玻璃质复合涂层辊的成膜方法及材料的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种在辊轴表面形成玻璃质复合涂层膜的方法，包括：在金属辊轴表面上经喷砂处理后，将玻璃质热喷涂粉末材料经过熔融后喷涂于此表面上，经冷却固化后而形成平滑光亮的玻璃质复合涂层防护膜，此方法也适用于其他材料如木材、塑料、纸制品、水泥制品等。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
等专利技术的详细说明、具有玻璃质复合涂层的金属质辊轴。包括滚筒、滚碾、轧制管等。可提高其的防水性、濡水性、绝缘性、耐候性、耐光性、耐腐蚀性等。如金属表面防锈、耐腐蚀、耐摩损、耐热、绝缘等。此为一种斩新的简便的表面防护处理方法。此专利技术的方法并适用于一切能适合热喷涂附着的材料。以前的例如印刷、造纸、制铁等的金属质辊轴、大多以表面经电镀处理后使用。但是由于大多数在严酷的工作条件下使用。如高温、高湿、腐蚀性介质中等。近来电子制品增加、要求在绝缘条件下进行、又必需满足容易清除表面附着物的条件等。此专利技术为满足以上的条件以近于镜面光洁度来解决表面附着物问题及玻璃质所具有的防锈、耐腐蚀、耐摩损、耐热、绝缘等特性。除金属质材料与玻璃质复合涂层间以热喷涂方法形成不锈钢底涂层后再进行第一层玻璃质复合涂层防护膜的方法之外、在条件允许的情况下、对金属质材料表面经喷砂处理、预热至200～400℃后再以热喷涂方法形成玻璃质复合涂层。冷却或慢冷处理后再经研磨就可得到光亮、平滑、防锈、耐腐蚀、耐磨损、耐热、绝缘等玻璃镜面的玻璃质复合辊轴。一切能适合热喷涂附着的材质或加以表面改性、处理后适合热喷涂附着的材质均可以此方法进行覆膜。关于热喷涂材料、凡是经以热喷涂工艺处理后能形成玻璃质膜层的材料均可以此方法进行覆膜、例如玻璃质粉末及玻璃原料、釉及釉原料、透明或半透明陶瓷及其原料。另外、于上述玻璃材料中掺入适当金属氧化物或颜料即能形成所希望的颜色、添加适当的金属氧化物还可提高膜层的密着性。为了提高如铁等易被腐蚀的金属与涂层间的结合力，可采取以下手段，先将金属表面经喷砂处理形成凹凸面后、以不锈钢进行热喷涂于表面形成80～250微米的覆膜以防止FeO的形成，再进行玻璃质热喷涂而形成玻璃质保护膜层。不锈钢喷涂材料可使用日本标准不锈钢304来进行。还可使用含有镍、铬、钴等合金热喷涂材料。本专利技术使用的等离子热喷涂设备有Plazjet公司的(Plazjet-II200)或Daiichi Metco公司的(TPS-1500)来进行。等离子热喷涂条件参数喷涂周速30m/min。间距20mm/r.p.m.喷涂距离200mm.等离子气体氮气300L/min.氢气70L/min.等离子电流450A.等离子电压390V.预热工序将如前所述以热喷涂方法形成不锈钢底涂层后的金属质辊轴加热至200～400℃。预热温度以热喷涂材料的不同而适当调整，关于热源可使用卤灯照射加热，也可用充氮电热炉来进行，也可直接用等离子热喷涂设备来进行预热。等离子热喷涂预热条件参数喷涂周速30m/min.间距20mm/r.p.m.喷枪距离140mm.等离子气体氮气300L/min.氢气120L/min.等离子电流450A.等离子电压395V.等离子热喷涂工序使用等离子热喷涂设备对经喷砂处理、再升温至400℃预热后进行不锈钢底涂层喷涂再在其表面以表1中的配方进行玻璃质覆膜、而形成具有玻璃质复合涂层的辊轴。热喷涂设备亦可使用众所周知的高速火焰喷涂法、电弧喷涂法、等离子喷涂法等进行施工。膜层厚度可根据使用要求在0.05～5mm范围内。热喷涂材料的成分及制造方法在低预热状态下即可进行热喷涂、并且膜层与被覆物不发生脱落现象作为前题。热喷涂材料构成以三大部分组成、并简单说明其成分在全材料中的作用。第一、主要成分SiO2、以40～65％为宜。SiO2是形成玻璃质的主要氧化物，含量高为好，但是对热膨胀系数、软化点及耐磨耗性有极大的影响。考虑到热膨胀关系和为降低被覆物的预热温度、以40～65％为宜，SiO2的比例高会提高耐磨耗性、耐候性、提高玻璃质保护膜层的性能。但是超过65％以上，熔融时的流动性明显降低，因而增加喷涂难度，SiO2的含量低于40％时、玻璃质保护膜层的耐候性又明显下降。第二、补助成分B2O3，5～30％；Li2O，5～20％；SrO，5～20％。B2O3添加过多，会降低耐磨耗性、耐候性、耐酸性。但是能降低火焰中熔融停留时间(即加快熔融速度)。Li2O的添加会提高覆膜的硬度、耐腐蚀性特别是耐酸性、绝缘性。Li2O的膨胀系数较大，故其添加量可适当调节热喷涂材料与被覆物间的热膨胀关系差，亦可降低软化温度。所以在热膨胀关系的允许下适当增加其含量又能加快在火焰中的熔化速度及增加表面光泽。SrO可起到熔解助剂的作用，降低熔解时的粘度和提高熔解度，SrO的热膨胀系数比较小，在水泥制品上进行热喷涂施工时可适当多渗入。SrO的渗入可提高膜层与被覆物间的结合力。在B2O3，Li2O，SrO间的协同作用下，可使热喷涂材料降低熔点和在热喷涂时降低粘度。第三、添加助剂CaO、Al2O3、MgO、Na2O、K2O、ZnO、ZrO2、SnO2、TiO2、BaO、V2O5、MoO、WO3、P2O5、CeO2等中的一种或二种类以上、以1～25％比例掺入。CaO作为助熔剂的掺入，并可提高化学耐久性，提高硬度、耐磨损及风化腐蚀，降低热膨胀系数，防止龟裂、热喷涂时降低粘度。Al2O3有防止分相作用，提高膜层性能，但分量过多会使耐火度升高，增加喷涂时的困难。Na2O、K2O适当添加、可降低熔点、一般在0.01～1％左右、过多会使耐水性、耐腐蚀性下降。SnO2、可起到熔解助剂的作用、降低熔解时的粘度和提高熔解度。ZnO、适当添加能起到熔解助剂的作用及增加表面光泽。调节色相和乳浊性，但是会大大增加粘度，所以要注意添加量。如果ZnO和SrO共存时，则增加熔融时的流动性、减少气孔、提高膜层表面平滑度。ZnO还能防止或降低热喷涂后膜层的收缩度。MgO、ZnO、有防止分相作用，提高膜层性能，但分量过多会使粘度增加，影响热喷涂时的流动性。TiO2、ZrO2、BaO的少量添加会降低耐火度、提高耐酸性。V2O5、MoO、P2O5、CeO2的少量添加会降低耐火度、从而降低热喷涂温度。WO3的少量添加会降低耐火度、提高膜层硬度，但是添加过多，会在熔融时发生沸腾。如果在不影响本专利技术效果的情况下、添加微量众所周知的氧化物Bi2O3，Tl2O，Y2O3，CdO，PbO等也将会满足特殊要求的。表1、为满足各种的要求如颜色、硬度、致密度、平滑度、熔融温度、使用环境、被复合的材质等等。适当调整微量添加物的种类及混合比例，喷涂设备的条件参数如电压、电流、气体的流速、喷涂距离等即可达到目的。材料的制造方法将根据实际使用条件而配制好的材料均匀地混合后，投入熔融炉内、升温至1200～1500℃后冷却、再将其通过粉碎机粉碎、粒度以10～80微米范围进行分选。若SiO2等比较难熔的成分多的时候、适当使颗粒较细些。反之则较粗些、可改善原料的流动性及热喷涂时的成膜速度。将材料铸成棒状以熔线法进行热喷涂也是可以的。关于非晶质(americium)问题必需注意，急速冷却、将会产生硬度降低等问题，所以在450～700℃之间以100℃/小时的速度进行缓慢冷却、使材料中产生部分结晶核、热喷涂后的覆膜将形成乳浊色。然后粉碎分级而得到所需的热喷涂材料。本专利技术经大量实验，基本掌握其规律，只要适当调整其中的一些条件，如喷涂距离、气体流速、电流、电压、材料的配比等，就能造出很多适应各种各样目的条件下所需的产品。例如造纸行业上所需的含水压轴、但又必需满足耐腐蚀、耐风化、耐磨损、耐热、绝缘等条件。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
在辊轴表面形成玻璃质复合涂层膜的方法，包括：金属质辊轴表面上经喷砂处理后，将玻璃质热喷涂粉末材料经过熔融后喷涂于此表面上，经冷却固化后而形成平滑光亮的玻璃质复合涂层防护膜，此方法也适用于其他材料如木材、塑料、纸制品、水泥制品等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：村田省三，广住俊次，王卫中，
申请(专利权)人：村田宝林技研株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]