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刮刀涂布是一种生产高质量涂布纸的涂布方式。刮刀涂布机上的刮刀是生产过程中一个关键部件,刮刀质量的好坏直接影响产品质量及生产效率。传统的涂布刮刀是经过表面氧化发蓝处理的弹簧钢刀片。钢片刮刀在使用过程中磨损快、寿命短,需要频繁换刀,生产率低;钢刮刀受损的不均匀性,常会产生刮刀线、厚涂和横幅涂布不均等纸病,严重影响产品的产量和品质。随着纸机车速的提高,刮刀成为涂布机运行中消耗成本最多、影响最大的零件之一。陶瓷涂布刮刀是在经过预处理过的钢片表面热喷涂陶瓷涂层并进行精密磨削加工后的刮刀。它的耐磨性强、使用寿命长,正确的选择和使用陶瓷刮刀可提高产量、降低成本、提高生产率、提高和稳定涂布质量、降低劳动强度。目前的陶瓷刮刀是用等离子喷涂方法制造的。等离子喷涂方法得到的涂层虽然具有表面平整光滑、孔隙率低、结合度高、涂层氧化物和杂质含量少等优点,但等离子设备昂贵,操作复杂,不适于现场作业,喷涂尺寸较小等特性限制了它的推广应用。火焰粉末喷涂是利用燃气燃烧产生的热量加热粉末态喷涂材料,使其达到熔融或软化状态,借助焰流动能或喷射加速气体,将粉末喷射到经预处理的基体表面,形成连续的涂层。其特点为设备简单、轻便、操作工艺简单、宜于现场操作,可以喷涂熔点低于2800℃以下的金属、合金、陶瓷粉末材料。由于Al2O3的熔点高达2050℃,而氧乙炔焰的最高温度只有3200℃,喷涂时粉末颗粒在火焰中的停留时间仅有千分之一秒,Al2O3难以熔融到塑性状态,所以涂层中生粉较多,组织疏松,涂层结合强度较差。该项研究是把放热反应引入到复合粉末中,在喷涂时一种金属氧化物与另一种金属进行还原反应,放出大量的反应热,同时形成反应产物Al2O3,形成陶瓷涂层。在喷涂过程中,该反应放出大量的反应热,因而涂层与基体有较多冶金结合的结构特征,放出的反应热成为热喷涂过程中的第二热源。
该项研究依据的主要反应式为:Fe2O3+2Al△=Al2O3+2Fe+836KJ实验中对涂喷试样进行了XRD衍射分析,对涂层断面进行了SEM微观形貌分析,利用热喷涂技术国家标准和一些通用方法测定了涂层的结合强度、表面洛氏硬度、显微硬度、孔隙率、耐磨性等系列力学性能。检测结果表明反应热喷涂陶瓷涂层耐磨性是钢质刮刀的3倍,是等离子喷涂刮刀的0.93倍。实践证明应用工艺成熟、操作简便、成本低廉的热喷涂技术并引入反应热喷涂可得到高质量的耐磨陶瓷涂层。