專利名稱：涂布刀片以及涂布刀片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂布刀片以及涂布刀片的制備方法。
在制造銅版紙的造紙工業(yè)中使用的涂布刀片一般是彈簧鋼刀片，即淬火和回火鋼的刀片，其寬5-12cm，厚0.2-1mm，具有直刀口或削邊刀口，可以長至幾米。該涂布刀片一般固定在刀片架上，它們將在待涂布紙上規(guī)則且恒定地沉積“涂布涂料”(coating slip)。刀片的功能區(qū)是與涂布涂料(coating slip)相接觸的區(qū)域，它包括例如一個削邊刀口，該刀口處于面對運動過去的紙帶表面的位置。涂布涂料(coating slip)組元的磨料本性導(dǎo)致刀片磨損，結(jié)果，涂布重量隨時間改變，沉積變得不規(guī)則，這就難于保持恒定的紙張質(zhì)量。鋼刀片的平均壽命為4-8小時。這會導(dǎo)致機(jī)器多次停止工作來更換刀片，并且會顯著降低工作效率。
為了提高刀片壽命，已提出在刀片功能區(qū)，即與涂布涂料(coating slip)相接觸的部分，采用硬涂層覆蓋柔性鋼制刀片。專利US 4,660,599介紹了一種刀片，其功能區(qū)借助熱噴涂陶瓷涂層技術(shù)，例如熱噴涂氧化鋁或二氧化鈦進(jìn)行覆蓋。該涂層通過向刀片帶功能區(qū)連續(xù)噴涂幾層顆粒獲得，然后，在將刀片帶分成刀片。
專利GB 978,988介紹了一種具有陶瓷顆粒涂層的creping刀片，該陶瓷涂層采用火焰噴涂技術(shù)向鋼帶一側(cè)刃邊上噴涂陶瓷顆粒獲得，在將鋼帶分成刀片之后，所述刃邊將成為刀片的功能區(qū)部分。
文件GB 1,298,609也介紹了一種鋼制creping刀片，在其靠近功能刃邊處，存在采用火焰噴涂技術(shù)沿長軸沉積的陶瓷帶。
文件WO86/07309介紹了一種涂布刀片，采用火焰噴涂技術(shù)在刀片的功能區(qū)上覆蓋鉬或鉬合金的沉積層。
文件JP05192629介紹了一種涂布刀片，該刀片通過化學(xué)沉積鎳-磷(Ni-P)底層，之后再用碳化鈦(TiC)硬涂層覆蓋制備而成。
上述刀片的壽命明顯比沒有涂層的鋼刀片長，能夠達(dá)到約20小時。然而，對借助涂覆陶瓷的刀片涂布的紙張進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)涂層存在缺陷，特別是微溝槽，這是高質(zhì)量紙張所不容許的。
通過電鍍鍍鉻的刀片也已為人所知。文件JP 03064595介紹了一種帶有鎳底層，其上覆蓋有通過電鍍獲得的鉻鍍層的刀片。這種刀片制備的涂布紙張也存在涂層缺陷，這與電鍍方法有關(guān)。該缺陷只能通過鍍鉻之后對刀片進(jìn)行精加工來避免，這會增大刀片的制備成本。
文件EP 1020542的目標(biāo)是使用含有季胺鹽的沉積溶液，實現(xiàn)鎳-磷和潤滑顆粒(例如，PTFE)的化學(xué)共沉積，以便形成厚1-30μm、外觀均勻的復(fù)合膜。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有長壽命但不會引起前述涂布刀片中存在的涂層缺陷的涂布刀片。
借助一種在刀片功能部分(functional part)存在涂覆層的刀片，實現(xiàn)了上述目標(biāo)，所述刀片涂覆層包含鎳基基體和分散在該基體中的由硬度≥8(莫氏)的材料構(gòu)成的硬顆粒。采用包括在鋼刀片帶的功能區(qū)部分化學(xué)共沉積由此類鎳基基體和此類硬顆粒構(gòu)成的覆層的步驟的制備方法，能夠獲得這種刀片。
所述硬顆?？梢允墙饎偸?、碳化物或陶瓷的顆粒。
可以將刀片浸漬在包含至少一種鎳鹽、一種Ni++還原劑和懸浮態(tài)硬顆粒的鍍液中。鍍液中各組元同時共沉積形成基體，基體中鎳是主要組元?；瘜W(xué)共沉積也稱作非電解沉積，能夠尤其在刀片刃邊上形成相當(dāng)規(guī)則、沒有多余厚度的沉積層。與采用新的柔性鋼刀片類似，能夠獲得優(yōu)異的涂布質(zhì)量，而且紙張上沒有微溝槽。此外，由于硬顆粒的存在，覆層的磨損大大降低，涂布的時間穩(wěn)定性顯著提高刀片的壽命接近帶有完全陶瓷覆層的刀片壽命。
覆層中的顆粒優(yōu)選選自可為沉積鍍液潤濕、其化學(xué)組元呈惰性并且表面具有無催化作用(這就是說不適于沉積Ni)的顆粒。所述硬顆粒的直徑優(yōu)選為0.5-10μm。
為了降低刀片/涂布漿液/紙之間的摩擦，還可以在鎳基基體中共沉積與硬顆?；旌系墓腆w潤滑劑顆粒，例如聚四氟乙烯(PTFE)。為此，需將懸浮態(tài)的PTFE顆粒加入鍍液中。覆層中顆粒的比例優(yōu)選為5-40％(體積)，該比例根據(jù)應(yīng)用場合具體選擇。
在浸入化學(xué)鍍液之前，可以對刀片帶進(jìn)行預(yù)處理，其可以包括清洗和/或脫脂和/或刷擦和/或電解拋光和/或陽極侵蝕。
由于并非覆蓋整個刀片帶，因此，可以通過將不打算覆蓋的表面掩蔽，來僅僅對將成為刀片功能區(qū)部位的鄰近側(cè)面部分進(jìn)行涂覆。為了實現(xiàn)這一點，以及為了最大程度地減小共沉積鍍液的體積，可以將刀片帶纏繞在支架上，優(yōu)選支撐輪上，形成螺旋纏繞，纏繞帶各匝之間用嵌入帶隔開，該嵌入帶由其與鍍液組元之間呈惰性且表面不具有催化特性，鎳不會在其上沉積的材料構(gòu)成。優(yōu)選地，在共沉積期間，支架作緩慢、規(guī)則運動，例如，輪子圍繞軸緩慢旋轉(zhuǎn)，以便提高沉積的規(guī)則性和顆粒在基體中分布的均勻性。通過僅僅覆蓋功能區(qū)部位，不僅節(jié)省反應(yīng)試劑，而且，能夠避免整個鋼帶的彈性性能發(fā)生變化。整個表面都涂覆的帶材可能在某些場合的橫向彎曲力矩太大。
共沉積步驟之后，可以對刀片帶或者已分開的刀片進(jìn)行熱處理，以便調(diào)整涂覆層的物理性能，特別是提高其硬度。該處理優(yōu)選在290-650℃下進(jìn)行。
另一方面，由于能夠通過化學(xué)共沉積進(jìn)行規(guī)則沉積，刀片不需要任何附加的機(jī)械調(diào)整處理，例如砂磨、研磨等。
由下面的詳細(xì)描述及附圖，本領(lǐng)域的專業(yè)人員可明顯了解根據(jù)本發(fā)明的方法以及采用該方法獲得的刀片的其它特性和優(yōu)點。所述附圖中-

圖1a和1b分別是用嵌入帶纏繞在支撐輪上的刀片帶的剖面示意圖和細(xì)節(jié)放大圖；-圖2是位于支撐輪上、浸泡在化學(xué)共沉積鍍液中的刀片帶的示意圖；-圖3a和3b分別示出了一段涂布刀片的剖面圖和頂視圖；-圖4a和4b是兩張放大倍數(shù)分別為100倍和200倍的涂布刀片的顯微組織照片；-圖5示出了三種刀片的性能比較；-圖6a和6b分別示出了通過紙制備試驗?zāi)p的根據(jù)本發(fā)明的刀片和鍍鉻刀片的500倍(標(biāo)尺桿代表5μm)顯微照片。
根據(jù)本發(fā)明的方法在催化表面上采用還原劑對Ni++進(jìn)行可控還原，由于沒有電流，因此不存在電解反應(yīng)。鍍液中的熱提供反應(yīng)能量。還原劑優(yōu)選是次磷酸鹽、氨基硼烷或者氫硼化物，結(jié)果，該化學(xué)反應(yīng)能夠沉積形成Ni-P或Ni-B基體。這種沉積鎳覆蓋層的技術(shù)本身尤其是在汽車車輛和航空工業(yè)已為人所知。
鍍液包含-鎳源。這一般是一種鎳鹽，特別是鎳的氯化物或硫酸鹽；-Ni++還原劑最普遍使用的還原劑是堿金屬的次磷酸鹽如次磷酸鈉，或者氨基硼烷，特別是N-二甲基硼烷(DMBA)或N-二乙基硼烷(DEAB)，或者堿金屬的氫硼化物如氫硼化鈉；-添加劑，其用于更好地控制Ni的沉積并且限制該添加劑到達(dá)用于接收沉積物的表面，該表面經(jīng)常稱作催化表面。此添加劑尤其可采用檸檬酸或乙醇酸；-緩沖劑，用來控制pH值。例如醋酸鹽、丙酸鹽或琥珀酸鹽緩沖劑；-任選地，反應(yīng)加速劑。例如琥珀酸，或者-抑制劑，用于限制反應(yīng)速度。例如，鉬酸鹽或者亞硫化合物如硫脲。
在次磷酸鹽基鍍液中，可以采用下述反應(yīng)對化學(xué)機(jī)制進(jìn)行非限制性概述(1)
(2)(3)(4)各反應(yīng)產(chǎn)物中，應(yīng)該特別注意如下幾點-H+的形成這會導(dǎo)致鍍液的pH值和沉積速度的持續(xù)降低并且會提高沉積層中的P含量。為了控制沉積速度和P含量，一方面使用上述緩沖劑，另一方面，在對鍍液進(jìn)行周期性滴定之后，可以通過沉積步驟調(diào)整溶液的pH值；-(HPO3)2-的形成它的累計會導(dǎo)致正磷酸鹽與Ni和P共沉積，形成內(nèi)應(yīng)力大的多孔沉積層。添加檸檬酸能夠增大(HPO3)2-的溶解度，避免其發(fā)生沉積。
在次磷酸鹽基鍍液中，溫度必須保持80-95℃。平均而言，還原1kg的Ni需要5kg的次磷酸鈉。
在氨基硼烷基鍍液中，鍍覆可以在60-75℃的較低溫度，pH值為5-9的條件下進(jìn)行。其因沉積反應(yīng)造成的pH值下降程度比次磷酸鹽鍍液低，故要求修正程度小。反應(yīng)副產(chǎn)物(BO2)-的累積對Ni-B沉積過程影響很小。
另一方面，在硼氫化物基鍍液中，必須例如借助堿金屬的氫氧化物對pH值進(jìn)行再調(diào)整并且始終保持在12以上，以避免反應(yīng)劑分解。硼氫化物是功能最強(qiáng)大的鎳還原劑0.6kg足夠還原1kg的鎳。
鍍液實例實施例1氯化鎳(45g/l)次磷酸鈉(11g/l)氯化銨(50g/l)檸檬酸鈉(100g/l)pH值＝8.5-10，溫度＝90-95℃，沉積速度為10μm/小時。實施例2硫酸鎳(21g/l)次磷酸鈉(24g/l)乳酸(28g/l)丙酸(2.2g/l)pH值＝4-6，溫度＝88-95℃，沉積速度為25μm/小時。實施例3氯化鎳(30g/l)DEAB(3g/l)異丙醇(50g/l)檸檬酸鈉(10g/l)琥珀酸鈉(20g/l)pH值＝5-7，溫度＝65℃，沉積速度為7-12μm/小時。實施例4氯化鎳(30g/l)DMAB(3-4.8g/l)醋酸鉀(18-37g/l)pH值＝5.5，溫度＝70℃，沉積速度為7-12μm/小時。實施例5氯化鎳(21g/l)硼氫化鈉(0.4g/l)氫氧化鈉(90g/l)1，2-二氨基乙烷(90g/l)硫酸鉈(0.4g/l)pH值＝12.5-13，溫度＝90-95℃，沉積速度為25-30μm/小時。
優(yōu)選對鍍液的工作條件進(jìn)行調(diào)整并保持，以便在涂覆層中，Ni-P基體含有5-11wt％P，或者Ni-B基體含有2-6wt％B。
圖1a是用非催化材料嵌入帶2纏繞在支撐輪3上的刀片帶1的示意圖。圖1b是該圖中待處理部分的細(xì)節(jié)放大圖。只有未來刀片的功能刃邊未纏繞寬度典型為5-15mm的嵌入帶。但是，該寬度可以大于或者小于這一給定范圍。
在整個共沉積處理期間，支撐輪3轉(zhuǎn)動，以改善沉積的規(guī)則性，如圖2所示。但其轉(zhuǎn)速應(yīng)充分小，以便不會對沉積過程產(chǎn)生副作用。將鍍液保持在恒定溫度并且持續(xù)攪拌(5)，以使陶瓷顆粒保持懸浮態(tài)。陶瓷顆粒選自可為化學(xué)鍍液潤濕、其與前述鍍液組元之間呈惰性并且基本無催化作用，即鎳基基體主要在刀片帶表面沉積而不會在懸浮的顆粒表面沉積的顆粒。硬度一般為8-9.5(莫氏)的鋁的氧化物(剛玉)、鋯的氧化物、鉻的氧化物、碳化硅的顆粒都是可使用的陶瓷。也可以使用其它的碳化物或金剛石的顆粒。呈懸浮態(tài)的顆粒的量一般為鍍液體積的5-50％。為了形成厚度一般為30-500μm，更具體為30-250μm的沉積層，直徑為0.5-10μm的顆粒很合適。對鍍液中的顆粒比例進(jìn)行調(diào)整，以使涂覆層中的顆粒比例為5-40％(體積)。
圖4a和4b中的涂覆層部分微觀形貌照片顯示顆粒在涂覆層中呈統(tǒng)計均勻分布，結(jié)果，涂覆層的微觀表面性能很均勻，特別是，在工作幾個小時之后，刀片的磨損很均勻。
圖3a示意性地展示了刀片截面的微觀檢測結(jié)果，也表明沉積層與刀片幾何形狀完全吻合，而且，沉積層厚度很均勻。在鋼刀片拐角處，沒有多余的厚度，也不存在無沉積層之處。在這些拐角處沉積層呈圓形過渡。該結(jié)果表明沉積之后不需要通過對刀片進(jìn)行機(jī)加工來修正其輪廓。但是，可以進(jìn)行拋光。
借助共沉積方法涂覆的功能區(qū)部分的硬度為500-700(Hv0.1)。然而，沉積之后，在220-650℃下進(jìn)行熱處理能夠提高硬度并且改善沉積層與基體之間的結(jié)合狀況。熱處理之后，硬度可達(dá)1100(Hv0.1)，并且，甚至可達(dá)1300(Hv0.1)(Hv0.1指的是載荷為0.1kg時的維氏顯微硬度)。
沉積之后，Ni-P沉積層為無定型態(tài)。在220-260℃下熱處理可導(dǎo)致NiP沉積層開始相變，出現(xiàn)Ni3P相。
在更高溫度，約320-350℃下進(jìn)行熱處理，會導(dǎo)致沉積層發(fā)生晶化，結(jié)果沉積層喪失其無定型本性，轉(zhuǎn)變成雙相合金。Ni-P相圖表明共晶相位于Ni含量為11wt％處。根據(jù)鎳和亞磷酸鎳的比例選擇P的比例分?jǐn)?shù)，能夠決定沉積層的機(jī)械性能。
在發(fā)生這種結(jié)構(gòu)變化的同時，沉積層的硬度增加，從Hv0.1≈500-700升至Hv0.1至少為900，并且，一般≥1000。
這種結(jié)構(gòu)變化也伴隨著沉積層延性和耐腐蝕性的下降，原因在于亞磷酸鎳的形成導(dǎo)致P百分?jǐn)?shù)減少(參見實施例7)。
對于紙張的涂布而言，5≤％P≤10似乎有利于同時具有鎳的延性和亞磷酸鎳的硬度，有利于獲得既硬又牢固的沉積層。
在其它應(yīng)用場合，最經(jīng)常利用的是Ni-P沉積層的耐腐蝕性。為此，由于沉積之后的熱處理會降低耐腐蝕性，因此，應(yīng)避免進(jìn)行，或者在約260-270℃的相當(dāng)?shù)偷臏囟认逻M(jìn)行，這樣，既能夠提高硬度又不會使耐腐蝕性降低太多。對于紙張涂布場合，本發(fā)明人認(rèn)為硬度和牢固性是最重要的性能，耐腐蝕性次之；這就是為什么為了提高采用根據(jù)本發(fā)明的Ni-P/SiC復(fù)合材料涂覆的涂布刀片的壽命，優(yōu)選采取在比上述溫度高的290-650℃下進(jìn)行的沉積后熱處理。該溫度范圍以及適當(dāng)?shù)模(5≤％P≤10)能夠通過擴(kuò)散改善沉積層與基體間的結(jié)合性能，能夠獲得最高的硬度，同時沉積層又能夠保持充分的牢固性，并且又不會損害實現(xiàn)刀片令人滿意的工作所必需的基體的機(jī)械性能(參見實施例8)。
實施例7熱處理對在10％HCl溶液中的耐腐蝕性的影響。
沉積層中含有10.5％P表1
實施例8熱硬化處理溫度對NiP/SiC涂覆層硬度的影響。沉積層中含有7％P1.在2小時內(nèi)線性升至300℃-在300℃保持8小時，在2小時內(nèi)再次降至室溫所獲得的硬度為1050(Hv0.1)。
2.在3小時內(nèi)線性升至450℃-在450℃保持1小時，在3小時內(nèi)再次降至室溫所獲得的硬度為1100(Hv0.1)。
因此，可以依據(jù)其本身特性、基體中陶瓷晶粒的粒度分析和比例、基體本身的組成以及沉積之后的熱處理對根據(jù)本發(fā)明的刀片的特性進(jìn)行修正。所以，可以根據(jù)應(yīng)用場合對根據(jù)本發(fā)明的刀片性能進(jìn)行相當(dāng)大地調(diào)整；該刀片性能可以與未涂覆的鋼刀片的性能和單獨涂覆陶瓷的刀片的性能接近，或者也可以與二者不同。下面的實施例示出了幾種刀片的性能比較。
實施例9涂覆Ni-P-SiC的刀片與涂覆陶瓷的刀片和未涂覆的鋼刀片的比較，其中，涂布以“刮板模式”進(jìn)行。
試驗條件在線涂布，涂布頭帶有ABC刀片支架(BTG Inventing AB，Sweden)紙張類型高級紙張紙前進(jìn)速度768m/min涂布漿(Coating slip)65％固體材料(高嶺土，CaCO3)工作角20°涂布重量10g/m2，“涂布一次”Ni-P-SiC刀片的特性長度3700mm，名義厚度0.457mm，涂覆層厚度70μm對比刀片a)同樣尺寸的“Duroblade”陶瓷刀片(BTG Eclepens的TM)b)同樣尺寸的鋼刀片結(jié)果壽命- 鋼刀片8小時，- 涂覆Ni-P-SiC的刀片大于17小時，
- 涂覆陶瓷的刀片24小時。
由于涂布機(jī)出故障，采用涂覆Ni-P-SiC的刀片的試驗在進(jìn)行17個小時之后停止，此時，刀片仍未被完全磨損。實施例10鋼刀片與涂覆Ni-P-SiC的刀片采用“平刮模式”涂布的比較。
試驗條件-采用平刮模式的Voith涂布機(jī)-涂布速度324-340m/min-用于外涂布(top coating)的刀片-刀片支架角24°-工作角5-6.5°-涂布漿液(Coating slip)類型68％CaCO3基固體，粘度880-900CPS-刀片-a)鋼，長度4900mm，名義厚度0.381mm，70μm厚的Ni-P-SiC涂覆層-b)鋼，長度4900mm，名義厚度0.381mm，無涂覆層。
結(jié)果沉積涂布總重為21g/m2，包括預(yù)涂布時的12g/m2和外涂布時的9g/m2；涂布后紙張的表面狀況PPS粗糙度＝1.03-1.36。
采用Ni-P-SiC刀片工作20小時之后，涂布層的重量幾乎保持不變，為21-23g/m2，而采用鋼刀片時，僅僅在8-10小時內(nèi)涂布層重量保持不變，涂布后的紙張具有可接受的表面狀況。
所以，涂覆Ni-P-SiC的刀片的壽命是未涂覆刀片的二倍。必須注意的是在所述工作條件下，涂覆陶瓷的刀片不能獲得所要求的涂布紙的質(zhì)量。實施例11涂覆Ni-P-SiC的刀片與BTG Eclepens S.A.銷售的“Duroblade”涂覆陶瓷刀片和一種市售鍍鉻刀片的比較。
這三種刀片的鋼基體均具有同樣尺寸，即名義厚度0.508mm，寬度100mm，長度780mm。根據(jù)本發(fā)明的刀片存在30μm厚的Ni-P-SiC涂覆層，陶瓷刀片存在150μm厚的涂覆層，鍍鉻刀片存在50μm厚的鉻涂覆層。
試驗條件-反轉(zhuǎn)的ABC刀片支架，帶有約5mm的刀尖的加壓刀片，其上存在Trelleborg型65PJ承壓輥。
-刀片角30°-紙張Multiart Silk型高級化學(xué)紙漿紙，預(yù)涂布重112g/m2。
-涂布漿液(Coating slip)63％固體材料，粘度為1000-1200CPS；該固體材料包含30份的粘土(SPS)或40份的高嶺超白土(Engelhart)，30份的HC 90碳酸鈣(0mya)，14份的DL 950乳膠(Dow)，0.20份的Kenores 1420(Casco Nobel)以及0.30份的CMC FF 10羧甲基纖維素(Metsa Serla)。
所有試驗中，涂布速度均保持在500m/min。
第一個試驗中，將不同的壓力連續(xù)調(diào)整至100，200和300kPa。圖5中的Y軸示出的是三種刀片獲得的涂布重量(g/m2)，不同的壓力以kPa為單位顯示在X軸上。在這三種不同壓力下，可以注意到在所有其它條件相同的條件下，與其它兩種刀片相比，Ni-P-SiC刀片能夠允許更多的涂布涂料通過。因此，Ni-P-SiC刀片能夠在“橫向”對涂布層輪廓進(jìn)行更好的控制。
第二個試驗中，采用每種刀片對整卷紙進(jìn)行涂布，目標(biāo)是獲得10g/m2的均勻涂布重量。在這種情況下，與其它兩種刀片相比，鍍鉻刀片更難于調(diào)整獲得恒定的涂布重量。對鍍鉻刀片的刀尖形狀進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)它們的形狀不恒定，結(jié)果，造成涂布重量變化。表2對照示出了紙張粗糙度和光滑度的試驗結(jié)果。
表2
基于Kroda墨水試驗的硬紙板涂布品質(zhì)試驗結(jié)果的排列順序如下1.涂覆Ni-P-SiC的刀片2.BTG-Eclepens陶瓷陶片3.鍍鉻刀片實施例12采用根據(jù)本發(fā)明的涂覆刀片(Ni-P/SiC)和市售鍍鉻刀片制備的涂布紙張的對比試驗。刀片這二種刀片的鋼基體均具有同樣尺寸，即名義厚度0.508mm，寬度76.2mm，長度3730mm。
根據(jù)本發(fā)明的刀片存在70μm厚的Ni-P/SiC涂覆層，其中的SiC粒子小于5μm。
鍍鉻刀片存在35μm厚的鉻涂覆層。
所有刀片均具有40°的斜面。
試驗條件四頭的離線涂布機(jī)，試驗在4#頭上進(jìn)行(紙板形成的氈制一側(cè))，其型號為MHI-Beloit S-matic，目標(biāo)涂布重量每頭10g/m2。
A2紙(銅版紙)，最終gsml27.9g/m2，速度950m/min。
涂布漿液(Coating slip)62-63％固體材料，粘度為700-800CPS。
刀片支架角43.2°。
8#卷，采用鍍鉻刀片涂布4#頭。
11#卷，采用根據(jù)本發(fā)明的刀片涂布4#頭。
涂布之后，對紙卷采用高度壓光機(jī)加工，然后進(jìn)行定量測試，以便評價涂布紙的表面。
表3給出了“氈制”表面的結(jié)果。
表3
CS＝導(dǎo)電一側(cè) TS＝傳輸一側(cè)應(yīng)該注意到與其中材料沒有強(qiáng)化相的鍍鉻刀片相比，根據(jù)本發(fā)明的刀片的結(jié)果中，不僅光亮度相當(dāng)，而且其表面光滑度還優(yōu)于鍍鉻刀片。
這些觀察結(jié)果完全出人意料通過對實驗期間磨損的表面進(jìn)行微觀分析，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的涂覆層具有基體優(yōu)先侵蝕的形貌，如圖6a所示。結(jié)果，此磨損特性未轉(zhuǎn)移到涂布紙的表面。相反，鍍鉻刀片的磨損表面實際上發(fā)生了沒有差異的侵蝕，如圖6b所示。但是，所獲得的紙張的紙量卻較差。
上述試驗表明就涂布表面的質(zhì)量而言，涂覆Ni-P-SiC的刀片的性能極佳。令人驚奇地注意到盡管涂覆層中存在分散的硬顆粒，這些硬顆粒存在于Ni-P基體表面或者凸出在表面上，但是，采用覆蓋Ni-P-SiC的刀片能夠獲得優(yōu)異的涂布紙質(zhì)量，特別是不存在微觀溝槽。
當(dāng)Ni-P-SiC涂覆層厚度較薄，為30μm時，刀片的壽命僅稍稍高于未涂覆的鋼刀片壽命。而當(dāng)涂覆層厚度較厚時，則接近涂覆陶瓷的刀片壽命，同時又具有更優(yōu)的品質(zhì)特性。
權(quán)利要求
1.涂覆刀片的制備方法，其特征在于它包括在鋼刀片帶的功能區(qū)部位上化學(xué)共沉積涂覆層的步驟，該涂覆層包含鎳基基體和由硬度≥8(莫氏)的材料構(gòu)成的直徑為0.5-10μm的顆粒，而且，所述方法還包括一個隨后進(jìn)行的將涂覆刀片帶分割成涂覆刀片的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將鋼刀片帶浸漬在包含至少一種鎳鹽、一種Ni++還原劑和懸浮態(tài)顆粒的鍍液中，所述顆粒選自可為鍍液潤濕、其組元呈惰性并且基本無催化作用的陶瓷、金剛石或碳化物的顆粒，鍍液中所述顆粒的比例優(yōu)選為5-50％(體積)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述Ni++還原劑選自次磷酸鹽、氨基硼烷或者氫硼化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于所述鍍液也含有懸浮態(tài)的固體潤滑劑顆粒，特別是PTFE顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中之一項的方法，其特征在于在化學(xué)共沉積步驟期間將刀片帶部分掩蔽，以便界定出待涂覆的功能區(qū)部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于將刀片帶纏繞在支架上，特別是支撐輪上，形成螺旋纏繞，纏繞帶匝之間用嵌入帶相互隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于在共沉積步驟期間，纏繞刀片帶的支架保持規(guī)則運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中之一項的方法，其特征在于在化學(xué)共沉積步驟之前，對刀片帶進(jìn)行預(yù)處理，其包括清洗和/或脫脂和/或刷擦和/或電解拋光和/或陽極侵蝕。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中之一項的方法，其特征在于共沉積步驟之后，對刀片帶或者刀片在高于220℃下進(jìn)行熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于部分熱處理在290-650℃下進(jìn)行。
11.一種涂覆刀片，其在所述刀片的功能區(qū)部位存在包含鎳基基體和分散在該基體中的由硬度≥8(莫氏)的材料構(gòu)成的顆粒的涂覆層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的刀片，其特征在于所述基體含有2-6wt.％的B。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的刀片，其特征在于所述基體含有5-10wt.％的P。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中之一項的刀片，其特征在于所述涂覆層含有5-40％(體積)的顆粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中之一項的刀片，其特征在于所述涂覆層的Hv0.1硬度高于500。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的刀片，其特征在于所述涂覆層的Hv0.1硬度900。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中之一項的刀片，其特征在于所述顆粒的材料選自鋁、鋯和鉻的氧化物，碳化硅和金剛石。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中之一項的刀片，其特征在于所述涂覆層的厚度為30-500μm，特別是30-250μm。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-18中之一項的刀片，其特征在于所述涂覆層也含有固體潤滑劑顆粒，特別是PTFE顆粒。
20.根據(jù)權(quán)利要求11-19中之一項的刀片在紙張涂布中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及在其功能部分具有涂覆層的涂覆刀片，所述涂覆層包括鎳基基體和分散在該基體中的陶瓷，金剛石或碳化物顆粒。
文檔編號C23C18/16GK1468323SQ01816748
公開日2004年1月14日 申請日期2001年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月10日
發(fā)明者亦布拉希姆·布拉·阿塔莫, 亦布拉希姆 布拉 阿塔莫, 希爾瓦諾·弗雷逖, 諾 弗雷逖 申請人:Btg埃克萊龐股份有限公司