CN102616050A - 一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法 - Google Patents

一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102616050A
CN102616050A CN201210084851XA CN201210084851A CN102616050A CN 102616050 A CN102616050 A CN 102616050A CN 201210084851X A CN201210084851X A CN 201210084851XA CN 201210084851 A CN201210084851 A CN 201210084851A CN 102616050 A CN102616050 A CN 102616050A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
coating
ni60a
content
spraying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201210084851XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102616050B (zh
Inventor
程西云
张金星
肖舒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shantou University
Original Assignee
Shantou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shantou University filed Critical Shantou University
Priority to CN201210084851.XA priority Critical patent/CN102616050B/zh
Publication of CN102616050A publication Critical patent/CN102616050A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102616050B publication Critical patent/CN102616050B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构及制造方法。辊子涂层打底层为Ni/Al合金层，其中Ni含量为80wt%，Al含量为20wt%，厚度为0.1mm；涂层中间层为４层Ni60A/Al2O3复合层，每层Ni60A、Al2O3两者的混合比例按20wt%互相增减，每层厚度为0.2mm；涂层表层为Al2O3涂层，厚度为0.2mm。包括以下关键步骤：（1）制粉；（2）喷涂底层及中间层；（3）中间层等离子喷涂同时进行在线激光重熔，（４）喷涂陶瓷涂层。本发明获得的梯度陶瓷涂层在中低温环境中具有极好的耐磨和耐腐蚀性，且抗冲击性优良。与传统的镀铬辊子相比，具有使用寿命长，无污染等特点。

Description

一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法
技术领域
本发明属表面工程领域，具体涉及一种印刷包装机涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构及制造方法。
背景技术
包装机涂布辊子质量是制约涂布机提速的主要原因之一，目前涂布辊子采用镀铬处理，失效形式为镀铬层因磨损而雾化、划伤、表面镀层脱落以及长期接触腐蚀性介质造成的腐蚀；还有一类涂布辊子由于高温（300℃左右）热震作用，造成镀层脱落等，辊子使用寿命一般为三个月左右。采用大气等离子喷涂和在线激光重熔技术能有效克服镀铬层上述缺陷，特别是等离子喷涂技术，制备出的梯度陶瓷涂层致密性好，结合强度高，孔隙率低，能大大提高辊子的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是设计一种代替镀铬处理的涂布辊子，在印刷包装机涂布辊子表面喷涂梯度陶瓷涂层。
本发明另一目的是提供涂布辊子表面喷涂梯度陶瓷涂层的制造方法。
本发明的涂布辊子涂层结构简单、耐磨，使用寿命长。本发明制备工艺流程简单，成本低，无污染。
本发明的技术方案是这样实现的：一种涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构，其特征在于：涂层底层为Ni/Al合金层，厚度为0.１mm，其中Ni含量占Ni/Al合金总质量的80%，Al为20%；涂层中间层为４层Ni60A/Al2O3复合层，每层厚度为0.2mm，中间层总厚度为0.8mm，与底层相邻的一层Ni60A含量占Ni60A/Al2O3涂层总质量的80%，Al2O3含量为该涂层总质量的20%，其余三层Al2O3、Ni60A两者的混合比例按质量比20%互相增减；涂层表层为Al2O3涂层，厚度为0.２mm。
本发明的涂布辊子梯度陶瓷涂层结构，各层材料中还含有CeO2，其含量占该层总质量的2-3%，各层中Ni或Ni60A含量不变，Al2O3含量相应减少2-3%，各层厚度不变。 
本发明涂布辊子表面梯度陶瓷涂层结构制造方法，按以下步骤次序进行：
（1）制粉：将原料粉末Ni/Al合金、Ni60A、Al2O3 、CeO2按各层不同含量配比称量备好，用球磨机进行充分混合均匀；
（2）喷涂底层及中间层：采用大气等离子喷涂设备进行等离子喷涂，底层Ni/Al合金层喷涂参数为：电流300-350A、电压50-55V、主气流40 L·min-1、次气流3.5 L·min-1、送粉量10-100 g·min-1、喷距85-100mm、喷涂角85～90°；中间层喷涂参数为：电流500-550A、电压50-55V、主气流40 L·min-1、次气流3.5 L·min-1、送粉量10-100 g·min-1、喷距85-100mm、喷涂角85～90°；
（３）中间层等离子喷涂同时进行在线激光重熔，激光重熔参数：电流为130A-160A，搭接率为40%，光斑直径1.5mm，扫描速度为20-100mm·s-1；
（４）喷涂陶瓷涂层：利用等离子喷涂设备在涂布辊子表面喷涂Al2O3陶瓷涂层，喷涂参数为：电流500-550A、电压50-55V、主气流40 L·min-1、次气流3.5 L·min-1、送粉量10-100 g·min-1、喷距85-100mm、喷涂角85～90°。
本发明的有益效果是：梯度陶瓷涂层能很好地解决印刷包装机涂布辊子因磨损而雾化、划伤、表面镀层脱落以及长期接触腐蚀性介质造成的腐蚀，采用本发明生产的辊子耐磨损、耐腐蚀，抗热震性能优异，能长时间在中低温环境及腐蚀性介质中工作，辊子制作工艺简单，对环境无污染。
附图说明
附图1是本发明生产工艺流程图；
附图2是大气等离子喷涂与在线激光重熔生产示意图；
附图3是激光重熔等离子喷涂梯度陶瓷涂层前后对照图, 其中（a）为等离子喷涂梯度陶瓷涂层，（b）激光重熔等离子喷涂梯度陶瓷涂层。
具体实施方式
本发明涉及的涂布辊子表面涂层为镍基Al2O3梯度涂层，该涂层结构具有线性梯度变化特征；制备涂层技术方案是利用大气等离子喷涂和在线激光重熔技术，在印刷包装机涂布辊子表面制备梯度陶瓷涂层。
本发明采用的喷涂粉末是Ni/Al合金及添加少量CeO2的Ni60A/Al2O3粉末，并通过球磨混粉技术获得。
本发明采用的喷涂设备为大气等离子喷涂设备，制备镍基Al2O3梯度陶瓷涂层，喷涂前经过喷砂和预热处理；打底层材料为Ni/Al合金粉末，涂层厚度为0.1mm；中间层是由Ni60A粉末和Al2O3粉末分别按照质量分数80%、60%、40%、20%（以Ni60A为准），每层厚度为0.2mm；最外层为Al2O3粉末，厚度为0.2mm；涂层共6层，厚度是1.1mm；主要喷涂参数：电流300-550A、电压50-55V、主气流40 L·min-1、次气流3.5 L·min-1、送粉量10-100 g·min-1、喷距85-100mm、喷涂角85～90°。
本发明采用的激光重熔设备为功率500W的连续激光器，主要重熔参数：电流为130-160A，搭接率为40%，光斑直径1.5mm，扫描速度为20-100mm·s-1。
本发明采用大气等离子喷涂与激光重熔同时进行的方法，在对辊子表面进行等离子焰预热后，进行等离子喷涂，同时对喷涂层进行在线激光重熔。
实施例
首先，梯度涂层结构特征参数确定，根据辊子工况特点，进行涂层结构设计，辊子一般应具有耐磨损、耐冲击、耐疲劳特性。本发明采用线性梯度结构以获得较好的综合性能；
其次，造粒制粉：微米级Ni/Al合金粉末（-150/+300目）、Ni60A粉末（-150/+300目）、Al2O3粉末（100nm）和CeO2粉末；
梯度涂层的粉末由Ni60A粉末和Al2O3粉末组成，共四层，每层Ni60A粉末和Al2O3按质量分数比分别为80%：20%，60%：40%，40%：60%，20%：80%，最上面一层为纯Al2O3层。本发明的另一方案是在各层中再添加占该层总质量2%的CeO2粉末，添加CeO2粉末时，各层中Ni或Ni60A含量不变，Al2O3含量相应减少2%，每层粉末采用球磨混粉技术混合均匀。
再次，将机加工好的涂布辊子进行表面预处理，先对表面进行检查，观察是否有裂纹、龟裂等缺陷，然后除油、除锈，备好材料；喷涂前对辊子进行表面喷砂处理，将辊子安装在工作平台上进行喷涂操作；喷涂前先对辊子进行预热，预热温度保持在200℃左右，然后喷涂打底涂层，材料为Ni/Al合金粉末，最后喷涂表1、表2所设计各涂层，涂层材料和相应的喷涂参数如表3。
 表1  Al2O3/Ni60A梯度涂层试样1.1mm
Figure 837750DEST_PATH_IMAGE002
 表2  Al2O3/Ni60A（含有2%的CeO2）梯度涂层试样1.1mm
Figure 201210084851X100002DEST_PATH_IMAGE004
表３ 等离子喷涂工艺参数
打底层、中间层喷涂完成后，对涂层进行激光重熔，重熔参数：电流为150A，搭接率为40%，光斑直径1.5mm，扫描速度为60mm/s。然后，喷涂Al2O3陶瓷涂层。喷涂完成后采用外圆磨床对辊子进行精磨处理，并封孔包装。
 以此方法获得的印刷包装机涂布辊子表面涂层，具有梯度结构，其耐磨、耐腐蚀，抗热震性能良好。实验结果显示：普通镀铬辊子表面显微硬度为765HV左右，而Al2O3梯度陶瓷涂层表面显微硬度达到980HV，表面显微硬度提高了28%。综合Al2O3梯度陶瓷涂层极好的耐腐蚀性及抗热震性，其工作寿命较镀铬辊子提高5倍以上，而且无污染，即便出现一定破坏，也能通过本发明进行修复，极大地节约了材料。
本发明在各涂层中添加质量分数为2%的CeO2粉末，涂层显微硬度提高了10%，且分布更加均匀。耐磨性能提高了10%，摩擦因数降低了10%。

Claims (3)

1.一种涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构，其特征在于：涂层底层为Ni/Al合金层，其中Ni含量占合金总质量的80%，Al为20%，厚度为0.１mm；涂层中间层为４层Ni60A/Al2O3复合层，每层厚度为0.2mm，与底层相邻的一层Ni60A含量占Ni60A/Al2O3涂层总质量的80%，Al2O3含量为20%，其余三层Al2O3、Ni60A两者的混合比例按质量比20%互相增减；涂层表层为Al2O3涂层，厚度为0.2mm。
2.根据权利要求1所述的涂布辊子梯度陶瓷涂层结构，其特征在于：各层材料中还含有CeO2，其含量占该层总质量的2-3%，各层中Ni或Ni60A含量不变，Al2O3含量相应减少2-3%，各层厚度不变。
3.权利要求1或2所述的涂布辊子表面梯度陶瓷涂层结构制造方法，其步骤为：
（1）制粉：将原料粉末Ni/Al合金、Ni60A、Al2O3 、CeO2按各层不同含量配比称量备好，用球磨机进行充分混合均匀；
（2）喷涂底层及中间层：采用大气等离子喷涂设备进行等离子喷涂，底层Ni/Al合金层喷涂参数为：电流300-350A、电压50-55V、主气流40 L·min-1、次气流3.5 L·min-1、送粉量10-100 g·min-1、喷距85-100mm、喷涂角85～90°；中间层喷涂参数为：电流500-550A、电压50-55V、主气流40 L·min-1、次气流3.5 L·min-1、送粉量10-100 g·min-1、喷距85-100mm、喷涂角85～90°；
（３）中间层等离子喷涂同时进行在线激光重熔，激光重熔参数：电流为130A-160A，搭接率为40%，光斑直径1.5mm，扫描速度为20-100mm·s-1；
（４）喷涂陶瓷涂层：利用大气等离子喷涂设备喷涂Al2O3陶瓷涂层，喷涂参数为：电流500-550A、电压50-55V、主气流40 L·min-1、次气流3.5 L·min-1、送粉量10-100 g·min-1、喷距85-100mm、喷涂角85～90°。
CN201210084851.XA 2012-03-28 2012-03-28 一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法 Expired - Fee Related CN102616050B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210084851.XA CN102616050B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210084851.XA CN102616050B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102616050A true CN102616050A (zh) 2012-08-01
CN102616050B CN102616050B (zh) 2015-05-13

Family

ID=46556398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210084851.XA Expired - Fee Related CN102616050B (zh) 2012-03-28 2012-03-28 一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102616050B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102978559A (zh) * 2012-11-30 2013-03-20 汕头大学 一种碳纳米管强化热喷涂涂层及其制备方法和应用
CN102978759A (zh) * 2012-12-03 2013-03-20 吴江市社翊纺织有限公司 一种高性能牵引下罗拉的制备方法
CN103695832A (zh) * 2013-12-27 2014-04-02 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种抗磨损抗腐蚀的复合功能涂层
CN104889597A (zh) * 2015-05-09 2015-09-09 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 一种焊接用Co-Mn-Si-Fe纳米焊层及制备方法
CN108004544A (zh) * 2017-12-29 2018-05-08 上海英佛曼纳米科技股份有限公司 一种具有高性能耐腐蚀耐磨损纳米涂层的连续酸解搅拌器叶片
CN110004372A (zh) * 2019-05-22 2019-07-12 马鞍山市恒泰重工机械有限公司 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法
CN115354318A (zh) * 2022-08-26 2022-11-18 江苏大学 一种高耐磨Ni60基复合梯度涂层及制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047113A (zh) * 1989-05-08 1990-11-21 上海钢铁工艺技术研究所 金属部件表面强化处理方法
CN1451537A (zh) * 2003-04-28 2003-10-29 湖南百富瑞材料有限责任公司 一种陶瓷网纹辊的生产和修复方法
CN1614071A (zh) * 2004-09-16 2005-05-11 仪征市福兴科技发展有限公司 高强度耐腐蚀辊件生产工艺
CN1617051A (zh) * 2003-11-13 2005-05-18 施乐公司 金属和陶瓷掺合物的施主辊涂层
CN101113487A (zh) * 2007-09-04 2008-01-30 广州市锐优表面科技有限公司 一种退火炉炉辊表面强化涂层及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047113A (zh) * 1989-05-08 1990-11-21 上海钢铁工艺技术研究所 金属部件表面强化处理方法
CN1451537A (zh) * 2003-04-28 2003-10-29 湖南百富瑞材料有限责任公司 一种陶瓷网纹辊的生产和修复方法
CN1617051A (zh) * 2003-11-13 2005-05-18 施乐公司 金属和陶瓷掺合物的施主辊涂层
CN1614071A (zh) * 2004-09-16 2005-05-11 仪征市福兴科技发展有限公司 高强度耐腐蚀辊件生产工艺
CN101113487A (zh) * 2007-09-04 2008-01-30 广州市锐优表面科技有限公司 一种退火炉炉辊表面强化涂层及其制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102978559A (zh) * 2012-11-30 2013-03-20 汕头大学 一种碳纳米管强化热喷涂涂层及其制备方法和应用
CN102978559B (zh) * 2012-11-30 2015-02-11 汕头大学 一种碳纳米管强化热喷涂涂层及其制备方法和应用
CN102978759A (zh) * 2012-12-03 2013-03-20 吴江市社翊纺织有限公司 一种高性能牵引下罗拉的制备方法
CN103695832A (zh) * 2013-12-27 2014-04-02 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种抗磨损抗腐蚀的复合功能涂层
CN104889597A (zh) * 2015-05-09 2015-09-09 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 一种焊接用Co-Mn-Si-Fe纳米焊层及制备方法
CN108004544A (zh) * 2017-12-29 2018-05-08 上海英佛曼纳米科技股份有限公司 一种具有高性能耐腐蚀耐磨损纳米涂层的连续酸解搅拌器叶片
CN108004544B (zh) * 2017-12-29 2023-09-22 上海英佛曼纳米科技股份有限公司 一种具有高性能耐腐蚀耐磨损纳米涂层的连续酸解搅拌器叶片
CN110004372A (zh) * 2019-05-22 2019-07-12 马鞍山市恒泰重工机械有限公司 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法
CN110004372B (zh) * 2019-05-22 2020-05-22 马鞍山市恒泰重工机械有限公司 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法
CN115354318A (zh) * 2022-08-26 2022-11-18 江苏大学 一种高耐磨Ni60基复合梯度涂层及制备方法
CN115354318B (zh) * 2022-08-26 2023-10-20 江苏大学 一种高耐磨Ni60基复合梯度涂层及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102616050B (zh) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102616050B (zh) 一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法
CN104195492B (zh) 耐磨耐蚀涂层材料及制备方法与涂层及制备方法
CN102154609A (zh) 一种高精度辊件耐磨涂层的制备方法
CN105441857A (zh) 一种锂电池极片轧辊机轧辊表面超音速火焰喷涂的方法
CN103194747A (zh) 一种激光熔覆制造或再制造的耐磨抗蚀风电电机轴的方法
CN106893961A (zh) 一种强化水轮机叶片表面的超音速火焰喷涂方法
CN103088280A (zh) 一种制备铁基涂层用的粉芯丝材、涂层的制备方法及应用
CN109825790A (zh) 一种碳化钨涂层网纹辊的制造方法
CN106435565A (zh) 用于转子轴颈激光再制造的铁基合金粉末及其再制造方法
CN105385978A (zh) 一种电弧喷涂方法
CN1793048A (zh) 大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体
CN105586562A (zh) 一种混凝土泵车活塞杆再制造的工艺
CN206033854U (zh) 一种层流等离子钢轨表面处理装置
CN106637040A (zh) 一种利用层流等离子进行钢轨表面处理的方法
CN105369179B (zh) 一种复合氧化锆高温封严涂层制备方法
CN106637039A (zh) 一种利用层流等离子的钢轨表面处理系统
CN104118195B (zh) 一种轻质耐用型印刷辊
CN205528977U (zh) 一种耐腐蚀的接地网金属陶瓷涂层材料的制备装置
CN103695833A (zh) 一种用于污泥焚烧炉的耐磨防腐涂层的材料、涂层及涂层的制备方法
CN106167889A (zh) 一种合金钢表面涂层熔覆方法
CN103789714B (zh) 一种液压传动构件表面防护涂层的制备方法
Zhang et al. Study of microstructure and phase of plasma sprayed Cr3C2-NiCr coating before and after the sparking plasma sintering
CN102381878A (zh) 具有自毛化特性的平整辊制造方法
CN105170973B (zh) 一种耐磨耐腐蚀涂层原料及应用于钢管的方法
CN108265260B (zh) 一种镍铬硼硅耐磨耐疲劳涂层的制备方法

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150513

Termination date: 20180328