專利名稱：一種防粘涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防粘涂層，特別是涉及一種由塑料或高分子聚合物組成的胚件上制備的防粘涂層。
背景技術(shù)：
由塑料或高分子聚合物組成的胚件在加工形成輥體等最終物體的過程中，由于一般聚合物具有較強(qiáng)的吸附性以及帶有活潑的反應(yīng)基團(tuán)，特別是聚氨酷，環(huán)氧樹脂等材料，容易與金屬表面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，不僅影響了制品的表觀質(zhì)量，增加了加工的復(fù)雜性，而且對(duì)制品的內(nèi)部質(zhì)量具有相當(dāng)?shù)挠绊?。在科研生產(chǎn)中分別采用了 RTV硅橡膠、聚乙烯、表面活性劑、硅油、脂肪族油脂等，以上材料雖然可以解決部分問題，但存在的問題是功能單一，無法滿足多種高分子聚合物以及多種溫度下的加工，效率低，使用一次后涂層必須施工一次，無法多次和長(zhǎng)期使用。采用特富龍等涂層，由于溫度限制，在高溫下特富龍本身易變形不耐磨，也限制了它的適用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問題的存在，提供一種防粘涂層，該種防粘涂層具有不與塑料或高分子化合物發(fā)生反應(yīng)，濕潤(rùn)角大，高溫硬度較高，涂層致密均勻，氣孔率低，結(jié)合力較高的特點(diǎn)。能夠承受長(zhǎng)時(shí)間使用而不失效，比現(xiàn)有RTV硅橡膠、聚乙烯、表面活性劑、硅油、脂肪族油脂等材料的使用壽命提高5-10倍，大大節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的防粘涂層，其特點(diǎn)是包括底層和面層，其中所述底層用于粘結(jié)胚件和面層，其位于胚件表面和面層之間，底層起到過渡和粘結(jié)胚件與面層的作用，具有一定的耐腐蝕能力，但硬度較面層低，其性能介于基體和面層之間。可以使用等離子噴涂、火焰噴涂、電弧噴涂或超音速火焰噴涂等方法制備。粘結(jié)底層成分是鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔(鎳重量50%以上)中的一種，涂層厚度0.01-0.2mm ;主要作用是防止增塑劑或有機(jī)物中其他腐蝕成分對(duì)基體的腐蝕，并且增加第二層防粘涂層的結(jié)合力；面層位于底層上，面層是功能層，發(fā)揮耐磨、防粘結(jié)的作用，采用火焰噴涂、等離子噴涂或電弧噴涂或其他方法制備，涂層厚度根據(jù)需要從0.02-3.0mm不等，噴涂在平板或圓輥等工件上，減少與塑料、高分子聚合物類的粘連。其所述面層包括粉末基體和混合與該粉末基體中的硬質(zhì)相，粉末基體主要包括有按占面層重量百分比組成 的如下物質(zhì):鐵I 15%，鎳30 70%，鉻5 20% ;硬質(zhì)相為碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁、氧化鉻或其它尺寸5μπι大顆?；蚪饘偬沾芍械娜我庖环N或任意兩種及兩種以上的組合，硬質(zhì)相占面層總重量的百分比為5 30%。噴涂的這種復(fù)合防粘面層，通過均布在表面能較低涂層中的陶瓷或金屬陶瓷顆粒，一方面涂層在高溫下能保持較高的硬度，克服了特富龍等涂料在高溫下不耐磨、易變形的缺點(diǎn)。另一方面可以加顯著降低涂層表面自由能、表面張力。表面張力的降低，將使塑料或其他高分子材料與涂層的粘結(jié)趨勢(shì)降到最低，從而增加塑料或高分子材料的通過性，增加了工件的使用壽命，大大降低了工件的維護(hù)成本,增加了產(chǎn)能。其中，上述粉末基體中還包括有錳、鑰、硼、硅、鈷中的任意一種或任意兩種及兩種以上的組合。上述粉末基體中的錳、鑰、硼、硅、鈷成分占粉末基體的重量百分比為:錳< 2%、鑰≤15%、硼≤8%、硅≤5%、鈷≤2%。上述底層為鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔中的任意一種或任意兩種及兩種以上的組合，且所述的各組分中鎳占底層總重量的50%以上。上述底層和面層采用等離子噴涂、火焰噴涂、電弧噴涂或超音速火焰噴涂或其它熱噴涂的方法噴涂形成 在胚件上。其具體方法包括以下步驟:
1、對(duì)非噴涂面進(jìn)行保護(hù)，對(duì)待噴涂面進(jìn)行檢驗(yàn)，并用丙酮清洗噴涂面。確保不會(huì)有油脂在噴涂表面，以防噴涂時(shí)候影響涂層結(jié)合力。2、進(jìn)行噴砂處理，噴砂選用46#鋯剛玉，噴砂壓力0.2-0.4MPa。噴砂時(shí)必須使噴涂部位全部均勻無反光。3、在其表面噴涂(包括且不限于火焰噴涂、等離子噴涂、電弧噴涂)一種粘結(jié)過渡底層。底層起到過渡和粘結(jié)基體與面層的作用，具有一定的耐腐蝕能力，但硬度較面層低，其性能介于基體和面層之間。粘結(jié)底層成分是鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔(鎳重量50%以上)中的一種,涂層厚度0.01-0.1mm。4、在底層噴涂完成后，噴涂面層(包括且不限于火焰、等離子、電弧)。噴涂防粘面層的主要成分為鐵(1-15%)、鎳(30-70%)、鉻(5-20%)、硼(蘭8%)、硅(蘭5%)，錳(蘭2%)、Mo
15%)再加上5-30%碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁或者氧化鉻，涂層厚度0.05-lmm。5、檢測(cè)涂層質(zhì)量，孔隙率不高于5%，硬度高于HV0.31100，涂層拉伸性能高于30MPa。涂層厚度為0.02-3.0mm。涂層噴涂后根據(jù)使用條件的不同，加工表面粗糙度從Ra0.01_Ra20um。本發(fā)明由于采用以鐵、鎳、鉻為主要物質(zhì)，以錳、鑰、硼、硅、鈷為次要物質(zhì)組成的粉末基體，與碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁、氧化鉻等尺寸大于5 μ m大顆粒陶瓷或金屬陶瓷的一種或幾種作為硬質(zhì)相相結(jié)合組成涂層的結(jié)構(gòu)，可以顯著降低涂層表面自由能、降低表面張力，降低塑料或其他高分子材料胚件與涂層的親和性，大大降低兩者之間發(fā)生粘連的可能性，同時(shí)，涂層能夠在高溫下能保持較高的硬度，克服了特富龍等涂料在高溫下不耐磨、易變形的缺點(diǎn)。且該種防粘涂層具有不與塑料或高分子化合物發(fā)生反應(yīng)，濕潤(rùn)角大，高溫硬度較高，涂層致密均勻，氣孔率低，結(jié)合力較高的特點(diǎn)。能夠承受長(zhǎng)時(shí)間使用而不失效，比現(xiàn)有RTV硅橡膠、聚乙烯、表面活性劑、硅油、脂肪族油脂等材料的使用壽命提高5-10倍，大大節(jié)約生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述的防粘涂層，包括底層I和面層2，其中所述底層I用于粘結(jié)胚件3和面層2，其位于胚件3表面和面層2之間，面層2位于底層I上，其所述面層2包括粉末基體和混合與該粉末基體中的硬質(zhì)相，粉末基體主要包括有按占面層2重量百分比組成的如下物質(zhì):鐵I 15%，鎳30 70%，鉻5 20% ;硬質(zhì)相為碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁、氧化鉻或其它尺寸5 μ m大顆?；蚪饘偬沾芍械娜我庖环N或任意兩種及兩種以上的組合，硬質(zhì)相占面層2總重量的百分比為5 30%。其中，上述粉末基體中還包括有錳、鑰、硼、硅、鈷中的任意一種或任意兩種及兩種以上的組合。上述粉末基體中的錳、鑰、硼、硅、鈷成分占粉末基體的重量百分比為:錳≤2%、鑰≤15%、硼≤8%、硅≤5%、鈷≤2%。上述底層I為鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔中的任意一種或任意兩種及兩種以上的組合，且所述的各組分中鎳占底層I總重量的50%以上。上述底層I和面層2采用等離子噴涂、火焰噴涂、電弧噴涂或超音速火焰噴涂或其它熱噴涂的方法噴涂形成在胚件上。該種防粘涂層為復(fù)合涂層，分底層和面層兩部分。底層是鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔(鎳重量50%以上)中的一種，主要作用是粘結(jié)基體和面層，起到過渡作用。面?zhèn)雀枪δ軐?，發(fā)揮耐磨、放粘結(jié)的作用。其面層包括如下成分為含鐵、鎳、鉻、硼、硅、鑰、鈷、錳元素的并摻有碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁、氧化鉻等硬質(zhì)相的復(fù)合粉末，采用火焰噴涂、等離子噴涂或電弧噴涂或其他方法制備，涂層厚度根據(jù)需要從0.02-3.0mm不等，噴涂在平板或圓輥等工件上，減少與塑料、高分子聚合物類的粘連。一、方法步驟:
1、對(duì)非噴涂面進(jìn)行保護(hù)，對(duì)待噴涂面進(jìn)行檢驗(yàn)，并用丙酮清洗噴涂面。確保不會(huì)有油脂在噴涂表面，以防噴涂時(shí)候影響涂層結(jié)合力。2、進(jìn)行噴砂處理，噴砂選用46#鋯剛玉，噴砂壓力0.2-0.4MPa。噴砂時(shí)必須使噴涂部位全部均勻無反光。3、在其表面噴涂(包括且不限于火焰噴涂、等離子噴涂、電弧噴涂)一種粘結(jié)過渡底層。底層起到過渡和粘結(jié)基體與面層的作用，具有一定的耐腐蝕能力，但硬度較面層低，其性能介于基體和面層之間。粘結(jié)底層成分是鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔(鎳重量50%以上)中的一種,涂層厚度0.01-0.1mm。4、在底層噴涂完成后，噴涂面層(包括且不限于火焰、等離子、電弧)。噴涂防粘面層的主要成分為鐵(1-15%)、鎳(30-70%)、鉻(5-20%)、硼(蘭8%)、硅(蘭5%)，錳(蘭2%)、Mo
15%)再加上5-30%碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁或者氧化鉻，涂層厚度0.05-lmm。5、檢測(cè)涂層質(zhì)量，孔隙率不高于5%，硬度高于HV0.31100，涂層拉伸性能高于30MPa。涂層厚度為0.02-3.0mm。涂層噴涂后根據(jù)使用條件的不同，加工表面粗糙度從Ra0.01_Ra20um。二、原理
塑料或高分子聚合物加工過程中，由于一般聚合物具有較強(qiáng)的吸附性以及帶有活潑的反應(yīng)基團(tuán)，特別是聚氨酷，環(huán)氧樹脂等材料，容易與金屬表面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，不僅影響了制品的表觀質(zhì)量，增加了加工的復(fù)雜性，而且對(duì)制品的內(nèi)部質(zhì)量具有相當(dāng)?shù)挠绊?。在科研生產(chǎn)中分別采用了 RTV硅橡膠、聚乙烯、表面活性劑、硅油、脂肪族油脂等，以上材料雖然可以解決部分問題，但存在的問題是功能單一，無法滿足多種高分子聚合物以及多種溫度下的加工，效率低，使用一次后涂層必須施工一次，無法多次和長(zhǎng)期使用。現(xiàn)在普遍采用的是特富龍涂層，由于該涂層在高溫下硬度低，耐磨性能差，容易變形失效，影響生產(chǎn)效率，限制了該圖層的使用范圍。本發(fā)明意在改變工件高溫硬度和涂層的表面能的方式，達(dá)到耐磨、耐腐蝕、與塑料和高分子聚合物親和力差的性能，從而提高工件的使用壽命。涂層為為粘結(jié)層+表面層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中，底層起到過度和粘結(jié)基體與面層的作用，具有一定的耐腐蝕能力，但硬度較面層低，其性能介于基體和面層之間?？梢允褂玫入x子噴涂、火焰噴涂、電弧噴涂或超音速火焰噴涂等方法制備。粘結(jié)底層成分是鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔(鎳重量50%以上)中的一種，涂層厚度0.01-0.2mm;主要作用是防止增塑劑或有機(jī)物中其他腐蝕成分對(duì)基體的腐蝕，并且增加第二層防粘涂層的結(jié)合力；
噴涂防粘面層的主要成分為鐵(1_15%)、鎳(30-70%)、鉻(5-20%)，加上次要成分硼8%)、硅(蘭5%)，錳(蘭2%)、Mo 15%)再加上5-30%碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁或者氧化鉻，涂層厚度0.05-lmm;通過均布在表面能較低涂層中的陶瓷或金屬陶瓷顆粒，一方面涂層在高溫下能保持較高的硬度，克服了特富龍等涂料在高溫下不耐磨、易變形的缺點(diǎn)。另一方面可以加顯著降低涂層表面自由能、表面張力。表面張力的降低，將使塑料或其他高分子材料與涂層的粘結(jié)趨勢(shì)降到最低，從而增加塑料或高分子材料的通過性，增加了工件的使用壽命，大大降低了工件的維護(hù)成本，增加了產(chǎn)能。實(shí)施例1
采用等離子噴涂設(shè)備，在直徑300mm長(zhǎng)度1500mm的棍上進(jìn)行噴涂防粘涂層。先噴涂NiAl打底層，參數(shù)為:
氫氣:8 (1/min)
IS氣:40 (1/min)
電流:630 (A)
噴涂速度:10(mm/s)
冷卻氣體壓力:0.4 (MPa)
底層厚度:0.2 (mm)
噴涂完底層，然后噴涂面層材料，面層粉末含量為:鐵(2%)、鎳(55%)、鉻(5%)、硼(3%)、硅(5%)、錳(0.1%) +30%的碳化鎢顆粒。噴涂參數(shù)為:
氫氣:8 (1/min)
IS氣:40 (1/min)
電流:630 (A)
噴涂速度:10(mm/s)
冷卻氣體壓力:0.4 (MPa)
面層厚度:0.5 (mm)
最終表面粗糙度=Ra0.8-1.0um.帶有防粘涂層的輥?zhàn)?，用在汽車擋風(fēng)玻璃夾層膠的生產(chǎn)線上，對(duì)流延的膠進(jìn)行熱壓花紋，噴有防粘涂層的輥與膠能很好的分離，膠體不沾輥面。涂層硬度適中，耐磨性能良好，克服了特富龍涂層在高溫下易變形不耐磨的缺點(diǎn)，能夠保持夾層膠產(chǎn)品的生產(chǎn)穩(wěn)定性。

實(shí)施例2
采用電弧噴涂設(shè)備，在直徑360mm長(zhǎng)度1700mm的輥上進(jìn)行噴涂防粘涂層。先噴涂NiCr打底層，參數(shù)為:
噴槍:氣體線材噴槍 氧氣:0.8m3/h 乙塊:0.5m3/h 壓縮空氣:5Kg/cm3 噴涂距離:90-110_
噴涂面層，面層粉末含量為:鐵(5%)、鎳(60.8%)、鉻(14%)、硼(3%)、硅(2.9%)、錳(0.3%) +15%的碳化鉻顆粒。噴涂參數(shù)為:
噴槍:電弧噴槍 氧氣:0.8m3/h 乙塊:0.5m3/h 壓縮空氣:5Kg/cm3 噴涂距離:90-110_
噴涂完成后，涂層性能良好，能夠達(dá)到使用要求，壽命相對(duì)于特富龍?zhí)幚砬S提高約5倍。實(shí)施例3
采用等離子噴涂設(shè)備，在直徑240mm長(zhǎng)度1200mm的棍上進(jìn)行噴涂防粘涂層。先噴涂NiCrAl打底層，參數(shù)為:
氫氣:9 (1/min)
IS氣:45 (1/min)
電流:650 (A)
噴涂速度:10(mm/s)
冷卻氣體壓力:0.6 (MPa)
底層厚度:0.18 (mm)
噴涂完底層，然后噴涂面層材料，面層粉末含量為:鐵(10%)、鎳(54%)、鉻(15%)、硼(7%)、硅(3.9%)、錳(0.1%) +10%的碳化鉻顆粒。噴涂參數(shù)為:
氫氣:10 (1/min)
気氣:46 (1/min)
電流:650 (A)
噴涂速度:10(mm/s)
冷卻氣體壓力:0.6 (MPa)
面層厚度:0.6 (mm)
最終表面粗糙度:Ra0.8um.噴涂完成后，輥面涂層經(jīng)過磨拋處理，光潔度達(dá)到Ra0.8 μ m。在使用過程中，是特富龍?zhí)幚淼膫鹘y(tǒng)輥筒的5倍，且不需要經(jīng)常維護(hù)。實(shí)施例4
采用等離子噴涂設(shè)備，在直徑200mm長(zhǎng)度1200mm的輥上進(jìn)行噴涂防粘涂層。先噴涂NiCrALY打底層，參數(shù)為:
氫氣:6 (1/min)IS氣:40 (1/min)
電流:660 (A)
噴涂速度:9 (mm/s)
冷卻氣體壓力:0.5 (MPa)
底層厚度:0.14 (mm)
噴涂完底層，然后噴涂面層材料，面層粉末含量為:鐵(12%)、鎳(60%)、鉻(13%)、硼(2%)、硅(3%)+10%的氧化鋁顆粒。噴涂參數(shù)為:
氫氣:8 (1/min)
IS氣:443 (1/min)
電流:660 (A)
噴涂速度:10 (mm/s)
冷卻氣體壓力:0.6 (MPa)面層厚度:0.6 (mm)
最終表面粗糙度:Ral um.顯微硬度較高，涂層硬度高，但不易磨削，加工較困難，制作成本高。生產(chǎn)效果良好，較特富龍?zhí)幚磉^的輥?zhàn)訅勖岣?倍以上，工件運(yùn)行穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種防粘涂層，其特征在于包括底層(1)和面層(2)，其中所述底層(1)用于粘結(jié)胚件(3)和面層(2)，其位于胚件(3)表面和面層(2)之間，面層(2)位于底層(1)上，其所述面層(2)包括粉末基體和混合與該粉末基體中的硬質(zhì)相，粉末基體主要包括有按占面層(2)重量百分比組成的如下物質(zhì):鐵1 15%，鎳30 70%，鉻5 20%;硬質(zhì)相為碳化鎢、碳化鉻、氧化鋁、氧化鉻或其它尺寸5 μ m大顆?；蚪饘偬沾芍械娜我庖环N或任意兩種及兩種以上的組合，硬質(zhì)相占面層(2)總重量的百分比為5 30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述防粘涂層，其特征在于上述粉末基體中還包括有錳、鑰、硼、硅、鈷中的任意一種或任意兩種及兩種以上的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述防粘涂層，其特征在于上述粉末基體中的錳、鑰、硼、硅、鈷成分占粉末基體的重量百分比為:猛< 2%、鑰< 15%、硼< 8%、硅< 5%、鈷彡2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述防粘涂層，其特征在于上述底層(I)為鎳鋁、鎳鉻、鎳鉻鋁或鎳鉻鋁釔中的任意一種或任意兩種及兩種以上的組合，且所述的各組分中鎳占底層(I)總重量的50%以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述防粘涂層，其特征在于上述底層(I)和面層(2)采用等離子噴涂、火焰噴涂、電弧噴涂或超音速火焰噴涂或其它熱噴涂的方法噴涂形成在胚件上。
全文摘要
一種防粘涂層，包括底層和面層，其中所述底層用于粘結(jié)胚件和面層，其位于胚件表面和面層之間，面層位于底層上，其所述面層包括粉末基體和混合與該粉末基體中的硬質(zhì)相，粉末基體主要包括有鐵，鎳，鉻；硬質(zhì)相為碳化鎢、碳化鉻等。本發(fā)明由于采用以鐵、鎳、鉻為主要物質(zhì)，以錳、鉬、硼、硅、鈷為次要物質(zhì)組成的粉末基體，與碳化鎢、碳化鉻等尺寸大于5μm大顆粒陶瓷或金屬陶瓷作為硬質(zhì)相相結(jié)合組成涂層的結(jié)構(gòu)，可以顯著降低涂層表面自由能、降低表面張力，降低塑料或其他高分子材料胚件與涂層的親和性，大大降低兩者之間發(fā)生粘連的可能性，同時(shí)，涂層能夠在高溫下能保持較高的硬度，克服了特富龍等涂料在高溫下不耐磨、易變形的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C4/06GK103103470SQ201310010528
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者張忠誠(chéng), 朱暉朝, 陳志坤, 劉自敬, 黃建, 王楓, 朱霞高, 倪偉邦, 雷運(yùn)生 申請(qǐng)人:廣州有色金屬研究院