專(zhuān)利名稱：玻璃質(zhì)熱噴涂覆合層輥及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械部件輥的產(chǎn)品及其制法，特別是金屬基材經(jīng)鍍覆而成的輥及其制法。
輥(滾)筒和輥軸(以下簡(jiǎn)稱為輥)是許多種生產(chǎn)機(jī)械中不可缺少的零部件。各種生產(chǎn)對(duì)輥有不同的要求，如造紙機(jī)的熱壓滾筒、熱平滑滾筒不僅要求表面平滑，而且要求在濕熱條件下有很好的耐磨、耐腐蝕性及與紙有很好的剝離性，同時(shí)有一定的親水性，傳統(tǒng)所用整體花崗巖石輥在提高速度和溫差加大時(shí)易斷裂，近來(lái)開(kāi)發(fā)的用陶瓷熱噴涂制成的輥具有與花崗石材料有同樣的高潤(rùn)濕性，但因在高溫、高濕環(huán)境中長(zhǎng)期、連續(xù)使用，其表面及內(nèi)部貫穿氣孔易產(chǎn)生生銹和腐蝕，僅管可用樹(shù)脂類(lèi)進(jìn)行封孔，而磨損后仍然存在這些問(wèn)題。又如平板印刷機(jī)的傳水輥，要求水膜厚度均一且薄，目前所用鍍鉻輥親水性差(與水的接觸角為84°)，加入10％的異丙醇可以改善使之與水接觸角成55°，但這不僅增加了成本、易造成環(huán)境污染，而且易使橡膠刮板輥的橡膠部分變形而報(bào)廢。JP昭62-116868所述的Cr2O3、Al2O3、SiO2表面層輥及JP昭62-136353在前一專(zhuān)利的基礎(chǔ)上有陶瓷封孔處理層輥，僅管克服了以上缺陷，但在印刷機(jī)中使用仍然存在親水性不好及水膜厚度、均勻度不好等方面的不足。
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一類(lèi)具有無(wú)氣孔、耐磨、耐腐蝕、有較好親水性等性能，適用于造紙、印刷及其他特殊用途的復(fù)合層輥及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是先將金屬輥軸表面打毛，將其加熱至400～700℃，結(jié)合其熱膨脹系數(shù)選用適宜的玻璃質(zhì)熱噴涂材料(粒度為10～80μm)進(jìn)行熱噴涂，使其形成500～2500μm厚度的膜層(以800～1000μm為宜)，進(jìn)行表面研磨至光潔度為1.6～0.8S后，成為復(fù)合層玻璃輥。為提高金屬與玻璃質(zhì)熱噴涂膜層的密著性、親合性，以及防止金屬預(yù)熱時(shí)形成氧化層，可在金屬基材面上先行噴涂一層金屬Ni、Co、Cr或其合金(即打底)，然后進(jìn)行玻璃質(zhì)熱噴涂材料的熱噴涂和研磨加工。為了加強(qiáng)表面硬度、防異物附著，可在玻璃質(zhì)材料膜層外再噴涂一層厚度為30～70μm的金屬、合金、金屬或非金屬元素氧化物或非氧化物系列的陶瓷材料，然后研磨而成復(fù)合層輥。所用的玻璃質(zhì)熱噴涂材料是以SiO2(40～65％)為主，輔以B2O3(5～30％)、Li2O(5～20％)、SrO(5～20％)、選加Ca、Mg、Al、Na、K、Zn、Zr、Sn、Ti、Ba、V、Mo、W、P、Ce等一種或多種的氧化物(1～25％，以上均為W％)經(jīng)熔融粉碎篩分而成。熱噴涂采用高速火焰、電孤或等離子噴涂方法。輥面平滑無(wú)氣孔如需要有一定的氣孔率，可由調(diào)節(jié)噴涂設(shè)備的條件參數(shù)及材料的粒徑等來(lái)達(dá)到，這種氣孔為無(wú)貫穿氣孔。所述最外層熱噴涂的金屬可以是Zn、Al、Mo、Sn、Pb、Ni、Ca、W等；所述合金為Zn-Al、Ni-Cr、Ni基、Co基合金，以及不銹鋼、自熔性合金等；所述的陶瓷材料可以是Al、Zr、Cr、Ti、Ni、Be、Hf、Si、Mg等的氧化物，可以是Cr、Ti、Zr、V、Hf、W、Ta等的硼化物，也可以是B、Cr、Ti、Zr、W、Mo、Si、Hf、V等的碳化物。其中以WC、Cr3C2為常用的表面熱噴涂材料，其硬度高，耐磨性好，致密度好，耐腐蝕。本發(fā)明的這種輥加熱至500℃時(shí)置入水中不裂，不變形有很好的耐熱沖擊性。由于玻璃質(zhì)熱噴涂材料和外層材料都可以選擇，所以能制成符合不同要求的各種類(lèi)型輥。例如用作造紙機(jī)中的熱壓滾筒與熱平滑滾筒能滿足其熱濕剝離性、耐磨性、耐腐蝕性的要求。這種輥的親水性較好，與水的接觸角達(dá)38°，用作印刷機(jī)中作傳水輥，所傳水膜薄且均一，利于紙的干燥，特別是可以提高印刷機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)18000～25000轉(zhuǎn)/小時(shí)，印刷質(zhì)量不變。
本發(fā)明提供了一種新的玻璃質(zhì)復(fù)合輥，不僅有優(yōu)良的耐熱、耐磨、耐腐蝕和耐熱沖擊性能，而且可以調(diào)節(jié)復(fù)層材料的組成和制作工藝制成(1)對(duì)氣孔率有不同要求的復(fù)合層輥，特別是可以制成無(wú)氣孔的復(fù)合層輥；(2)對(duì)親水程度有不同要求的復(fù)合層輥，特別是可以制成與水接觸角達(dá)38°的親水性如此好的復(fù)合層輥。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的這些特點(diǎn)是十分突出的。
實(shí)例1用金屬材質(zhì)為SUW-35(JIS)的輥軸加熱至450～550℃，選用玻璃質(zhì)熱噴涂材料(其組成SiO265％，B2O39％，Li2O 16％，SrO 2％，Al2O35％，ZnO 1％，ZrO32％；粒度10～40μm)，用PLAZJET(TM)-2-200型等離子熱噴涂機(jī)進(jìn)行熱噴涂，等離子氣體采用氮?dú)?300L/min)和氫氣(120L/min)，等離子電流450A，電壓390V。噴涂膜層2.5mm，經(jīng)研磨至表面光潔度為1.6S，表面平整均一、光滑、無(wú)氣孔、致密如鏡面，輥與水接觸角約為38°，親水性很好。經(jīng)安裝于高速平板印刷機(jī)中作傳水輥運(yùn)轉(zhuǎn)，水膜均一，不用加異丙醇，水舟中無(wú)油、提速可達(dá)25000張/小時(shí)，印刷品質(zhì)量上乘。
實(shí)例2金屬材料為SS(JIS)質(zhì)的輥軸，將其加熱至150～200℃，熱噴涂一層Ni-Cr含金，膜層厚約50μm；再將其加熱至450～650℃用玻璃質(zhì)熱噴涂材料(組成為SiO250％，B2O317％，Li2O16％，SrO與Al2O3各為4％，CaO 3％，TiO21％，ZnO 1％，ZrO22％，SnO與BaO各為1％，粒度10～80μm)進(jìn)行等離子噴涂，噴涂條件下與實(shí)例1相同，膜層厚800～1000μm，經(jīng)研磨表面光潔度0.8S，用于造紙機(jī)中作熱壓輥和校平輥，耐磨、耐腐蝕，且紙質(zhì)均一、平整，且使用壽命是花崗巖軸的拾倍以上。
實(shí)例3熱膨脹系數(shù)為12.0×10-6的SS(JIS)材質(zhì)的金屬輥軸，先熱噴涂一層Ni-Cr(約50μm厚)，加熱400～700℃，選用粒度為10～40μm的玻璃質(zhì)熱噴涂材料(組成為SiO240％，B2O317％，Li2O15％，SrO 4％，Al2O32％，CaO 2％，K2O 0.5％，MgO和ZnO各2％，ZrO212％，SnO21％，BaO 2％，CeO 0.5％，粒度10～40μm，體膨脹系數(shù)364×10-7)進(jìn)行等離子熱噴涂，膜層厚800～1000μm。待玻璃膜層形成后，在同樣條件下用等離子熱噴涂法噴涂Cr3C2，在玻璃膜層上形成約50μm厚的Cr3C2膜層。冷卻后經(jīng)研磨至表面光潔度為0.8S，成為無(wú)氣孔、防腐蝕、剝離性和耐熱性、耐磨性均好的造紙和機(jī)用輥。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)用復(fù)合層輥，其特征在于是一種玻璃質(zhì)復(fù)合層輥；是在金屬輥軸基材上覆著一層經(jīng)噴涂而成的玻璃質(zhì)層，厚度500～2500μm，輥面平滑，其表面光潔度為1.6～0.8S，無(wú)氣孔或無(wú)貫穿氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃質(zhì)復(fù)合層輥，其特征在于在金屬輥軸與玻璃質(zhì)層之間有一層由金屬Co、Ni、Cr或其合金組成的打底層。
3.如權(quán)利要求1所述的玻璃質(zhì)復(fù)合層輥，其特征在于在玻璃質(zhì)層外有至少覆著一層金屬，合金或氧化物和非氧化物系列的熱噴涂的陶瓷層。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的玻璃質(zhì)復(fù)合層輥，其特征為所述打底層是Ni-Cr合金層；玻璃質(zhì)層厚800～1000μm；其外的陶瓷層為WC或Cr3C2層，層厚30～70μm，表面平滑，光潔度為0.8S，無(wú)氣孔。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合層輥的制法，其特征在于其工藝為金屬輥軸加熱400～700℃下用粒度為10～80μm的以SiO2為主要組成的玻璃質(zhì)熱噴涂材料進(jìn)行熱噴涂覆膜，厚度為500～2500μm，然后進(jìn)行研磨至需要光潔度。
6.如權(quán)利要求5所述玻璃質(zhì)復(fù)合層輥的制法，其特征在于熱噴涂玻璃質(zhì)材料之前對(duì)金屬輥軸用金屬Co、Ni、Cr或其合金進(jìn)行一次熱噴涂打底，然后將其加熱至400～700℃進(jìn)行玻璃質(zhì)熱噴涂材料的熱噴涂。
7.如權(quán)利要求5或6所述玻璃質(zhì)復(fù)合層輥的制法，其特征在于在玻璃質(zhì)熱噴涂材料進(jìn)行熱噴涂以后，在同樣條件下用金屬、合金、金屬或非金屬元素的氧化物或非氧化物系列陶瓷材料進(jìn)行至少一層的熱噴涂，然后進(jìn)行研磨至需要的光潔度。
8.如權(quán)利要求7所述玻璃質(zhì)復(fù)合層輥的制法，其特征在于所述的用陶瓷材料進(jìn)行熱噴涂是用WC或Cr3O2進(jìn)行熱噴涂。
全文摘要
一種玻璃質(zhì)熱噴涂覆合層輥,是在金屬輥軸面上選用以SiO
文檔編號(hào)C23C4/10GK1184164SQ9711727
公開(kāi)日1998年6月10日 申請(qǐng)日期1997年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月19日
發(fā)明者王衛(wèi)中 申請(qǐng)人:王衛(wèi)中