CN1036046A - 防噪音和/或振动的涂层涂有上述涂层的部件及该涂层涂覆方法 - Google Patents

Abstract

一种防噪音和/或振动的涂层，它包括一较硬物 质层(2)，该较硬物质层具有含一种材料(4)的孔隙、 空隙、空穴(3)和/或凹部(12)，材料(4)的塑性和弹 性高于上述物质(2)；一种涂有上述涂层的部件。这 种涂层可以通过涂敷施加到部件的表面上，一种提高 较硬物质层(2)的粘着力的表面处理，利用已知的技 术喷涂至少部分处于熔融态并成为液滴的上述物质， 将这个层喷涂到如此处理过的表面上，上述材料(4) 进入在上述物质(2)的凝固滴之间形成的空穴(3) 中。

Description

本发明涉及一种防噪音和/或振动的涂层，更确切地说，涉及向一种可能受振动的部件上，例如圆形或非圆形锯片、抛光机盘、磨削砂轮、扬声器以及金属壁、箱形梁和框架上涂覆的涂层。

已知的防噪音和/或振动的涂层的缺点是，它们不是不十分有效就是只能涂覆到基本上不经受任何应变的平面上。

例如，由金属薄板构成的涂层就属于这种情况，该涂层通过一种粘弹性材料层固定在一个要防噪音的壁上。

本发明的主要任务之一是提供一种上述类型的能在极不同领域中应用的涂层，但是优先应用于振动很容易传播并因而成为十分麻烦的噪音源的金属部件。

按照本发明，为了这一目的，涂层包括一层有孔隙或孔穴的较硬物质，该孔隙或孔穴含有一种塑性或弹性高于上述物质的材料。

上述物质层具有疏松晶格或开孔结构是有利的。

本发明还涉及一种涂有上述防噪音和/或振动的涂层的部件，特别是金属部件。

最后，本发明涉及一种向上述部件上涂覆该涂层的方法。

该方法的特征是，待涂覆的部件表面经受某种表面处理，以保证较硬物质层的粘着力，然后利用喷射至少处于部分熔融状态并作为液滴形式的这种较硬物质，将其涂覆到如此处理过的表面上，例如利用公知的金属涂覆技术，如电弧喷涂、火焰喷涂、等离子体喷涂，真空等离子体喷涂，使上述塑性或弹性材料进入存在于这种较硬物质（接近于流体形式）的凝聚滴之间的空穴或孔隙中，然后这种较硬物质凝固。

从下面给出的描述可清楚了解本发明的其他细节和特点，其中，涂层及将这种涂层涂覆到待涂覆部件上的方法的实例不具有限制作用。

图1是一个部件部分正视图，确切地说是一个涂有本发明涂层的圆锯片正视图。

图2是一个沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的局部剖面示意图。

图3是一个类似图2的剖面图，它表示一种本发明涂层的特殊变种。

在这些图中相同参考符号表示相同部分。

虽然本发明涂层可以涂覆到任何类型的经受声的或非声的振动而进行工作的部件上，例如象受到高速旋转，平移或其相结合运动的部件上，但下面给出的用于说明本发明的描述将局限于在一个圆锯片表面上提供的一种防噪音涂层，例如该圆锯片切割混凝土或天然石料。实际上这是一种有意义的应用。

按照本发明，概括地说这种涂层的特征在于它含有一层有空穴或孔隙3的较硬物质2，空穴或孔隙含有一种塑性或弹性高于物质2的材料4。实际上材料4必须显著低于物质2的坚硬性，同时具有能够吸收在物质层2中产生的振动能的足够稠度。因此，原则上一方面可以引入物质层2提供的孔隙3中的、而另一方面在物质2的作用下能产生变形的任何固体材料都是适用的。因此，这种材料不仅可以是塑料而且可以是例如较软金属材料，最好是较低熔点的上述金属。

图1示出一个圆锯片，它的两个大的表面1上全部涂覆了上述涂层。

在这种具体实施结构中，物质层2有疏松晶格或开孔结构3，其孔隙度最好在8～30%之间。

实际上，当材料4施加到物质层2上时其粘度状态和孔隙3尺寸之间存在一定关系，因为材料4必须能很容易进入上述孔隙中。因此，如果孔隙比较大，则可使用较粘的材料。例如可以是热塑或热固性材料。在热塑材料的情况下，该材料可以熔融状态进入孔隙3中并在此通过冷却固化。在热固性材料的情况下，例如可以利用液态反应混合物进行，反应混合物在孔隙内发生聚合。

在图2更详细示出的特殊具体结构中，较硬物层2基本上由直接相互粘结的颗粒5构成，从而在上述颗粒5之间形成孔隙3，而且上述颗粒在涂层中产生的振动作用下在某种程度上可以彼此相对变形或移动。因此，在上述颗粒之间形成的孔隙3的形状和体积，作为振动的函数、围绕着锯片静止时孔隙所具有的确定的形状和尺寸发生变化。

由于颗粒的这种相对运动，塑性和弹性高于物质2的材料4本身也受到压力和变形，结果，在物质2中产生的振动能在材料4内转变成热能。

锯片产生的振动通常由锯片与一个被锯的物体如混凝土或天然石料接触而产生。

已经发现，当物质层2基本上由平均直径为50和150微米之间的细粒或颗粒组成时获得极好的结果。

有利的是物质层2基本上由直接粘结在一起的凝固金属滴组成并且金属滴利用液态金属喷涂到待覆的表面上。

通常，孔隙、空穴或孔洞3的尺寸大约是30微米，而在多数情况下在10和60微米之间变化。一般来说，优先选择其中孔隙、空穴或孔洞3尽可能多且尽可能均匀分布的层2。

在某些情况下，物质层2可由金属和/或长20～100微米、直径10～40微米的陶瓷纤维构成或含有上述物质。这些纤维统计地相互混合，以便以尽可能均匀的方式获得上述孔隙度。

因此，物质层2可允许由颗粒和纤维混合物构成。

根据本发明的一个特别有利的具体实施方案，物质层2基本上由一种耐磨金属或含金例如铬-镍钢构成。

根据本发明的另一实施方案，按照材料4的性质通过一种具有很高耐磨性的产物例如碳化钨可以保护物质层2。

当材料4由自身公知的酚醛树脂构成时，获得令人满意的结果。

虽然可以使用具有弹性或塑性、而尤其是粘弹性或粘塑性的其它塑料，例如某些环氧树脂和高弹体类型的聚合物。

物质层2也可以利用最好含Ni-Al，Ni-Cr，Mo或等效金属的具有高粘性的固定层6固定在锯片的待涂覆表面1上。

物质层2的厚度可随部件的种类而改变，但是通常在0.1和0.4mm之间，最好在0.2和0.3mm之间。该厚度是部件质量的函数，更确切地说是部件厚度的函数，当涉及一个锯片时，它还是该锯片圆周上的锯齿8的切削刃7的厚度的函数。不言而喻，这种衰减特性直接与涂层厚度成正比，但是通常由于经济原因往往希望获得一种尽可能减小厚度的涂层。但是在某些应用中，这种厚度可以以连续的或不连续的方式从一个部位变化到另一个部位。

而且在其他情况下，如图3剖面图所示，物质层2被固定在待涂覆表面上指定面积10的部位，并且它相对于待涂覆表面的其它面积11至少是部分自由松动或允许松动的。出现这种固定的面积10通常占层2整个表面的75～95%。

在物质层2不粘结到待涂覆表面的面积11中形成凹部12，它以与孔隙3相同的方式填充有材料4。

这些面积例如可以用一种防止层2固定的产品，结合使用一种隔离物而形成，例如使用的产品是一薄层“特氟隆”（聚四氟乙烯）、聚乙烯醇和环氧树脂。

将涂层涂覆到待涂覆表面上例如一个圆锯片的两侧表面上，可按照本发明下述的方式进行。

在第一步操作中，向待涂覆表面施加一种已公知的通常所说的“表面处理”，这种表面处理的任务是使这个表面变得粗糙，至少使物质2向这个表面固定的面积变得粗糙，以便能够产生一个良好而持久的物质层2的粘含作用。

例如可以通过喷砂，如喷矿渣、氧化铝等构成的砂来达到这种粗糙度，砂的粒度最好在0.5和2.5mm之间。

另一种可能性是向飧霰砻媸┬幸恢只Т恚缬靡恢炙帷?

在第二步操作中，如果需要，象上面已经描述的那样可应用固定层6。

在第三步操作也是最重要的操作步骤中，形成通常由耐磨金属构成的物质层2。最好以合适的规定速度将液态金属喷涂到待涂覆表面上来形成物质层。

关于这一点，可利用公知的金属喷涂技术，即电弧喷涂、火焰喷涂、等离子体喷涂和真空等离子体喷涂，或由一种金属丝或由一种金属粉末或由一种纤维等来进行。

按照本发明，细心地控制被喷涂到锯片表面上的金属滴的温度是十分重要的，通过这种温度的严格选择，使液滴是足够粘性的，这种粘性足以使液滴在表面1上形成在物质层2中很不规则形状的不同颗粒，以便获得这个物质层上的最大孔隙度并且整个物质上的孔隙度均匀分布。

另一个参数是喷枪头（图中未示出）与待喷涂表面之间的距离以及喷枪头相对于待喷涂表面的取向和位置。

这个距离必须是，熔融金属滴到达这个表面时该金属滴已部分凝固，并且它们的动能降低到足以使其在与该表面接触时产生最小的变形，同时保证足够的与这个表面的粘着力及相互粘着力。

在第四步操作中，最好是粘弹性或粘塑性材料的材料4被送入较硬物质层2的孔隙3中。

这可以借助浸渍，更确切地说借助真空浸渍来进行。

如果空洞有较小的孔隙或者如果材料2有较高粘性，则应用真空浸渍可能是十分重要的。

另一种工艺例如包括将完全液体的粘弹性材料喷涂到物质层2上，以使其能进入其中。

最后，在材料4已经进入这个物质层的孔隙中之后，该物质层也可以进行磨光。

按照本发明方法的另一种具体方案，物质层2可以应用一种由这种较硬材料和另一种以后能容易用化学方法去除的材料构成的合金。

因此，从这种合金凝固在待涂覆面上的滴中除去上述的另一种材料，可获得一个存在较多孔隙或空洞的最终层，然后可用材料4填充这个最终层。

这种合金例如可由铁和铜组成，然后可以在一种酸中通过溶解除去所存在的铜，随后填入粘弹性或粘塑性材料。

下面给出一些可以更详细说明本发明主题的专门实施例。

实施例1

为了形成上述较硬物质层，使用了具有下列组成的合金：Ni67%、Cr17%、B3%、Si3%、C0.5%、Mo4%、Cu3%、Fe2.5%。熔点约为1100℃的这种合金层通过通常所说的“火焰喷涂”技术喷涂到一块钢板上，火焰喷涂包括将这种合金引入以合适的规定比例供给乙炔和氧的喷枪的火焰中，以使该合金成为熔融状态并通过喷枪火焰喷涂到这块钢板上。在这个实施例中，这种合金例如是平均粒度约为150微米的粉末。通常粒度可以在100和200微米之间变化。所使用的喷枪是一种5P型的METCO喷枪。喷射距离大约是60cm。对乙炔和氧气来说将喷枪流量计的位点控制在34处。在这个钢板上如此形成的硬而多孔的层具有约0.2mm的厚度和约23%的孔隙度。在该层冷却到温度约110～120℃之后，将其用一种已知商业名称“Araldit”、牌号CY221的环氧树脂组成的粘弹性材料浸渍，这种“Araldit”是一种Ciba-Geigy产物，它在温度约110～120℃下达到其最小粘度。

实施例2

在这个实施例中，用于将上述较硬物质喷涂到一个承载物例如一块钢板上的技术是通常所说的电弧喷涂技术。

这种技术包括，在两根金属丝末端之间形成一个电弧，其支承物必须被遮盖及通过压缩空气流将如此熔融的金属喷涂到该承载物上。例如，所使用的金属是一种含Mn2.2%、Cr1.9%和C1.2%的钢，这种钢是直径2mm的丝。电流约400A。所使用的喷枪型号是2RG    METCO。出口处的空气压力是2kg/cm。喷射距离约80cm。所得到的坚硬层的孔隙度约为18%，厚度约为0.4mm。然后用“Alterpaint”公司的酚醛树脂真空浸渍这个坚硬层。

实施例3

在这个实施例中，用于将上述较硬物质层喷涂到一个承载物例如一块承载板上的技术是通常所说的等离子体喷涂技术。按照这种技术，以含90%氩和10%氢的气体中形成一个等离电弧。所使用的硬质材料是一种陶瓷（Al₂O₃87%+TiO₂13%）将粒度约为56-80微米的这种材料的粉末引入该等离子体中。电流约为500A、电压60V。

获得一厚度约0.3mm、孔隙度约15%的坚硬层。然后用已知商业名称“Monotaan    A80”的聚氨基甲酸乙酯高弹体浸渍这个坚硬层。该高弹体已预先加热至约70℃，以提高它向这个坚硬层的渗透性。

不言而喻，本发明不限定于象上面描述的本发明的具体实施方案，在本发明范围内的各种变更是可以想象到的，尤其是有关用于形成带有空洞和/或孔隙的坚硬层的方法以及用于将粘弹性或粘塑性材料施入上述空洞和/或孔隙中的方法。此外，后者材料的性质可以是十分不同的。就形成较硬层的物质来说也是如此。

尤其重要的是，物质层2形成足够硬的骨架，这种骨架在涂层中产生的振动作用下显示出足够的机械抗力，但同时又保持一些韧性。由此得出，在粘弹性或粘塑性材料中不同颗粒必须在某种程度上互相粘结在一起，而不能以自由状态存在，至少对大多数颗粒是这样。

此外，在某些特殊情况下，粘弹性或粘塑性材料可以与较硬物质同时涂覆到待涂覆表面上。

另外在其它情况下，至少较硬物质的一部分也可以用电解或一种公知蒸发技术来形成。例如，如果要在待涂覆面上提供使较硬物质层2不固定在这个待涂覆面上的一些面积（如图3所示），这可能是实用的。在这种情况下，这种物质的第一层薄沉积层可通过电解或蒸发产生，接着通过例如上述技术之一产生第二层沉积，其效率显著高于电解或蒸发。

因此，在实用意义上，在准备用本发明的涂层覆盖的表面上的面积11上形成一层塑性或弹性材料4的涂层。然后通过已蒸发金属的凝结，在这个面上形成一层导电金属薄膜。于是在面积11上形成的物质层4上，象在这个表面的其余部分即面积10上一样也形成了该导电金属膜。随后，这种操作可继之以一种能使硬物质2的层沉积到上述导电金属上的电解。这个层本身不一定必须具有一些空隙，但是已产生在面积11上预先形成的凹部12。

本发明涂层在下述方面十分显著地不同于由一种硬质材料和一种弹性或塑性材料构成的已有涂层（例如它涂在切削工具的齿部）：硬物质形成一个若干层重叠颗粒的多孔层，它本身作为一种骨架存在，在这个骨架中含有弹性或塑性材料，和/或在待涂覆面上限定了一些含有弹性或塑性材料的凹部;而在这些已知方法中，硬质材料通常由硬切削颗粒构成，它们互相刚性固定在一起，只有外表面的颗粒间隙用一种减摩材料填充，或者还有一层孔隙度不超过1～2%的致密金属层刚性固定在要覆盖的整个表面上。

业已发现，这些已知涂层不能防止噪音或振动。

在待覆盖的表面上形成一些形状尽可能不规则的颗粒将有助于获得本发明的具有足够孔隙度的硬物质层2。此外，对所使用的金属粉末来说，有意义的是其颗粒度的固有变化应尽可能小。再有金属被喷涂到要覆盖面上的方式，例如喷射距离和喷枪倾角可能影响硬物质层2的结构。

最后，要喷涂的金属最好必须有最低的硬度，以使要获得的硬物质层有足够的孔隙度，因此可以用较软而可塑的金属，例如铝和铜，为了在层2和要覆盖面之间形成一些凹部，需要特别谨慎使用上述与图3有关的技术。

如果使用有高熔点的较硬产物例如碳化钨或陶瓷材料颗粒结合使用（也可不用）其他金属例如象钴，则在该颗粒涂覆到要覆盖面上之前，可对其进行表面熔化处理，以使这些颗粒能互相粘结并与要覆盖的表面粘结，同时基不上不产生变形。

因此，颗粒包括一个硬的心部，例如熔点约为1600℃的钢，这个被低熔点材料外壳，例如一种熔点约为1000℃的金属外壳所包围的心部对于实现本发明的涂层是完全合适的。事实上，当上述颗粒向待涂覆面涂覆时，足以使形成外壳的材料达熔化温度。在这种情况下，这些颗粒的变化会被限制到最小，以使在这些颗粒之间形成最大孔隙度。其他可能被使用的颗粒是那些塑性或弹性材料的心部被较硬物质所包围的颗粒，例如硅氧烷芯体被金属粉末如镍粉末包围形成的颗粒，或聚酯心部被一种金属膜包围的颗粒。因此这种外壳可以熔化，以使这些颗粒即使在颗粒间不存在孔隙时能互相粘结，因为在这样一种情况下，孔隙是在颗粒本身内。

另外对本发明所能适用的其它技术是粉末冶金，它包括在待覆盖面上热压和烧结金属粉末，这时要注意使这样形成的层达到足够的孔隙度。

总之已经发现，当上述硬物质层含有几层颗粒，以致在这些颗粒间形成的孔隙以均匀方式沿三个方向延伸时，获得良好的防振结果，这与涂覆方法无关。

另外，向硬物质层的孔隙中引入塑性或弹性材料的其他方法包括使用这种材料的，溶液、悬浮液或乳化液按照这种方法，用上述液体浸渍这个硬物质层，并随后蒸发掉多余的液体，以便在孔隙内得到这种固态或半固态材料。

最后，本发明涂层由于易于涂覆并且即使以较薄的厚度仍十分有效，因此，原则上能适用于任何产生振动问题部件的表面上，甚至复杂表面上，例如切削工具、研磨工具等、机器或车辆的金属框架、金属壁，例如汽车车身、摩托车汽缸散热片、扩音器的金属部件等。

总之被认为是本发明一个重要特征的较硬物质层的孔隙度例如可用公知的“静流称重”技术来测定。

Claims (19)

1、一种防噪音和/或振动的涂层，其特征是，该涂层包括一较硬物质层(2)，该物质层具有含材料(4)的孔隙、空隙、空穴(3)和/或凹部(12)，材料(4)的塑性或弹性高于上述物质(2)。

2、一种根据权利要求1的涂层，其特征是，层（2）有一种带有疏松晶格和孔隙（3）的结构。

3、一种根据权利要求1或2的涂层，其特征是，上述层（2）有8～30%的孔隙度，且最好尽可能均匀分布。

4、一种根据权利要求1至3中任一项的涂层，其特征是，上述层（2）基本上由直接相互粘结在一起的颗粒（5）构成，以便在上述颗粒（5）之间形成空穴（3），并且颗粒在涂层中产生的振动作用下可以变形和/或在某种程度上相互相对移动，使包含在空穴（3）中的材料（4）产生变形。

5、一种根据权利要求1至4中任一项的涂层，其特征是，上述层（2）基本上由相互粘结的平均直径50～150微米的颗粒（5）构成。

6、一种根据权利要求1至5中任一项的涂层，其特征是，上述层（2）基本上由相互粘结的凝固金属滴（5）构成。

7、一种根据权利要求1至6中任一项的涂层，其特征是，上述层（2）可以通过喷涂一种液态金属，最好利用叫做火焰喷涂的金属粉末火焰喷涂技术来获得。

8、一种根据权利要求1至7中任一项的涂层，其特征是，上述层（2）含有一种长度20～100微米、直径10～40微米的纤维。

9、一种根据权利要求1至8中任一项的涂层，其特征是，上述层（2）含有一种耐磨金属或合金。

10、一个根据权利要求1至9中任一项的涂层，其特征是，上述材料（4）由一种粘弹性或粘塑性材料，尤其是由一种酚醛树脂构成。

11、一种根据权利要求1至10中任一项的涂层，其中上述层（2）的厚度是0.1～0.4mm，最好是0.2-0.3mm。

12、一种涂有如权利要求1至11中任一项所述的涂层的部件，最好是金属部件。

13、一种根据权利要求12的部件，其特征是，上述层（2）刚性地固定在部件待涂覆面上的指定面积（10）的部位上，并且至少部分地相对于这个面的其他面积（11）是不受约束的。

14、一种根据权利要求13的部件，其特征是，上述层（2）被刚性地固定在待涂覆面上的面积（10）构成这个面或层（2）的75～95%的面积。

15、一种根据权利要求12至14中任一项的部件，其特征是，上述层（2）利用一个固定层（6）固定在这个待涂覆面上，固定层（6）最好含有Ni-Al、Ni-Cr或Mo。

16、一种将权利要求1至11中的任一项的涂层涂覆到一种部件、特别是一种金属部件上待涂覆面上的方法，对部件待涂覆面进行表面处理，以保证较硬物质层（2）的粘着力，利用喷涂至少部分处于熔融态并成为液滴的这种物质，向经过如此处理的面涂覆这个层（2），例如应用自身已知的技术，如电弧喷涂、火焰喷涂、等离子体喷涂，真空等离子体喷涂，上述材料（4）被引入在上述物质（2）凝固滴之间形成的空穴（3）中。

17、一种根据权利要求16的方法，其特征是，上述物质从一定距离喷涂到待涂覆面上，这个距离应是这样，当这些液滴到达上述表面时，它们已经部分凝固，并且其动能显著降低，以便它们与该上述表面接触时经受最小变形，同时保证与上述表面的足够粘着力和相互粘着力，形成上述空穴（3）。

18、一种改进权利要求16至17中任一项的方法，其特征是，上述层（2）被涂覆到一种合金上，该合金由一种形成较硬物质的金属与另一种可很容易用化学方法除去的物质组成，这种其他物质通过形成附加空穴至少可部分涂去，然后材料（4）进入空穴群（3）。

19、一种根据权利要求16至18中任一项的方法，其特征是，上述材料（4）通过浸渍，尤其是真空浸渍进入在较硬物质层提供的空穴（3）中。

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