专利名称：一种印刷包装机涂布辊子表面陶瓷涂层结构及制造方法
技术领域：
本发明属表面工程领域，具体涉及一种印刷包装机涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构及制造方法。
背景技术：
包装机涂布辊子质量是制约涂布机提速的主要原因之一，目前涂布辊子采用镀铬处理，失效形式为镀铬层因磨损而雾化、划伤、表面镀层脱落以及长期接触腐蚀性介质造成的腐蚀；还有一类涂布辊子由于高温(300°C左右)热震作用，造成镀层脱落等，辊子使用寿命一般为三个月左右。采用大气等离子喷涂和在线激光重熔技术能有效克服镀铬层上述缺陷，特别是等离子喷涂技术，制备出的梯度陶瓷涂层致密性好，结合强度高，孔隙率低，能大大提闻棍子的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是设计一种代替镀铬处理的涂布辊子，在印刷包装机涂布辊子表面喷涂梯度陶瓷涂层。本发明另一目的是提供涂布辊子表面喷涂梯度陶瓷涂层的制造方法。本发明的涂布辊子涂层结构简单、耐磨，使用寿命长。本发明制备工艺流程简单，成本低，无污染。本发明的技术方案是这样实现的一种涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构，其特征在于涂层底层为Ni/Al合金层，厚度为O. I mm，其中Ni含量占Ni/Al合金总质量的80%，Al为20% ;涂层中间层为4层Ni60A/Al203复合层，每层厚度为O. 2mm，中间层总厚度为
O.8mm,与底层相邻的一层Ni60A含量占Ni60A/Al203涂层总质量的80%，Al2O3含量为该涂层总质量的20%，其余三层Α1203、Ν 60Α两者的混合比例按质量比20%互相增减；涂层表层为Al2O3涂层，厚度为O. 2 mm。本发明的涂布辊子梯度陶瓷涂层结构，各层材料中还含有CeO2，其含量占该层总质量的2-3%，各层中Ni或Ni60A含量不变，Al2O3含量相应减少2_3%，各层厚度不变。本发明涂布辊子表面梯度陶瓷涂层结构制造方法，按以下步骤次序进行
(O制粉将原料粉末Ni/Al合金、Ni60A、Al2O3 ,CeO2按各层不同含量配比称量备好，用球磨机进行充分混合均匀；
(2)喷涂底层及中间层采用大气等离子喷涂设备进行等离子喷涂，底层Ni/Al合金层喷涂参数为电流300-350A、电压50-55V、主气流40 L .min'次气流3. 5 L .min'送粉量10-100 g.mirT1、喷距85-100mm、喷涂角85 90° ;中间层喷涂参数为电流500-550A、电压 50-55V、主气流 40 L .min'次气流 3. 5 L .min'送粉量 10-100 g .min'喷距 85-100mm、喷涂角85 90° ;
(3 )中间层等离子喷涂同时进行在线激光重熔，激光重熔参数电流为130A-160A，搭接率为40%，光斑直径I. 5mm，扫描速度为20-100mm · s—1 ；(4 )喷涂陶瓷涂层利用等离子喷涂设备在涂布辊子表面喷涂Al2O3陶瓷涂层，喷涂参数为电流500-550A、电压50-55V、主气流40 L .min'次气流3. 5 L .min'送粉量10-100 g mirT1、喷距 85_100mm、喷涂角 85 90。。
本发明的有益效果是梯度陶瓷涂层能很好地解决印刷包装机涂布辊子因磨损而雾化、划伤、表面镀层脱落以及长期接触腐蚀性介质造成的腐蚀，采用本发明生产的辊子耐磨损、耐腐蚀，抗热震性能优异，能长时间在中低温环境及腐蚀性介质中工作，辊子制作工艺简单，对环境无污染。
附图I是本发明生产工艺流程附图2是大气等离子喷涂与在线激光重熔生产示意附图3是激光重熔等离子喷涂梯度陶瓷涂层前后对照图，其中(a)为等离子喷涂梯度陶瓷涂层，(b)激光重熔等离子喷涂梯度陶瓷涂层。
具体实施例方式本发明涉及的涂布辊子表面涂层为镍基Al2O3梯度涂层，该涂层结构具有线性梯度变化特征；制备涂层技术方案是利用大气等离子喷涂和在线激光重熔技术，在印刷包装机涂布辊子表面制备梯度陶瓷涂层。本发明采用的喷涂粉末是Ni/Al合金及添加少量CeO2的Ni60A/Al203粉末，并通过球磨混粉技术获得。本发明采用的喷涂设备为大气等离子喷涂设备，制备镍基Al2O3梯度陶瓷涂层，喷涂前经过喷砂和预热处理；打底层材料为Ni/Al合金粉末，涂层厚度为0. Imm ;中间层是由 Ni60A粉末和Al2O3粉末分别按照质量分数80%、60%、40%、20% (以Ni60A为准)，每层厚度为
0.2mm ;最外层为Al2O3粉末，厚度为0. 2mm ;涂层共6层，厚度是I. Imm ;主要喷涂参数电流 300-550A、电压 50-55V、主气流 40 L mirT1、次气流 3. 5 L mirT1、送粉量 10-100 g.mirT1、 喷距85-100_、喷涂角85 90。。本发明采用的激光重熔设备为功率500W的连续激光器，主要重熔参数电流为 130-160A，搭接率为40%，光斑直径I. 5_，扫描速度为20-100_ s'本发明采用大气等离子喷涂与激光重熔同时进行的方法，在对辊子表面进行等离子焰预热后，进行等离子喷涂，同时对喷涂层进行在线激光重熔。
实施例首先，梯度涂层结构特征参数确定，根据辊子工况特点，进行涂层结构设计，辊子一般应具有耐磨损、耐冲击、耐疲劳特性。本发明采用线性梯度结构以获得较好的综合性倉泛;
其次，造粒制粉微米级Ni/Al合金粉末(-150/+300目)、Ni60A粉末(-150/+300目)、 Al2O3 粉末(IOOnm)和 CeO2 粉末；
梯度涂层的粉末由Ni60A粉末和Al2O3粉末组成，共四层，每层Ni60A粉末和Al2O3按质量分数比分别为80% 20%, 60% 40%, 40% 60%, 20% :80%，最上面一层为纯Al2O3层。本发明的另一方案是在各层中再添加占该层总质量2%的CeO2粉末，添加CeO2粉末时，各层中Ni或 Ni60A含量不变，Al2O3含量相应减少2%，每层粉末采用球磨混粉技术混合均匀。再次，将机加工好的涂布辊子进行表面预处理，先对表面进行检查，观察是否有裂纹、龟裂等缺陷，然后除油、除锈，备好材料；喷涂前对辊子进行表面喷砂处理，将辊子安装在工作平台上进行喷涂操作；喷涂前先对辊子进行预热，预热温度保持在20(TC左右，然后喷涂打底涂层，材料为Ni/Al合金粉末，最后喷涂表I、表2所设计各涂层，涂层材料和相应的喷涂参数如表3。
表 I Al203/Ni60A 梯度涂层试样 I. Imm
权利要求
1.一种涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构，其特征在于涂层底层为Ni/Al合金层， 其中Ni含量占合金总质量的80%，Al为20%，厚度为0. I mm ;涂层中间层为4层Ni60A/ Al2O3复合层，每层厚度为0. 2mm,与底层相邻的一层Ni60A含量占Ni60A/Al203涂层总质量的80%，Al2O3含量为20%，其余三层Al203、Ni60A两者的混合比例按质量比20%互相增减；涂层表层为Al2O3涂层，厚度为0. 2mm。
2.根据权利要求I所述的涂布辊子梯度陶瓷涂层结构，其特征在于各层材料中还含有CeO2，其含量占该层总质量的2-3%，各层中Ni或Ni60A含量不变，Al2O3含量相应减少 2-3%，各层厚度不变。
3.权利要求I或2所述的涂布辊子表面梯度陶瓷涂层结构制造方法，其步骤为(1)制粉将原料粉末Ni/Al合金、Ni60A、Al2O3,CeO2按各层不同含量配比称量备好， 用球磨机进行充分混合均匀；(2)喷涂底层及中间层采用大气等离子喷涂设备进行等离子喷涂，底层Ni/Al合金层喷涂参数为电流300-350A、电压50-55V、主气流40 L .min'次气3. 5 L .min'送粉量 10-100 g.mirT1、喷距85-100mm、喷涂角85 90° ;中间层喷涂参数为电流500-550A、电压 50-55V、主气流 40 L .min'次气流 3. 5 L .min'送粉量 10-100 g .min'喷距 85-100mm、 喷涂角85 90° ;(3 )中间层等离子喷涂同时进行在线激光重熔，激光重熔参数电流为130A-160A，搭接率为40%，光斑直径I. 5mm，扫描速度为20-100mm s—1 ；(4 )喷涂陶瓷涂层利用大气等离子喷涂设备喷涂Al2O3陶瓷涂层，喷涂参数为电流 500-550A、电压 50-55V、主气流 40 L mirT1、次气流 3. 5 L mirT1、送粉量 10-100 g.mirT1、 喷距85-100_、喷涂角85 90。。
全文摘要
本发明涉及一种涂布辊子表面的梯度陶瓷涂层结构及制造方法。辊子涂层打底层为Ni/Al合金层，其中Ni含量为80wt%，Al含量为20wt%，厚度为0.1mm；涂层中间层为４层Ni60A/Al2O3复合层，每层Ni60A、Al2O3两者的混合比例按20wt%互相增减，每层厚度为0.2mm；涂层表层为Al2O3涂层，厚度为0.2mm。包括以下关键步骤(1)制粉；(2)喷涂底层及中间层；(3)中间层等离子喷涂同时进行在线激光重熔，(４)喷涂陶瓷涂层。本发明获得的梯度陶瓷涂层在中低温环境中具有极好的耐磨和耐腐蚀性，且抗冲击性优良。与传统的镀铬辊子相比，具有使用寿命长，无污染等特点。
文档编号C23C4/12GK102616050SQ20121008485
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者张金星, 程西云, 肖舒 申请人:汕头大学