CN108601116B - 一种MoSi2基电热涂层加热辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MoSi2基电热涂层加热辊及其制备方法，属于材料表面处理技术领域。该加热辊包括金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层和表面防护层。金属粘结层设置于辊核的表面，陶瓷绝缘层设置于金属粘结层的表面，金属导电层设置于陶瓷绝缘层的对应于辊核的两端的部分，陶瓷加热层设置于陶瓷绝缘层的未设置金属导电层的部分，表面防护层设置于陶瓷加热层的表面。该加热辊各涂层层间结合良好，具有较佳的耐高温性以及机械强度等，能在300‑350℃温度下长时稳定运行。制备方法包括：对辊核进行脱脂除油及喷砂处理，对应上述加热辊的结构喷涂各涂层。该方法条件易控、效率高、成本低，制备过程绿色环保。

Description

一种MoSi2基电热涂层加热辊及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料表面处理技术领域，且特别涉及一种MoSi2基电热涂层加热辊及其制备方法。
背景技术
加热辊技术在诸多工业领域都有广泛的应用，特别是在大型覆盖性材料的生产及加工过程中，包括造纸、印刷、纺织、化工和包装等工业，其产品包括纸张、布料、塑料橡胶膜和大幅覆盖性产品。加热辊在很大程度上决定了产品的工艺与品质。目前加热辊在市面上的应用主要包括导热油(气)加热辊、电阻加热辊和电磁感应加热辊，其中又以导油加热辊为主。
传统加热辊主要通过油、水或蒸汽作为传热介质加热辊体。然而，液(气)态加热辊存在着维修困难、安全性和温度均匀性较差，以及温度难以控制和能量损耗大等诸多问题，而且持续的热循环和高温产生的潜在毒性碳化油会对工艺操作者产生健康问题。
电阻加热技术以电能作为能源，将电加热管直接置入加热辊内，使电能转换为热能，使热量在辊子表面均匀分布以达到加热的目的。该技术具有无噪音和废气污染，结构比较紧凑且热损失小等优点，但仍存在温度均匀度低、使用寿命短和维护量大等缺点，所以只能用在对温度控制要求不高、温度均匀度要求低等低档产品的生产上，如瓦楞纸、无纺布等产品。
电磁式感应加热辊在辊内置感应线圈，加高频磁场使辊的内表面感应生热，其加热温度高，满足高性能材料对温度的要求，比起传统的加热方式在环保、使用寿命、安全性等方面都具有独特优势。然而，电阻加热辊及电磁感应加热辊都是先由辊体内部产热，再将热量传递到辊体表面。同时，加热辊结构都比较复杂，加热方式及辊子结构特点必然导致热转化效率低、能耗高等问题。特别的，电磁式加热辊额外的感应等辅助设备会大幅提高生产及维修成本。
另外，辊体表面通常采用电镀硬铬改性处理，而电镀硬铬过程中产生的Cr6+会导致严重的环境污染问题。在越来越注重环境保护的今天，必须开发新的更为环保的替代工艺。
发明内容
本发明的目的之一包括提供一种MoSi2基电热涂层加热辊，该加热辊各涂层层间结合良好，具有较佳的耐高温性以及机械强度等，能在300-350℃温度下长时稳定运行。
本发明的目的之二包括提供一种由上述MoSi2基电热涂层加热辊的制备方法，该方法条件易控、效率高、成本低，制备过程绿色环保。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种MoSi2基电热涂层加热辊，其包括辊核、金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层和表面防护层。
金属粘结层设置于辊核的表面，陶瓷绝缘层设置于金属粘结层的表面，金属导电层设置于陶瓷绝缘层的对应于辊核的两端的部分，陶瓷加热层设置于陶瓷绝缘层的未设置金属导电层的部分，表面防护层设置于陶瓷加热层的表面。
优选地，金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层以及表面防护层的厚度比为80-150：100-200：300-600：200-500： 120-200。
金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层以及表面防护层的厚度均为微米级。
本发明还提出一种由上述MoSi2基电热涂层加热辊的制备方法，包括以下步骤：对辊核进行脱脂除油及喷砂处理，然后于辊核的表面喷涂金属粘结层，于金属粘结层的表面喷涂陶瓷绝缘层，于陶瓷绝缘层的对应于辊核的两端的部分喷涂金属导电层，于陶瓷绝缘层的未设置金属导电层的部分喷涂陶瓷加热层，于陶瓷加热层的表面喷涂表面防护层。
本发明较佳实施例提供的MoSi2基电热涂层加热辊及其制备方法的有益效果包括：
本发明较佳实施例中提供的MoSi2基电热涂层加热辊各涂层层间结合良好，具有较佳的耐高温性以及机械强度等，能在300-350℃温度下长时稳定运行。其制备方法条件易控、效率高、成本低，制备过程绿色环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为试验例中MoSi2基电热涂层加热辊的剖面结构示意图；
图2为试验例中MoSi2基电热涂层加热辊的加热效果曲线。
图标：1-辊核；2-金属粘结层；3-陶瓷绝缘层；4-金属导电层； 5-陶瓷加热层；6-表面防护层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的MoSi2基电热涂层加热辊及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的MoSi2基电热涂层加热辊主要包括辊核、金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层和表面防护层。
金属粘结层设置于辊核的表面，陶瓷绝缘层设置于金属粘结层的表面，金属导电层设置于陶瓷绝缘层的对应于辊核的两端的部分，陶瓷加热层设置于陶瓷绝缘层的未设置金属导电层的部分，表面防护层设置于陶瓷加热层的表面。
在一些实施方式中，金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层以及表面防护层的厚度比可以为80-150：100-200：300-600： 200-500：120-200。上述各涂层的厚度均为微米级。
在一些实施方式中，辊核的制备材料例如可以包括碳素结构钢或合金结构钢。辊核可以是实心辊，也可以是空心辊。辊核优选为圆辊。
在一些实施方式中，金属粘结层的制备材料例如可以包括NiAl 或NiCr。NiAl或NiCr的热膨胀系数介于金属辊核与陶瓷绝缘层及陶瓷加热层之间，有利于实现金属粘结层与金属辊核、金属粘结层与陶瓷涂层之间的良好结合。
在一些实施方式中，陶瓷绝缘层的制备材料例如可以包括Al2O3或MgAl2O4，该二者材料均具有优异的绝缘性能。在一些优选的实施方式中，可以采用MgAl2O4，其在喷涂过程中没有相变，所制备出的陶瓷绝缘涂层在潮湿及高温环境仍可保持较强的绝缘性能。
在一些实施方式中，金属导电层的制备材料例如可以包括工业纯铜。采用的工业纯铜不仅具有良好的电导率，还具有容易加工、热导率高及耐蚀性能良好等一系列优点，便于在工作过程中连接导线或电刷。
在一些实施方式中，陶瓷加热层的制备材料例如可以包括MoSi2基掺杂氧化物。MoSi2具有金属和陶瓷的双重特征，并具有类似金属的导电性和类似陶瓷的抗高温氧化性。
可选地，MoSi2基掺杂氧化物中掺杂物包括Al2O3、MgAl2O4和 Cr2O3中的至少一种。掺杂物在MoSi2基掺杂氧化物中的含量优选为 10-50wt％。
本申请方案中通过加入氧化物第二相陶瓷与MoSi2形成复合材料不仅能对MoSi2起到增韧增强的作用，还能改善MoSi2的抗氧化性能以及调控加热性能，从而解决MoSi2材料具有的脆性较大和低温氧化性能不理想等缺点。
在一些实施方式中，表面防护层的制备材料例如可以包括Al2O3或MgAl2O4或Cr2O3，上述材料具备较好的机械强度、化学稳定性和耐磨耐蚀性能，能在电热辊工作温度范围内长时稳定工作。
承上，本申请方案中所提供的MoSi2基电热涂层加热辊中各涂层层间结合良好，具有较佳的耐高温性以及机械强度等。在300-350℃工作区间内，加热层不易被氧化，具有良好的重复加温及长时工作稳定性，突破了传统导热油的温度瓶颈，满足高性能材料对温度的要求。
此外，本发明实施例还提供了一种上述MoSi2基电热涂层加热辊的制备方法，其可包括以下步骤：对辊核进行脱脂除油及喷砂处理，然后于辊核的表面喷涂金属粘结层，于金属粘结层的表面喷涂陶瓷绝缘层，于陶瓷绝缘层的对应于辊核的两端的部分喷涂金属导电层，于陶瓷绝缘层的未设置金属导电层的部分喷涂陶瓷加热层，于陶瓷加热层的表面喷涂表面防护层。
其中，脱脂除油后对非喷涂部位进行保护，然后再进行喷砂处理，可去掉辊核表面氧化层以增加表面活性并提高涂层与辊核间的结合强度。
喷砂处理所使用的砂粒材料可以为白刚玉、棕刚玉或锆刚玉，砂粒材料的粒度可以为24或46#。可参考地，喷砂过程中，喷砂压力可控制为0.3-0.5MPa，喷砂距离可控制在100-200mm，表面光洁度不低于Ra为3.0μm。
喷砂处理后，可用压缩空气吹掉残留的砂粒或粉尘。
于喷砂粗化的辊核表面制备金属粘结层，制备可采用大气等离子喷涂方法，喷涂条件例如可以包括：等离子喷枪电流为500-650A，氩气40-60L/min，氢气6-10L/min，送粉速率为20-40g/min，工件转速200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s。
于金属粘结层的表面制备陶瓷绝缘层，制备可采用大气等离子喷涂方法，喷涂条件例如可以包括：等离子喷枪电流为550-700A，氩气35-55L/min，氢气10-15L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速 200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s。
于陶瓷绝缘层的对应于辊核的两端的部分的表面制备金属导电层，用于制备陶瓷加热层的部分则用挡板进行遮挡。制备可采用大气等离子喷涂方法，喷涂条件例如可以包括：等离子喷枪电流为 500-650A，氩气40-60L/min，氢气6-10L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s。
于陶瓷绝缘层的表面制备陶瓷加热层，对应于辊核的两端的已喷涂金属导电层的部位采用挡板进行遮挡。制备可采用大气等离子喷涂方法，喷涂条件例如可以包括：等离子喷枪电流为550-700A，氩气 35-55L/min，氢气10-15L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速 200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s。制备所得的陶瓷加热层的孔隙率＜5％。较佳地，陶瓷加热层的厚度略低于金属导电层的厚度。
于陶瓷加热层的表面制备表面防护层，制备可采用大气等离子喷涂方法，喷涂条件例如可以包括：等离子喷枪电流为550-700A，氩气35-50L/min，氢气10-15L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速 200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s。
喷涂完表面防护层后，还包括对加热辊的表面进行磨削抛光，至其粗糙度Ra＜0.2μm，以使辊核表面涂层均匀光滑，各位置涂层总体厚度一致。
值得说明的是，本申请中涂层的加热效果是通过调整MoSi2与掺杂物的配比、加热层的厚度以及加热功率等方式进行的综合调节。此外，通过调整喷涂参数的方式达到优化辊核中心和边缘位置处陶瓷加热层厚度分布，解决了因辊体两端和中心位置冷却效率不一致所导致的辊面温差的问题，保证了辊体各位置温度均匀性。
承上，本申请提供的加热辊的制备方法通过直接在辊核表面制备电热涂层，使之形成覆盖整个辊核表面的薄而均匀的加热元件，通电后可在辊核表面产生均匀的辐射热，从而实现加热的功能。该方法不需要额外的感应线圈或加热管等辅助设备，可以简化加热辊的结构。所制备的电热涂层直接在辊子表面产生热量，转换工艺开始前整个辊子不需要达到工艺温度，可减少系统的能耗。
此外，表面所涂覆的金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层以及表面防护层均采用大气等离子喷涂同一种方法制备，制备过程中不需要更换喷涂设备及场地，可实现流水化连续生产，不需停工等待，有利于降低生产及维护成本并提高生产效率。同时，采用大气等离子喷涂方法制备涂层还具有质量好、沉积效率高、制备方法简单可靠以及绿色环保，无环境污染的优点。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
(1)将40Cr合金结构钢辊核脱脂除油，喷涂面采用锆刚玉喷砂粗化，砂粒粒度为24#，喷砂压力为0.4MPa，喷砂距离为140mm，用压缩空气吹掉可能残留的砂粒或粉尘。
(2)在喷砂粗化辊核表面上制备Ni20Cr粘结层，粉末粒度 -45+15μm，等离子喷枪电流为600A，氩气45L/min，氢气9L/min，送粉速率为30g/min，工件转速300rpm，喷距为110mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为100μm的Ni20Cr粘结层。
(3)在Ni20Cr粘结层表面制备Al2O3绝缘层，粉末粒度-45+22μm，等离子喷枪电流为630A，氩气45L/min，氢气11L/min，送粉速率为40g/min，工件转速300rpm，喷距为120mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为120μm的Al2O3绝缘层。
(4)在辊核两端的Al2O3绝缘层表面制备Cu导电层，辊核中间部位(用于制备陶瓷加热层的部分)采用挡板进行遮挡。喷涂粉末为纯度>99％的工业纯铜粉，粉末粒度-35+10μm。等离子喷枪电流为 600A，氩气50L/min，氢气6L/min，送粉速率为45g/min，工件转速300rpm，喷距为120mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为450μm 的Cu导电层。
(5)在辊核中部的Al2O3绝缘层表面制备陶瓷加热层。陶瓷加热层的材料为MoSi2基掺杂氧化物，掺杂物为Al2O3，Al2O3在MoSi2基掺杂氧化物中的含量为15wt％。两端已喷涂Cu导电层部位采用挡板进行遮挡。混合粉末中，MoSi2粒度为-45+15μm，Al2O3粒度为 -45+22μm，等离子喷枪电流为600A，氩气45L/min，氢气12L/min，送粉速率为45g/min，工件转速300rpm，喷距为110mm，走枪速度为25mm/s，得到厚度为300μm的陶瓷加热层。
(6)在陶瓷加热层的表面制备Al2O3防护层，粉末粒度 -45+22μm，等离子喷枪电流为630A，氩气45L/min，氢气11L/min，送粉速率为40g/min，工件转速300rpm，喷距为120mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为150μm的Al2O3防护层。
(7)喷涂完各涂层后，磨削抛光使涂层总厚度为600μm，加热辊表面至粗糙度Ra<0.2μm。
实施例2
(1)将45碳素结构钢辊核脱脂除油，喷涂面采用白刚玉喷砂粗化，砂粒粒度为46#，喷砂压力为0.45MPa，喷砂距离为150mm，用压缩空气吹掉可能残留的砂粒或粉尘。
(2)在喷砂粗化辊核表面上制备Ni5Al粘结层，粉末粒度 -90+45μm，等离子喷枪电流为620A，氩气45L/min，氢气10L/min，送粉速率为25g/min，工件转速250rpm，喷距为120mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为120μm的Ni5Al粘结层。
(3)在Ni5Al粘结层表面制备MgAl2O4绝缘层，粉末粒度 -45+10μm，等离子喷枪电流为630A，氩气40L/min，氢气11L/min，送粉速率为50g/min，工件转速250rpm，喷距为110mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为110μm的MgAl2O4绝缘层。
(4)在辊核两端的MgAl2O4绝缘层表面制备Cu导电层，辊体中间部位采用挡板进行遮挡。喷涂粉末为纯度>99％的工业纯铜粉，粉末粒度-35+10μm。等离子喷枪电流为600A，氩气50L/min，氢气6L/min，送粉速率为45g/min，工件转速250rpm，喷距为120mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为420μm的Cu导电层。
(5)在辊核中部的MgAl2O4绝缘层表面制备陶瓷加热层。陶瓷加热层的材料为MoSi2基掺杂氧化物，掺杂物为Al2O3，Al2O3在MoSi2基掺杂氧化物中的含量为30wt％。两端已喷涂Cu导电层部位采用挡板进行遮挡。混合粉末中，MoSi2粒度为-45+15μm，Al2O3粒度为-45+22μm，等离子喷枪电流为600A，氩气45L/min，氢气12L/min，送粉速率为50g/min，工件转速250rpm，喷距为120mm，走枪速度为30mm/s，得到厚度为280μm的陶瓷加热层。
(6)在陶瓷加热层的表面制备MgAl2O4防护层，粉末粒度 -45+10μm，等离子喷枪电流为630A，氩气40L/min，氢气11L/min，送粉速率为50g/min，工件转速250rpm，喷距为110mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为140μm的MgAl2O4防护层。
(7)喷涂完各涂层后，磨削抛光使涂层总厚度为580μm，加热辊表面至粗糙度Ra<0.2μm。
实施例3
(1)将42CrMo合金结构钢辊核脱脂除油，喷涂面采用棕刚玉喷砂粗化，砂粒粒度为46#，喷砂压力为0.48MPa，喷砂距离为180mm，用压缩空气吹掉可能残留的砂粒或粉尘。
(2)在喷砂粗化辊核表面上制备Ni5Al粘结层，粉末粒度 -90+45μm，等离子喷枪电流为620A，氩气45L/min，氢气10L/min，送粉速率为25g/min，工件转速320rpm，喷距为150mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为130μm的Ni5Al粘结层。
(3)在Ni5Al粘结层表面制备MgAl2O4绝缘层，粉末粒度 -45+10μm，等离子喷枪电流为630A，氩气40L/min，氢气11L/min，送粉速率为50g/min，工件转速320rpm，喷距为110mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为150μm的MgAl2O4绝缘层。
(4)在辊核两端的MgAl2O4绝缘层表面制备Cu导电层，辊体中间部位采用挡板进行遮挡。喷涂粉末为纯度>99％的工业纯铜粉，粉末粒度-35+10μm。等离子喷枪电流为600A，氩气50L/min，氢气 6L/min，送粉速率为45g/min，工件转速320rpm，喷距为120mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为420μm的Cu导电层。
(5)在辊核中部的MgAl2O4绝缘层表面制备陶瓷加热层。陶瓷加热层的材料为MoSi2基掺杂氧化物，掺杂物为Cr2O3，Cr2O3在MoSi2基掺杂氧化物中的含量为30wt％。两端已喷涂Cu导电层部位采用挡板进行遮挡。混合粉末中，MoSi2粒度为-45+15μm，Cr2O3粒度为 -35+15μm，等离子喷枪电流为650A，氩气42L/min，氢气11L/min，送粉速率为45g/min，工件转速320rpm，喷距为120mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为280μm陶瓷加热层。
(6)在陶瓷加热层的表面制备Cr2O3防护层，粉末粒度 -35+15μm，等离子喷枪电流为650A，氩气40L/min，氢气11L/min，送粉速率为40g/min，工件转速320rpm，喷距为110mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为140μmCr2O3防护层。
(7)喷涂完各涂层后，磨削抛光使涂层总厚度为620μm，加热辊表面至粗糙度Ra<0.2μm。
实施例4
(1)将45碳素结构钢辊核脱脂除油，喷涂面采用棕刚玉喷砂粗化，砂粒粒度为24#，喷砂压力为0.4MPa，喷砂距离为160mm，用压缩空气吹掉可能残留的砂粒或粉尘。
(2)在喷砂粗化辊核表面上制备Ni20Cr粘结层，粉末粒度-45+15μm，等离子喷枪电流为600A，氩气45L/min，氢气9L/min，工件转速280rpm，送粉速率为30g/min，喷距为110mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为100μm的Ni20Cr粘结层。
(3)在Ni20Cr粘结层表面制备MgAl2O4绝缘层，粉末粒度 -45+10μm，等离子喷枪电流为630A，氩气40L/min，氢气11L/min，送粉速率为50g/min，工件转速280rpm，喷距为110mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为130μm的MgAl2O4绝缘层。
(4)在辊核两端的MgAl2O4绝缘层表面制备Cu导电层，辊体中间部位采用挡板进行遮挡。喷涂粉末为纯度>99％的工业纯铜粉，粉末粒度-35+10μm。等离子喷枪电流为600A，氩气50L/min，氢气 6L/min，送粉速率为45g/min，工件转速280rpm，喷距为120mm，走枪速度为20mm/s，得到厚度为500μm的Cu导电层。
(5)在辊核中部的MgAl2O4绝缘层表面制备陶瓷加热层。陶瓷加热层的材料为MoSi2基掺杂氧化物，掺杂物为MgAl2O4，MgAl2O4在MoSi2基掺杂氧化物中的含量为40wt％。两端已喷涂Cu导电层部位采用挡板进行遮挡。混合粉末中，MoSi2粒度为-45+15μm，MgAl2O4粒度为-45+10μm，等离子喷枪电流为650A，氩气42L/min，氢气 11L/min，送粉速率为45g/min，工件转速280rpm，喷距为120mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为340μm的陶瓷加热层。
(6)在陶瓷加热层的表面制备MgAl2O4防护层，粉末粒度 -45+10μm，等离子喷枪电流为630A，氩气40L/min，氢气11L/min，送粉速率为50g/min，工件转速280rpm，喷距为110mm，走枪速度为40mm/s，得到厚度为160μm的MgAl2O4防护层。
(7)喷涂完各涂层后，磨削抛光使涂层总厚度为640μm，表面粗糙度Ra<0.2μm。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于：(1)喷砂压力为0.3MPa，喷砂距离为100mm，用压缩空气吹掉可能残留的砂粒或粉尘。
(2)金属粘结层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为500A，氩气 40L/min，氢气6L/min，送粉速率为20g/min，工件转速200rpm，喷距为100mm，走枪速度为10mm/s，得到厚度为80μm的金属粘结层。
(3)陶瓷绝缘层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为550A，氩气 35L/min，氢气10L/min，送粉速率为30g/min，工件转速200rpm，喷距为100mm，走枪速度为10mm/s，得到厚度为150μm的陶瓷绝缘层。
(4)金属导电层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为500A，氩气 40L/min，氢气8L/min，送粉速率为30g/min，工件转速200rpm，喷距为100mm，走枪速度为10mm/s，得到厚度为300μm的金属导电层。
(5)掺杂物在MoSi2基掺杂氧化物中的含量为10wt％。陶瓷加热层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为550A，氩气35L/min，氢气 10L/min，送粉速率为30g/min，工件转速200rpm，喷距为100mm，走枪速度为10mm/s，得到厚度为200μm的陶瓷加热层。
(6)表面防护层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为550A，氩气 35L/min，氢气10L/min，送粉速率为30g/min，工件转速200rpm，喷距为100mm，走枪速度为10mm/s，得到厚度为120μm的表面防护层。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于：(1)喷砂压力为0.5MPa，喷砂距离为200mm，用压缩空气吹掉可能残留的砂粒或粉尘。
(2)金属粘结层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为650A，氩气 60L/min，氢气8L/min，送粉速率为40g/min，工件转速400rpm，喷距为120mm，走枪速度为50mm/s，得到厚度为150μm的金属粘结层。
(3)陶瓷绝缘层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为700A，氩气 55L/min，氢气15L/min，送粉速率为60g/min，工件转速400rpm，喷距为150mm，走枪速度为50mm/s，得到厚度为200μm的陶瓷绝缘层。
(4)金属导电层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为650A，氩气 60L/min，氢气10L/min，送粉速率为60g/min，工件转速400rpm，喷距为150mm，走枪速度为50mm/s，得到厚度为600μm的金属导电层。
(5)掺杂物在MoSi2基掺杂氧化物中的含量为50wt％。陶瓷加热层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为700A，氩气55L/min，氢气 15L/min，送粉速率为60g/min，工件转速400rpm，喷距为150mm，走枪速度为50mm/s，得到厚度为500μm的陶瓷加热层。
(6)表面防护层的喷涂条件为：等离子喷枪电流为700A，氩气 50L/min，氢气15L/min，送粉速率为60g/min，工件转速400rpm，喷距为150mm，走枪速度为50mm/s，得到厚度为200μm的表面防护层。
试验例
重复实施上述实施例1-6，得到足够多的MoSi2基电热涂层加热辊，MoSi2基电热涂层加热辊的剖面结构示意图如图1所示。也即 MoSi2基电热涂层加热辊包括辊核1、金属粘结层2、陶瓷绝缘层3、金属导电层4、陶瓷加热层5和表面防护层6。
以实施例1-4为例，采用红外测温仪测量电热辊加热温度，加热效果曲线如图2所示，其中，曲线1至曲线4分别代表实施例1-4的加热效果曲线。采用图像分析软件UTHSCSAImage Tool定量测定加热涂层的孔隙率，孔隙率如表1所示。
表1孔隙率(％)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
孔隙率 4.5 4.8 4.1 4.4
由表1可以看出，加热涂层具有较合适的孔隙率，以使热涂层具有较佳的致密度。
由图2可以看出，本发明实施例提供的MoSi2基电热涂层加热辊温度均匀并能在300-350℃温度下长时稳定运行。
综上所述，通过本发明直接在辊体表面制备的电热涂层体系，可满足加热辊在较高温度下长时稳定工作的需求，并有效简化辊体结构，提高能源利用率，显著降低加热辊生产及维护成本。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种MoSi2基电热涂层加热辊，其特征在于，其包括辊核、金属粘结层、陶瓷绝缘层、金属导电层、陶瓷加热层和表面防护层；
所述金属粘结层设置于所述辊核的表面，所述陶瓷绝缘层设置于所述金属粘结层的表面，所述金属导电层设置于所述陶瓷绝缘层的对应于所述辊核的两端的部分，所述陶瓷加热层设置于所述陶瓷绝缘层的未设置所述金属导电层的部分，所述表面防护层设置于所述陶瓷加热层的表面；
所述金属粘结层、所述陶瓷绝缘层、所述金属导电层、所述陶瓷加热层以及所述表面防护层的厚度比为80-150：100-200：300-600：200-500：120-200；
所述金属粘结层、所述陶瓷绝缘层、所述金属导电层、所述陶瓷加热层以及所述表面防护层的厚度均为微米级；
所述陶瓷加热层的制备材料包括MoSi2基掺杂氧化物；所述MoSi2基掺杂氧化物中掺杂物包括MgAl2O4和Cr2O3中的至少一种；所述掺杂物在所述MoSi2基掺杂氧化物中的含量为10-50wt％；
所述金属粘结层的喷涂条件包括：等离子喷枪电流为500-650A，氩气40-60L/min，氢气6-10L/min，送粉速率为20-40g/min，工件转速200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s；
所述陶瓷绝缘层的喷涂条件包括：等离子喷枪电流为550-700A，氩气35-55L/min，氢气10-15L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s；
所述金属导电层的喷涂条件包括：等离子喷枪电流为500-650A，氩气40-60L/min，氢气6-10L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s；
所述陶瓷加热层的喷涂条件包括：等离子喷枪电流为550-700A，氩气35-55L/min，氢气10-15L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s；
所述表面防护层的喷涂条件包括：等离子喷枪电流为550-700A，氩气35-50L/min，氢气10-15L/min，送粉速率为30-60g/min，工件转速200-400rpm，喷距为100-150mm，走枪速度为10-50mm/s。
2.根据权利要求1所述的MoSi2基电热涂层加热辊，其特征在于，所述MoSi2基电热涂层加热辊中所述辊核的制备材料包括碳素结构钢或合金结构钢，和/或所述金属粘结层的制备材料包括NiAl或NiCr，和/或所述陶瓷绝缘层的制备材料包括Al2O3或MgAl2O4，和/或所述金属导电层的制备材料包括工业纯铜，和/或所述表面防护层的制备材料包括Al2O3或MgAl2O4或Cr2O3。
3.如权利要求1或2所述的MoSi2基电热涂层加热辊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对所述辊核进行脱脂除油及喷砂处理，然后于所述辊核的表面喷涂所述金属粘结层，于所述金属粘结层的表面喷涂所述陶瓷绝缘层，于所述陶瓷绝缘层的对应于所述辊核的两端的部分喷涂所述金属导电层，于所述陶瓷绝缘层的未设置所述金属导电层的部分喷涂所述陶瓷加热层，于所述陶瓷加热层的表面喷涂所述表面防护层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，喷涂完所述表面防护层后，还包括磨削抛光至所述MoSi2基电热涂层加热辊的粗糙度Ra＜0.2μm。
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