钢丝圈作为纺纱机上的高速旋转的关键部件,其表面性能一直倍受人们的关注。现行的表面处理方法主要是电镀镍钴,但对环境有很大的污染。本文以其表面涂层的应用及改进为基本出发点,寻求取代电镀的新的涂层和工艺。选择了粘结性聚四氟乙烯(PTFE)复合涂层、化学镀镍磷(Ni-P)合金涂层和类金刚石(DLC)涂层为主要研究对象,对各个涂层在不同的工况下的摩擦磨损性能进行了系统的研究,探讨了涂层的耐磨耐蚀性能及其机理。实验结果表明:(1)PTFE涂层有相对较低和较稳定的摩擦系数,适用于低速高载的场合,涂层的耐蚀性能良好。(2)镍磷镀层在60N或更高载荷下摩擦磨损中涂层会发生片状脱落,但在低载荷情况下使用良好。(3)DLC涂层的摩擦系数随着速度的增大而降低,在磨损过后表面只表现出轻微的划伤,有很好的抗磨性能。在腐蚀失重实验中,失重率低,耐蚀性能好。在实验基础上研究了涂层的耐磨耐蚀机理:(1)PTFE复合涂层能在对偶面上形成相对稳定的转移膜,PTFE与树脂等填料有很好的协同作用,磨损方式主要为磨粒磨损和粘着磨损。(2)高载荷下镍磷镀层因循环应力作用晶界变成涂层的薄弱环节,发生开裂。NaCl腐蚀介质中,涂层表面能迅速钝化,形成良好的保护膜。(3)高速滑动中,DLC涂层在摩擦过程中产生的瞬时高温下,亚稳态的无定型碳打破能量壁垒转化为稳定的石墨,对涂层起到了润滑的作用,有效降低了摩擦系数和磨损量。涂层有一定的厚度且为非晶态结构,有良好的耐蚀性。综合摩擦系数、磨损量、耐蚀性能、成本和环保等因素,化学镀镍磷和DLC涂层可用于改善钢丝圈表面性能。从经济的角度考虑,镍磷涂层有着很高的性价比;从环境保护的角度来说,DLC涂层将是最佳的选择。