一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法，包括：一、将氧化硼粉末和石墨烯粉末球磨后烘干，真空烧结，得到碳化硼粉末；二、采用气体雾化法制备粒度为10μm～20μm钨钴基非晶合金粉末；三、将碳化硼粉末和钨钴基非晶合金粉末混合，加入聚乙烯醇粘结剂搅拌均匀，在真空炉中高温烧结至固化后机械破碎，得到碳化硼/钨钴基非晶合金混合喷涂粉末；四、根据涂层梯度要求，进行等离子体喷涂，在高速电梯安全钳工作面得到耐磨损涂层。本发明专利技术制备的涂层具有优异的耐磨损性能，碳化硼/钨钴基非晶合金梯度涂层具有的良好的微观组织结构有利于涂层性能的展现，能够有效的延长高速电梯安全钳的使用寿命。安全钳的使用寿命。安全钳的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于热喷涂处理
，具体涉及一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]当电梯因故障意外下坠时，其速度超过限定值，导致限速器动作，在安全钳制动作用下电梯刹车，从而保障乘客人身安全。因此，安全钳对于保障电梯日常安全运行极为重要。随当代人口增长，发达地区高层建筑群日益增多，整个社会对安全可靠的高效率(运行速度高、承载重)电梯的需求亦愈发强烈。在高速、高载荷服役条件下，电梯安全钳制动块与导轨间的摩擦过程，往往伴随着温度、压力的显著变化，这对安全钳制动块的综合力学性能、热学性能与摩擦磨损性能与各性能参数在服役过程中的稳定性提出了严苛的要求。若安全钳制动块的性能或服役稳定性不能满足设计服役要求，电梯则易出现制动失灵、骤停制动等安全事故隐患。传统的摩擦制动材料(灰铸铁)在摩擦热作用下往往出现过度磨损，摩擦系数下降，故而无法满足当代高性能电梯的安全性要求。
[0003]作为一种关乎生命财产安全的“机电类特种设备”，电梯在现代生活中的应用日益普遍，同时也表现出种类和功能上的多样性。按电梯运行速度，电梯可划分为：(1)低速电梯：其额定运行速度往往低于2m/s；(2)高速电梯：其额定运行速度为4～8m/s，甚至达到12.5m/s；(3)中速电梯：其额定运行速度介于低速电梯与高速电梯之间；(4)超高速电梯：额定运行速度高于12.5m/s。伴随高层建筑的日益增多与高性能电梯研发的不断进步，电梯运行速度越来越快，目前世界上电梯最高运行速度为17m/s。然而，随着近期多起电梯事故的发生，电梯的安全可靠性受到的极大的关注。因此，在高性能电梯的设计制造中，设备安全性成为重要的性能指标之一。作为保障电梯安全的重要构件，安全钳在服役过程中，制动块与导轨间高速摩擦带来的高速升温可能会导致安全钳性能的退化。安全钳制动块作为电梯制动元件，其摩擦性能与稳定性，是确保电梯安全的重要指标。电梯在刹车过程中，往往会在较短时间内表现出强烈摩擦动作。而随着高速电梯(运行速度4～8m/s)日益普及，单位时间内，电梯安全钳所经受的摩擦力和温度变化程度增大。因此，日益增高的电梯运行性能与愈发严苛的服役条件，要求安全钳材料具备更高的高温机械性能与抗磨能力。对于铸铁和碳钢传统结构用材料，其性能指标已经不能满足新型高速电梯制动安全要求。随着热喷涂技术的不断发展和完善，以及应用领域的扩展，采用热喷涂金属涂层，陶瓷涂层，金属陶瓷复合涂层及金属间化合物涂层等工艺，能够有效的控制电梯安全钳使用过程中的磨损问题，是人们所接收的一项经济，可靠的表面处理方法，有效的解决了电梯安全钳防护问题。前期研究通过采用超音速等离子喷涂等新型加工技术，制备了45钢/NixCryBSiz(涂层)和45钢/CoxCryWz(涂层)两种电梯安全钳制动块。电梯刹车试验表明，具备NixCryBSiz涂层的制动块刹车效率较高，但是后续表面分析发现，其硬质化涂层在刹车制动后出现不均匀剥离脱落现象。而具备CoxCry Wz涂层的试样，制动效率相对较低，刹车距离大，同时，其试样表面涂层磨损均匀。通过后续微观组织和剥离形貌分析，发现45钢/NixCryBSiz试样涂层的
不均匀剥离，是由其基体/涂层界面处存在的少量气孔所致。而45钢/CoxCryWz试样中未发现类似气孔。该研究成果表明，采用硬质合金涂层可提高安全钳构件制动性能，但是潜在的组织气孔可能影响构件的服役寿命和制动稳定性。同时，随着安全钳制动块服役条件的日益严苛，传统的铸铁和钢材料、甚至表面涂覆有耐磨涂层的铸铁和钢材料，均面临着严峻的挑战。
[0004]钨是一种有色金属，钨的强度和硬度非常高。由于这种特性，具有硬度高、耐磨性强的钨硬质合金被大规模应用于切削工具、矿山工具中。钨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、穿甲弹、切削金属的刀片、钻头、超硬模具、拉丝模等等，钨的用途十分广泛，涉及矿山、冶金、机械、建筑、交通、电子、化工、轻工、纺织、军工、航天、科技、各个工业领域。
[0005]钨以纯金属状态和以合金系状态广泛应用于现代技术中，合金系状态中最主要的是合金钢、以碳化钨为基的硬质合金、耐磨合金和强热合金。作为最难熔的金属钨是许多热强合金的成分，主要用于强烈耐磨的零件，例如航空发动机的活门、压模热切刀的工作部件、涡轮机叶轮、挖掘设备、犁头的表面涂层。在航空火箭技术中，以及要求机器零件，发动机和一些仪器的高热强度的其它部门中，钨和其它难熔金属(如钽、铌、钼、铼)的合金用作热强材料。
[0006]钴是具有光泽的钢灰色金属，比较硬而脆，钴是铁磁性的，在硬度、抗拉强度、机械加工性能、热力学性质、的电化学行为方面与铁和镍相类似。钴的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。钴作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。金属钴主要用于制取合金。钴基合金是钴和铬、钨、铁、镍组中的一种或几种制成的合金的总称。含有一定量钴的刀具钢可以显著地提高钢的耐磨性和切削性能。在这种材料中，钴将合金组成中其它金属碳化物晶粒结合在一起，使合金具更高的韧性，并减少对冲击的敏感性能，这种合金熔焊在零件表面，可使零件的寿命提高数倍。
[0007]非晶材料较传统晶体材料具有独特而优异的性能，非晶合金不存在如晶界和位错等晶体缺陷，具有更好的耐蚀耐磨性能，并且在变形时不会出现传统合金的加工硬化，因此是很有发展前景的新型材料。但是实际中非晶材料并没有得到更广泛的应用，其主要的原因是非晶材料形态(带材，丝材和粉末)限制了其不能作为大型的结构材料加以应用。利用热喷涂技术制备非晶涂层比较容易实现，因此，可以利用等离子喷涂技术制备钨钴基非晶合金涂层应用在高速电梯安全钳，将在高速电梯安全钳工作面使用过程中的磨损防护领域上有着良好的应用前景。
[0008]碳化硼通常为灰黑色微粉，是已知最坚硬的三种材料之一(其他两种为金刚石、立方相氮化硼)，用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。因具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点。在耐磨材料、陶瓷增强相，尤其在轻质装甲，反应堆中子吸收剂等方面使用。此外，和金刚石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加广泛，在某些地方可以取得价格昂贵的金刚石、常见在磨削、研磨、钻孔等方面的应用。碳化硼还可以作为军舰和直升机的陶瓷涂层，其重量轻并且有抵抗穿甲弹穿透热压涂层成整体防层的能力。在钨钴基非晶合金涂层基础上加入碳化硼硬质陶瓷微粒，能进一步提高涂层的耐磨损性能。
[0009]因此本专利制备的碳化硼/钨钴基非晶合金梯度涂层具有优异的耐磨损性能，用于高速电梯安全钳的防护时，涂层材料显示出优良的耐磨损性能，在该领域有着良好的应用前景。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法。本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将氧化硼粉末和石墨烯粉末置于球磨机中，以无水乙醇和碳化硅磨球为介质，球磨10h～12h；将球磨后的物料烘干，然后在真空条件下烧结，得到碳化硼粉末；步骤二、采用气体雾化法制备粒度为10μm～20μm钨钴基非晶合金粉末；所述钨钴基非晶合金粉末由以下重量百分比的原料混合制成：W40％～45％，Co 40％～45％，Fe 4％～8％，Ni 4％～6％，Cr 2％～4％，Y 1％～2％，C 1％～2％，余量为不可避免的杂质；步骤三、将步骤一中所述碳化硼粉末和步骤二中所述钨钴基非晶合金粉末混合，加入聚乙烯醇粘结剂，在100℃～120℃条件下搅拌均匀，得到混合浆料；将所述混合浆料在真空炉中高温烧结至混合浆料完全固化，然后机械破碎至粒度10μm～20μm的粉末，得到碳化硼/钨钴基非晶合金混合喷涂粉末；所述碳化硼粉末的质量为碳化硼粉末和钨钴基非晶合金粉末总质量的10％～30％；步骤四、对高速电梯安全钳工作面进行表面除锈、除氧化皮和除油清洁处理；根据涂层梯度要求，采用步骤三中所述碳化硼/钨钴基非晶合金混合喷涂粉末对处理后的高速电梯安全钳工作面进行等离子体喷涂，在高速电梯安全钳工作面得到耐磨损涂层。2.根据权利要求1所述的一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述氧化硼粉末中B2O3质量含量大于99％，平均粒径<20μm；步骤一中所述石墨烯粉末为商用增强性石墨烯，比表面积为180m2/g～280m2/g，C含量为70％～80％，平均粒径<10μm；步骤一中所述氧化硼粉末的质量为氧化硼粉末和石墨烯粉末总质量的52％～60％；步骤一中所述烘干的温度为100℃～120℃，时间为2h～4h；步骤一中所述烧结的升温速率为10℃/min～20℃/min，烧结温度为1700℃～1900℃，保温时间为2h～4h，真空度为200Pa～400Pa。3.根据权利要求1所述的一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中制备钨钴基非晶合金粉末的具体方法为：将原料在高真空电弧熔炼系统中进行反复熔炼，得到母合金锭，利用紧耦合雾化设备进行雾化，雾化采用真空感应加热方式，使用石墨坩埚，用高纯氩气进行雾化，雾化温度为2473K～2873K，压力为6MPz～10MPa，导流管直径为6mm～10mm。4.根据权利要求1所述的一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法，其特征在于，还包括步骤四中等离子体喷涂之前将所述碳化硼/钨钴基...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚楠，鲁元，毕成，慕生勇，李红昌，韩园园，吕嘉伦，段光宇，崔雪，任超才，王彪，田佳辰，高睿泽，
申请(专利权)人：西安特种设备检验检测院，
类型：发明
国别省市：