本發明屬于熱噴涂成型領域，涉及一種陶瓷復合涂層刮刀的制備方法。

背景技術：
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陶瓷刮刀是生產涂布紙張和涂布面板最為核心的部件，附加值很高，刮刀在工作過程中受到紙面和涂料的摩擦，造成磨損，傳統的鋼刮刀使用壽命只有3-5h，這不僅造成了材料的浪費，換刀過程及換刀后磨合過程也影響了涂布生產效率。為了獲得良好的涂布效果，刮刀還必須要具有良好的彈性，采用比傳統的刮刀鋼帶更耐磨的材料可以有效提高刮刀的使用壽命，但是通過在刮刀邊緣貼耐磨條、電鍍硬鉻等方法難以同時解決提高耐磨性和保持刮刀彈性之間的矛盾。

等離子噴涂是一種高效的耐磨涂層制備方法，但是由于基體鋼帶非常薄，噴涂過程會引起刮刀的嚴重變形，而刮刀對刃口的直線度和精度要求很高。對于此類薄壁零件來說，噴涂時基體和涂層的熱不匹配導致的應變會造成變形。一般情況下，升高基體溫度有利于涂層質量，但熱應力也會隨之增大。所以如何保證高質量涂層同時又具有較小的殘余應變是問題的關鍵。

對于如何控制等離子噴涂薄板中的應變問題，很多學者提出了一些方法，但都有不同程度的缺陷。朱麗萍、王艷麗等人通過優化噴涂參數和工藝條件來減緩涂層的殘余應變，但是很難同時實現高質量涂層制備與低應變的目標。利用張宏發明的無變形噴涂裝置以及張家勤，方開忠等人發明的連續噴涂工裝進行噴涂，都有較大的熱應變，原因是沒有保證基體緊緊貼附在熱沉體上導致熱不匹配應變較大。孫宏飛，王燦明等制作了專門的裝夾具，雖然通過調節頂緊螺栓來夾緊刮刀，但是依然會有很大的熱應變。這些發明在一定程度上緩解了熱應變，但是未從根本上解決高質量涂層與低熱應變二者之間的矛盾。

技術實現要素：
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本發明旨在提出一種比較可靠的適用于薄壁刮刀上的陶瓷復合涂層制備方法，旨在保證涂層質量的前提下降低涂層內應力，制備出無變形的涂層。

為解決上述發明目的，本發明的技術方案具體如下：

1，一種陶瓷復合涂層刮刀的制備方法，基體冷卻系統包括：基體背面的冷卻系統、熱沉體以及基體表面的冷卻氣系統，能夠保證等離子噴涂過程中基體(非等離子噴槍正對部位)保持在15℃到30℃之間的溫度。

2，一種陶瓷復合涂層刮刀的制備方法，基體固定系統包括：利用非剛性強拘束帶使得基體以面接觸方式貼附在熱沉體上，使得基體噴涂過程中不發生移動和變形。

3，一種陶瓷復合涂層刮刀的制備方法及材料，噴涂方式包括：等離子噴涂過程中的送粉方式為橫向(沿著噴槍移動方向)送粉和噴槍運行軌跡為單向。利用噴槍焰流略微靠前給基體預熱，而隨后利用冷卻系統和強拘束帶將試樣不匹配應變將至盡可能小。這樣既能夠保證高質量涂層又能夠保證低應變。

4，一種陶瓷復合涂層刮刀的制備方法，涂層成分和結構包括：采用等離子噴涂方法先噴涂一層厚度為20-50μm的金屬打底涂層，再噴涂一層厚度為150-250μm的陶瓷涂層；制備材料包括Mo、NiAl、NiCr等粒徑為15-45μm的金屬粉和粒徑為15-45μm的Cr₂O₃、87wt％Al₂O₃+13wt％TiO₂以及60％wtCr₂O₃+40％wtTiO₂等陶瓷粉。

5，一種陶瓷復合涂層刮刀的制備方法，具體實施包括以下步驟：

1)對基體進行潔凈處理；

2)將基體用非剛性拘束帶以面接觸方式貼在熱沉體上，保證長薄板刮刀在噴涂過程不發生位移和外力導致的變形；利用非剛性遮蔽物，只露出刮刀邊緣待噴面。

3)打開冷卻系統，冷卻水流量為大于40L/h，溫度為低于15℃；前端冷卻氣流量為大于40SPLM，壓力為大于80MPa。

4)利用等離子噴涂9M噴槍進行實驗，采用橫向送粉方式，噴涂軌跡設定為單道(噴涂過程中噴槍回程不經過基體表面)

5)采用等離子噴涂方法進行噴涂，先噴涂一層厚度在20-50μm的金屬打底涂層，再噴涂一層厚度為150-250μm的耐磨陶瓷涂層；

本發明的有效增益：

1，本發明的冷卻系統和固定系統以及送粉方式和噴槍運行軌跡能夠有效減少薄壁刮刀在噴涂過程中的殘余應力從而抑制刮刀的變形。

2，本發明中先用金屬涂層作為打底涂層，能夠增加薄壁刮刀的抗變形能力，然后用制備耐磨陶瓷涂層，在基體不變形的情況下又能夠滿足刮刀的各項性能。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方案對本發明進一步詳細說明。

圖1是本發明的冷卻與固定系統的部分示意圖；附圖中各代號含義：1熱沉體，2剛性拘束帶，3冷卻水通道，4進水口，5密封口，6出水口；

圖2是本發明先用Mo作為打底涂層再用60％wtCr₂O₃+40wt％TiO₂作為耐磨陶瓷涂層的截面形貌圖；

圖3是用常規噴涂方法噴涂60％wtCr₂O₃+40wt％TiO₂涂層的試樣和本發明噴涂Mo+(60wt％Cr₂O₃+40wt％TiO₂)涂層的試樣對比圖；

圖4是本發明噴涂的Mo+Cr₂O₃涂層的試樣圖；

圖5是本發明噴涂的Mo+(87wt％Al₂O₃+13wt％TiO₂)涂層的試樣圖。

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實例對本發明進一步詳述，但本發明的保護范圍不限于下述實施例。

實施例1

1)對基體進行潔凈處理；

2)將基體用非剛性拘束帶以面接觸方式貼在熱沉體上，保證長薄板刮刀在噴涂過程不發生移動；利用非剛性遮蔽物，只露出刮刀邊緣待噴面。

3)打開冷卻系統，冷卻水流量為40L/h，溫度為低于15℃；前端冷卻氣流量為40SPLM，壓力為80MPa。

4)利用等離子噴涂9M噴槍進行實驗，采用橫向送粉方式，噴涂軌跡設定為單道(噴涂過程中噴槍回程不經過基體表面)調整等離子噴涂參數為：噴距100mm，主氣流量為40SLPM，送粉率為30g/min，電流為600A，電壓為55V，用粒徑為15-45微米的Mo粉末噴涂一層涂層厚度為20-50μm的金屬打底涂層。

5)調整等離子噴涂參數為噴距100mm，主氣流量為45SLPM，送粉率為30g/min，電流為600A，電壓為60V，用粒徑為15-45微米的60wt％Cr₂O₃+40wt％TiO₂粉末噴涂一層涂層厚度為150-250μm的耐磨陶瓷涂層。

結果如圖3所示，本發明所噴涂薄板刮刀變形量為4％，遠小于常規噴涂刮刀變形量20％，本發明金屬涂層硬度為580HV，陶瓷涂層硬度為852HV，涂層結合強度為23MPa，能夠滿足刮刀的使用性能。試驗中基體溫度在非軌跡部分保持在25℃的溫度狀態，噴涂過程中試樣沒有發生移動，實際打底涂層厚度為47μm，陶瓷涂層厚度為215μm。

實施例2

1)對基體進行潔凈處理；

2)將基體用非剛性拘束帶以面接觸方式貼在熱沉體上，保證長薄板刮刀在噴涂過程不發生移動；利用非剛性遮蔽物，只露出刮刀邊緣待噴面。

3)打開冷卻系統，冷卻水流量為40L/h，溫度為低于15℃；前端冷卻氣流量為40SPLM，壓力為80MPa。

4)利用等離子噴涂9M噴槍進行實驗，采用橫向送粉方式，噴涂軌跡設定為單道(噴涂過程中噴槍回程不經過基體表面)調整等離子噴涂參數為：噴距100mm，主氣流量為40SLPM，送粉率為30g/min，電流為600A，電壓為55V，用粒徑為15-45微米的Mo粉末噴涂一層涂層厚度為20-50μm的金屬打底涂層。

5)調整等離子噴涂參數為噴距100mm，主氣流量為45SLPM，送粉率為30g/min，電流為600A，電壓為60V，用粒徑為15-45微米的Cr₂O₃粉末噴涂一層涂層厚度為150-250μm的耐磨陶瓷涂層。

結果如圖4所示，本發明所噴涂薄壁刮刀變形量為3％，陶瓷涂層硬度為631HV，涂層結合強度為28MPa，滿足刮刀各項性能。試驗中基體溫度在非軌跡部分保持在27℃的溫度狀態，噴涂過程中試樣沒有發生移動，實際打底涂層厚度為37μm，陶瓷涂層厚度為245μm。

實施例3

1)對基體進行潔凈處理；

2)將基體用非剛性拘束帶以面接觸方式貼在熱沉體上，保證長薄板刮刀在噴涂過程不發生移動；利用非剛性遮蔽物，只露出刮刀邊緣待噴面。

3)打開冷卻系統，冷卻水流量為40L/h，溫度為低于15℃；前端冷卻氣流量為40SPLM，壓力為80MPa。

4)利用等離子噴涂9M噴槍進行實驗，采用橫向送粉方式，噴涂軌跡設定為單道(噴涂過程中噴槍回程不經過基體表面)3)調整等離子噴涂參數為：噴距100mm，主氣流量為40SLPM，送粉率為30g/min，電流為600A，電壓為70V，用粒徑為15-45微米的Mo粉末噴涂一層涂層厚度為20-50μm的金屬打底涂層。

4)調整等離子噴涂參數為噴距100mm，主氣流量為40SLPM，送粉率為30g/min，電流為600A，電壓為65V，用粒徑為15-45微米的87wt％Al₂O₃+13wt％TiO₂粉末噴涂一層涂層厚度為150-250μm的耐磨陶瓷涂層。

結果如圖5所示，本發明所噴涂薄壁刮刀變形量為1％，陶瓷涂層硬度為711HV，涂層結合強度為31MPa，滿足刮刀各項性能。試驗中基體溫度在非軌跡部分保持在25℃的溫度狀態，噴涂過程中試樣沒有發生移動，實際打底涂層厚度為41μm，陶瓷涂層厚度為198μm。