CN104968825A - 涂覆方法、尤其是辊涂方法以及被涂覆的物体、尤其是被涂覆的辊 - Google Patents

Abstract

涂覆方法，在其中首先借助高速火焰喷涂对表面进行涂覆，随后以在时间上和/或在位置上偏移的方式对借助高速火焰喷涂所施加的层和/或对被涂覆的表面进行局部退火，以使被涂覆的物体的关于边缘挤压的敏感度，在点状和线状的应力作用下的敏感度，以及关于冲击应力的敏感度最小化。

Description

涂覆方法、尤其是辊涂方法以及被涂覆的物体、尤其是被涂覆的辊

技术领域

本发明涉及一种涂覆方法，以及一种带有涂层的物体。本发明尤其涉及一种辊涂方法和一种带有涂层的辊。

背景技术

例如，在专利文献DE102008037999A1和EP2157234A2中，以及在专利文献DE102009045824A1和DE102008044369A1中公开了用于纸辊、尤其是用于砑光机辊的相应的辊涂方法以及带有涂层的辊。在此，砑光机辊首先涂覆弹性层，然后通过高速火焰喷涂(高速氧燃料，HVOF方法)在该弹性层上再施加另外一层。在此，根据这些文献的记载可以肯定的是，一方面外层具有较高的耐磨性，另一方面确保在该另外一层与弹性层之间有非常紧密的连接。此外，在合适的实施方案中通过高速火焰喷涂能够确保，所喷涂的材料渗入到弹性层的表面上的孔隙或者其他的开口中，然后形成相对于弹性层而言具有良好的粘附性的封闭层。在专利文献EP0710741A2中也公开了一种借助高速火焰喷涂而涂覆的砑光机辊。同样地，在专利文献DE10354507A1和US5283121中分别公开了能够借助高速火焰喷涂而施加到造纸机的辊上的层。

此外，通过高速火焰喷涂能够确保，尤其在由此喷涂而成的层的表面上意外形成的孔隙的数量是最少的。这是因为以很高的速度喷出的材料液滴通过其动能而形成“圆饼物”或者薄饼的形状，并且以这种方式形成结构元件，但是在这些结构元件之间由于较高的动能而存在极少的孔隙。

已知的是，在其他的有磨损的物体中也可以施加涂层，这个层应当用于防止磨损或者替换由磨损而引起的侵蚀。在此可以理解的是，这种涂覆还可以带来其他的功能上的特性，例如抗粘的效果。

例如已经知道，可以对纸张制造中的碎浆机中的驱动器、推进螺杆的螺纹、萃取器的刀具以及轴套的运行面或者类似物设置耐磨保护层，或者事后即在出现磨损后通过涂覆层(例如通过焊接)进行强化或者修补。在此，在强化或者修补后，这类部件紧接着再次按照计划投入使用，其中以下是完全可能的，即这类部件在其按照计划的使用中不仅处于机械应力的作用下，例如通过流过的可能是粒子或者其他所获得液体的长时间的研磨以及通过错误操作或者四下乱飞或掉落的固定部件而引起的偶尔的撞击，而且还会处于通过其所接触的热材料而引起的热应力的作用下。

热喷涂包括用于制造层和模制品的方法，其中，喷涂添加剂(即待喷涂的材料)在喷涂器的内部或者外部熔融、熔掉或者熔化，并且被旋涂在工件的相应的制备表面上。在此，被喷涂的层可以从喷涂添加剂中以液体状态或者塑性状态进行涂覆。在此，工件的表面通常不会熔融，这样尤其能够通过以下方法安全可靠地涂覆热敏感的表面。这种热喷涂的有益之处在于，只需稍微加热被涂覆的工件，这样就可以避免基材出现意外的结构变形和部件出现拉伸。根据喷涂方法和喷涂添加剂的不同，可以实现不同的层厚度，其中就目前而言，层的厚度最小为大约10微米。以常规方式制造的喷涂层对边缘挤压、点状和线状的应力和撞击力反应敏感，这尤其是因为，热喷涂的层基本上只是因为收缩处理和附着力的原因而在各个结构元件之间或者各个结构元件相对于各个基底之间稳定。

在传统的热喷涂中通常层中的孔隙率大致为20％，通过高速火焰喷涂，层的孔隙率可以达到等于小于5％，尤其是在合适的实施方式中可以达到等于小于1％。

因此，为了降低在传统火焰喷涂的层中的孔隙的较高比例，如有必要，可以对这些层进行较长时间的热处理，如此来排除孔隙。为此，通常必须在被喷涂的层材料的熔融温度的数量级内选择温度，并且维持相当长的一段时间。较高的温度与较长的加热时间一起大幅地增加了辊体或者其他的物体，以及位于火焰喷涂的层之下的层的负担。在此，除了通过热膨胀而引起各物体的拉伸之外，尤其还会导致这些物体的材料的结构发生变化。例如，在对其他的含有铁的金属进行放射时又或者在其他的金属或其他的材料中能够观察到重结晶过程或晶粒尺寸的增长，这会长期上(尤其是在通过磨损而引起多个涂覆过程和退火过程中)导致材料弱化。而这正是上述文献试图通过高速喷涂火焰来避免的。

然而，在高速火焰喷涂时所喷上的圆饼物或者结构元件同样只是通过收缩力或者附着力而彼此黏附，并且粘附在被涂覆的物体或者辊表面的位于下方的层上，这样会在传统的热喷涂中存在对于边缘挤压的敏感、在点状或者线状的应力的作用下的敏感，以及对撞击力的敏感。这同样地适用于例如能够通过水或者类似液体的渗透而在结构元件之间所引起的腐蚀过程。

在专利文献US6083330中，通过事后对借助高速火焰喷涂而涂覆的物体进行阶梯式退火，能够在高速火焰喷涂时所喷上的圆饼物或者结构元件之间实现冶金结合。例如，在专利文献US2008/0102291A1中，试图通过以下方式确保在较短的退火时间的条件下实现可靠的冶金结合和使被涂覆的物体有较小的应力，即不是对整个物体进行阶梯式加热，而是只是在借助高速火焰喷涂所涂覆的物体中退火到一定的层深，而无需对整个物体进行相应的加热，这在此文中被称为“局部加热”。为此，应当使用激光加热器或者感应加热器，其中通过退火，通过高速火焰喷涂所施加的层的结构元件或者圆饼物能够彼此冶金结合，或者在辊体上或在被涂覆的表面上冶金结合。

发明内容

本发明的目的是提供一种涂覆方法和一种涂覆有通过高速火焰喷涂而施加的层的物体，其中该物体承受较少的热应力。

作为解决方案，本发明建议了具有独立权利要求的技术特征的一种涂覆方法和一种涂覆有通过高速火焰喷涂而施加的层的物体。在从属权利要求和以下描述中可以找到其他有益的技术方案。在此应当强调的是，该涂覆方法尤其适用于辊的涂覆，并且可以相应地涂覆尤其是辊以作为所述物体。另一方面可以理解的是，对于不同于辊的其他的物体也可以实现相应的优点。

在此，本发明从以下基础知识出发，即通过退火过的涂层而传入被涂覆的物体中的热量已经可以导致物体受到极大的损伤，尤其是会导致物体翘曲。这可以通过以下方式避免，即在一个时刻只对层和/或被涂覆的表面的部分区域进行退火，也即对层和/或被涂覆的表面只进行局部退火，使得在一个时刻送入层中和由此而送入物体中的的所有能量的总量相对于现有技术中已知的方案而言显著地减小。局部送入的能量能够相当远地分布于物体中，而无需对其大幅地加热，这是因为在送入局部能量的区域的外部(当然尤其是在与其相邻的区域中)刚好没有热量输入，这样尤其能够向侧面导出能量。

因此，提供了一种涂覆方法，其中首先对物体的表面借助高速火焰喷涂进行涂覆，并且随后在按照计划使用该物体之前，对借助高速火焰喷涂所施加的层和/或被涂覆的表面进行局部退火，其特征在于，随后在按照计划使用该物体之前，以在时间上或位置上偏移的方式对所述借助高速火焰喷涂所施加的层和/或被涂覆的表面进行局部退火。只要于各个局部的、在空间中受限的区域将能量送入相应的物体中，其中当它们有足够的间距，并且物体因此不能承受过多的应力时，必要时这也可以在不同的区域同时进行。对于时间的偏移，必要时尤其可以只用热源来进行处理，该热源以其相应偏移的方式依次地进行相应的局部退火。

本发明还可以提供一种涂覆有通过高速火焰喷涂而施加的层的物体，其特征在于，该层具有在非退火区域附近的局部退火区域。

在此情况下，“局部退火区域”的概念是指相应的层的局部受限的区域，该区域经受过连续退火，并且与非退火区域或其他的在另外的时刻或在另外的条件下退火过的局部退火区域交界。通常，朝向其他的交界的退火区域会有具有复杂的、与退火区域不同结构的过渡区域，该结构是由于局部退火彼此交界而压成的。在此，当各个退火了的区域充分重叠时，在过渡区域中可以形成例如是结构元件之间或者结构元件与被涂覆的表面之间两倍密集度的扩散区域。尤其还可以考虑的是，当短时间地依次进行相邻的退火时，在过渡区域中会出现逐渐熔化的情况。另一方面，相应的区域经常以一种能量密度进行退火，该能量密度具有钟形曲线或高斯分布曲线或类似于具有朝着边缘下降的能量密度。这可以导致，在过渡区域中会在结构元件之间或者在结构元件与被涂覆的表面之间有密集度较小的扩散区域。同样地，也可以在过渡区域中进行非充分的退火，以便实现经得起检验的扩散区域，然而只要这种区域足够小，并且层的稳定性整体符合预期的要求且足够稳定，那么这是没有问题的。

因此，局部退火区域可以平行于层的表面，或者平行于在层中布置在被涂覆的表面处的平面的且限制于平面上的结构，该层已经进行过相应的局部(即在位置上受限的)退火。在此情况下，其中从下述内容出发，即除了对层本身还优选对被涂覆的表面进行退火，渗透深度首先按照规定不是很大，这是因为由此(根据具体的应用)能够确保必要时该层在涂覆有该层的表面上形成相应良好的结合。

相应地，涂覆有通过高速火焰喷涂而施加的层的物体的特征在于，该层具有至少一个局部退火区域，其处在另外一个通过过渡区域而与该局部退火区域分开的局部退火区域的附近。

然而，不依赖于上文所定义的过渡区域，由相应的局部的、在时间上或者位置上偏移的退火会产生多个局部退火区域，使得涂覆有通过高速火焰喷涂而施加的层的物体的特征在于，该层具有局部退火区域。

同样地，涂覆有通过高速火焰喷涂而施加的层的物体的特征在于，该层具有至少一个螺旋形的或者布置成螺旋形的退火区域。这种螺旋尤其适用于辊、轴套或其他的圆柱形表面。在其他的表面几何体中还可以彼此相邻地或者蜿蜒式地布置不同形状的长的退火区域。这种长的退火区域使得大面积的表面区域能够通过以下方式快速地退火，即例如按照纵长的延伸在层的上方移动例如相应的局部作用的热源或者能量源。

这种纵长的退火区域，尤其是螺旋形的退火区域或者布置成螺旋形的退火区域优选在层中保留一定的固有弹性，该层由此整体上保持为不敏感。

当然，尤其是随后在按照计划使用该物体之前，对整个借助高速火焰喷涂而施加的层和/或整个被涂覆的表面进行相应的局部退火，这样也可以对很大的物体(其在需要时根本放不进炉子)设置已退火的层。

可以沿着层或者沿着被涂覆的表面移动相应的、只局部作用的热源或者能量源，以用于局部退火，并且在移动期间或者之后进行局部退火。这样可以容易通过以下方式提供纵长的、条状的或者螺旋形的退火区域，即热源或者能量源在移动时保持运行。在考虑所期望的输入能量或输入热量以及热源或能量源的能量密度的情况下，可以通过控制移动速度来获得所期望的退火强度。

在局部退火时，可以对已经退火的区域(应当是例如在刚退火了的区域的附近的一个局部退火区域，或者在刚退火了的区域的附近的多个局部退火区域，又或者当涉及到构造成或者布置成螺旋形的、条状的、蜿蜒状的或者其他本身逐渐靠拢的纵长的退火区域时，应当是例如同一个退火区域)再次进行加热或者甚至再次进行退火。如上所述，这可以形成特别构造的过渡区域。

尤其有益的是，过渡区域具有与由其而分开的退火区域不同的结构，例如关于各个在高速火焰喷涂时所喷出的各圆饼物或者结构元件之间或者相对于通过其所涂覆的表面的扩散度或者熔融度。

尤其是提供了一种涂覆方法，其中首先借助高速火焰喷涂对物体的表面进行涂覆，其特征在于，随后在按照计划使用该物体之前，对借助高速火焰喷涂所施加的层和/或被涂覆的表面以低于所施加的层的熔点的方式进行退火。

如前所述，通过高速火焰喷涂可以减小孔隙的个数，这已经根据任务确保了比传统的火焰喷涂获得更加稳定的层，尤其是抵抗水或类似物的腐蚀性的影响。此外，随后的并且由于低的孔隙密度和已经由此形成的非常紧凑的层而最初显得不合理的退火决定了，通过高速火焰喷涂而施加的层的结构元件或者圆饼物相互之间或者与辊体或被涂覆的表面冶金式结合。尤其是，在此可以在相当低的温度下和必要时通过相当短的时间进行退火，这对材料十分有益，这样尤其能够将翘曲的危险以及不期望有的晶粒增长或重结晶的危险降至最低。

为此，优选按照以下方式进行退火，即结构元件至少通过扩散层而彼此相连，或者与被涂覆的表面或者与辊体或其他的物体相连。

通过仅以低于所施加的层的熔点的温度进行退火，可以稍微自由地选择退火的温度以及时间，或者允许更大的误差，只要保证不会达到熔点，这是因为在熔点的范围内会发生不受控制的过程，这些过程在较小的温差下都可以导致不可控的结果，像例如在层中导致相变、形成液滴或者波纹。因此尤其是，以低于所施加的层的熔点温度进行的退火允许使用很大的并且不是很精确的热控炉，以便能够相应地处理很大的物体。

因此，在退火之后层相应地变得稳定，这样可以按照其计划将物体投入使用。在此可以理解的是，在结构元件之间或者在结构元件和被涂覆的物体之间仅通过时间流逝就会发生一定的扩散过程，使得在经过很长的一段时间后，在结构元件之间或者在结构元件和被涂覆的表面之间的扩散层上方会存在未退火的层。但是，由于随着物体按照计划使用会出现或者能出现通过所施加的层而遇到的应力，因此在正常情况下，在室温以及更高的温度的条件下扩散速度较慢，使得经过期望的运行时间后得不到值得一提的改善。就这点而言，相应地必须在按照计划使用之前就已经进行退火。这也尤其适用于在其按照计划使用时处于很大的热应力之下的部件或者物体，这样最终可以期待在更短的时间内发生相应的扩散过程。

为了减小辊体或者被涂覆的表面的热应力，有益的是进行局部退火。通过这种方式可以减小整个传入辊中的能量，使得可以一如既往地避免被涂覆的表面或者整个被涂覆的物体有太高的热应力。

在此可以理解的是，相应地独立于本发明其余的技术特征，一种涂覆方法可以实现上述目的，其中首先对物体的表面进行涂覆，并且其特征在于，随后在按照计划使用该物体之前，对所述层和/或被涂覆的表面进行局部退火。尤其可以考虑的是，通过这种方式能够对以传统的火焰喷涂或者其他方式所涂覆的表面进行相应的处理，以便能够排除孔隙。通常，对于按照计划使用时承受很大的热应力的部件或者物体不必进行这种局部退火，这是因为这种部件或者物体无论如何应是针对相应的热应力而设计的。然而，根据受力时长，在这种部件或者物体中进行局部退火是有益的，尤其是当应当对较小的区域进行相应的涂覆时，这样可以无需为加热整个部件或者物体而消耗能量，或者当应当通过这种方式减少热应力的整个时间时，以便将由于重结晶或者晶粒增长而导致的部件或者物体的过早的老化或者疲劳的危险降至最低。

在此可以假定，即使层本身局部液化或者经过更长时间的局部强加热，能量总量也可以选择得足够小，以便辊体或者其他物体或被涂覆的表面不会受损。另一方面可以理解的是，对于借助高速火焰喷涂而涂覆的层而言，上述优点可以累积，其中尤其是因为由此决定的小的孔隙密度，不必将能量总量选择成高得能够例如排除孔隙。

在本文中，“退火”的概念是指在每次施加层后或者在火焰喷涂或高速火焰喷涂后进行有目的的热处理。为此，可以通过以下方式进行全面退火，即整个物体承受相应的热处理。对此，必要时应当注意，引入的温度不可以太高，被涂覆的层或者物体因此受到损害。若有目的地进行局部热处理，可以在必要时以更高的能量密度进行处理，只要所有能量选择成物体或者被涂覆的表面不受损害。

作为用于局部退火的热源，尤其可以使用电辐射、激光、感应器、火焰和/或微波。根据具体的实施方式，可以通过聚焦或者通过选择合适的作用机制，也可以仅仅或者大致对被涂覆的表面进行局部退火，当对于在被涂覆的表面上的结构元件或者圆饼物的良好的冶金结合需要这点时。必要时也可以从这点出发进行加热，以便对位于上方的层进行相应的退火，并且在结构元件或者圆饼物之间产生冶金结合。另一方面，还可以选择一种作用方法或者聚焦方式，其只作用于作为涂层而施加的层上，其中在必要时争取加热到被涂覆的表面，以便确保此处有良好的冶金结合。

此外，局部退火的有益之处在于，通常在其调温过程中并且考虑到其能量传入所施加的层中或者待退火的物体中能够更好地控制为此而使用的热源，使得在必要时能够进行局部熔化，这通常不允许温度偏移超过5摄氏度。

对此，除了火焰喷涂和高速火焰喷涂之外，在必要时还可以以累积或者替代的方式使用激光喷涂方法。

当局部退火时，还可以熔化所施加的层。通过其他的合适措施，可以避免不受控制的或者导致不可控制的结果的意外过程，或者降低其效果。这样可以例如熔化足够小的区域，使得附着力和凝聚力将熔化的层保持在其位置上。尤其是，能够分别依次熔化各自分开的局部区域，即空间上于各个面上受限的区域，使得熔化过一次的区域在与其交界或者与其重叠的区域熔化之前能够再次硬化。同样地，可以按照以下方式对准相应的待熔化的物体，即各个退火过的区域处于上方，使得能够避免出现流动或者形成液滴。

然而优选的是，以不熔化所施加的层的方式进行退火，这样将各个物体或者被涂覆的表面的热应力降至最小。当通过高速火焰喷涂方法或者相当的方法进行涂覆是尤其有益的，这样事先会有数量非常少的孔隙。优选地，通过退火在各个结构元件或者圆饼物之间和/或在结构元件或圆饼物与被涂覆的表面之间只有表面效应有效，这因此导致良好的结合，尤其是冶金结合。

尤其有益的是，温度选择成使得在结构元件之间或者在结构元件与物体或被涂覆的表面之间发生扩散过程。这导致特别紧密的冶金结合，使得该涂层能够构造得更加稳定，而热应力不会不必要地大幅升高。

在此需要注意的是，这种扩散过程或者类似的转变过程或者交换过程通常与时间和温度无关。关于这一点，在必要时通过更低的温度在更长的时间下能够获得类似于在更高的温度和更短的时间下的结果。在此，考虑到所使用的材料，尤其是考虑各个物体的敏感度，可找到最佳的方法。

尽管可以很容易地通过以下方式在更高的温度下阻止施加的层熔化，即将相应的能量总量以在时间上受限的方式送入层中或者被涂覆的表面中，但是当以低于熔点的方式进行退火时，简化了方法实施步骤。尤其是，这决定了能够将辊体或者被涂覆的表面的超负荷的危险降至最低。此外，能够更容易地经历更长时间的退火，使得有足够的时间形成冶金结合或者扩散过程。

优选地，以低于所施加的层的熔点的至少1.5％，更优选地至少2％或3％的方式进行退火，以保证只在小的范围内不熔化。

对应于上述涂覆方法，上述任务还可以通过涂覆有层的物体来实现，尤其是涂覆有层的辊，其特征在于，所述层具有局部退火区域。如果是局部退火，应当例如通过轨道，即通过例如线形地围绕着辊或者沿着物体引导感应头、电子枪或者微波辐射器的方式，那么能够确保物体或者被涂覆的表面有较少应力的退火。这同样适用于当相应的能量源点状地移动到不同的位置的情况。在这种方法中，在各个区域的边缘处，其被能量源扫过，在退过火的层的晶体结构中形成过渡结构，在其中会发生或多或少的扩散过程，或者在其中已有结构化的过渡区域。这种过渡区域定义成退火区域的周边，并且是相应的一种提示，表明已经按照上述涂覆方法进行过局部退火。

正是由于局部退火区域或者由于局部退火，本发明尤其适用于大辊，即适用于其周长超过2.5米和/或直径超过350毫米的辊。通过这种局部退火，可以放弃相应较大的炉子，否则必须在这种大炉子中对这种辊进行退火。非常小心地涂覆，尤其是通过高速火焰喷涂以及与较低的退火温度或者局部退火相结合，让本发明显得尤其适用于空心辊，即适用于构造地不太坚固的辊。这种特性尤其适用于薄壁的空心辊，其中辊壁的壁厚低于辊直径的10％，优选低于辊直径的5％。正好，空心辊和尤其薄壁的空心辊以及其他的大辊容易在太高的热应力下翘曲。这点可以通过本发明成功地避免。

相应地，本发明尤其适用于纸辊和/或薄膜辊，其通常在长达10米或10米以上的情况下必须具有精确到微米的表面。

同样地，本发明适用于其他大物体，尤其是因为必须施加大量的能量，以便将整个大物体相应地加热到所期望的温度。在此，大物体可以理解成各种物体，其最大的延伸超出350毫米的尺寸。同样地，本发明尤其适用于掐丝物体，如其所示的在某些情况下的空心辊，尤其是薄壁的空心辊。在此，掐丝物体包括这样的物体，其中壁厚低于各物体尺寸的10％、优选低于各物体尺寸的5％。同样地，本发明尤其适用于空心体，尤其是空心的掐丝物体，这是因为正是空心物体和掐丝物体在拉伸方面(像它通过过量的能量输入所决定的那样)特别容易受到影响。在此，尤其应当强调的是，这种空心体和掐丝物体不必强制性地是大物体，而是可以例如在被涂覆的轴套中相应地利用相应的优点，该优点是符合自然相对较小，以便例如避免在退火后进行加工，像事后研磨被涂覆的表面或者事后扭下未涂覆的表面那样，这在必要时可以合乎自然地只进行一次。

优选地，被涂覆的表面由铁基合金构成，即由铁、钢、不锈钢、铸铁、灰铸铁或冷硬铸铁构成。

尤其是，具有铁、铬、硼、硅和碳的镍基合金适合作为施加到或者已施加在被涂覆的表面上的层。作为镍的附加或替代，同样地还可以使用钴或铁。在此，碳通常用于硬度的添加剂，而硼和硅可以降低熔点。优选地，层的材料组成可以选择成使得它比钢更硬，并且具有比被涂覆的表面的材料更低的熔点，尤其是因此例如比钢更低的熔点。钢的熔点例如在1500摄氏度的数量级内，而上述镍基合金的熔点在950摄氏度和1050摄氏度之间，或者基于铁/碳的合金的熔点在1050摄氏度和1150摄氏度之间。关于这一点可以留有上述足够的变化区间，以便必要时可以通过其他的添加剂或者其他的甚至与具有更高的熔点的材料的组合进行处理。可以理解的是，也可以相应地利用其它的焊接材料以及其它的涂层材料来代替这种合金，并且进行退火。尤其是，硬质相，尤其是硬质材料，像硬金属，没有熔化的氮化物、碳化物和氧化物或者陶瓷也可以相应地用作组成部分、填充材料或者用作层。

可以理解的是，在使用传统的焊接材料时进行局部退火可以是有利的，并且导致辊体或者被涂覆的表面没有过量的应力。

在此情况下应当说明的是，不必在整个物体上或者整个辊上设置这种涂层。相反还可以考虑，只对选出的或者高应力的区域进行相应的涂覆或退火。尤其是还可以例如考虑，对用高速火焰喷涂的辊以传统的方式进行涂覆，并且随后只有辊的边缘承受上述退火过程。在实际中已经发现，两个辊边缘经常承受极大的应力，并且产生不大的从辊边缘处腐蚀到辊内部的危险。通过局部退火只在边缘处，或者通过相应的涂层只在边缘处会有这个缺陷，否则尤其是当通过高速火焰喷涂或者其他方法所施加的涂层对于各种应用情况都是足够稳定。同样地，这适用于例如碎浆机的驱动器、推进螺杆的螺纹、刀具、多孔板或筛子中的承受高应力的区域，在其中尤其可以对承受高应力的区域进行相应地涂覆和处理。通过避免热应力，可以以没有扭曲的方式施加特别稳定的层。在此，根据具体要求，可以分别只在相应的区域中进行涂覆和处理，像例如在驱动器、螺杆或者刀具的边缘处。

尤其是，同样地可以在多孔板或筛子中，借助高速火焰喷涂对整个面施加层，以便随后只在高应力的区域进行退火，例如在多孔板的孔的边缘或者在筛子的受力的边缘进行。后者可以减小热应力和加工时间，其中在高速火焰喷涂时的涂覆不够精细并且由此必须进行紧密的控制。

通过布置或者设计退火区域，可以在必要时有目的地影响层的表面物体特性。这样，根据辊的具体应用，在辊上的螺旋形的退火区域可以实现例如在一种由辊支持的或者在辊上流过的材料的位置上的调节效果，例如纸轨的调节效果，虽然原本的层不需要具有层所需的光滑度而表现出相当的不均匀。这样，例如沿着辊的旋转方向向左延伸的螺旋可以从辊向材料上施加向左的力，其在所有分量的适合的设计方案中可以用于校准或平滑操作。

尤其是，当螺旋形的退火区域包括至少两个反向的螺旋时，通过材料上、尤其是纸轨上的螺旋能够实现宽的涂抹效果或者定于中心的效果。

在此应当强调的是，局部螺旋形的退火区域不必完全构造成一个螺旋。相反，可以是多个单一的局部退火区域按照以下方式彼此交界地、相邻地、叠加地或者重叠地布置，即在中心有层的螺旋形的基本结构，该基本结构由局部螺旋形的退火区域组成。同样地，可以设置多个同向的螺旋或者多程的螺旋。

还可以在其他的物体中，例如在流过的液体或者气体或者其他材料上通过有目的地放置或设计退火区域来达到类似的效果。

优选地，采用具有比待涂覆的表面的熔点明显更低的熔点的合金来作为层的材料。这样可以例如在具有大约高达1500摄氏度的熔点的铁基物体上施加具有大约高达1000摄氏度的熔点的合金，其中已经发现，能够确保在700摄氏度和800摄氏度之间的退火温度下，结构元件之间或者结构元件与物体或被涂覆的表面之间形成良好的结合，其中尤其在更低的温度时或者(根据合金)在700摄氏度时，必要时必须等待较长的时间，直到发生充分的扩散过程，而在更高的温度时(取决于所使用的合金)在稍微超过700摄氏度时，尤其是在750摄氏度上时，扩散过程以可接受的时间进行。

相应地，本发明建议了另外一个方案用于实现上述目的，即一种涂覆有通过高速火焰喷涂所施加的层的冷却工具，尤其是相应的被涂覆的辊，其特征在于，所述层具有退火区域。如上所述，根据现有技术没有理由对已经借助高速火焰喷涂所施加的层再次进行退火。然而，利用这种退火方法可以改善结构元件之间或者其与物体或被涂覆的表面之间的结合情况，使得整个层构造得相当稳定。在此可以理解的是，一方面可以考虑，当借助高速火焰喷涂完成层涂覆时，对整个物体在一个步骤中进行相应的退火。然而特别优选的是，在这种涂覆之后对相应的局部受限的退火区域进行局部退火，因为由此尤其在大的物体或者空心物体(特别是掐丝物体和薄壁的空心辊)中可以减小翘曲。

这尤其适用于被涂覆的冷作工具，即适用于普通意义上的工具，其应当在冷却状态下以任意一种方式作用于工件或者材料上，并且基于这点应当用防止磨损的层进行保护或者在磨损后再次进行预加工。在此情况下，“工具”的概念就其一般意义可以理解成各个部件，其以任意一种方式、并且尤其不是只以指定形式地作用于其他部件，以便可以有目的地并且应当只在其位置处变化。这个概念尤其适用于狭义上的工具，例如旋转螺杆、钻头、搅拌器、筛子或者拉延模，但是也适用于在牵引机中或者其他钻进工具中的升降机或者保持架，或者适用于刀锋或者刀体。在此，“处于冷却状态”的概念是指在按照计划与工件或与材料作用时的温度远低于扩散温度，其中在期望的运行时间内发生有经得起检验的扩散过程。关于这一点，这种冷作工具不同于例如辊具的辊或者用于玻璃吹制的模具的工具，在其中按照计划会出现这种对火焰喷涂的层退火的高温。然而，对于后者的工具，热应力是没有问题的，因为此处按照计划需要高的温度，使得尤其不需要利用高速火焰喷涂来进行涂覆。

在已经短时间的加热过程中，在各结构元件或者圆饼物之间或者与辊体之间的结合最终得以改善，有益的是在足够长的时间或者在足够高的温度下进行退火，使得在结构元件之间或者在结构元件与物体之间形成扩散层，这可以导致形成相当良好的结合。相应地，一种涂覆有通过高速火焰喷涂所施加的层的冷作工具也可以实现上述目的，尤其是相应的被涂覆的辊，其特征在于，所述层具有这样的结构元件，其通过扩散层彼此相连或者与冷作工具相连。

在此情况下应当说明的是，这种扩散层不必强制性地完全处于层的整个区域中。相反，在结果中关键的是，对于各个物体或者辊的使用目的而言，层是足够坚固的。同样可以考虑的是，在退火时层至少局部地完全熔化，其中从以下内容出发，即这种局部熔化最终一如既往地就起整体而言小到物体或者被涂覆的表面由此没有或者只有不大的不利的影响或者翘曲。

尤其是，通过局部熔化，但是也通过高速火焰喷涂或者可能通过其他的例如在真空下施加的方法，可以将涂层中或者层中的孔隙的数量降到低于10％，优选低于5％。这种低的孔隙密度导致很难在层上形成腐蚀。尤其是，这种低的孔隙密度决定了能够在后期多次研磨涂层时提供出色的辊表面，这尤其对于造纸工业和/或薄膜工业有重大意义。

尽管有上述措施，但是为了进一步降低物体或者冷作工具的翘曲的危险，有益的是可以对部件以已知的方式事先进行退火，并且构造成无应力，其中必要时可以进行再加工，尤其是必须随后进行调整、研磨、校准车圆、均衡和/或类似处理。

可以理解的是，上述或者在权利要求中描述的技术方案的特征在必要时还可以相互组合，以便能够累积地实现相应的优点。

附图说明

本发明的其他的优点、目的和特性借助下面的实施例的描述来说明，这些实施例也特别在附图中示出。其中：

图1显示了被涂覆的空心辊的示意性截面图；

图2显示了在通过高速火焰喷涂施加层后的图1的细节放大视图；

图3显示了图2在退火过程后的图2的装置；

图4显示了图3的装置的示意性视图；

图5显示了与图3的装置在截面显示上相同的装置的示意性的视图；

图6显示了涂覆有螺旋形退火区域的辊的示意性侧视图；

图7显示了类似图2和图3中所示的带有非退火区域的层的细节放大图；和

图8显示了涂覆有层的具有开口、带有非退火区域的辊体的示意性细节放大图；

图9显示了带有被涂覆的驱动器和被涂覆的多孔板的碎浆机的示意性截面图；

图10显示了图9的多孔板的部分视图；

图11显示了带有被涂覆的前侧翼的推进螺杆；

图12显示了内部被涂覆的轴套；

图13显示了外部被涂覆的填料筒。

具体实施方式

图1中所示的辊1具有本体10，其在本实施例中通过管12和两个安装于侧面的端部支架14所形成，这些端部支架设计成盘状，并且通过焊接接头18与管12相连。在这些端部支架14上分别固定焊接有一个辊颈16，使得辊1能够以相应的角度转动。

如可直接看出的那样，辊1由此构造成空心辊，其中根据这种辊的具体应用，还可以在管12的内部设置多个构造成与端部支架14类似的支架。同样地，如同在本实施例中的情况一样，空心辊的空腔不必强制性地密封封闭。还可以构思出向外敞开的辊体。同样地，设置在内部的支架可以构造成敞开的，即仅仅构造成机架。当管12的壁厚是5毫米时，本实施例的辊1可以是3米长，并且具有300毫米的直径。相应地，辊1也可以是空心辊，或者是薄壁的大辊。

本体10或者管12的表面19涂覆有层20。在本实施例中，这可以通过高速火焰喷涂来实现，使得该涂层可以由各个高速火焰喷涂圆饼物22组成，这些高速火焰喷涂圆饼物形成了层20的各结构元件23(尤其是如图2示意性所示的那样)。

在本实施例中，管由铁构成，而层由带有作为合金添加物的铁、铬、硼、硅和碳的镍基合金构成。

可以考虑的是，对整个辊1进行相应地退火，以使结构元件23彼此实现冶金结合，或者使结构元件23与被涂覆的表面实现冶金结合。然而，在本实施例中进行局部退火，其导致通过过渡区域25而彼此分开的并排的退火地带24(如图3、图4和图5示意性所示的那样)。在此，过渡区域25具有合乎自然的复杂结构，该结构是通过此处的局部退火地带24彼此紧靠挤压而成。在此情况下，一方面当各个退火地带24充分重叠时，在过渡区域25中可以形成是结构元件23之间或者结构元件23与被涂覆的表面19之间的两倍密集度的扩散区域。尤其还可以考虑的是，当对相邻的退火地带24短时间地依次退火时，在过渡区域25中会出现逐渐熔化的情况。另一方面，退火地带24经常以一种能量密度的形式进行退火，该能量密度具有钟形曲线或者高斯分布曲线，或者类似于具有朝着边缘下降的能量密度。这可以导致，在过渡区域25中会在结构元件23相互之间或者结构元件23与被涂覆的表面19之间有密集度较小的扩散区域。同样地，在过渡区域中25也可以进行非充分的退火，以便获得经得起检验的扩散区域，只要这种区域足够小并且层20的稳定性整体符合预期的要求并且足够稳定，那么这就没有问题的。优选地，过渡区域25加工成0.1毫米和3毫米之间，尤其是在1毫米和2毫米之间，而这最终取决于引入为退火而使用的能量源的精度。

为此，在本实施例中可以借助感应头局部地对管12在其表面19处进行加热，使得在被涂覆的表面19和结构元件23之间发生扩散过程。对此，可以从大约800摄氏度起加热到900摄氏度，其中图4中的退火地带24的宽度或者图5的退火地带24的较小的主轴大约为10毫米。在其他的实施例和实施过程中，退火地带24的宽度或者较小的主轴可以在5毫米与30毫米之间，这取决于所期望的能量密度、本体10的空间尺寸、使用的材料和所期望的加工速度。通过这种方式可以确保，不仅层20而且被涂覆的表面19和整个辊体10都不会处于太高的热应力下。可以理解的是，尤其还可以考虑借助微波或者借助激光进行加热，以代替感应加热，这一方面取决于材料和其在各个能量载子中的交替作用，另一方面取决于热量应该达到的深度。

另外可以理解的是，在结构元件23之间或者结构元件23与被涂覆的表面19之间的扩散层可以压成不同密集度或者不同的厚度，或者在各区域中没有这种扩散层，这尤其取决于它的退火的时间和次数。同样地，更小的区域可以完全熔化，但是这最终是没有必要的，并且会隐藏有太高的热应力的危险。

可以理解的是，根据具体的应用，必要时还可以采用其他的涂覆方法来代替高速火焰喷涂方法，只要它们适于局部退火。

图6中所示的辊具有螺旋形的退火区域27，其表示为通过相应的局部退火区域26所形成的类似于图4所示的布置的退火地带24，其形成两个反向的螺旋30、31。根据旋转方向，图6的辊1可以以居于中心，或者准备从中心向外延伸的方式作用在纸轨上或者作用在其他的在辊1处经过的材料上。可以理解的是，还可以提供非螺旋形的(例如大致点状的、圆形的或者椭圆形的)以螺旋形的基本结构布置在辊1上的局部退火区域26，布置成这种螺旋形的退火区域27和相应的螺旋30、31。

如图7所示，不需要对整个层20完全退火。相反，像例如在辊体10中的开口32那样，也可以设置非退火区域28，其可以例如布置在围着开口32环绕的边缘29的区域中。在此，在非退火区域28与局部退火区域26之间已经由于热导效应而有过渡区。

如图8示例性所示的那样，在围绕开口32的边缘29的区域中，层20延伸到开口32的倒角区域中。在退火时，该区域可以例如不在由激光的焦点或者由其他任意一种方式所决定的退火地带中，使得不会再输入足够的热量，并且在边缘29的区域中产生由退火区域26所环绕的非退火区域28。

同样可以理解的是，不必强制性地只对辊进行相应的涂覆。例如，如图9示意性所示的那样，可以例如对用于碎浆机2的驱动器3的表面设置层20。同样可以考虑的是，对筛选物通过其从碎浆机2中导出的多孔板4，或者其他的类似于筛子或者多孔板的结构相应地进行涂覆。在此情况下，驱动器3通常构造成比较坚固，这样不必担心这种结构会扭曲。另一方面，这会持续极长的时间，直到这种坚固的本体10变热并且达到所需的温度或者合理的温度，只要能够在此有利地运用局部退火，即使这在制作工艺上比将这种本体简单地推入炉子更加昂贵。另一方面，必要时可以将相应的用于退火的装置，例如感应头、微波辐射器或者激光固定在类似的装置或者甚至相同的装置上，如为了涂覆过程(例如尤其是为了高速火焰喷涂)无论如何必须设置它们那样。对此尤其有益的是，用于退火的这些装置的作用范围大致与各个涂覆装置的作用范围相等，这样，驱动器和其控制器(例如机器人或者机器手的驱动器和传感器)可以构造成相同，或者可以相应两倍地使用。

还可以考虑的是，在驱动器3中不是对整个外表面而是仅仅对特定的承力区域，例如螺钉或者搅拌器的凸台进行相应的涂覆或者退火。

优选地，在多孔板4中也可以仅在局部狭小的受限区域中围绕着孔5进行相应的退火，而多孔板4的整个表面优选地借助高速火焰喷涂或者只借助火焰喷涂而涂覆层20。接着，将例如感应头保持在孔5中，这样只在孔5的边缘处产生单个的退火地带24，而余下的层20保留不做处理。对此所需的整个能量低到使得能够实现短时间的熔化，这样借助火焰喷涂而施加的层20在必要时能够充分地排气，而不用担心多孔板4会扭曲变形。

在此，不仅多孔板4而且驱动器3能够直接达到例如从3米到5米的造纸工业的尺寸。

尤其是，可以相应地涂覆前侧翼7(参见图11)，即尤其是推进螺杆6的受力的侧翼，而不会有出现扭曲的危险，这尤其对于与圆柱形筛子共同作为筛压装置使用的螺杆而言是有益的，因为可以保证能够将推进螺杆6的最外边缘以尽可能密封的方式引导到筛子处，而不用担心由于拉伸而引起损坏。在此可以理解的是，必要时还可以相应地涂覆筛子。这种推进螺杆6可以长达几米，并且具有500米或者更大的直径。

虽然轴套通常构造得相当小，但是由于其精致的结构会出现通过退火而引起的拉伸或者很快地达到太高的涂覆温度。然而，对于轴套8(参见附图12)而言，高速火焰喷涂用来进行涂覆和/或局部退火是相应有益的，尤其是因为通常不可能事后设置这种轴套8或者事后相应地加工这种轴套8。这样，例如对于其内表面19已涂覆有层20的轴套8而言，在必要时可以考虑对该内表面再次研磨，尤其是当已涂有稍微较厚的层20时，其可以再次消除。通过这种方式，可以再次排除通过热拉伸而引起的可能的扭曲。然而，外部不会事后进行调整或者加工，因为一方面不可能再有足够稳定的固定，另一方面去除材料可能会导致轴套8的本体10可能在每个延展过程中变得更薄。尤其有益的是，当选择较小的内径时，不是通过高速火焰喷涂而是通过传统的火焰喷涂来涂覆层20，这是因为对于后者需要更少的空间。即使必要时不能排除孔隙，通过局部退火总是可以实现层的大致硬化以防止剥离，这是因为火焰喷涂的各个圆饼物彼此以及与本体10可以更好地相连。然而，根据轴套的具体的设计方案，还可以局部地熔化层20，以便能够通过这种方式排除孔隙。

填料筒(参见图13)也可以于外部相应地借助高速火焰喷涂或者传统的火焰喷涂来设置层20，其进行相应的局部退火，使其不再扭曲。在此尤其建议，在对轴套设置层20以前，可以对轴套预先退火并接着改直，以便将其构造成无应力的。

如可直接实施的那样，上述本体10分别按照计划以以下方式作为工具使用，即在按照计划使用它时不会有大的加热。尤其是，液压活塞或液压缸适用于这种涂覆，该液压活塞或液压缸尽可能以没有拉伸的方式设置高速火焰喷涂的非常稳定的层。这种活塞可以长达几米，其中通常只允许对高应力的表面进行相应的涂覆。

附图标记：

1 辊

2 碎浆机

3 驱动器

4 多孔板

5 孔

6 推进螺杆

7 前侧翼

8 轴套

9 填料筒

10 本体

12 管

14 端部支架

16 辊颈

18 焊接接头(示例性地标记)

19 被涂覆的表面

20 层

22 高速火焰喷涂(HVOF)圆饼物

23 结构元件

24 退火地带(示例性地标记)

25 过渡区域(示例性地标记)

26 局部退火区域

27 螺旋形的退火区域

28 未退火区域

29 边缘

30 螺旋

31 螺旋

32 开口

Claims (14)

1.涂覆方法，尤其是辊涂方法，其中首先借助高速火焰喷涂对物体(10)的表面进行涂覆，并且随后在按照计划使用所述物体(10)之前，对借助高速火焰喷涂而施加的层(20)和/或对被涂覆的表面(19)进行局部退火，其特征在于，随后在按照计划使用所述物体(10)之前，以在时间上和/或位置上偏移的方式对所述借助高速火焰喷涂而施加的层(20)和/或对所述被涂覆的表面(19)进行局部退火。

2.如权利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，随后在按照计划使用所述物体(10)之前，对整个所述借助高速火焰喷涂所施加的层(20)和/或整个所述被涂覆的表面(19)进行局部退火。

3.如权利要求1或2所述的涂覆方法，其特征在于，沿着所述层(20)或者沿着所述被涂覆的表面(19)移动热源或者能量源，以用于所述局部退火，并且在所述移动期间或者之后进行局部退火。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的涂覆方法，其特征在于，在所述局部退火时，对已退火过的区域再次加热或者甚至再次退火。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的涂覆方法，其特征在于，以所述施加的层(20)没有熔化的方式进行退火。

6.如权利要求5所述的涂覆方法，其特征在于，所述退火在低于所述施加的层(20)的熔化温度下进行。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的涂覆方法，其特征在于，所述局部退火以螺旋形的方式进行和/或局部区域不进行退火。

8.由通过高速火焰喷涂而施加的层(20)所涂覆的物体(10)，尤其是被涂覆的辊(1)，其特征在于，所述层具有

(ⅰ)处在未退火区域(28)附近的局部退火区域(26)，

(ⅱ)至少一个局部退火区域(26)，其处在通过过渡区域(25)与所述局部退火区域(26)分开的另一个局部退火区域(26)附近，和/或

(ⅲ)局部退火区域(26)，或者至少一个螺旋形的或布置成螺旋形的或纵长的退火区域(27)。

9.如权利要求8所述的物体(10)，其特征在于，所述过渡区域(25)具有与通过其而分开的退火区域(26)不同的结构。

10.如权利要求8或9所述的物体(10)，其特征在于，至少一个未退火区域(28)由布置在其附近的局部退火区域(26)包围。

11.如权利要求8至10中任意一项所述的物体(10)，其特征在于，螺旋形的或布置成螺旋形的退火区域(27)包含至少两个反向的螺旋(30，31)。

12.如权利要求8至10中任意一项所述的物体(10)，其特征在于，所述层(20)具有低于10％的孔隙。

13.如上述任意一项权利要求所述的涂覆方法或者物体(10)，其特征在于，相应地涂覆或已经涂覆大的辊和/或空心辊，尤其是纸辊或者薄膜辊。

14.如上述任意一项权利要求所述的涂覆方法或者物体(10)，其特征在于，相应地涂覆或已经涂覆大的物体、空心物体和/或掐丝物体。