涂覆方法、尤其是輥涂方法以及被涂覆的物體、尤其是被涂覆的輥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂覆方法，以及一種帶有涂層的物體。本發(fā)明尤其涉及一種輥涂方法和一種帶有涂層的輥。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，在專利文獻(xiàn)DE102008037999A1和EP2157234A2中，以及在專利文獻(xiàn)DE102009045824A1和DE102008044369A1中公開了用于紙輥、尤其是用于砑光機(jī)輥的相應(yīng)的輥涂方法以及帶有涂層的輥。在此，砑光機(jī)輥首先涂覆彈性層，然后通過高速火焰噴涂(高速氧燃料，HVOF方法)在該彈性層上再施加另外一層。在此，根據(jù)這些文獻(xiàn)的記載可以肯定的是，一方面外層具有較高的耐磨性，另一方面確保在該另外一層與彈性層之間有非常緊密的連接。此外，在合適的實(shí)施方案中通過高速火焰噴涂能夠確保，所噴涂的材料滲入到彈性層的表面上的孔隙或者其他的開口中，然后形成相對(duì)于彈性層而言具有良好的粘附性的封閉層。在專利文獻(xiàn)EP0710741A2中也公開了一種借助高速火焰噴涂而涂覆的砑光機(jī)輥。同樣地，在專利文獻(xiàn)DE10354507A1和US5283121中分別公開了能夠借助高速火焰噴涂而施加到造紙機(jī)的輥上的層。
[0003]此外，通過高速火焰噴涂能夠確保，尤其在由此噴涂而成的層的表面上意外形成的孔隙的數(shù)量是最少的。這是因?yàn)橐院芨叩乃俣葒姵龅牟牧弦旱瓮ㄟ^其動(dòng)能而形成“圓餅物”或者薄餅的形狀，并且以這種方式形成結(jié)構(gòu)元件，但是在這些結(jié)構(gòu)元件之間由于較高的動(dòng)能而存在極少的孔隙。
[0004]已知的是，在其他的有磨損的物體中也可以施加涂層，這個(gè)層應(yīng)當(dāng)用于防止磨損或者替換由磨損而引起的侵蝕。在此可以理解的是，這種涂覆還可以帶來其他的功能上的特性，例如抗粘的效果。
[0005]例如已經(jīng)知道，可以對(duì)紙張制造中的碎漿機(jī)中的驅(qū)動(dòng)器、推進(jìn)螺桿的螺紋、萃取器的刀具以及軸套的運(yùn)行面或者類似物設(shè)置耐磨保護(hù)層，或者事后即在出現(xiàn)磨損后通過涂覆層(例如通過焊接)進(jìn)行強(qiáng)化或者修補(bǔ)。在此，在強(qiáng)化或者修補(bǔ)后，這類部件緊接著再次按照計(jì)劃投入使用，其中以下是完全可能的，即這類部件在其按照計(jì)劃的使用中不僅處于機(jī)械應(yīng)力的作用下，例如通過流過的可能是粒子或者其他所獲得液體的長時(shí)間的研磨以及通過錯(cuò)誤操作或者四下亂飛或掉落的固定部件而引起的偶爾的撞擊，而且還會(huì)處于通過其所接觸的熱材料而引起的熱應(yīng)力的作用下。
[0006]熱噴涂包括用于制造層和模制品的方法，其中，噴涂添加劑(即待噴涂的材料)在噴涂器的內(nèi)部或者外部熔融、熔掉或者熔化，并且被旋涂在工件的相應(yīng)的制備表面上。在此，被噴涂的層可以從噴涂添加劑中以液體狀態(tài)或者塑性狀態(tài)進(jìn)行涂覆。在此，工件的表面通常不會(huì)熔融，這樣尤其能夠通過以下方法安全可靠地涂覆熱敏感的表面。這種熱噴涂的有益之處在于，只需稍微加熱被涂覆的工件，這樣就可以避免基材出現(xiàn)意外的結(jié)構(gòu)變形和部件出現(xiàn)拉伸。根據(jù)噴涂方法和噴涂添加劑的不同，可以實(shí)現(xiàn)不同的層厚度，其中就目前而言，層的厚度最小為大約10微米。以常規(guī)方式制造的噴涂層對(duì)邊緣擠壓、點(diǎn)狀和線狀的應(yīng)力和撞擊力反應(yīng)敏感，這尤其是因?yàn)椋瑹釃娡康膶踊旧现皇且驗(yàn)槭湛s處理和附著力的原因而在各個(gè)結(jié)構(gòu)元件之間或者各個(gè)結(jié)構(gòu)元件相對(duì)于各個(gè)基底之間穩(wěn)定。
[0007]在傳統(tǒng)的熱噴涂中通常層中的孔隙率大致為20%，通過高速火焰噴涂，層的孔隙率可以達(dá)到等于小于5 %，尤其是在合適的實(shí)施方式中可以達(dá)到等于小于I %。
[0008]因此，為了降低在傳統(tǒng)火焰噴涂的層中的孔隙的較高比例，如有必要，可以對(duì)這些層進(jìn)行較長時(shí)間的熱處理，如此來排除孔隙。為此，通常必須在被噴涂的層材料的熔融溫度的數(shù)量級(jí)內(nèi)選擇溫度，并且維持相當(dāng)長的一段時(shí)間。較高的溫度與較長的加熱時(shí)間一起大幅地增加了輥體或者其他的物體，以及位于火焰噴涂的層之下的層的負(fù)擔(dān)。在此，除了通過熱膨脹而引起各物體的拉伸之外，尤其還會(huì)導(dǎo)致這些物體的材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。例如，在對(duì)其他的含有鐵的金屬進(jìn)行放射時(shí)又或者在其他的金屬或其他的材料中能夠觀察到重結(jié)晶過程或晶粒尺寸的增長，這會(huì)長期上(尤其是在通過磨損而引起多個(gè)涂覆過程和退火過程中)導(dǎo)致材料弱化。而這正是上述文獻(xiàn)試圖通過高速噴涂火焰來避免的。
[0009]然而，在高速火焰噴涂時(shí)所噴上的圓餅物或者結(jié)構(gòu)元件同樣只是通過收縮力或者附著力而彼此黏附，并且粘附在被涂覆的物體或者輥表面的位于下方的層上，這樣會(huì)在傳統(tǒng)的熱噴涂中存在對(duì)于邊緣擠壓的敏感、在點(diǎn)狀或者線狀的應(yīng)力的作用下的敏感，以及對(duì)撞擊力的敏感。這同樣地適用于例如能夠通過水或者類似液體的滲透而在結(jié)構(gòu)元件之間所引起的腐蝕過程。
[0010]在專利文獻(xiàn)US6083330中，通過事后對(duì)借助高速火焰噴涂而涂覆的物體進(jìn)行階梯式退火，能夠在高速火焰噴涂時(shí)所噴上的圓餅物或者結(jié)構(gòu)元件之間實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。例如，在專利文獻(xiàn)US2008/0102291A1中，試圖通過以下方式確保在較短的退火時(shí)間的條件下實(shí)現(xiàn)可靠的冶金結(jié)合和使被涂覆的物體有較小的應(yīng)力，即不是對(duì)整個(gè)物體進(jìn)行階梯式加熱，而是只是在借助高速火焰噴涂所涂覆的物體中退火到一定的層深，而無需對(duì)整個(gè)物體進(jìn)行相應(yīng)的加熱，這在此文中被稱為“局部加熱”。為此，應(yīng)當(dāng)使用激光加熱器或者感應(yīng)加熱器，其中通過退火，通過高速火焰噴涂所施加的層的結(jié)構(gòu)元件或者圓餅物能夠彼此冶金結(jié)合，或者在輥體上或在被涂覆的表面上冶金結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種涂覆方法和一種涂覆有通過高速火焰噴涂而施加的層的物體，其中該物體承受較少的熱應(yīng)力。
[0012]作為解決方案，本發(fā)明建議了具有獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征的一種涂覆方法和一種涂覆有通過高速火焰噴涂而施加的層的物體。在從屬權(quán)利要求和以下描述中可以找到其他有益的技術(shù)方案。在此應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，該涂覆方法尤其適用于輥的涂覆，并且可以相應(yīng)地涂覆尤其是輥以作為所述物體。另一方面可以理解的是，對(duì)于不同于輥的其他的物體也可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]在此，本發(fā)明從以下基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，即通過退火過的涂層而傳入被涂覆的物體中的熱量已經(jīng)可以導(dǎo)致物體受到極大的損傷，尤其是會(huì)導(dǎo)致物體翹曲。這可以通過以下方式避免，即在一個(gè)時(shí)刻只對(duì)層和/或被涂覆的表面的部分區(qū)域進(jìn)行退火，也即對(duì)層和/或被涂覆的表面只進(jìn)行局部退火，使得在一個(gè)時(shí)刻送入層中和由此而送入物體中的的所有能量的總量相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中已知的方案而言顯著地減小。局部送入的能量能夠相當(dāng)遠(yuǎn)地分布于物體中，而無需對(duì)其大幅地加熱，這是因?yàn)樵谒腿刖植磕芰康膮^(qū)域的外部(當(dāng)然尤其是在與其相鄰的區(qū)域中)剛好沒有熱量輸入，這樣尤其能夠向側(cè)面導(dǎo)出能量。
[0014]因此，提供了一種涂覆方法，其中首先對(duì)物體的表面借助高速火焰噴涂進(jìn)行涂覆，并且隨后在按照計(jì)劃使用該物體之前，對(duì)借助高速火焰噴涂所施加的層和/或被涂覆的表面進(jìn)行局部退火，其特征在于，隨后在按照計(jì)劃使用該物體之前，以在時(shí)間上或位置上偏移的方式對(duì)所述借助高速火焰噴涂所施加的層和/或被涂覆的表面進(jìn)行局部退火。只要于各個(gè)局部的、在空間中受限的區(qū)域?qū)⒛芰克腿胂鄳?yīng)的物體中，其中當(dāng)它們有足夠的間距，并且物體因此不能承受過多的應(yīng)力時(shí)，必要時(shí)這也可以在不同的區(qū)域同時(shí)進(jìn)行。對(duì)于時(shí)間的偏移，必要時(shí)尤其可以只用熱源來進(jìn)行處理，該熱源以其相應(yīng)偏移的方式依次地進(jìn)行相應(yīng)的局部退火。
[0015]本發(fā)明還可以提供一種涂覆有通過高速火焰噴涂而施加的層的物體，其特征在于，該層具有在非退火區(qū)域附近的局部退火區(qū)域。
[0016]在此情況下，“局部退火區(qū)域”的概念是指相應(yīng)的層的局部受限的區(qū)域，該區(qū)域經(jīng)受過連續(xù)退火，并且與非退火區(qū)域或其他的在另外的時(shí)刻或在另外的條件下退火過的局部退火區(qū)域交界。通常，朝向其他的交界的退火區(qū)域會(huì)有具有復(fù)雜的、與退火區(qū)域不同結(jié)構(gòu)的過渡區(qū)域，該結(jié)構(gòu)是由于局部退火彼此交界而壓成的。在此，當(dāng)各個(gè)退火了的區(qū)域充分重疊時(shí)，在過渡區(qū)域中可以形成例如是結(jié)構(gòu)元件之間或者結(jié)構(gòu)元件與被涂覆的表面之間兩倍密集度的擴(kuò)散區(qū)域。尤其還可以考慮的是，當(dāng)短時(shí)間地依次進(jìn)行相鄰的退火時(shí)，在過渡區(qū)域中會(huì)出現(xiàn)逐漸熔化的情況。另一方面，相應(yīng)的區(qū)域經(jīng)常以一種能量密度進(jìn)行退火，該能量密度具有鐘形曲線或高斯分布曲線或類似于具有朝著邊緣下降的能量密度。這可以導(dǎo)致，在過渡區(qū)域中會(huì)在結(jié)構(gòu)元件之間或者在結(jié)構(gòu)元件與被涂覆的表面之間有密集度較小的擴(kuò)散區(qū)域。同樣地，也可以在過渡區(qū)域中進(jìn)行非充分的退火，以便實(shí)現(xiàn)經(jīng)得起檢驗(yàn)的擴(kuò)散區(qū)域，然而只要這種區(qū)域足夠小，并且層的穩(wěn)定性整體符合預(yù)期的要求且足夠穩(wěn)定，那么這是沒有問題的。
[0017]因此，局部退火區(qū)域可以平行于層的表面，或者平行于在層中布置在被涂覆的表面處的平面的且限制于平面上的結(jié)構(gòu)，該層已經(jīng)進(jìn)行過相應(yīng)的局部(即在位置上受限的)退火。在此情況下，其中從下述內(nèi)容出發(fā)，即除了對(duì)層本身還優(yōu)選對(duì)被涂覆的表面進(jìn)行退火，滲透深度首先按照規(guī)定不是很大，這是因?yàn)橛?