CN104499025A - 一种平模生物质成型机用压辊及该压辊的陶瓷层生长方法 - Google Patents

一种平模生物质成型机用压辊及该压辊的陶瓷层生长方法 Download PDF

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Abstract

一种平模生物质成型机用压辊及该压辊的陶瓷层生长方法，它涉及一种平模生物质成型机用压辊及陶瓷层生长方法，以解决平模生物质成型机用压辊存在适用性差，成本高，耐磨性能差以及使用寿命短的问题，它主要由辊本体和齿圈组成，齿圈通过键套装在辊本体上，所述齿圈主要由基体和基体表面的氧化铝陶瓷层组成，基体的表面采用微弧氧化生成氧化铝陶瓷层，所述基体为铝或铝合金材料。本发明用于平模生物质成型机。

Description

一种平模生物质成型机用压辊及该压辊的陶瓷层生长方法
技术领域
本发明涉及一种平模生物质成型机用压辊及陶瓷层生长方法，具体涉及一种微弧氧化陶瓷层平模生物质成型机齿圈式压辊及该压辊的陶瓷层生长方法。
背景技术
生物质成型机是一种将废弃的秸秆转化为可燃烧的生物质能的机械设备，主要是利用压力将秸秆压制成形使之成为具有高热值的燃料，不但可以解决农民燃烧秸秆造成的环境污染，而且又可以成为可以替代煤等化石燃料的可再生能源。但是由于秸秆在成型过程中受到巨大压力，而且反复滚压，在滚压过程中压辊一直与秸秆原料激烈摩擦，成型机压辊迅速磨损，进而整个压辊报废。因此，一般采用整体金属压辊，压辊进行热处理以提高硬度。
经文献检索，申请号为201210344384.X，申请日为2012年9月17日的中国发明专利申请提出一种在热处理之后的金属表面进行氰化处理的压辊，其硬度达到HRC56-62。但是由于秸秆原材料中含有一定量的沙粒，而秸秆本身也有一定硬度，即使硬度达到HRC56-62，其磨损依然很严重，满足不了生产需要，引起广泛研究。申请号为201220002243.5，申请日为2012年1月5日的中国实用新型专利提出一种在钢质金属表层镶焊硬质合金的压辊，该申请的压辊表面硬度得到提高，但是镶焊不利于进行批量生产，实用性低。申请号为201220061452.7，申请日为2012年2月24日的实用新型专利和申请号为201020133771.5，申请日为2010年3月18日的实用新型专利申请分别提出了分体式压辊总成装置，压辊磨损后可直接更换外圈，避免了材料浪费，降低了加工成本，但是压辊外圈未进行特殊处理，耐磨性很差，使用寿命仍旧较低。申请号为201220010456.2，申请日为2012年1月11日的实用新型专利提出了一种采用分体式结构的压辊，该压辊外套表面采用喷涂陶瓷硬质合金粉末的工艺喷涂，硬度达到了56-62HRC，但是喷涂层与基体结合不紧密，容易脱落碎裂，并且并未达到理想硬度，压辊寿命也只是提高了100h。因此，迫切需要一种耐磨性好，使用寿命长，成本低的压辊。
发明内容
本发明是为解决平模生物质成型机用压辊存在适用性差，成本高，耐磨性能差以及使用寿命短的问题，进而提供一种平模生物质成型机用压辊及该压辊的陶瓷层生长方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
本发明的一种平模生物质成型机用压辊主要由辊本体和齿圈组成，齿圈通过键套装在辊本体上，所述齿圈主要由基体和基体表面的氧化铝陶瓷层组成，基体的表面采用微弧氧化生成氧化铝陶瓷层，所述基体为铝或铝合金材料，氧化铝陶瓷层的厚度为40微米至120微米。
本发明的一种平模生物质成型机用压辊的氧化铝陶瓷层生长方法是按照以下步骤进行：
步骤一、将铝或铝合金齿圈试件进行脱脂处理，用离子水洗去齿圈试件表面的残留溶液；
步骤二、将铝合金齿圈试件固定并连接电源置于盛有电解液的微弧氧化槽中进行处理，正负相电流密度均为4A/dm2-8A/dm2，正负相占空比均为10％-45％，频率为50Hz，反应时间为60-180min，电解液的pH为8-13；
步骤三、反应过程中采用电动搅拌器加速传质，反应过程中电解液温度恒定在25-35℃；
步骤四、反应结束后取出试件用蒸馏水清洗并干燥，即可制得以铝或铝合金为基体的氧化铝陶瓷层。
本发明的有益效果是：
一、本发明的压辊采用辊本体和齿圈分离式结构，齿圈磨损后只需要更换，避免了更换压辊所造成的材料浪费。
二、齿圈采用铝合金基体，突破了采用钢质金属材料制作的传统观念，采用微弧氧化技术在铝合金表面制出超硬耐磨层，构成氧化铝陶瓷层复合结构，整体具有很好的韧性，表面具有超高的硬度。
三、与喷涂陶瓷涂层相比，本发明齿圈表面超硬层采用等离子氧化为氧化铝陶瓷层，该陶瓷层为铝或其合金表面原位生长而成，不仅与铝金属基体结合紧密，而且厚度可以到达上百微米，硬度可达HRC80以上，具有突出的长耐磨寿命优势。使用寿命相比现有喷涂陶瓷涂层的平均寿命提高了2.5倍以上，平均工作天数提高了3倍以上。
四、本发明的压辊，是一种以铝或铝合金为基体的金属陶瓷复合结构压辊，不仅基体具备铝合金金属韧性，而且工作表面还具有陶瓷硬度高，耐磨性能好的优良性能，在使用中可以提高成型机设备的利用率，适用性好，本发明制造成本降低了45％-65％。
附图说明
图1是平模生物质成型机用的压辊的结构示意图，图2是工作表面微弧氧化后的齿圈的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图2说明，本实施方式的一种平模生物质成型机用压辊主要由辊本体1和齿圈2组成，齿圈2通过键套装在辊本体1上，所述齿圈2主要由基体2-1和基体表面的氧化铝陶瓷层2-2组成，基体2-1的表面采用微弧氧化生成氧化铝陶瓷层2-2，所述基体2-1为铝或铝合金材料，氧化铝陶瓷层2-2的厚度为40微米至120微米。
本实施方式的齿圈的齿为布置在外侧的齿圈。
具体实施方式二：结合图1-图2说明，本实施方式所述铝合金为LC9铝合金或LY12铝合金。如此设置，硬度大，成分合理，综合性能良好，可进行热处理强化。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式所述氧化铝陶瓷层2-2主要由疏松层、致密层和过渡层组成，致密层位于疏松层和过渡层之间，过渡层贴靠基体2-1设置。如此设置，疏松层经过磨损后裸露出致密层，致密层有很高的硬度和耐磨性可以抵御物料的磨损。因此，既可以克服整体金属衬套磨损严重，寿命低的问题，又可以解决了整体陶瓷材料无法保证加工精度容易破碎的问题。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式所述氧化铝陶瓷层2-2主要由α相氧化铝和γ相氧化铝组成。如此设置，氧化铝陶瓷膜层从外到内γ-Al2O3相逐渐减少，α-Al2O3相逐渐增多，而α-Al2O3相为晶态的超硬相，到致密层的时候α-Al2O3相增多，耐磨性能很高。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式五：本实施方式所述致密层为α相氧化铝。本实施方式的耐磨性能大幅提高。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：具体实施方式一、二或五的任一具体实施方式所述的一种平模生物质成型机用压辊的氧化铝陶瓷层生长方法按照以下步骤进行：
步骤一、将铝或铝合金齿圈试件进行脱脂处理，用离子水洗去齿圈试件表面的残留溶液；
步骤二、将铝合金齿圈试件固定并连接电源置于盛有电解液的微弧氧化槽中进行处理，正负相电流密度均为4A/dm2-8A/dm2，正负相占空比均为10％-45％，频率为50Hz，反应时间为60-180min，电解液的pH为8-13；
步骤三、反应过程中采用电动搅拌器加速传质，反应过程中电解液温度恒定在25-35℃；
步骤四、反应结束后取出试件用蒸馏水清洗并干燥，即可制得以铝或铝合金为基体的氧化铝陶瓷层。
本实施方式反应完成的氧化铝陶瓷层由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成，氧化铝陶瓷层从外到内γ-Al2O3相逐渐减少，α-Al2O3相逐渐增多，而α-Al2O3相为晶态的超硬相，到致密层的时候α-Al2O3相增多，耐磨性能很高。
具体实施方式七：本实施方式的步骤二中的电解液为NaAlO2、Na3P5O10和CrO3混合液或K2ZrF6和NaH2PO2混合液。述三种化合物性能稳定，适宜进行微弧氧化处理。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是：正负相电流密度均为8A/dm2，正负相占空比均为45％，反应时间为120min。其它与具体实施方式七至九相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七至八之一不同的是：正相电流密度为8A/dm2，负相电流密度为4A/dm2，正负相占空比均为45％，反应时间为60min。其它与具体实施方式七至九相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是：步骤一的齿圈试件采用Al作为基体；步骤二中的正负相电流密度8A/dm2，正负相占空比均为45％，频率为50Hz，反应时间120min，在NaAlO2溶液中在基体的工作表面微弧氧化制备Al2O3陶瓷层，如图2所示。本实施方式的纯Al放电通道中温度不断升高，使γ-Al2O3相都转化为α-Al2O3相，努氏硬度为33.4GPa，氧化铝陶瓷层的厚度为60μm。其它与具体实施方式六至九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是：步骤一采用LC9铝合金作为基体试件。氧化铝陶瓷层厚度较大，在85μm左右。本实施方式的LC9铝合金陶瓷层全部为γ-Al2O3相，硬度16.8Gpa，如表1所示。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十不同的是：步骤一采用LY12铝合金作为基体试件。本实施方式的LY12铝合金的陶瓷层有大量γ-Al2O3相和少量α-Al2O3相，在长时间反复烧结过程中有少量的γ-Al2O3相转化为α-Al2O3相，硬度22.15GPa，陶瓷层的厚度接近100μm，如表1所示。其它与具体实施方式十相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式六至九不同的是：步骤一、采用LY12作为反应基体；步骤二、在Na3P5O10和CrO3电解液体系中对基体的工作表面进行微弧氧化处理，Na3P5O10为成膜稳定剂，CrO3为成膜着色剂，CrO3浓度为2.5g/L，Na3P5O10浓度为10g/L，负相电流密度为4A/dm2，正相电流密度为8A/dm2，反应时间60min，正负相占空比均为45％。制备工作表面微弧氧化陶瓷层。膜层硬度11.2GPa,膜层厚度40μm左右。本实施方式制备的颜色均匀的A1203黑色陶瓷膜。其它与具体实施方式六至九相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式六至九不同的是：步骤一、采用LY12铝合金作为基体试件；步骤二、在浓度8g/L的K2ZrF6中溶液中加6g/L的NaH2PO2，保持正相电流密度恒定为8A/dm2，负相电流密度为12A/dm2，负相占空比为10％，反应时间为180min。本实施方式制备的工作表面微弧氧化陶瓷层，陶瓷层厚度可达120μm，陶瓷层的硬度为17.15GPa。如表1所示。其它与具体实施方式六至九相同。
表1为具体实施方式十一：具体实施方式十二和具体实施方式十四制得的金属陶瓷层复合结构压辊与现有的整体钢质压辊的性能实验数据比对表。
表1：金属陶瓷层复合结构压辊与现有的整体钢质压辊的性能实验数据比对表
名称 实施方式十一 实施方式十二 实施方式十四 钢质压辊
陶瓷层厚度，μm 85 100 120 HRC55-60
累计寿命，h 1152 1216 1752 380
平均工作天数，天 144 152 219 50
提高倍数 1.88 2.04 3.38 —
其中：生物质材料原料为玉米秸秆；平均工作天数按照每天工作8小时折算得出。

Claims (9)

1.一种平模生物质成型机用压辊，其特征在于：它主要由辊本体(1)和齿圈(2)组成，齿圈(2)通过键套装在辊本体(1)上，所述齿圈(2)主要由基体(2-1)和基体表面的氧化铝陶瓷层(2-2)组成，基体(2-1)的表面采用微弧氧化生成氧化铝陶瓷层(2-2)，所述基体(2-1)为铝或铝合金材料，氧化铝陶瓷层(2-2)的厚度为40微米至120微米。
2.根据权利要求1所述的一种平模生物质成型机用压辊，其特征在于：所述铝合金为LC9铝合金或LY12铝合金。
3.根据权利要求1或2所述的一种平模生物质成型机用压辊，其特征在于：所述氧化铝陶瓷层(2-2)主要由疏松层、致密层和过渡层组成，致密层位于疏松层和过渡层之间，过渡层贴靠基体(2-1)设置。
4.根据权利要求1或2所述的一种平模生物质成型机用压辊，其特征在于：所述氧化铝陶瓷层(2-2)主要由α相氧化铝和γ相氧化铝组成。
5.根据权利要求3所述的一种平模生物质成型机用压辊，其特征在于：所述致密层为α相氧化铝。
6.权利要求1、2或5的任一项权利要求所述的一种平模生物质成型机用压辊的氧化铝陶瓷层生长方法，其特征在于：该生长方法按照以下步骤进行：
步骤一、将铝或铝合金齿圈试件进行脱脂处理，用离子水洗去齿圈试件表面的残留溶液；
步骤二、将铝合金齿圈试件固定并连接电源置于盛有电解液的微弧氧化槽中进行处理，正负相电流密度均为4A/dm2-8A/dm2，正负相占空比均为10％-45％，频率为50Hz，反应时间为60-180min，电解液的pH为8-13；
步骤三、反应过程中采用电动搅拌器加速传质，反应过程中电解液温度恒定在25-35℃；
步骤四、反应结束后取出试件用蒸馏水清洗并干燥，即可制得以铝或铝合金为基体的氧化铝陶瓷层。
7.根据权利要求6所述的一种平模生物质成型机用压辊的氧化铝陶瓷层生长方法，其特征在于：步骤二中的电解液为NaAlO2、Na3P5O10和CrO3混合液或K2ZrF6和NaH2PO2混合液。
8.根据权利要求6所述的一种平模生物质成型机用压辊的氧化铝陶瓷层生长方法，其特征在于：正负相电流密度均为8A/dm2，正负相占空比均为45％，反应时间为120min。
9.根据权利要求6所述的一种平模生物质成型机用压辊的氧化铝陶瓷层生长方法，其特征在于：正相电流密度为8A/dm2，负相电流密度为4A/dm2，正负相占空比均为45％，反应时间为60min。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2765904Y (zh) * 2004-12-12 2006-03-22 范兴宽 陶瓷复合压辊
CN101113529A (zh) * 2007-08-24 2008-01-30 西安交通大学 一种镁基微弧氧化电解液及其微弧氧化方法
CN101230474A (zh) * 2007-11-05 2008-07-30 南昌航空大学 微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法
CN201143774Y (zh) * 2007-09-04 2008-11-05 赵培龙 生物质能原料压缩变形处理机
CN201633230U (zh) * 2010-03-18 2010-11-17 农业部规划设计研究院 新型生物质固体环模成型机压辊
CN102672997A (zh) * 2012-04-28 2012-09-19 河南农业大学 一种平模网状模盘生物质成型机
CN102672998A (zh) * 2012-04-28 2012-09-19 河南农业大学 一种平模瓷管生物质成型机
CN202480410U (zh) * 2012-01-05 2012-10-10 尤晓华 一种压辊表面镶焊硬质合金的压块机
CN202540794U (zh) * 2012-02-24 2012-11-21 河北天太生物质能源开发有限公司 分体式压轮总成装置
CN202608092U (zh) * 2012-01-11 2012-12-19 农业部规划设计研究院 一种生物质固体燃料成型机压辊
CN102886916A (zh) * 2012-09-17 2013-01-23 北京奥科瑞丰新能源股份有限公司 用于生物质成型装置中的压轮及其加工方法
CN103619481B (zh) * 2011-06-21 2016-01-13 Khd洪保德韦达克有限公司 具有嵌入到表面中的硬质体的磨辊

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2765904Y (zh) * 2004-12-12 2006-03-22 范兴宽 陶瓷复合压辊
CN101113529A (zh) * 2007-08-24 2008-01-30 西安交通大学 一种镁基微弧氧化电解液及其微弧氧化方法
CN201143774Y (zh) * 2007-09-04 2008-11-05 赵培龙 生物质能原料压缩变形处理机
CN101230474A (zh) * 2007-11-05 2008-07-30 南昌航空大学 微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法
CN201633230U (zh) * 2010-03-18 2010-11-17 农业部规划设计研究院 新型生物质固体环模成型机压辊
CN103619481B (zh) * 2011-06-21 2016-01-13 Khd洪保德韦达克有限公司 具有嵌入到表面中的硬质体的磨辊
CN202480410U (zh) * 2012-01-05 2012-10-10 尤晓华 一种压辊表面镶焊硬质合金的压块机
CN202608092U (zh) * 2012-01-11 2012-12-19 农业部规划设计研究院 一种生物质固体燃料成型机压辊
CN202540794U (zh) * 2012-02-24 2012-11-21 河北天太生物质能源开发有限公司 分体式压轮总成装置
CN102672997A (zh) * 2012-04-28 2012-09-19 河南农业大学 一种平模网状模盘生物质成型机
CN102672998A (zh) * 2012-04-28 2012-09-19 河南农业大学 一种平模瓷管生物质成型机
CN102886916A (zh) * 2012-09-17 2013-01-23 北京奥科瑞丰新能源股份有限公司 用于生物质成型装置中的压轮及其加工方法

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