CN102166850B - 一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材及其制备方法和应用 - Google Patents
一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及金属基材的防粘耐磨处理，尤其涉及一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材及其制备方法和采用该基材的传动辊。一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材，该金属基材的表面设有镍基合金涂层，镍基合金涂层的表面弥散结合设有硅聚合物树脂层。本发明还公开了一种制备上述的具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材的方法和采用上述金属基材的传动辊。本发明的产品提升不粘效果，延长使用寿命；减少设备维护维修强度和周期，提高设备使用效率，提升产品质量，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属基材的防粘耐磨处理，尤其涉及一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材及其制备方法和采用该基材的传动辊。
背景技术
在一次性卫生用品设备；橡胶、塑料制品机械和模具；木材、造纸印刷机械；制鞋、制衣、包装等行业应用到涂布机、印刷机、印染机、胶带生产机械、纸尿裤生产机械等。在这些机器的传动辊上往往需要接触涂胶面、印刷面或印染面，未干燥的印刷面和印染面易沾污辊筒而影响产品表面图案。现有一般采用“特氟龙”对辊筒表面进行处理。如中国实用新型专利(申请号：200720199289.X申请日：2007-12-14)公开了一种防粘过箔辊，用于自动烫印模切机中，其中，该防粘过箔辊的外表面涂有特氟龙涂层。
传统的“特氟龙”涂层对热熔胶剥离力大，对于不粘热熔胶的工况中零件表面附着的胶层处理困难，极大地影响了产品品质和生产效率。而且由于特氟龙涂层表面硬度低，不耐划伤和磨损，不粘性能很快磨损失效，使用的效果和寿命极为有限。
中国发明专利(申请号：03116650.4申请日：2003.04.25)公开了一种含碳化硅和聚四氟乙烯的镍磷基复合涂层及其制备方法，涉及耐磨耐蚀涂层及其制备领域。该复合涂层由碳化硅(SiC)、聚四氟乙烯(PTFE)粒子均匀分布于镍磷合金中组成。SiC含量6～22vol.％，氟含量0～2.61wt.％。涂层的制备方法是以NiSO4·6H2O、NaH2PO4·H2O、CH3COONa·3H2O、乳酸、Pb(NO3)2配制基本化学镀镍溶液，加入聚四氟乙烯乳液、SiC粉体和氟碳型和醇类高分子表面活性剂，通过工件的化学镀浴和热处理得到。制得的涂层具有优秀的抗磨损、耐腐蚀、防粘接的综合性能。
发明内容
为了解决和替代在各种工业领域中传统使用的不粘涂层“特氟龙”对热熔胶的剥离力太大及耐磨性能不够而导致不粘性能短时间失效的问题；本发明的第一个目的是一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材；本发明的第二个目的是上述的金属基材的制备方法；本发明的第三个目的是提供采用上述的基材的传动辊。本发明的产品提升不粘效果，延长使用寿命；减少设备维护维修强度和周期，提高设备使用效率，提升产品质量，降低生产成本。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材，该金属基材的表面设有镍基合金涂层，镍基合金涂层的表面弥散结合设有硅聚合物树脂层。
作为优选，上述的镍基合金涂层的层厚为100～200μm。
作为优选，上述的镍基合金涂层的表面硬度为HRC50～HRC60。
作为优选，上述的镍基合金涂层的配方如下：C 0.3-1.5％，Si3.0-6.0％，B2.0-4.5％，Mo0-15％，Cr10-20％，Fe＝20％，余量为Ni。
作为再优选，上述的镍基合金涂层的配方如下：C 0.5-1.1％，Si3.0-5.5％，B3.0-4.5％，Cr15-30％，Fe＝5.0％，余量为Ni。
作为优选，上述的硅聚合物树脂层由加成型硅氧烷树脂固化交联而成。
为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种制备上述的具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材的方法，该方法包括以下的步骤：
(1)对金属基材通过有机溶剂清洗，选择合适的砂料用喷砂的方法对需要喷涂的表面进行喷砂处理；
(2)调节热喷涂的喷涂参数，将镍基合金粉末馈入等离子焰流，在金属基材上均匀的喷涂上一层厚100～200μm合金涂层；
(3)将配合成型的硅聚合物树脂用气喷枪均匀的喷涂在镍基合金涂层上，雾化均匀，在催化剂及高温烘烤的作用下固化，硅聚合物树脂与镍基合金涂层充分结合，形成两种成分弥散结合的涂层结构。
作为优选，上述的喷涂参数如下：所述的电流550A，电压55V，送粉速率：50g/min。
作为优选，上述的硅聚合物树脂采用加成型硅氧烷，催化剂采用复合铂催化剂。
为了实现上述的第三个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种传动辊，该传动辊的基材采用上述任意一项技术方案所述的具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材。
本发明由于采用了上述的技术方案，具有以下的特点：
1、本方法采用高强度的耐磨材料镍基合金为基础材料，使用等离子喷涂方法制备涂层，涂层硬度达到HRC50-60，结合强度达到25MPa。极大地提升了表面强度，显示出优异的耐磨耐擦伤性能。
2、使用硅聚合物树脂为主要原料对涂层进行弥散结合处理，形成合金-聚合物复合涂层。在涂层内合金粒子与聚合物交联牢固，涂层表面能低，具有很强的疏水、疏油、不粘效果。
3、复合涂层表面由直径10～20μm的合金粒子和聚合物间距组成均匀的突峰，类似荷叶表面微米结构中的“乳突”，该形貌与天然荷叶表面极其相似，是表面不粘性的另一重要原因，使涂层具有比“特氟龙”涂层更轻的胶粘剥离力。
附图说明
图1为本发明所述的产品的结构示意图。
图2为本发明所述的产品的表面电镜图片。
具体实施方式
如图1所示的一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材3，该金属基材3的表面设有镍基合金涂层2，镍基合金涂层2的表面弥散结合设有硅聚合物树脂层1，硅聚合物树脂层1由加成型硅氧烷树脂固化交联而成。镍基合金涂层2的层厚为120μm，表面硬度为HRC50～HRC60。
本实施例的镍基合金涂层2的配方如下：C 0.5-1.1％，Si3.0-5.5％，B3.0-4.5％，Cr15-30％，Fe＝5.0％，余量为Ni。
硅聚合物树脂为市售采购自宁波化学工业有限公司：A组分：加成型硅氧烷；B组分：复合铂催化剂。
上述的具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材的方法，该方法包括以下的步骤：
(1)基体材料通过有机溶剂清洗；选择合适的砂料用喷砂的方法对需要喷涂的表面进行喷砂处理，达到Sa3级。
(2)调节热喷涂的喷涂参数，将镍基合金粉末馈入等离子焰流，在金属基材上均匀的喷涂上一层厚120μm合金涂层；所述的电流550A，电压55V，送粉速率：50g/min。
(3)将配合成型的加成型硅氧烷用气喷枪均匀的喷涂在镍基合金涂层上，气压0.01MPA，雾化均匀，由于镍基合金涂层为层状叠层结构，在涂层内存在约10％～15％的空穴，硅聚合物树脂通过渗透方式充满涂层空穴。在所需量的复合铂催化剂及高温烘烤的作用下固化，与镍基合金涂层充分结合，形成两种成分弥散结合的涂层结构。
上述制备得到的涂层属高强度合金(表面的电镜图如图2所示)，表面硬度达HRC50-HRC60；涂层与基体结合强度达25MPA，具有相比特氟龙涂层不可比拟的耐磨性和使用寿命，不粘性能突出，与热熔胶表面剥离力＜5g/25mm。
用纸制品加工行业常用的热熔胶涂覆在本涂层表面，冷却后用手可以很轻易地把胶层剥离，没有任何胶层残留，不粘效果特别显著。比对特氟龙涂层，本涂层胶层的剥离力明显减轻。用铁片等硬物对涂层表面进行刮擦试验，特氟龙涂层马上就被刮伤，露出底层基体，失去了不粘性；本涂层经过数次刮擦，涂层完好无损，不粘性没有明显下降。通过在一次性卫生用品设备上的传动辊上试用，对生产过程中的胶粘污染处理效率明显提高，极大地提高了产品品质和生产效率，解决了该设备乃至该行业的关键技术，极具实用和推广价值。
Claims (7)
1.一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材，其特征在于：该金属基材的表面设有镍基合金涂层，镍基合金涂层的表面弥散结合设有硅聚合物树脂层；所述的镍基合金涂层的配方如下：C 0.3－1.5%，Si3.0－6.0%，B2.0－4.5 %，Mo0－15%,Cr10－20%，Fe≤20%，余量为Ni；所述的硅聚合物树脂层由加成型硅氧烷树脂固化交联而成；上述的金属基材的方法包括以下的步骤：
（1）对金属基材通过有机溶剂清洗，选择合适的砂料用喷砂的方法对需要喷涂的表面进行喷砂处理；
（2）调节热喷涂的喷涂参数，将镍基合金粉末馈入等离子焰流，在金属基材上均匀的喷涂上一层厚100～200μm合金涂层；
（3）将配合成型的硅聚合物树脂用气喷枪均匀的喷涂在镍基合金涂层上，雾化均匀，在催化剂及高温烘烤的作用下固化，硅聚合物树脂与镍基合金涂层充分结合，形成两种成分弥散结合的涂层结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材，其特征在于：镍基合金涂层的表面硬度为HRC50～HRC60。
3.根据权利要求1所述的一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材，，其特征在于镍基合金涂层的配方如下：C 0.5－1.1%，Si3.0－5.5% ，B3.0－4.5 %，Cr15－20%，Fe≤5.0%，余量为Ni。
4.一种制备如权利要求1～3任意一项权利要求所述的具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：
（1）对金属基材通过有机溶剂清洗，选择合适的砂料用喷砂的方法对需要喷涂的表面进行喷砂处理；
（2）调节热喷涂的喷涂参数，将镍基合金粉末馈入等离子焰流，在金属基材上均匀的喷涂上一层厚100～200μm合金涂层；
（3）将配合成型的硅聚合物树脂用气喷枪均匀的喷涂在镍基合金涂层上，雾化均匀，在催化剂及高温烘烤的作用下固化，硅聚合物树脂与镍基合金涂层充分结合，形成两种成分弥散结合的涂层结构。
5.根据权利要求4所述的一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材的方法，其特征在于喷涂参数如下：电流550A，电压55V，送粉速率：50g/min。
6.根据权利要求4所述的一种具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材的方法，其特征在于：硅聚合物树脂采用加成型硅氧烷，催化剂采用复合铂催化剂。
7.一种传动辊，其特征在于：该传动辊的基材采用权利要求1～3任意一项权利要求所述的具有热喷涂防粘耐磨涂层的金属基材。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: DEQING CHANCE THERMAL SPRAYING CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: DEQING COUNTY WUKANG TOWN CHUANGZHI HOT SPRAY FACTORY Effective date: 20140902 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 313200 HUZHOU, ZHEJIANG PROVINCE TO: 313299 HUZHOU, ZHEJIANG PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140902 Address after: 313299 Zhejiang city of Huzhou province Deqing County Zhiyuan Wukang Road No. 692 Patentee after: DEQING CHUANGZHI THERMAL SPRAYING TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 313200 Zhejiang city of Huzhou Province on Bai Xiangxi Wukang Road No. 188 Patentee before: Deqing County Wukang Town Chuangzhi Hot Spray Factory |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 313299 No. 692 Zhiyuan North Road, Wukang Town, Deqing County, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee after: DEQING CHUANGZHI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 313299 No. 692 Zhiyuan North Road, Wukang Town, Deqing County, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee before: DEQING CHUANGZHI THERMAL SPRAYING TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A metal substrate with thermal spraying anti adhesion and wear-resistant coating, its preparation method and application Effective date of registration: 20221030 Granted publication date: 20131218 Pledgee: Zhejiang Deqing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Yong'an sub branch Pledgor: DEQING CHUANGZHI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022330002860 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231012 Granted publication date: 20131218 Pledgee: Zhejiang Deqing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Yong'an sub branch Pledgor: DEQING CHUANGZHI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022330002860 |