CN113897573A - 一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂层制备领域，特别涉及一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法。它包括以下步骤：前处理：转杯基体除油，烘干；喷砂；喷涂镍铬：将转杯基体预热至温度100°C，等离子喷涂喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流350‑450A，电压35‑45V，喷枪距离100‑140mm，涂层厚度0.05‑0.1mm；喷涂氧化铝钛：用等离子喷涂喷枪在喷涂有镍铬涂层的转杯基体上喷涂氧化铝钛涂层，喷涂电流550‑650A，电压40‑50V，喷涂距离80‑120mm，涂层厚度0.15‑0.20mm；封孔：使用封孔剂对涂层进行封孔处理；震动抛光；后处理。本发明方法制备的涂层性能较好且能保证转杯原有形状和精度要求。
Description
技术领域
本发明涉及涂层制备领域，特别涉及一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法。
背景技术
化纤纺织用的化纤倍捻机铝基转杯需要有一个轮廓清晰、有一定凸凹的表面形状、低的摩擦力，这些有利于与纤维接触中拉丝、导向、缠绕、纺丝等的要求；特殊的表面结构有防止拉毛、擦伤，抗静电的作用；同时由于连续长期工作及复杂的工作环境，所以又必须有高的耐磨性和一定的耐腐蚀性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种涂层性能较好的且能保证转杯原有形状和精度要求的一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）前处理：转杯基体除油，烘干；
（2）喷砂；
（3）喷涂镍铬：将转杯基体预热至温度100°C，等离子喷涂喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流350-450A，电压35-45V，喷枪距离100-140mm，涂层厚度0.05-0.1mm；
（4）喷涂氧化铝钛：用等离子喷涂喷枪在喷涂有镍铬涂层的转杯基体上喷涂氧化铝钛涂层，喷涂电流550-650A，电压40-50V，喷涂距离80-120mm，涂层厚度0.15-0.20mm；
（5）封孔：使用封孔剂对涂层进行封孔处理；
（6）震动抛光；
（7）后处理。
本发明的陶瓷涂层具有硬度高、耐磨损、耐腐蚀、抗静电的性能，且能保证转杯原有形状和精度要求。
作为优选，步骤（1）前处理包括将转杯基体用有机溶剂除油，烘箱保温烘干。
作为优选，步骤（2）喷砂包括用白刚玉砂进行喷砂，喷砂压缩空气压力0.4-0.6MPa，距离80-120mm，喷砂角度65-85°C。
本发明不采用垂直喷砂而采用特定的喷砂角度，可以防止镶嵌，喷砂后转杯基体表面粗化均匀，无白刚玉砂残留及镶嵌，粗糙度达到Sa3级。
更优选的，步骤（2）喷砂包括用30目白刚玉砂进行喷砂，需保护部位进行夹具保护，喷砂压缩空气压力0.5MPa，距离100mm，喷砂角度75°C。
作为优选，步骤（3）喷涂镍铬包括将转杯基体预热至温度100°C，等离子喷涂喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流400A，电压38V，喷枪距离120mm，涂层厚度0.05-0.1mm。
作为优选，步骤（4）喷涂氧化铝钛包括用等离子喷涂喷枪在喷涂有镍铬涂层的转杯基体上喷涂氧化铝钛涂层，喷涂电流600A，电压45V，喷涂距离100mm，涂层厚度0.15-0.20mm。
作为优选，步骤（5）封孔处理包括使用环氧类有机封孔剂对涂层进行封孔处理，要求转杯表面陶瓷涂层要全部浸湿，不能有裸露涂不到的地方，表面风干后进行加热固化处理，时间1.5-2.5小时。
作为优选，步骤（6）震动抛光包括在震动抛光机中对转杯陶瓷涂层进行震动抛光处理，需保护部位进行夹具保护，然后进行初抛光，精抛光，光饰；初抛光采用20×20棕刚玉斜三角磨料，加研磨粉，振幅采用4-6mm；精抛光采用5×5棕刚玉斜三角磨料，加抛光粉，振幅2-3mm；光饰采用3×3高铝瓷球型磨料，加光亮剂，振幅2-3mm。
作为优选，步骤（6）后处理包括对震动抛光完成后的转杯清洗和干燥。
发明人利用等离子喷涂机和等离子喷涂专用送粉器在化纤倍捻机铝基转杯表面制备氧化铝钛复合涂层。具体工艺是采用镍铬合金（80%Ni/20%Cr）作为过渡涂层，该涂层耐腐蚀性极佳，可在900°C耐氧化，与铝基材和陶瓷涂层结合强度高，能有效的将铝基材和陶瓷涂层粘接在一起；采用氧化铝钛（AT13）作为转杯工作层，该涂层致密、韧性好、结合强度高；能制备表面轮廓清晰、平整、均匀的薄涂层；该陶瓷涂层经过后处理（如砂轮磨削、砂带抛光等）后，能达到：
1. 具有优异的耐磨损、耐腐蚀性能，
2. 由于高的硬度和低表面能性质，具有良好的减摩性；
3. 涂层经后处理后，会具有不同的摩擦力，能适应纤维纺织需要的不同“捻力”，使纤维达到需要的强度和韧性；
4. 能形成凸凹不平的表面，经后处理后形成不同的粗糙度，适应不同机型的“绒度”要求。
接下来利用高分子树脂对转杯陶瓷涂层进行封孔处理，封闭陶瓷涂层中存在的孔隙，杜绝外界腐蚀介质通过涂层中的孔隙的侵入，保证铝基体工作面不受侵蚀。
最后对封孔后的陶瓷涂层进行后加工处理，传统的陶瓷涂层处理方法是通过机械砂轮抛光或砂带抛光，但陶瓷涂层硬度高，磨削难度大，耗时，生产效率低（手工抛光每人每天只能做150件，机械抛光每台每天300件）；涂层厚度较薄（一般在0.15-0.2mm左右），抛光加工量较小，陶瓷涂层容易磨白，氧化铝钛陶瓷涂层虽然有一定韧性（相较于其他氧化物陶瓷涂层），但硬度高、脆性大的氧化物陶瓷的特点还是很明显的，传统处理方法会造成转杯表面涂层不均匀，另外由于抛光多采用干抛，转杯整体升温较快、较高，会造成陶瓷涂层裂纹；发明人采用震动抛光的办法对转杯的表面陶瓷涂层进行后处理，发明人使用的震动抛光机采用的是三次元震动原理，可实现上下震动、前后运动、左右翻转，组合成沿中心顺时针方向的螺旋旋转运动。配合合适的抛光料（氧化铝钛涂层一般采用棕刚玉磨料）、合适的抛光料颗粒度组合、研磨粉、抛光粉、光亮剂及合适的转数和振幅来处理转杯陶瓷涂层，处理后的陶瓷涂层完全符合纤维纺织的要求，既能保证转杯的原有形状和精度要求，又能满足纤维纺织对处理后陶瓷涂层的粗糙度、外貌轮廓、精度的要求，这样的方法处理效果好，耗时段，生产效率高（每台设备每班可完成800件）。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的底座侧视结构示意图；
图3为本发明的图1中A处结构放大示意图；
图4为本发明的驱动组件结构示意图。
图中：1、底座；2、U形立板；3、滑轨；4、吸盘；5、滑块；6、安装板；7、电机座；8、双轴电机；9、偏心重锤；10、抛光块；11、滑座；111、第二滑动槽；12、夹紧块；121、第一滑动槽；13、导杆；14、移动块；15、丝杆；16、轴座；17、驱动电机；18、电机支架；19、弧形夹臂；20、吸盘套。
具体实施方式
实施例1
适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）前处理：转杯基体除油，烘干；
（2）喷砂；
（3）喷涂镍铬：将转杯基体预热至温度100°C，等离子喷涂喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流350A，电压35V，喷枪距离100mm，涂层厚度0.05mm；
（4）喷涂氧化铝钛：用等离子喷涂喷枪在喷涂有镍铬涂层的转杯基体上喷涂氧化铝钛涂层，喷涂电流550A，电压40V，喷涂距离80mm，涂层厚度0.15mm；
（5）封孔：使用封孔剂对涂层进行封孔处理；
（6）震动抛光；
（7）后处理。
实施例2
适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）前处理：转杯基体除油，烘干；
（2）喷砂；
（3）喷涂镍铬：将转杯基体预热至温度100°C，等离子喷涂喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流450A，电压45V，喷枪距140mm，涂层厚度0.1mm；
（4）喷涂氧化铝钛：用等离子喷涂喷枪在喷涂有镍铬涂层的转杯基体上喷涂氧化铝钛涂层，喷涂电流650A，电压50V，喷涂距离120mm，涂层厚度0.20mm；
（5）封孔：使用封孔剂对涂层进行封孔处理；
（6）震动抛光；
（7）后处理。
实施例3
1. 转杯基体用有机溶剂除油，烘箱保温烘干；
2. 用30目白刚玉砂进行喷砂，需保护部位进行夹具保护，喷砂压缩空气压力0.5MPa,距离100mm，喷砂角度75°C，不采用垂直喷砂，是为了防止镶嵌，喷砂后转杯基体表面粗化均匀，无白刚玉砂残留及镶嵌，粗糙度达到Sa3级；
3. 基体预热温度100°C，使用美国Thermach公司等离子喷涂设备SG100喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流400A，电压38V，喷枪距离120mm。涂层厚度0.08mm；
4. 使用美国Thermach公司等离子设备SG100喷枪喷涂氧化铝钛（AT13），喷涂电流600A，电压45V，喷涂距离100mm，涂层厚度0.18mm；
5. 使用环氧类有机封孔剂对涂层进行封孔处理，要求转杯表面陶瓷涂层要全部浸湿，不能有裸露涂不到的地方，表面风干后进行加热固化处理，时间2小时；
6. 在1000升震动抛光机中进行转杯陶瓷涂层进行震动抛光处理，需保护部位进行夹具保护，然后进行初抛光，精抛光，光饰。初抛光采用20x20棕刚玉斜三角磨料，加研磨粉，振幅采用4-6mm;精抛光采用5x5棕刚玉斜三角磨料，加抛光粉，振幅2-3mm；光饰采用3x3高铝瓷球型磨料，加光亮剂，振幅2-3mm；
7. 抛光完成后，转杯要清洗干净，然后风干。
实施例4
同实施例3，不同的是采用特定的震动抛光机，请参阅图1和图4，本发明提供以下技术方案：一种震动抛光机，包括底座1，设置的底座1内部为空心结构，底座1上垂直安装有U形立板2，设置的立板采用U形结构可通过两侧的侧板与底座1之间的连接达到固定的目的，U形立板2上通过销轴安装有一对滑轨3，且一对滑轨3之间呈互相平行的状态，一对滑轨3上均滑动连接有滑块5，一对滑块5之间连接有安装板6，安装板6远离U形立板2的一侧通过螺栓固定安装有电机座7，电机座7内安装有双轴电机8，双轴电机8的上下两端的输出端上均安装有偏心重锤9，设置的一对偏心重锤9将双轴电机8原本的旋转运动变为水平、垂直、倾斜的三次元运动，下方输出端的端部安装有抛光块10，并将这个运动传递给抛光块10，提高抛光块10原有的抛光效率与抛光质量，安装板6的另一侧设置有用于双轴电机8上下移动的驱动组件，底座1上安装有一对滑座11，一对滑座11内均滑动连接有夹紧块12，安装板6上设置有一对带动夹紧块12移动的导杆13，设置的一对导杆13为下端较远上端较近的倾斜状，当驱动组件带动抛光块10下降时，设置的一对导杆13拉动一对夹紧块12相互靠进夹持住转杯，达到固定的目的，防止在抛光的过程中位移。
具体的，请参阅图4，驱动组件包括安装在安装板6上的移动块14，移动块14内螺纹连接有丝杆15，位于滑轨3之间的U形立板2上安装有一对轴座16一对丝杆15的上下两端均转动连接在轴座16内，丝杆15的上端贯穿出轴座16，且贯穿出的一端通过联轴器连接有驱动电机17，通过启动驱动电机17，驱动电机17的输出端通过移动块14将原本带动丝杆15转动的工作变为移动安装板6的直线往复运动，从而带动双轴电机8的升降。。
具体的，请参阅图1和图4，U形立板2的上端通过螺栓固定有电机支架18，驱动电机17安装在电机支架18上，设置的电机支架18起到固定驱动电机17的作用。
具体的，请参阅图1和图3，每一个夹紧块12上开设有第一滑动槽121，每一个滑座11上开设有第二滑动槽111，导杆13的下端依次贯穿第一滑动槽121和第二滑动槽111至底座1内，设置的第一滑动槽121、第二滑动槽111与底座1内部为连通状态，由于设置的导杆13为倾斜状态，当导杆13下降时带动一对夹紧块12相互靠近，从而达到夹紧转杯的作用。
具体的，请参阅图1和图3，夹紧块12的相对面上均安装有弧形夹臂19，弧形夹臂19的内壁上涂覆有橡胶材质的防磨层，设置的防磨层缓冲了转杯与弧形夹臂19之间的接触，起到保护作用。
具体的，请参阅图2，底座1的下表面等距安装有吸盘套20，吸盘套20内安装有吸盘4，设置的吸盘4通过插入吸盘套20的安装方式方便后续的更换，通过吸盘4将底座1固定在桌面上，使装置更加稳定。
本发明的工作原理及使用流程：
使用时，将待抛光的转杯放置在一对弧形夹臂19之间，启动驱动电机17，驱动电机17的输出端通过移动块14将原本带动丝杆15转动的工作变为移动安装板6的直线往复运动，从而带动双轴电机8的升降，从而带动双轴电机8下降，双轴电机8上设置的一对偏心重锤9将双轴电机8原本的旋转运动变为水平、垂直、倾斜的三次元运动，提高抛光块10原有的抛光效率与抛光质量，双轴电机8在下降时由于设置的一对导杆13为下端较远上端较近的倾斜状，从而带动一对夹紧块12相互靠近，从而达到夹紧转杯的作用。
本实施例使用的震动抛光机采用的是三次元震动原理，可实现上下震动、前后运动、左右翻转，组合成沿中心顺时针方向的螺旋旋转运动。配合合适的抛光料（氧化铝钛涂层一般采用棕刚玉磨料）、合适的抛光料颗粒度组合、研磨粉、抛光粉、光亮剂及合适的转数和振幅来处理转杯陶瓷涂层，处理后的陶瓷涂层完全符合纤维纺织的要求，既能保证转杯的原有形状和精度要求，又能满足纤维纺织对处理后陶瓷涂层的粗糙度、外貌轮廓、精度的要求，这样的方法处理效果好，耗时段，生产效率高（每台设备每班可完成800件）。
经检测，1、转杯涂层硬度：陶瓷涂层显微硬度：700-800 Hv0.3/15（测试仪器为显微维氏硬度计，载荷0.3kg，保荷时间15秒，数据范围在700-800）。本实施例的涂层显微硬度高，说明本实施例的涂层的耐磨性能好。2、耐腐蚀性监测：用盐雾试验数据，标准中性盐雾试验200小时以上没有发生腐蚀现象。3、涂层具有一定导电性能，是半导体，静电荷能在表面流动导出，说明本发明涂层具有抗静电性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)前处理：转杯基体除油，烘干；
2)喷砂；
3)喷涂镍铬：将转杯基体预热至温度100°C，等离子喷涂喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流350-450A，电压35-45V，喷枪距离100-140mm，涂层厚度0.05-0.1mm；
4)喷涂氧化铝钛：用等离子喷涂喷枪在喷涂有镍铬涂层的转杯基体上喷涂氧化铝钛涂层，喷涂电流550-650A，电压40-50V，喷涂距离80-120mm，涂层厚度0.15-0.20mm；
5)封孔：使用封孔剂对涂层进行封孔处理；
6)震动抛光；
7)后处理。
2.根据权利要求1所述的一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）前处理包括将转杯基体用有机溶剂除油，烘箱保温烘干。
3.根据权利要求1所述的一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）喷砂包括用白刚玉砂进行喷砂，喷砂压缩空气压力0.4-0.6MPa，距离80-120mm，喷砂角度65-85°C。
4.根据权利要求1所述的一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）喷涂镍铬包括将转杯基体预热至温度100°C，等离子喷涂喷枪喷涂镍铬涂层，喷涂电流400A，电压38V，喷枪距离120mm，涂层厚度0.05-0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤（4）喷涂氧化铝钛包括用等离子喷涂喷枪在喷涂有镍铬涂层的转杯基体上喷涂氧化铝钛涂层，喷涂电流600A，电压45V，喷涂距离100mm，涂层厚度0.15-0.20mm。
6.根据权利要求1所述的一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤（5）封孔处理包括使用环氧类有机封孔剂对涂层进行封孔处理，要求转杯表面陶瓷涂层要全部浸湿，不能有裸露涂不到的地方，表面风干后进行加热固化处理，时间1.5-2.5小时。
7.根据权利要求1所述的一种适用于化纤倍捻机铝基转杯陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤（6）震动抛光包括在震动抛光机中对转杯陶瓷涂层进行震动抛光处理，需保护部位进行夹具保护，然后进行初抛光，精抛光，光饰；初抛光采用20x20棕刚玉斜三角磨料，加研磨粉，振幅采用4-6mm；精抛光采用5x5棕刚玉斜三角磨料，加抛光粉，振幅2-3mm；光饰采用3x3高铝瓷球型磨料，加光亮剂，振幅2-3mm。
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