專利名稱：：一種陶瓷涂層電加熱輥的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種主要用于造紙、印刷、打印、復(fù)印、紡織、橡膠、塑料、化纖行業(yè)的加熱輥的加工方法，尤其涉及一種發(fā)熱陶瓷材料加熱輥的加工方法。
背景技術(shù)：
：采用加熱輥對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱及加工，是目前在造紙、印刷、打印、復(fù)印、紡織、橡膠、塑料、化纖行業(yè)所普遍采取的手段，特別是對(duì)于薄片卷筒類的產(chǎn)品進(jìn)行烘干、定向、層壓、壓紋、壓花、膜擠出等工藝，更適合應(yīng)用加熱輥對(duì)所加工的產(chǎn)品進(jìn)行加熱及加工。目前使用的加熱輥的加熱方式有蒸汽加熱、油水液態(tài)加熱、感應(yīng)加熱和電加熱幾種方式。其中，蒸汽加熱是通過鍋爐將過熱蒸汽送入加熱輥內(nèi)，對(duì)加熱輥進(jìn)行加熱，這種加熱方式需要壓力容器，存在輸送管線長(zhǎng)，容易發(fā)生泄漏和銹蝕及壓力容器的定期檢修等問題，已經(jīng)越來越少被人們采用。油加熱則需要在設(shè)備旁設(shè)置一個(gè)產(chǎn)生熱油的油站，通過油泵將熱油泵入加熱輥內(nèi)，對(duì)加熱輥進(jìn)行加熱，這種加熱方式雖然效果較好，但卻存在油泵噪音大，能耗大，且容易發(fā)生泄漏等問題，對(duì)工藝操作者的健康也會(huì)造成問題；電加熱分電熱管直接加熱和電磁感應(yīng)加熱兩種方式。電熱管直接加熱是將電熱管直接置入加熱輥內(nèi)，通過電熱管發(fā)熱來加熱加熱輥；電磁感應(yīng)加熱則是利用電磁感應(yīng)發(fā)熱的原理對(duì)加熱輥進(jìn)行加熱。由于電加熱具有干凈，噪音小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的采用，成為了加熱輥的加熱主要采用的方式。但該加熱方式中存在的首要問題就是需要額外的電熱管和感應(yīng)輔助設(shè)備，成本較高，且輥筒表面加熱溫度不易控制均勻而影響產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于一些要求很高的產(chǎn)品難以滿足要求。第二個(gè)問題是溫度檢測(cè)方法和檢測(cè)點(diǎn)很難選擇，造成溫度控制精度低，也影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此很有必要對(duì)此加以改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有加熱輥加熱方式所存在的問題，提出一種加熱方式非常簡(jiǎn)便，加熱均勻、節(jié)能的陶瓷涂層電加熱輥的加工方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下步驟加工1)、制輥核；選鋼、不銹鋼、黃銅、鋁、玻璃或玻璃鋼合成材料加工呈管狀，外表面采用噴砂工藝加工至粗糙度Ra為6.33.2；2)、涂覆陶瓷絕緣層；將輥核清理潔凈后，裝夾在回轉(zhuǎn)盤上，采用等離子噴涂裝置，將粒徑2040μm、純度至少為98%的Al2O3粉末均勻噴涂在輥核外表面，噴涂厚度為180220μm，冷卻、干燥；3)、涂覆陶瓷電發(fā)熱層；首先，將Icm寬的導(dǎo)電銅片設(shè)置在涂覆有管狀輥核兩端管口處陶瓷絕緣層之上；然后，采用9M等離子噴涂裝置將TiO2粉末均勻噴涂在陶瓷絕緣層、兩端導(dǎo)電銅片的外表面，噴涂時(shí)，氫氣流量控制在lL/min，室溫電阻在110130Ω，噴涂厚度為320380μm；干燥后，在兩端導(dǎo)電銅片上連接通電電極，達(dá)8595°C后保溫4小時(shí)；最后，冷卻；4)、表面磨削；對(duì)陶瓷電發(fā)熱層的外表面進(jìn)行磨削，至粗糙度Ra為0.800.025；制得。所述的TiO2粉末的重量組分為Ti029597%、Al2O3L51.8%、SiO2O.450.52%,P2O5O.400.45%,Fe2O3O.320.35%,K2OO.150.18%,Nb2O5O.130.18%、CaOO.110.16%,Na2OO.090.12%,ZrO2O.050.08%,MgOO.030.04%。本發(fā)明只需對(duì)陶瓷涂層中的加熱層通電，使其發(fā)熱后直接對(duì)表面接觸物體進(jìn)行熱量傳遞。它的特點(diǎn)是(1)由于輥體表面的加熱層較薄，可以減少熱容量，由此可以縮短加熱時(shí)間。(2)由于加熱層由陶瓷材料形成，剛性適度且耐磨，所以耐久性優(yōu)良。(3)只需嚴(yán)格控制噴涂工藝，使得噴涂涂層均勻，即可保證加熱輥加熱均勻。本發(fā)明所提出的加熱輥的加熱方法可以有效解決其他加熱方式所需復(fù)雜輔助設(shè)備及加熱不均勻的問題，具有升溫快、節(jié)能、溫度均勻、環(huán)保安全等特點(diǎn)。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意中1、通電電極，2、導(dǎo)電銅片，3、陶瓷電發(fā)熱層，4、陶瓷絕緣層，5、輥核。圖2為圖1的左視3為本發(fā)明陶瓷電發(fā)熱層電導(dǎo)率隨溫度變化的曲線圖具體實(shí)施例方式本發(fā)明的陶瓷涂層電加熱輥的加工方法是按以下步驟加工1)、制輥核；選鋼、不銹鋼、黃銅、鋁、玻璃或玻璃鋼合成材料加工呈管狀，外表面采用噴砂工藝加工至粗糙度Ra為6.33.2；以便于陶瓷絕緣層的附著。2)、涂覆陶瓷絕緣層；將輥核清理潔凈后，裝夾在回轉(zhuǎn)盤上，采用等離子噴涂裝置，將粒徑2040μm、純度至少為98%的Al2O3粉末均勻噴涂在輥核外表面，噴涂厚度為180220μm，冷卻、干燥；3)、涂覆陶瓷電發(fā)熱層；首先，將Icm寬的導(dǎo)電銅片設(shè)置在涂覆有管狀輥核兩端管口處陶瓷絕緣層之上；然后，采用9M等離子噴涂裝置將TiO2粉末均勻噴涂在陶瓷絕緣層、兩端導(dǎo)電銅片的外表面，噴涂時(shí)，氫氣流量控制在lL/min，室溫電阻在110130Ω，噴涂厚度為320380μm；干燥后，在兩端導(dǎo)電銅片上連接通電電極，達(dá)8595°C后保溫4小時(shí)；最后，冷卻；4)、表面磨削；對(duì)陶瓷電發(fā)熱層的外表面進(jìn)行磨削，至粗糙度Ra為0.800.025；以適應(yīng)應(yīng)用時(shí)的需要，制得。所述的TiO2粉末的重量組分為Ti029597%,Al2O3L51.8%、SiO2O.450.52%,P2O5O.400.45%,Fe2O3O.320.35%,K2OO.150.18%,Nb2O5O.130.18%、CaOO.110.16%,Na2OO.090.12%,ZrO2O.050.08%,MgOO.030.04%。采用等離子噴涂裝置噴涂TiO2粉末、Al2O3粉末時(shí)的加工參數(shù)如下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例一如圖1、2所示，輥核5采用20號(hào)低碳鋼管(直徑3mm，長(zhǎng)140mm，壁厚3mm)，至少有包含一個(gè)陶瓷電絕緣層4，一個(gè)陶瓷電發(fā)熱層3，在加熱層兩端設(shè)有導(dǎo)電銅片2和通電電極1。陶瓷涂層體系的制備步驟如下首先將鋼管表面進(jìn)行噴砂處理，然后采用9M等離子噴涂系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)條件下在管外壁表面依次噴涂厚約200μm用于絕緣的Al2O3涂層和約350μm厚的TiO2涂層。其中TiO2噴涂條件氫氣流量控制在lL/min。加熱層室溫電阻在120Ω的范圍內(nèi)。在加熱層末端Icm寬帶加電極銅片，使加熱層與電極緊密接觸。對(duì)加熱輥通電達(dá)到90°C后保溫4小時(shí)，加熱輥涂層體系無異常變化。加熱層電導(dǎo)率隨溫度變化規(guī)律見圖3中的C2曲線。實(shí)施例二如圖1、2所示，輥核5是20號(hào)低碳鋼管(直徑3mm，長(zhǎng)140mm，壁厚3mm)，至少有包含一個(gè)陶瓷電絕緣層4，一個(gè)陶瓷電發(fā)熱層3，在加熱層兩端設(shè)有導(dǎo)電銅片2和通電電極1。陶瓷涂層體系的制備步驟如下首先將鋼管表面進(jìn)行噴砂處理，然后采用9M等離子噴涂系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)條件下在管外壁表面依次噴涂厚約200μm用于絕緣的Al2O3涂層和約350μm厚的TiO2涂層。其中TiO2噴涂條件氫氣流量控制在4L/min。加熱層室溫電阻在14Ω的范圍內(nèi)。在加熱層末端Icm寬帶加電極銅片，使加熱層與電極緊密接觸。對(duì)加熱輥通電達(dá)至IJ150°C后保溫4小時(shí)，加熱輥涂層體系無異常變化。加熱層電導(dǎo)率隨溫度變化規(guī)律見圖3中的C3曲線。實(shí)施例三如圖1、2所示，輥核5是20號(hào)低碳鋼管(直徑3mm，長(zhǎng)140mm，壁厚3mm)，至少有包含一個(gè)陶瓷電絕緣層4，一個(gè)陶瓷電發(fā)熱層3，在加熱層兩端設(shè)有導(dǎo)電銅片2和通電電極1。陶瓷涂層體系的制備步驟如下首先將鋼管表面進(jìn)行噴砂處理，然后采用9M等離子噴涂系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)條件下在管外壁表面依次噴涂厚約200μm用于絕緣的Al2O3涂層和約350μm厚的TiO2涂層。其中TiO2噴涂條件氫氣流量控制在8L/min。加熱層室溫電阻在10Ω的范圍內(nèi)。在加熱層末端Icm寬帶加電極銅片，使加熱層與電極緊密接觸。對(duì)加熱輥通電達(dá)至IJ150°C后保溫4小時(shí)，加熱輥涂層體系無異常變化。加熱層電導(dǎo)率隨溫度變化規(guī)律見圖3中的C4曲線。實(shí)施例四如圖1、2所示，輥核5是20號(hào)低碳鋼管(直徑3mm，長(zhǎng)140mm，壁厚3mm)，至少有包含一個(gè)陶瓷電絕緣層4，一個(gè)陶瓷電發(fā)熱層3，在加熱層兩端設(shè)有導(dǎo)電銅片2和通電電極1。陶瓷涂層體系的制備步驟如下首先將鋼管表面進(jìn)行噴砂處理，然后采用9M等離子噴涂系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)條件下在管外壁表面依次噴涂厚約200μm用于絕緣的Al2O3涂層和約350μm厚的TiO2涂層。其中TiO2噴涂條件氫氣流量控制在12L/min。加熱層室溫電阻在6Ω的范圍內(nèi)。在加熱層末端Icm寬帶加電極銅片，使加熱層與電極緊密接觸。對(duì)加熱輥通電達(dá)至IJ150°C后保溫4小時(shí)，加熱輥涂層體系無異常變化。加熱層電導(dǎo)率隨溫度變化規(guī)律見圖3中的C5曲線。權(quán)利要求一種陶瓷涂層電加熱輥的加工方法，其特征在于，按以下步驟加工1)、制輥核；選鋼、不銹鋼、黃銅、鋁、玻璃或玻璃鋼合成材料加工呈管狀，外表面采用噴砂工藝加工至粗糙度Ra為6.3～3.2；2)、涂覆陶瓷絕緣層；將輥核清理潔凈后，裝夾在回轉(zhuǎn)盤上，采用等離子噴涂裝置，將粒徑20～40μm、純度至少為98％的Al2O3粉末均勻噴涂在輥核外表面，噴涂厚度為180～220μm，冷卻、干燥；3)、涂覆陶瓷電發(fā)熱層；首先，將1cm寬的導(dǎo)電銅片設(shè)置在涂覆有管狀輥核兩端管口處陶瓷絕緣層之上；然后，采用9M等離子噴涂裝置將TiO2粉末均勻噴涂在陶瓷絕緣層、兩端導(dǎo)電銅片的外表面，噴涂時(shí)，氫氣流量控制在1L/min，室溫電阻在110～130Ω，噴涂厚度為320～380μm；干燥后，在兩端導(dǎo)電銅片上連接通電電極，達(dá)85～95℃后保溫4小時(shí)；最后，冷卻；4)、表面磨削；對(duì)陶瓷電發(fā)熱層的外表面進(jìn)行磨削，至粗糙度Ra為0.80～0.025；制得。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷涂層電加熱輥的加工方法，其特征在于，所述的TiO2粉末的重量組分為Ti029597%,Al2O3L51.8%,SiO2O.450.52%,P2O5O-400.45%,Fe2O3O.320.35%,K2OO.150.18%,Nb2O5O.130.18%,CaOO.110.16%、Na2OO.090.12%,ZrO2O.050.08%,MgOO.030.04%。全文摘要一種陶瓷涂層電加熱輥的加工方法。涉及一種發(fā)熱陶瓷材料加熱輥的加工方法。本發(fā)明的產(chǎn)品加熱方式非常簡(jiǎn)便，加熱均勻、節(jié)能。主要加工步驟是1)制輥核；2)涂覆陶瓷絕緣層；3)涂覆陶瓷電發(fā)熱層；4)表面磨削；對(duì)陶瓷電發(fā)熱層的外表面進(jìn)行磨削，至粗糙度Ra為0.80～0.025。它的特點(diǎn)是(1)由于輥體表面的加熱層較薄，可以減少熱容量，由此可以縮短加熱時(shí)間。(2)由于加熱層由陶瓷材料形成，剛性適度且耐磨，所以耐久性優(yōu)良。(3)只需嚴(yán)格控制噴涂工藝，使得噴涂涂層均勻，即可保證加熱輥加熱均勻。制得的加熱輥的加熱方法可以有效解決其他加熱方式所需復(fù)雜輔助設(shè)備及加熱不均勻的問題，具有升溫快、節(jié)能、溫度均勻、環(huán)保安全等特點(diǎn)。文檔編號(hào)B05D1/12GK101811148SQ200910024499公開日2010年8月25日申請(qǐng)日期2009年2月25日優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日發(fā)明者張華,方偉,程雙才,蔣建敏,賀定勇,龔萬選申請(qǐng)人:揚(yáng)州瘦西湖儀表有限公司