电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层及其制备方法与流程

1.本发明属于热喷涂处理技术领域，具体涉及电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层。


背景技术：

2.电梯用导靴靴衬磨损会导致电梯运行抖动，影响乘坐舒适性，通过增加靴衬材料摩擦系数可以提高运行稳定性，然而摩擦系数过大会导致电梯运行过程中摩擦力偏大，能耗增加。寻找一种既可以实现减摩以降低能耗，同时具有耐磨性和耐冲击性的靴衬材料，是延长靴衬使用寿命、降低成本以及提高靴衬材料应用推广度的关键。
3.当前，常用的导靴靴衬材料包括高分子材料和钢材料，其中高分子材料由于具有更高的性能可调可塑性，得到广泛的发展，随着现代工业的发展，人们对于电梯运行的要求逐渐增加，这给电梯质量、靴衬性能和电梯运行情况提出了更多的挑战，满足不同导靴靴衬性能要求比如耐腐蚀、自润滑、耐磨及减摩、厚度、形状、附着力等的复合材料的研究开发，刻不容缓。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层及其制备方法。该复合涂层包括由靠近待涂覆表面向远离待涂覆表面依次设置的碳化硼陶瓷涂层、铝涂层和聚己二酰己二胺涂层，具有明显高于钢材质导靴靴衬表面的抗磨损和耐冲击性能，磨损80h磨损量降低55％左右，可有效防护导靴靴衬，延长电梯导靴靴衬的使用寿命。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层，其特征在于，包括由靠近待涂覆表面向远离待涂覆表面依次设置的碳化硼陶瓷涂层、铝涂层和聚己二酰己二胺涂层；所述碳化硼陶瓷涂层的厚度为200μm～400μm，所述铝涂层的厚度为100μm～200μm，所述聚己二酰己二胺涂层的厚度为200μm～400μm。
6.上述的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层，其特征在于，所述待涂覆表面为钢材质待涂覆表面。
7.此外，本发明还提供一种制备上述的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层的方法，其特征在于，包括：采用等离子体喷涂工艺将碳化硼陶瓷粉体喷涂至待涂覆表面，形成碳化硼陶瓷涂层，采用等离子体喷涂工艺将铝粉体喷涂至所述碳化硼陶瓷涂层上，形成铝涂层，采用火焰喷涂工艺将聚己二酰己二胺粉体喷涂至所述铝涂层表面，形成聚己二酰己二胺涂层。
8.上述的方法，其特征在于，具体包括：
9.步骤一、得到碳化硼陶瓷涂层，具体包括：
10.步骤101、100℃～200℃温度条件下，将原料碳化硼粉末烘60min～100min，得到碳化硼陶瓷粉体；
11.步骤102、采用等离子体喷涂工艺将步骤101所述碳化硼陶瓷粉体喷涂至待涂覆表面，得到碳化硼陶瓷涂层；
12.步骤二、得到铝涂层，具体包括：
13.步骤201、100℃～200℃温度条件下，将原料铝粉末烘60min～100min，得到铝粉体；
14.步骤202、采用等离子体喷涂工艺将步骤201所述铝粉体喷涂至所述碳化硼陶瓷涂层上，形成铝涂层；
15.步骤三、得到聚己二酰己二胺涂层，具体包括：
16.步骤301、80℃～120℃温度条件下，将原料聚己二酰己二胺粉末烘40min～80min，得到聚己二酰己二胺粉体；
17.步骤302、采用火焰喷涂工艺将步骤301所述聚己二酰己二胺粉体喷涂至所述铝涂层表面，形成聚己二酰己二胺涂层。
18.上述的方法，其特征在于，步骤101中所述原料碳化硼粉末的平均粒径d
p
满足：10μm<d
p
<30μm。
19.上述的方法，其特征在于，步骤102所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为200v～400v，电弧电流为800a～1200a，氮气流量为40l/min～60l/min，氮气压力为1.0mpa～2.0mpa，氢气流量为20l/min～40l/min，氢气压力1.0mpa～2.0mpa，喷枪移动速度为20mm/s～40mm/s，喷涂距离为100mm～200mm。
20.上述的方法，其特征在于，步骤201所述原料铝粉末的平均粒径d
a
满足：20μm<d
a
<30μm。
21.上述的方法，其特征在于，步骤202所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为100v～200v，电弧电流为300a～500a，氮气流量为10l/min～20l/min，氮气压力为1.0mpa～2.0mpa，氢气流量为10l/min～20l/min，氢气压力为1.0mpa～2.0mpa，喷枪移动速度为40mm/s～60mm/s，喷涂距离为100mm～200mm。
22.上述的方法，其特征在于，步骤302所述火焰喷涂工艺中，压缩空气流量为300l/min～400l/min，燃气丙烷流量为40l/min～80l/min，载体氮气流量为80l/min～120l/min，喷枪移动速度为60mm/s～80mm/s，喷涂距离为600mm～800mm。
23.本发明与现有技术相比具有以下优点：
24.1、本发明提供一种复合涂层，包括由靠近待涂覆表面向远离待涂覆表面依次设置的碳化硼陶瓷涂层、铝涂层和聚己二酰己二胺涂层，具有明显高于钢材质导靴靴衬表面的抗磨损和耐冲击性能，磨损80h磨损量降低55％左右，可有效防护导靴靴衬，延长电梯导靴靴衬的使用寿命。
25.2、本发明的复合涂层包括设置于碳化硼陶瓷涂层和聚己二酰己二胺(尼龙66)涂层之间的铝涂层，纯铝金属涂层具有的韧性，可有效提高复合涂层的抗冲击性能，避免碳化硼陶瓷涂层和聚己二酰己二胺(尼龙66)涂层应力集中，提高涂层间结合强度。
26.3、本发明的复合涂层包括聚己二酰己二胺(尼龙66)涂层，将尼龙66所具有的高耐磨性、高润滑性、抗粘附、抗冲击性、高拉伸性、抗腐蚀性和稳定性高的特性与其他涂层材料有机结合，提高复合涂层抵抗变形、开裂的特性。
27.4、本发明制备上述复合涂层的方法包括通过等离子体喷涂工艺制备成碳化硼陶
瓷涂层和铝涂层，以及采用火焰喷涂工艺制备聚己二酰己二胺涂层，可有效控制涂层厚度，制备得到形状结构更丰富、附着力更高的靴衬防护用复合涂层。
28.5、本发明的复合涂层原料来源广泛，成本低廉，具有广阔的应用前景。
29.下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
30.图1为实施例1电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层表面的金相照片。
具体实施方式
31.实施例1
32.本实施提供一种电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层，包括由靠近待涂覆表面向远离待涂覆表面依次设置的碳化硼陶瓷涂层、铝涂层和聚己二酰己二胺涂层；所述碳化硼陶瓷涂层的厚度为200μm，所述铝涂层的厚度为100μm，所述聚己二酰己二胺涂层的厚度为200μm。
33.所述待涂覆表面为钢材质待涂覆表面。
34.此外，本实施例还提供一种制备上述的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层的方法，包括：将待涂覆的电梯导靴靴衬表面进行表面除锈、除氧化皮和除油，得到待涂覆表面；所述电梯导靴靴衬表面材质为钢20；本实施例中电梯导靴靴衬表面材质也可以为钢45；
35.步骤一、得到碳化硼陶瓷涂层，具体包括：
36.步骤101、按照待涂覆表面面积和涂层厚度确定原料碳化硼粉末质量，100℃温度条件下，将原料碳化硼粉末烘60min，得到碳化硼陶瓷粉体；所述原料碳化硼粉末的平均粒径d
p
满足：10μm<d
p
<30μm；
37.步骤102、采用等离子体喷涂工艺将步骤101所述碳化硼陶瓷粉体喷涂至待涂覆表面，得到碳化硼陶瓷涂层；所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为200v，电弧电流为800a，氮气流量为40l/min，氮气压力为1.0mpa，氢气流量为20l/min，氢气压力1.0mpa，喷枪移动速度为20mm/s，喷涂距离为100mm；
38.步骤二、得到铝涂层，具体包括：
39.步骤201、100℃温度条件下，将原料铝粉末烘60min，得到铝粉体；所述原料铝粉末的平均粒径d
a
满足：20μm<d
a
<30μm；
40.步骤202、采用等离子体喷涂工艺将步骤201所述铝粉体喷涂至所述碳化硼陶瓷涂层上，形成铝涂层；所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为100v，电弧电流为300a，氮气流量为10l/min，氮气压力为1.0mpa，氢气流量为10l/min，氢气压力为1.0mpa，喷枪移动速度为40mm/s，喷涂距离为100mm；
41.步骤三、得到聚己二酰己二胺涂层，具体包括：
42.步骤301、80℃温度条件下，将原料聚己二酰己二胺粉末烘40min，得到聚己二酰己二胺粉体；
43.步骤302、采用火焰喷涂工艺将步骤301所述聚己二酰己二胺粉体喷涂至所述铝涂层表面，形成聚己二酰己二胺涂层，所述火焰喷涂工艺中，压缩空气流量为300l/min，燃气
丙烷流量为40l/min，载体氮气流量为80l/min，喷枪移动速度为60mm/s，喷涂距离为600mm。
44.实施例2
45.本实施提供一种电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层，包括由靠近待涂覆表面向远离待涂覆表面依次设置的碳化硼陶瓷涂层、铝涂层和聚己二酰己二胺涂层；所述碳化硼陶瓷涂层的厚度为300μm，所述铝涂层的厚度为150μm，所述聚己二酰己二胺涂层的厚度为300μm。
46.所述待涂覆表面为钢材质待涂覆表面。
47.此外，本实施例还提供一种制备上述的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层的方法，包括：将待涂覆的电梯导靴靴衬表面进行表面除锈、除氧化皮和除油，得到待涂覆表面；所述电梯导靴靴衬表面材质为钢20；本实施例中电梯导靴靴衬表面材质也可以为钢45；
48.步骤一、得到碳化硼陶瓷涂层，具体包括：
49.步骤101、按照待涂覆表面面积和涂层厚度确定原料碳化硼粉末质量，150℃温度条件下，将原料碳化硼粉末烘80min，得到碳化硼陶瓷粉体；所述原料碳化硼粉末的平均粒径d
p
满足：10μm<d
p
<30μm；
50.步骤102、采用等离子体喷涂工艺将步骤101所述碳化硼陶瓷粉体喷涂至待涂覆表面，得到碳化硼陶瓷涂层；所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为300v，电弧电流为1000a，氮气流量为50l/min，氮气压力为1.5mpa，氢气流量为30l/min，氢气压力1.5mpa，喷枪移动速度为30mm/s，喷涂距离为150mm；
51.步骤二、得到铝涂层，具体包括：
52.步骤201、150℃温度条件下，将原料铝粉末烘80min，得到铝粉体；所述原料铝粉末的平均粒径d
a
满足：20μm<d
a
<30μm；
53.步骤202、采用等离子体喷涂工艺将步骤201所述铝粉体喷涂至所述碳化硼陶瓷涂层上，形成铝涂层；所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为150v，电弧电流为400a，氮气流量为15l/min，氮气压力为1.5mpa，氢气流量为15l/min，氢气压力为1.5mpa，喷枪移动速度为50mm/s，喷涂距离为150mm；
54.步骤三、得到聚己二酰己二胺涂层，具体包括：
55.步骤301、100℃温度条件下，将原料聚己二酰己二胺粉末烘60min，得到聚己二酰己二胺粉体；
56.步骤302、采用火焰喷涂工艺将步骤301所述聚己二酰己二胺粉体喷涂至所述铝涂层表面，形成聚己二酰己二胺涂层，所述火焰喷涂工艺中，压缩空气流量为350l/min，燃气丙烷流量为60l/min，载体氮气流量为100l/min，喷枪移动速度为70mm/s，喷涂距离为700mm。
57.本实施例的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层结构与实施例1基本相同。
58.实施例3
59.本实施提供一种电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层，包括由靠近待涂覆表面向远离待涂覆表面依次设置的碳化硼陶瓷涂层、铝涂层和聚己二酰己二胺涂层；所述碳化硼陶瓷涂层的厚度为400μm，所述铝涂层的厚度为200μm，所述聚己二酰己二胺涂层的
厚度为400μm。
60.所述待涂覆表面为钢材质待涂覆表面。
61.此外，本实施例还提供一种制备上述的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层的方法，包括：将待涂覆的电梯导靴靴衬表面进行表面除锈、除氧化皮和除油，得到待涂覆表面；所述电梯导靴靴衬表面材质为钢20，本实施例中电梯导靴靴衬表面材质也可以为钢45；
62.步骤一、得到碳化硼陶瓷涂层，具体包括：
63.步骤101、按照待涂覆表面面积和涂层厚度确定原料碳化硼粉末质量，200℃温度条件下，将原料碳化硼粉末烘100min，得到碳化硼陶瓷粉体；所述原料碳化硼粉末的平均粒径d
p
满足：10μm<d
p
<30μm；
64.步骤102、采用等离子体喷涂工艺将步骤101所述碳化硼陶瓷粉体喷涂至待涂覆表面，得到碳化硼陶瓷涂层；所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为400v，电弧电流为1200a，氮气流量为60l/min，氮气压力为2.0mpa，氢气流量为40l/min，氢气压力2.0mpa，喷枪移动速度为40mm/s，喷涂距离为200mm；
65.步骤二、得到铝涂层，具体包括：
66.步骤201、200℃温度条件下，将原料铝粉末烘100min，得到铝粉体；所述原料铝粉末的平均粒径d
a
满足：20μm<d
a
<30μm；
67.步骤202、采用等离子体喷涂工艺将步骤201所述铝粉体喷涂至所述碳化硼陶瓷涂层上，形成铝涂层；所述等离子体喷涂工艺中，电弧电压为200v，电弧电流为500a，氮气流量为20l/min，氮气压力为2.0mpa，氢气流量为20l/min，氢气压力为2.0mpa，喷枪移动速度为60mm/s，喷涂距离为200mm；
68.步骤三、得到聚己二酰己二胺涂层，具体包括：
69.步骤301、120℃温度条件下，将原料聚己二酰己二胺粉末烘80min，得到聚己二酰己二胺粉体；
70.步骤302、采用火焰喷涂工艺将步骤301所述聚己二酰己二胺粉体喷涂至所述铝涂层表面，形成聚己二酰己二胺涂层，所述火焰喷涂工艺中，压缩空气流量为400l/min，燃气丙烷流量为80l/min，载体氮气流量为120l/min，喷枪移动速度为80mm/s，喷涂距离为800mm。
71.本实施例的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层结构与实施例1基本相同。
72.性能测试：
73.图1为实施例1的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层表面的金相照片，从图1中可明显的观察到基体与涂层的结合状况良好，涂层的微观组织均匀，结构致密，没有大的孔隙和裂纹出现，表明采用本发明的方法可以形成致密的涂层，进一步保证涂层结构紧密。
74.实施例1～3的电梯导靴靴衬防护用陶瓷金属尼龙复合涂层磨损量测试结果如表1所示，磨损量测试利用摩擦磨损试验机进行，其中施加载荷为200n，转速为2000r/min，磨损时间分别为40h、60h和80h。
75.表1耐磨损性能测试实验结果
76.样品磨损40h(mg)磨损60h(mg)磨损80h(mg)20钢125147173实施例1627891实施例2697482实施例3597077
77.从表1可知，在相同摩擦磨损测试条件下，采用本发明涂层的电梯导靴靴衬的磨损量远小于没有涂层防护的电梯导靴靴衬的磨损量，表明本发明的复合涂层能有效提高电梯导靴靴衬的耐磨耐冲击性能。
78.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。