CN103882365A - 大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法，即本方法首先对喷涂面预处理，确保无各类缺陷，去除表面油脂，并导轨两端及两侧倒圆角，压板保护非喷涂面及螺孔；对喷涂面进行喷砂粗化处理，控制表面粗糙度，以保证涂层与基体的结合性能；采用超音速火焰喷涂技术，结合机械手自动行走辅助机构，在导轨待喷涂面基体上制备由Ni基合金打底层和Ni基自熔性合金工作层组成的复合涂层；喷涂后去除所有保护压板，待缓冷至室温后先采用压缩空气吹扫清理导轨喷涂面灰尘与杂质，再均匀涂刷环氧树脂类有机涂料，通过渗入到涂层内部封闭气孔以提高涂层致密性和防腐耐磨性能。采用本方法得到导轨表面的复合涂层，满足导轨对大型测量机的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法。
背景技术
大型测量机通过导轨移动实施被测物件的参数测量，大型测量机例如三坐标测量机，其是目前最大的精密测量系统，广泛应用在航空航天、汽车、军工、机床制造、风电、核能等领域，尤其适用于超大零件的精密测量。目前常见的测量机构形式主要有移动桥式、固定桥式、立柱式、龙门式等几种结构，而大型测量机的三向行程都较大，一般采用龙门式结构。因大型测量机跨度大，其最关键的部件主、副导轨的刚度、精度以及可靠性等，对整个测量系统的精密度、可靠性、高效性起着尤为重要的作用，因此对导轨的性能提出了高要求，需满足高密度、抗腐蚀、高直线度等要求。
一般大型测量机的导轨采用优质低碳薄钢板焊接，经过人工时效消除焊接应力而成，其耐腐蚀性、表面状态以及长期可靠性较差，不能满足精密测量的要求；也有在导轨工作面上采用线材喷涂Ni/Ti涂层，但该涂层厚度不均匀，导致导轨变形量较大，且后续磨削时涂层易出现裂纹、剥落，严重影响大型测量机的测量精度及可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法，利用本方法得到导轨表面的复合涂层，满足导轨表面高密度、抗腐蚀、高直线度的要求，提高了大型测量机测量的高精度和高可靠性能。
为解决上述技术问题，本发明大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法包括如下步骤：
步骤一、导轨待喷涂面预处理，目测检查导轨待喷涂面，确保无凹坑、气孔、缺口缺陷，进行着色探伤，确保无裂纹，采用丙酮擦拭待喷涂面去除油脂，将喷涂面两端面及两侧面倒圆角，采用压板固定保护导轨非喷涂面及螺丝孔；
步骤二、对导轨待喷涂面进行喷砂粗化处理，使净化过的基材表面形成均匀凹凸不平的粗糙面，并控制到所要求的粗糙度，确保涂层与基材产生良好的结合；
步骤三、采用超音速火焰喷涂工艺，结合喷涂过程采用机械手辅助机构，在导轨工件待喷涂面基体上制备Ni基合金打底层，增强涂层与导轨基体的结合强度；
步骤四、在导轨待喷涂面基体的Ni基合金打底层上采用超音速火焰喷涂方法工艺制备Ni基自熔性合金工作层，工作层制备后，去除所有保护压板，并缓冷至室温；
步骤五、采用压缩空气吹扫清理导轨表面灰尘与杂质，导轨冷却至室温环境中，在导轨喷涂面区域均匀涂刷环氧树脂类有机涂料，环氧树脂类有机涂料渗入到涂层内部达到封闭气孔，提高涂层致密性和耐磨与防腐性能。
进一步，上述导轨待喷涂面喷砂粗化处理采用自动喷砂机对导轨待喷涂面进行喷砂，喷砂材料为46-120#白刚玉，喷枪与导轨待喷涂面角度90±5o，空气压力5-9kg/cm2，喷枪到导轨待喷涂面距离400-600mm，喷砂后待喷涂面露出均质的金属本色，表面粗糙度控制在Ra4-8μm。
进一步，所述导轨表面复合涂层由NiCr合金打底层和Ni基自熔性合金工作层组成，制备工艺为超音速火焰喷涂技术结合机械手自动行走辅助机构。
进一步，上述Ni基合金打底层制备是将NiCr合金粉末于120-150℃预热120-150min，烘干粉末，采用超音速火焰喷涂工艺，结合机械手辅助机构，将NiCr合金粉末在导轨待喷涂面上喷涂得到Ni基合金打底层，喷涂工艺参数为氧气1750-1950scfh、煤油5.2-6.0gph、送粉气18-25scfh、送粉率65-80g/min、枪距300-400mm，Ni基合金打底层厚度0.1-0.3mm。
进一步，上述Ni基自熔性合金工作层制备是将Ni基自熔性合金NiCrBSi粉末于120-150℃预热120-150min，采用超音速火焰喷涂工艺，结合机械手辅助机构，在Ni基合金打底层上喷涂NiCrBSi合金粉末得到Ni基自熔性合金工作层，喷涂工艺参数为氧气1850-2050scfh、煤油5.0-5.8gph、送粉气22-30scfh、送粉率65-80g/min、枪距300-400mm，涂层总厚度为0.40-0.65mm。
由于本发明大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法采用了上述技术方案，即本方法首先对喷涂面预处理，确保无各类缺陷，去除表面油脂，并导轨两端及两侧倒圆角，压板保护非喷涂面及螺孔；对喷涂面进行喷砂粗化处理，控制表面粗糙度，以保证涂层与基体的结合性能；采用超音速火焰喷涂工艺在导轨待喷涂面基体上制备Ni基合金打底层，增强涂层与导轨基体的结合强度；在Ni基合金打底层上采用超音速火焰喷涂方法制备Ni基自熔性合金工作层；工作层制备后，去除所有保护压板，待缓冷至室温后先采用压缩空气吹扫清理导轨喷涂面灰尘与杂质，再均匀涂刷环氧树脂类有机涂料，通过渗入到涂层内部封闭气孔以提高涂层致密性和防腐耐磨性能。采用本方法得到导轨表面的复合涂层，涂层致密，气孔率<1%，涂层硬度HRC40-46，涂层与工件结合强度>70MPa，且喷涂过程对导轨工件热影响变形小，满足导轨表面高密度、抗腐蚀、高直线度的要求，提高了大型测量机测量的高精度和高可靠性能。
具体实施方式
本发明大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法包括如下步骤：
步骤一、导轨待喷涂面预处理，目测检查导轨待喷涂面，确保无凹坑、气孔、缺口缺陷，进行着色探伤，确保无裂纹，采用丙酮擦拭待喷涂面去除油脂，将喷涂面两端面及两侧面倒圆角，采用压板固定保护导轨非喷涂面及螺丝孔；
步骤二、对导轨待喷涂面进行喷砂粗化处理，使净化过的基材表面形成均匀凹凸不平的粗糙面，并控制到所要求的粗糙度，确保涂层与基材产生良好的结合；
步骤三、采用超音速火焰喷涂工艺，结合喷涂过程采用机械手辅助机构，在导轨工件待喷涂面基体上制备Ni基合金打底层，增强涂层与导轨基体的结合强度；
步骤四、在导轨待喷涂面基体的Ni基合金打底层上采用超音速火焰喷涂方法工艺制备Ni基自熔性合金工作层，工作层制备后，去除所有保护压板，并缓冷至室温；
步骤五、采用压缩空气吹扫清理导轨表面灰尘与杂质，导轨冷却至室温环境中，在导轨喷涂面区域均匀涂刷环氧树脂类有机涂料，环氧树脂类有机涂料渗入到涂层内部达到封闭气孔，提高涂层致密性和耐磨与防腐性能。
进一步，上述导轨待喷涂面喷砂粗化处理采用自动喷砂机对导轨待喷涂面进行喷砂，喷砂材料为46-120#白刚玉，喷枪与导轨待喷涂面角度90±5o，空气压力5-9kg/cm2，喷枪到导轨待喷涂面距离400-600mm，喷砂后待喷涂面露出均质的金属本色，表面粗糙度控制在Ra4-8μm。喷砂处理后，采用干燥、清洁的压缩空气对喷砂面进行清理，吹净附在表面的砂粒或粉尘，并检查确认喷涂面无砂粒镶嵌，无喷砂后暴露的缺陷；喷砂后待喷涂面表面应无油、无脂，露出均质的金属本色，禁止用手触摸，且喷砂区域比喷涂区域需稍大。
进一步，所述导轨表面复合涂层由NiCr合金打底层和Ni基自熔性合金工作层组成，制备工艺为超音速火焰喷涂技术结合机械手自动行走辅助机构。
进一步，上述Ni基合金打底层制备是将NiCr合金粉末于120-150℃预热120-150min，烘干粉末，采用超音速火焰喷涂工艺，结合机械手辅助机构，将NiCr合金粉末在导轨待喷涂面上喷涂得到Ni基合金打底层，喷涂工艺参数为氧气1750-1950scfh、煤油5.2-6.0gph、送粉气18-25scfh、送粉率65-80g/min、枪距300-400mm，Ni基合金打底层厚度0.1-0.3mm。喷涂前采用压缩空气吹去喷涂面灰尘，喷枪火焰预热一遍，随后再进行喷涂，喷涂时需保持喷枪机械手行走轨迹与喷涂面平行，喷枪与喷涂面垂直，两端出头大于100mm，以保证整个喷涂面上的涂层厚度均匀一致。喷涂过程中注意每遍间的冷却，以保证导轨整体变形量在控制范围内。
进一步，上述Ni基自熔性合金工作层制备是将Ni基自熔性合金NiCrBSi粉末于120-150℃预热120-150min，采用超音速火焰喷涂工艺，结合机械手辅助机构，在Ni基合金打底层上喷涂NiCrBSi合金粉末得到Ni基自熔性合金工作层，喷涂工艺参数为氧气1850-2050scfh、煤油5.0-5.8gph、送粉气22-30scfh、送粉率65-80g/min、枪距300-400mm，涂层总厚度为0.40-0.65mm。喷涂过程中，禁止用手直接接触喷涂面，同时注意每遍喷涂间的冷却，避免导轨变形。
采用本方法得到的复合涂层与导轨基体结合强度高，厚度均匀，致密抗腐，孔隙率<1%、涂层硬度HRC40-46、涂层与导轨工件的结合强度>70MPa，且喷涂过程对导轨工件热影响变形小，可以保证大型精密测量机的高精度、高效率和长效可靠性。
Claims (5)
1.一种大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、导轨待喷涂面预处理，目测检查导轨待喷涂面，确保无凹坑、气孔、缺口缺陷，进行着色探伤，确保无裂纹，采用丙酮擦拭待喷涂面去除油脂，将喷涂面两端面及两侧面倒圆角，采用压板固定保护导轨非喷涂面及螺丝孔；
步骤二、对导轨待喷涂面进行喷砂粗化处理，使净化过的基材表面形成均匀凹凸不平的粗糙面，并控制到所要求的粗糙度，确保涂层与基材产生良好的结合；
步骤三、采用超音速火焰喷涂工艺，喷涂过程采用机械手辅助机构，在导轨工件待喷涂面基体上制备Ni基合金打底层，增强涂层与导轨基体的结合强度；
步骤四、在导轨待喷涂面基体的Ni基合金打底层上采用超音速火焰喷涂工艺制备Ni基自熔性合金工作层，工作层制备后，去除所有保护压板，并缓冷至室温；
步骤五、采用压缩空气吹扫清理导轨表面灰尘与杂质，导轨冷却至室温，在导轨喷涂面区域均匀涂刷环氧树脂类有机涂料，环氧树脂类有机涂料渗入到涂层内部封闭气孔，提高涂层致密性和耐磨防腐性能。
2.根据权利要求1所述的大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法，其特征在于：导轨待喷涂面喷砂粗化处理采用自动喷砂机对导轨待喷涂面进行喷砂，喷砂材料为46-120#白刚玉，喷枪与导轨待喷涂面角度90±5o，空气压力5-9kg/cm2，喷枪到导轨待喷涂面距离400-600mm，喷砂后待喷涂面露出均质的金属本色，表面粗糙度控制在Ra4-8μm。
3.根据权利要求1所述的大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法，其特征在于：导轨表面复合涂层由NiCr合金打底层和Ni基自熔性合金工作层组成，制备工艺为超音速火焰喷涂技术结合机械手自动行走辅助机构。
4.根据权利要求1所述的大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法，其特征在于：Ni基合金打底层制备是将NiCr合金粉末于120-150℃预热120-150min，烘干粉末，采用超音速火焰喷涂工艺，结合机械手辅助机构，将NiCr合金粉末在导轨待喷涂面上喷涂得到Ni基合金打底层，喷涂工艺参数为氧气1750-1950scfh、煤油5.2-6.0gph、送粉气18-25scfh、送粉率65-80g/min、枪距300-400mm，Ni基合金打底层厚度0.1-0.3mm。
5.根据权利要求1所述的大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法，其特征在于：Ni基自熔性合金工作层制备是将Ni基自熔性合金NiCrBSi粉末于120-150℃预热120-150min，采用超音速火焰喷涂工艺，结合机械手辅助机构，在Ni基合金打底层上喷涂NiCrBSi合金粉末得到Ni基自熔性合金工作层，喷涂工艺参数为氧气1850-2050scfh、煤油5.0-5.8gph、送粉气22-30scfh、送粉率65-80g/min、枪距300-400mm，涂层总厚度为0.40-0.65mm。
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