧化层要容易的多，也就是，在适当的条件下，通过上述氟化法可以使“N”原子渗入而使该表面形成为适当状况。

这样，考虑到当镍合金具有适当的表面状况置入渗氮气氛中时，随后吸收“N”原子，在渗氮气体中的“N”原子均匀渗入镍合金表面一定的深度，结果在其表面形成一定深度的均匀的渗氮层。

如上所述，具有适当的表面条件以通过氟化法吸收“N”原子的织机导纱梳栉筘片置入渗氮气氛中加热以氮化。在这种情况下，用于渗氮气氛的渗氮气体是仅由NH₃组成的简单气体，或采用由NH₃和碳源气体（例如RX气）混合而成的气体。两种气体的混合物也能被采用。通常，与惰性气体，例如N₂混合的上述的简单气体被采用。根据这种情况，H₂气是加到这些气体中。

在这种渗氮气氛中，上述氟化的织机导纱梳栉筘片被加热，这样加热条件通常设定在温度为500～700℃，热处理时间设定在3～6小时范围内。通过这种渗氮处理，一个紧密的均匀的渗氮层（由整个单层组成）在上述织机导纱梳栉筘片的表面上形成，因此，该导纱梳栉筘片的表面硬度达到600HV以上，一般常规情况下，与基础材料280～380HV相比为800-1100HV。

基本上随渗氮温度和时间而定的硬度层的厚度一般在20～30μm范围内。然而，当温度低于500℃的情况下，渗氮层的形成是困难的，当温度高于700℃时，氟化层被损坏，并且Ni易氧化，结果造成渗氮层不均匀。此外，氮化硬化层的表面粗糙度损坏，直接影响产品质量造成缺陷。

另一方面，氟化过程中，温度低于350℃时通常不能形成充分的氟化层，温度超过600℃时不适于生产过程，因为在套炉中的炉子材料由于激烈的氟化反应也被毁坏了。

从形成渗氮硬化层的观点出发，较优选的是，氟化温度和渗氮温度之间的差异越小越好。例如，在氟化后，一旦冷却下来再进行渗氮，就不能形成适宜的渗氮层。

上述氟化及渗氮的步骤如下：

例如，这是在一个由金属制作的套炉内完成的，如图3所示，首先进行氟化处理，其后进行渗氮处理是在套炉内部实现的。

参阅图3，1-套炉，2-套炉外壳，3-加热器，4-内部容器，5-进气管，6-排气管，7-马达，8-风扇，11-金属网容器，13-真空泵，14-有害物质清除器，15，16，20-气瓶，17-流量表，18-阀门。

将导纱梳栉筘片（10）放入炉1内，通过经与一气瓶16相连的一通道注入含氟或氟化物气体如NF₂，通过加热，进行氟化处理，通过真空泵（13）的作用使气体引出排气管6，在气体流出之前经过有害物质清除器（14）解毒。

然后，气瓶15和20与一管路相连接，通过注入渗氮气体到炉1内实现渗氮处理，渗氮后，剩余气体通过排气管6和有害物质清除器14排出。通过上述一系列操作过程，氟化、渗氮处理工艺完成。

高镍基耐热合金用来代替不锈钢制作上述金属套炉材料是理想的，因为不锈钢与高镍基金属相比易被氟化，结果氟化温度必须设定在高温，需消耗大量的昂贵的含氟或氟化物气体。

采用HF₂作为含氟或氟化物的气体特别适用于上述氟化处理过程，也就是，NF₂是便于获得的气体物质，在常温下不进行反应，可任意操作，排出气体易于去毒。

上文已经提到，本发明对织机导纱梳栉筘片的表面渗氮以硬化，也就是，首先在一金属的表面上的一氧化层被转变成一氟化层，该金属作为用于织机导向梳栉筘片的形成材料，然后渗氮，表面层能形成一渗氮硬化层。因此，例如含Cr，Mo等等的镍合金容易与“N”原子进行反应以形成硬金属互化物如CrN，MoN等，因为这样的氟化层能在用来硬化的渗氮中传递“N”原子，“N”原子能均匀渗入到镍合金表面，在规定的渗氮时间内能达到一定的深度。结果，均匀的渗氮过程仅能导致在镍合金表面一定的深度形成紧密、均匀的渗氮层，有力地改善其表面硬度，而镍合金基质材料的刚性没有提高。由于根据本发明的渗氮和硬化的表面在现代自动高速织机的高速转动中具有极好的耐磨性，纱线不起毛，不同于惯用方法，此外，纱线也不变色，因为在采用喷水式的自动织机中没有氧化生锈的现象发生。因此，能获得高质量的机织织物，并且织机本身的运转系数得到改善，此外，改善了织机号向梳栉筘片的耐用性，也容易保养及检查例如互换。

以下是附图的说明：

图1是本发明织机导纱梳栉筘片的透视图。

图2是本发明织机导纱梳栉筘片安装到框架上的局剖视图。

图3示出本发明实现渗氮的处理炉的结构示意图。

以下结合实施例进一步说明。

实施例1

制备镍合金材料76Ni-16Cr-8Fe并且加工成为0.19mm厚的片状，然后通过冷冲压将该片制成为织机导向梳栉筘片10，形状如图1所示。然后将上述织机导向梳栉筘片10放入炉1内，图3在真空清洗炉内部之后，并加热至550℃。然后在这种情况下加入含氟或氟化物气体（NF₃10vol%+N₂90vol%），在炉内形成一种气压，保持此状态15分钟。然后，将上述含氟或氟化物气体从炉内排出，再将渗氮气体〔NH₃50vol%+RX气（CO21%+H₂32%+CO₂1%+N₂46%）50%〕加入炉内，炉内温度保持在550℃。在该条件下进行渗氮处理，时间保持3小时，然后取出该织机导向梳栉筘片。检验其硬度，达到维氏硬度880-900VH，渗氮硬化层厚度达20μm，一完整的，均匀的表层形成。

另外，该导纱梳栉筘片安装在框架31上如图2所示，再装入喷水式自动织机上以被驱动。结果，与常规不锈钢金属制作的筘片比较，减少了发生经纱起毛现象。此外，也没有因生锈引起变色，因此，可获得高质量的机织织物。

实施例2

制备镍合金材料76Ni-16Cr-8Fe，加工成0.19mm厚的片状，再将其冷冲压制成为筘片10，形状如图1所示，将上述筘片10放入炉1内（图3所示），之后，真空清洗炉内部，并加热至350℃，然后在此状态下加入含氟或氟化物气体（NF₂10vol%+N₂90vol%），在炉内形成气体压力，保持此状态15分钟。然后将上述含氟或氟化物气体排出炉外，再将渗氮气体（NH₃50vol%+RX50%）加入炉内，并且炉内温度保持700℃，在该条件下进行渗氮，时间持续3小时，然后将筘片取出。检验其硬度可达到维氏硬度880-900VH，渗氮层厚度达20μm，一完整、均匀的渗氮层在其表面上形成。

另外，渗氮导纱梳栉筘片被安装到框架32上，如图2所示，再被装入喷水系统的自动织机中以被驱动，结果与常规不锈钢金属制作的筘片比较大大减少了发生经纱起毛现象，同时也没有因生锈引起变色这样的麻烦，因此，可获得高质量的机织织物。