玻璃质热喷涂复合层辊及其制法制造技术

一种玻璃质热喷涂覆合层辊，是在金属辊轴面上选用以ＳｉＯ↓［２］为主的玻璃质热喷涂材料进行热喷涂而成。为了增加其对金属辊轴的附着力，可以事先在辊轴上用Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ或其合金热喷涂打底，然后再热喷涂玻璃质材料。为了增加表面硬度等性能，在玻璃质层外再喷涂至少一层金属、合金或陶瓷材料，经研磨后的复合层辊表面平整光滑，无气孔或无贯穿气孔，有很好的耐磨、耐腐蚀、耐热冲击性和亲水性。适用于造纸、印刷等行业的特殊要求。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械部件辊的产品及其制法，特别是金属基材经镀覆而成的辊及其制法。辊(滚)筒和辊轴(以下简称为辊)是许多种生产机械中不可缺少的零部件。各种生产对辊有不同的要求，如造纸机的热压滚筒、热平滑滚筒不仅要求表面平滑，而且要求在湿热条件下有很好的耐磨、耐腐蚀性及与纸有很好的剥离性，同时有一定的亲水性，传统所用整体花岗岩石辊在提高速度和温差加大时易断裂，近来开发的用陶瓷热喷涂制成的辊具有与花岗石材料有同样的高润湿性，但因在高温、高湿环境中长期、连续使用，其表面及内部贯穿气孔易产生生锈和腐蚀，仅管可用树脂类进行封孔，而磨损后仍然存在这些问题。又如平板印刷机的传水辊，要求水膜厚度均一且薄，目前所用镀铬辊亲水性差(与水的接触角为84°)，加入10％的异丙醇可以改善使之与水接触角成55°，但这不仅增加了成本、易造成环境污染，而且易使橡胶刮板辊的橡胶部分变形而报废。JP昭62-116868所述的Cr2O3、Al2O3、SiO2表面层辊及JP昭62-136353在前一专利的基础上有陶瓷封孔处理层辊，仅管克服了以上缺陷，但在印刷机中使用仍然存在亲水性不好及水膜厚度、均匀度不好等方面的不足。针对以上现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一类具有无气孔、耐磨、耐腐蚀、有较好亲水性等性能，适用于造纸、印刷及其他特殊用途的复合层辊及其制造方法。本专利技术的技术方案是先将金属辊轴表面打毛，将其加热至400～700℃，结合其热膨胀系数选用适宜的玻璃质热喷涂材料(粒度为10～80μm)进行热喷涂，使其形成500～2500μm厚度的膜层(以800～1000μm为宜)，进行表面研磨至光洁度为1.6～0.8S后，成为复合层玻璃辊。为提高金属与玻璃质热喷涂膜层的密着性、亲合性，以及防止金属预热时形成氧化层，可在金属基材面上先行喷涂一层金属Ni、Co、Cr或其合金(即打底)，然后进行玻璃质热喷涂材料的热喷涂和研磨加工。为了加强表面硬度、防异物附着，可在玻璃质材料膜层外再喷涂一层厚度为30～70μm的金属、合金、金属或非金属元素氧化物或非氧化物系列的陶瓷材料，然后研磨而成复合层辊。所用的玻璃质热喷涂材料是以SiO2(40～65％)为主，辅以B2O3(5～30％)、Li2O(5～20％)、SrO(5～20％)、选加Ca、Mg、Al、Na、K、Zn、Zr、Sn、Ti、Ba、V、Mo、W、P、Ce等一种或多种的氧化物(1～25％，以上均为W％)经熔融粉碎筛分而成。热喷涂采用高速火焰、电孤或等离子喷涂方法。辊面平滑无气孔如需要有一定的气孔率，可由调节喷涂设备的条件参数及材料的粒径等来达到，这种气孔为无贯穿气孔。所述最外层热喷涂的金属可以是Zn、Al、Mo、Sn、Pb、Ni、Ca、W等；所述合金为Zn-Al、Ni-Cr、Ni基、Co基合金，以及不锈钢、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为常用的表面热喷涂材料，其硬度高，耐磨性好，致密度好，耐腐蚀。本专利技术的这种辊加热至500℃时置入水中不裂，不变形有很好的耐热冲击性。由于玻璃质热喷涂材料和外层材料都可以选择，所以能制成符合不同要求的各种类型辊。例如用作造纸机中的热压滚筒与热平滑滚筒能满足其热湿剥离性、耐磨性、耐腐蚀性的要求。这种辊的亲水性较好，与水的接触角达38°，用作印刷机中作传水辊，所传水膜薄且均一，利于纸的干燥，特别是可以提高印刷机的转速达18000～25000转/小时，印刷质量不变。本专利技术提供了一种新的玻璃质复合辊，不仅有优良的耐热、耐磨、耐腐蚀和耐热冲击性能，而且可以调节复层材料的组成和制作工艺制成(1)对气孔率有不同要求的复合层辊，特别是可以制成无气孔的复合层辊；(2)对亲水程度有不同要求的复合层辊，特别是可以制成与水接触角达38°的亲水性如此好的复合层辊。与现有技术相比本专利技术的这些特点是十分突出的。实例1用金属材质为SUW-35(JIS)的辊轴加热至450～550℃，选用玻璃质热喷涂材料(其组成SiO265％，B2O39％，Li2O 16％，SrO 2％，Al2O35％，ZnO 1％，ZrO32％；粒度10～40μm)，用PLAZJET(TM)-2-200型等离子热喷涂机进行热喷涂，等离子气体采用氮气(300L/min)和氢气(120L/min)，等离子电流450A，电压390V。喷涂膜层2.5mm，经研磨至表面光洁度为1.6S，表面平整均一、光滑、无气孔、致密如镜面，辊与水接触角约为38°，亲水性很好。经安装于高速平板印刷机中作传水辊运转，水膜均一，不用加异丙醇，水舟中无油、提速可达25000张/小时，印刷品质量上乘。实例2金属材料为SS(JIS)质的辊轴，将其加热至150～200℃，热喷涂一层Ni-Cr含金，膜层厚约50μm；再将其加热至450～650℃用玻璃质热喷涂材料(组成为SiO250％，B2O317％，Li2O16％，SrO与Al2O3各为4％，CaO 3％，TiO21％，ZnO 1％，ZrO22％，SnO与BaO各为1％，粒度10～80μm)进行等离子喷涂，喷涂条件下与实例1相同，膜层厚800～1000μm，经研磨表面光洁度0.8S，用于造纸机中作热压辊和校平辊，耐磨、耐腐蚀，且纸质均一、平整，且使用寿命是花岗岩轴的拾倍以上。实例3热膨胀系数为12.0×10-6的SS(JIS)材质的金属辊轴，先热喷涂一层Ni-Cr(约50μm厚)，加热400～700℃，选用粒度为10～40μm的玻璃质热喷涂材料(组成为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，体膨胀系数364×10-7)进行等离子热喷涂，膜层厚800～1000μm。待玻璃膜层形成后，在同样条件下用等离子热喷涂法喷涂Cr3C2，在玻璃膜层上形成约50μm厚的Cr3C2膜层。冷却后经研磨至表面光洁度为0.8S，成为无气孔、防腐蚀、剥离性和耐热性、耐磨性均好的造纸和机用辊。权利要求1.一种工业用复合层辊，其特征在于是一种玻璃质复合层辊；是在金属辊轴基材上覆着一层经喷涂而成的玻璃质层，厚度500～2500μm，辊面平滑，其表面光洁度为1.6～0.8S，无气孔或无贯穿气孔。2.如权利要求1所述的玻璃质复合层辊，其特征在于在金属辊轴与玻璃质层之间有一层由金属Co、Ni、Cr或其合金组成的打底层。3.如权利要求1所述的玻璃质复合层辊，其特征在于在玻璃质层外有至少覆着一层金属，合金或氧化物和非氧化物系列的热喷涂的陶瓷层。4.如权利要求1、2或3所述的玻璃质复合层辊，其特征为所述打底层是Ni-Cr合金层；玻璃质层厚800～1000μm；其外的陶瓷层为WC或Cr3C2层，层厚30～70μm，表面平滑，光洁度为0.8S，无气孔。5.如权利要求1所述的复合层辊的制法，其特征在于其工艺为金属辊轴加热400～700℃下用粒度为10～80μm的以SiO2为主要组成的玻璃质热喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业用复合层辊，其特征在于是一种玻璃质复合层辊；是在金属辊轴基材上覆着一层经喷涂而成的玻璃质层，厚度５００～２５００μｍ，辊面平滑，其表面光洁度为１．６～０．８Ｓ，无气孔或无贯穿气孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫中，
申请(专利权)人：王卫中，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]