[发明专利]一种冲孔针头表面多弧离子镀掺杂钛的类金刚石膜的方法

说明书

本发明公开了一种冲孔针头表面多弧离子镀掺杂钛的类金刚石膜的方法，属于镀膜工艺技术领域，该方法采用多弧真空离子镀膜机在冲孔针头上镀含合金元素的类金刚石膜，首先对冲孔针头进行打磨，之后超声清洗，然后再放入多弧真空离子镀膜机中进行镀膜，申请人通过对镀膜工艺大量摸索，优化了镀膜的工艺条件，降低了DLC薄膜的内应力并提高其热稳定性，提高材质的高温强度，钢的软化程度减少，在高温镀膜后能在喷丝头冲孔中保持其本征硬度。

技术领域

本发明属于镀膜工艺技术领域，具体涉及在冲孔针头表面多弧离子镀掺杂钛的类金刚石膜的方法。

背景技术

成纤聚合物在溶剂中溶解成溶液，或将成纤聚合物切片在螺杆挤出机中加热熔融成熔体，经纺前准备工序后入纺丝机，用纺丝泵(计量泵)将纺丝溶液或熔体定量、连续、均匀地从喷丝头的细孔压出，这种细流在水、凝固液或空气中固化，生成初生纤维，此过程即纤维成形。喷丝头是化学纤维纺丝机上的关键部件，上面有许多大小一致的微孔。由于化纤产品表面必须光滑，这就要求喷丝头微孔内壁光洁度要高，因此，用于喷丝头冲孔的碳钢针头这一部件表面的粗糙度必须低，否则会直接影响纤维的质量。目前所使用的碳钢针头存在一些迫切需要解决的问题：(1)在打孔过程中针头与喷丝头频繁的碰撞会使得针头受到挤压甚至打断；(2)打孔过程中，针头表面受摩擦的作用会发生磨损。当出现上述问题时需要人工重新磨细或者更换，这样会严重降低生产效率并导致生产成本的升高，直接影响工厂的经济效益。为了化纤行业能够进一步发展，目前需要改善碳钢针头的硬度与强度即耐磨性，与此同时还要具有很小的摩擦系数。

未镀膜高速钢针头实际冲孔数目为2100孔，也就是一根高速钢针头只能完成一个喷丝头的冲孔任务。喷丝头冲孔期间中，针头容易出现磨损磨断现象，而针头都是先通过数控磨针机打磨，再通过人工多次研磨抛光制成，最后通过数控测针机检查针头的形状尺寸，十分费时费力。一旦磨断，需要立即更换新的针头并且制作备用针头，影响订单完成速度和效益。

由上可知，必须要对碳钢针头进行表面工程处理，常见的表面工程技术有表面淬火及化学热处理、堆焊、热喷涂、电镀、气相沉积，气相沉积又包括化学气相沉积(CVD)与物理气相沉积(PVD)。化学气相沉积目前主要有：常压化学气相沉积，超高真空化学气相沉积，低压化学气相沉积，物理气相沉积法主要有：真空蒸镀，溅射镀膜，电弧等离子体镀膜等。上述表面工程技术中前三种方法耗能高，电镀不仅耗能高而且会带来污染，目前已被国家明令禁止，而气相沉积具有低能耗，污染小，膜层均匀等特点。

近来新兴的一种薄膜——类金刚石薄膜(DLC)，其是以sp2与sp3键的形式结合而成的一种亚稳态材料，具有高硬度，高弹性模量，高热导率，高化学稳定性，低摩擦系数，低热膨胀系数等性质，可以说是一种理想的膜层。对于类金刚石薄膜，由于其是非稳态材料，内部存在较大的内应力，这会降低膜基结合强度；同时DLC薄膜在温度达到350e以上时，会逐渐石墨化。

目前沉积DLC薄膜的主要方法是多弧离子镀法，采用多弧真空离子镀膜机，离子镀是指在真空室中，利用气体放电或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基片上。多弧离子镀有以下优点：(1)离化率高，可达60％～80％；(2)蒸镀速率快；(3)入射粒子能量高，形成的薄膜致密度高，附着性好，耐久性好；(4)从阴极直接产生等离子体，阴极靶可根据工件形状在任意方向布置，可以使夹具大为简化。

发明内容

为了克服背景技术所述的不足,本发明提供一种冲孔针头表面多弧离子镀掺杂钛的类金刚石膜的方法，申请人通过对镀膜工艺大量摸索，优化了镀膜的工艺条件，降低了DLC薄膜的内应力并提高其热稳定性，这样使得材质的高温强度好，钢的软化程度减少，因此在高温镀膜后能在喷丝头冲孔中保持其本征硬度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种冲孔针头表面多弧离子镀掺杂钛的类金刚石膜的方法，所述方法包括以下步骤：