專利名稱：一種印刷包裝機(jī)涂布輥子表面陶瓷涂層結(jié)構(gòu)及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬表面工程領(lǐng)域，具體涉及一種印刷包裝機(jī)涂布輥子表面的梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)及制造方法。
背景技術(shù)：
包裝機(jī)涂布輥子質(zhì)量是制約涂布機(jī)提速的主要原因之一，目前涂布輥子采用鍍鉻處理，失效形式為鍍鉻層因磨損而霧化、劃傷、表面鍍層脫落以及長期接觸腐蝕性介質(zhì)造成的腐蝕；還有一類涂布輥子由于高溫(300°C左右)熱震作用，造成鍍層脫落等，輥子使用壽命一般為三個月左右。采用大氣等離子噴涂和在線激光重熔技術(shù)能有效克服鍍鉻層上述缺陷，特別是等離子噴涂技術(shù)，制備出的梯度陶瓷涂層致密性好，結(jié)合強(qiáng)度高，孔隙率低，能大大提聞棍子的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種代替鍍鉻處理的涂布輥子，在印刷包裝機(jī)涂布輥子表面噴涂梯度陶瓷涂層。本發(fā)明另一目的是提供涂布輥子表面噴涂梯度陶瓷涂層的制造方法。本發(fā)明的涂布輥子涂層結(jié)構(gòu)簡單、耐磨，使用壽命長。本發(fā)明制備工藝流程簡單，成本低，無污染。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種涂布輥子表面的梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于涂層底層為Ni/Al合金層，厚度為O. I mm，其中Ni含量占Ni/Al合金總質(zhì)量的80%，Al為20% ;涂層中間層為4層Ni60A/Al203復(fù)合層，每層厚度為O. 2mm，中間層總厚度為
O.8mm,與底層相鄰的一層Ni60A含量占Ni60A/Al203涂層總質(zhì)量的80%，Al2O3含量為該涂層總質(zhì)量的20%，其余三層Α1203、Ν 60Α兩者的混合比例按質(zhì)量比20%互相增減；涂層表層為Al2O3涂層，厚度為O. 2 mm。本發(fā)明的涂布輥子梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)，各層材料中還含有CeO2，其含量占該層總質(zhì)量的2-3%，各層中Ni或Ni60A含量不變，Al2O3含量相應(yīng)減少2_3%，各層厚度不變。本發(fā)明涂布輥子表面梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)制造方法，按以下步驟次序進(jìn)行
(O制粉將原料粉末Ni/Al合金、Ni60A、Al2O3 ,CeO2按各層不同含量配比稱量備好，用球磨機(jī)進(jìn)行充分混合均勻；
(2)噴涂底層及中間層采用大氣等離子噴涂設(shè)備進(jìn)行等離子噴涂，底層Ni/Al合金層噴涂參數(shù)為電流300-350A、電壓50-55V、主氣流40 L .min'次氣流3. 5 L .min'送粉量10-100 g.mirT1、噴距85-100mm、噴涂角85 90° ;中間層噴涂參數(shù)為電流500-550A、電壓 50-55V、主氣流 40 L .min'次氣流 3. 5 L .min'送粉量 10-100 g .min'噴距 85-100mm、噴涂角85 90° ;
(3 )中間層等離子噴涂同時進(jìn)行在線激光重熔，激光重熔參數(shù)電流為130A-160A，搭接率為40%，光斑直徑I. 5mm，掃描速度為20-100mm · s—1 ；(4 )噴涂陶瓷涂層利用等離子噴涂設(shè)備在涂布輥子表面噴涂Al2O3陶瓷涂層，噴涂參數(shù)為電流500-550A、電壓50-55V、主氣流40 L .min'次氣流3. 5 L .min'送粉量10-100 g mirT1、噴距 85_100mm、噴涂角 85 90。。
本發(fā)明的有益效果是梯度陶瓷涂層能很好地解決印刷包裝機(jī)涂布輥子因磨損而霧化、劃傷、表面鍍層脫落以及長期接觸腐蝕性介質(zhì)造成的腐蝕，采用本發(fā)明生產(chǎn)的輥子耐磨損、耐腐蝕，抗熱震性能優(yōu)異，能長時間在中低溫環(huán)境及腐蝕性介質(zhì)中工作，輥子制作工藝簡單，對環(huán)境無污染。


附圖I是本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程附圖2是大氣等離子噴涂與在線激光重熔生產(chǎn)示意附圖3是激光重熔等離子噴涂梯度陶瓷涂層前后對照圖，其中(a)為等離子噴涂梯度陶瓷涂層，(b)激光重熔等離子噴涂梯度陶瓷涂層。
具體實施例方式本發(fā)明涉及的涂布輥子表面涂層為鎳基Al2O3梯度涂層，該涂層結(jié)構(gòu)具有線性梯度變化特征；制備涂層技術(shù)方案是利用大氣等離子噴涂和在線激光重熔技術(shù)，在印刷包裝機(jī)涂布輥子表面制備梯度陶瓷涂層。本發(fā)明采用的噴涂粉末是Ni/Al合金及添加少量CeO2的Ni60A/Al203粉末，并通過球磨混粉技術(shù)獲得。本發(fā)明采用的噴涂設(shè)備為大氣等離子噴涂設(shè)備，制備鎳基Al2O3梯度陶瓷涂層，噴涂前經(jīng)過噴砂和預(yù)熱處理；打底層材料為Ni/Al合金粉末，涂層厚度為0. Imm ;中間層是由 Ni60A粉末和Al2O3粉末分別按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%、60%、40%、20% (以Ni60A為準(zhǔn))，每層厚度為
0.2mm ;最外層為Al2O3粉末，厚度為0. 2mm ;涂層共6層，厚度是I. Imm ;主要噴涂參數(shù)電流 300-550A、電壓 50-55V、主氣流 40 L mirT1、次氣流 3. 5 L mirT1、送粉量 10-100 g.mirT1、 噴距85-100_、噴涂角85 90。。本發(fā)明采用的激光重熔設(shè)備為功率500W的連續(xù)激光器，主要重熔參數(shù)電流為 130-160A，搭接率為40%，光斑直徑I. 5_，掃描速度為20-100_ s'本發(fā)明采用大氣等離子噴涂與激光重熔同時進(jìn)行的方法，在對輥子表面進(jìn)行等離子焰預(yù)熱后，進(jìn)行等離子噴涂，同時對噴涂層進(jìn)行在線激光重熔。
實施例首先，梯度涂層結(jié)構(gòu)特征參數(shù)確定，根據(jù)輥子工況特點，進(jìn)行涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計，輥子一般應(yīng)具有耐磨損、耐沖擊、耐疲勞特性。本發(fā)明采用線性梯度結(jié)構(gòu)以獲得較好的綜合性倉泛;
其次，造粒制粉微米級Ni/Al合金粉末(-150/+300目)、Ni60A粉末(-150/+300目)、 Al2O3 粉末(IOOnm)和 CeO2 粉末；
梯度涂層的粉末由Ni60A粉末和Al2O3粉末組成，共四層，每層Ni60A粉末和Al2O3按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比分別為80% 20%, 60% 40%, 40% 60%, 20% :80%，最上面一層為純Al2O3層。本發(fā)明的另一方案是在各層中再添加占該層總質(zhì)量2%的CeO2粉末，添加CeO2粉末時，各層中Ni或 Ni60A含量不變，Al2O3含量相應(yīng)減少2%，每層粉末采用球磨混粉技術(shù)混合均勻。再次，將機(jī)加工好的涂布輥子進(jìn)行表面預(yù)處理，先對表面進(jìn)行檢查，觀察是否有裂紋、龜裂等缺陷，然后除油、除銹，備好材料；噴涂前對輥子進(jìn)行表面噴砂處理，將輥子安裝在工作平臺上進(jìn)行噴涂操作；噴涂前先對輥子進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度保持在20(TC左右，然后噴涂打底涂層，材料為Ni/Al合金粉末，最后噴涂表I、表2所設(shè)計各涂層，涂層材料和相應(yīng)的噴涂參數(shù)如表3。
表 I Al203/Ni60A 梯度涂層試樣 I. Imm
權(quán)利要求
1.一種涂布輥子表面的梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于涂層底層為Ni/Al合金層， 其中Ni含量占合金總質(zhì)量的80%，Al為20%，厚度為0. I mm ;涂層中間層為4層Ni60A/ Al2O3復(fù)合層，每層厚度為0. 2mm,與底層相鄰的一層Ni60A含量占Ni60A/Al203涂層總質(zhì)量的80%，Al2O3含量為20%，其余三層Al203、Ni60A兩者的混合比例按質(zhì)量比20%互相增減；涂層表層為Al2O3涂層，厚度為0. 2mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的涂布輥子梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于各層材料中還含有CeO2，其含量占該層總質(zhì)量的2-3%，各層中Ni或Ni60A含量不變，Al2O3含量相應(yīng)減少 2-3%，各層厚度不變。
3.權(quán)利要求I或2所述的涂布輥子表面梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)制造方法，其步驟為(1)制粉將原料粉末Ni/Al合金、Ni60A、Al2O3,CeO2按各層不同含量配比稱量備好， 用球磨機(jī)進(jìn)行充分混合均勻；(2)噴涂底層及中間層采用大氣等離子噴涂設(shè)備進(jìn)行等離子噴涂，底層Ni/Al合金層噴涂參數(shù)為電流300-350A、電壓50-55V、主氣流40 L .min'次氣3. 5 L .min'送粉量 10-100 g.mirT1、噴距85-100mm、噴涂角85 90° ;中間層噴涂參數(shù)為電流500-550A、電壓 50-55V、主氣流 40 L .min'次氣流 3. 5 L .min'送粉量 10-100 g .min'噴距 85-100mm、 噴涂角85 90° ;(3 )中間層等離子噴涂同時進(jìn)行在線激光重熔，激光重熔參數(shù)電流為130A-160A，搭接率為40%，光斑直徑I. 5mm，掃描速度為20-100mm s—1 ；(4 )噴涂陶瓷涂層利用大氣等離子噴涂設(shè)備噴涂Al2O3陶瓷涂層，噴涂參數(shù)為電流 500-550A、電壓 50-55V、主氣流 40 L mirT1、次氣流 3. 5 L mirT1、送粉量 10-100 g.mirT1、 噴距85-100_、噴涂角85 90。。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種涂布輥子表面的梯度陶瓷涂層結(jié)構(gòu)及制造方法。輥子涂層打底層為Ni/Al合金層，其中Ni含量為80wt%，Al含量為20wt%，厚度為0.1mm；涂層中間層為４層Ni60A/Al2O3復(fù)合層，每層Ni60A、Al2O3兩者的混合比例按20wt%互相增減，每層厚度為0.2mm；涂層表層為Al2O3涂層，厚度為0.2mm。包括以下關(guān)鍵步驟(1)制粉；(2)噴涂底層及中間層；(3)中間層等離子噴涂同時進(jìn)行在線激光重熔，(４)噴涂陶瓷涂層。本發(fā)明獲得的梯度陶瓷涂層在中低溫環(huán)境中具有極好的耐磨和耐腐蝕性，且抗沖擊性優(yōu)良。與傳統(tǒng)的鍍鉻輥子相比，具有使用壽命長，無污染等特點。
文檔編號C23C4/12GK102616050SQ20121008485
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者張金星, 程西云, 肖舒 申請人:汕頭大學(xué)