阅读说明：本技术 一种高花纹精度、耐高温压花辊结构及制备方法 (High-pattern-precision high-temperature-resistant embossing roller structure and preparation method thereof ) 是由 初文静 林俊良 林金汉 林金锡 林垦 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高花纹精度、耐高温压花辊结构及制备方法,包括辊本体,所述辊本体的表面为光滑表面,所述辊本体的表面设有保护层,所述保护层上设有花纹；所述保护层的材料为碳化钛、碳化硼、氮化硅中的一种或几种；所述压花辊用于玻璃；所述保护层的厚度至少为50μm；所述花纹的深度小于等于20μm。以高速火焰喷涂法在辊本体外制备保护层,在所述保护层外以喷砂法、激光雕刻法或刀刻法等制备花纹。本发明可延长辊本体的使用寿命；保护层可使辊本体不被氧化。(The invention relates to a high-pattern-precision high-temperature-resistant embossing roller structure and a preparation method thereof, wherein the embossing roller structure comprises a roller body, the surface of the roller body is a smooth surface, the surface of the roller body is provided with a protective layer, and patterns are arranged on the protective layer; the protective layer is made of one or more of titanium carbide, boron carbide and silicon nitride; the embossing roller is used for glass; the thickness of the protective layer is at least 50 μm; the depth of the patterns is less than or equal to 20 mu m. Preparing a protective layer outside the roller body by a high-speed flame spraying method, and preparing patterns outside the protective layer by a sand blasting method, a laser engraving method or a knife engraving method and the like. The invention can prolong the service life of the roller body; the protective layer can protect the roller body from oxidation.)

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构及制备方法

技术领域

本发明涉及压花辊技术领域，具体涉及一种高花纹精度、耐高温压花辊结构及制备方法。

背景技术

压延玻璃是将熔融玻璃液通过上下两个压辊冷却压延而成型的一种玻璃板材，它包括粗面压延玻璃、压花玻璃和夹丝玻璃三个主要品种。压花玻璃是在生产玻璃时，在带有花纹的下压辊面对玻璃压花，当熔融玻璃流经压辊时即被压延成压花玻璃。用于各种建筑物和构筑物的采光门窗、装饰以及家居用品等方面。如办公室、会议室、浴室、厕所、厨房、卫生间及公共场所分隔室等处。

压延过程实际上是一个动态的冷热交换过程，当熔融的玻璃液经由压延辊压延成型时，玻璃液要在较短的时间内向压延辊传递大量的热，玻璃液的物理形态迅速由准液态变成固态，然后压延辊以圆周滚动形式进行下一个工作周期，在这周而复始的工作中，压延辊始终处于急冷急热的交变热应力恶劣生产状态下，压延辊的表面温度在100～300℃间周期性变化。然而，长时间、周期性、大负荷的生产冲压，压延辊所承受的疲劳强度很大，辊体也极易被氧化、形变等缺陷。

传统的压花辊是通过在辊上雕刻压花纹，再通过电镀铬保护层制备，一般压花辊使用一段时间后压花纹会磨损，修复的过程需要将压花纹抛磨掉再进行重新雕刻，反复的抛磨会使辊径越来越小，从而使辊的使用寿命缩短。另外镀铬保护层的电镀或化学镀工艺污染比较严重，环保要求比较严格，并且在花纹上镀铬会在一定程度上破坏花纹结构。

发明内容

为了解决压花辊使用寿命短、镀铬保护层污染严重、破坏花纹的技术问题，而提供一种高花纹精度、耐高温压花辊结构及制备方法。本发明的压花辊具有高花纹精度、耐高温性能，本发明的压花辊结构可大大提高辊的使用寿命。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构，包括辊本体，所述辊本体的表面为光滑表面，所述辊本体的表面设有保护层，所述保护层上设有花纹；所述保护层的材料为碳化钛、碳化硼、氮化硅中的一种或几种；所述压花辊结构用于玻璃压花。

进一步地，所述保护层的厚度至少为50μm。

进一步地，所述花纹的深度小于等于20μm。花纹深度不能设置太深，若花纹深度较深，金属辊外的保护层太薄或花纹较深处的保护层太薄，则达不到对金属辊的保护作用。

本发明另一方面提供一种高花纹精度、耐高温压花辊结构的制备方法，包括如下步骤：在辊本体的表面制备保护层，在所述保护层上制备花纹。

进一步地，所述保护层是以高速火焰喷涂法制于所述辊本体的表面。

进一步地，所述花纹是以喷砂法或激光雕刻法或刀刻法制于所述保护层上。

保护层的这些材料化学性质稳定、耐高温，高温下抗氧化能力好，耐磨性好、硬度高；将这些材料以高速火焰喷涂附于辊本体上，在喷涂的过程这些材料易与金属辊形成固溶体，提高金属辊的耐磨性、抗氧化性、抗腐蚀性等性能；而碳化钨、碳化铬材料则会在这一过程中使所得到的保护层材质变脆且加工困难。所以本发明中保护层选用碳化钛或碳化硼或氮化硅。

以高速火焰喷涂法制得的保护层与金属辊的结合强度较高，且孔隙率极小，能够替代镀铬硬铬层；以高速火焰喷涂法制得的保护层具有较高的硬度、较好的耐磨性能；由于保护层选择的材料具有化学性质稳定、耐高温，高温下抗氧化能力好，耐磨性好、硬度高的优点，将这些材料以高速火焰喷涂法制于金属辊表面上，在高速火焰喷涂的过程中这些材料易与金属辊形成固溶体，提高金属辊的耐磨性、抗氧化性、耐高温等性能。

有益技术效果：本发明的压花辊结构是在辊本体的光滑表面上设有以高速火焰喷涂法制得的保护层，在所述保护层上设有花纹。在使用过程中发生正常损耗时，重新返修时只需要将护层上的花纹抛掉，重新在原有的保护层外制备花纹即可，而在反复的抛磨过程中只会使保护层的厚度减小，这时只需重新制作保护层使其达到一定的厚度要求后，在其上制作花纹，而不需要消耗金属辊本身的材料，可延长辊本体的使用寿命；保护层可使辊本体不被氧化。以高速火焰喷涂制得的保护层可提高金属辊的耐磨性、抗氧化性、耐高温等性能；替代镀铬硬铬层，解决镀铬保护层污染严重、破坏花纹的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的压花辊截面示意图。

图2为本发明实施例的高花纹精度、耐高温压花辊结构示意图。

其中，1-辊本体，2-保护层，3-花纹。

图3为对比例1结构的压花辊镀铬前后的表面微观形貌图，其中，(a)为镀铬前，(b)为镀铬后。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图及具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。

以下实施例1～3的压花辊结构示意图如图2所示，压花辊截面示意图如图1所示。

实施例1

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构，包括辊本体1，所述辊本体1的表面为光滑表面，所述辊本体1的表面设有保护层2，所述保护层2上设有花纹3；所述保护层2的材料为碳化钛；

本实施例中所述保护层2的厚度为50μm；

本实施例中所述花纹3的深度为为2.0μm。

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构的制备方法，包括如下步骤：

将辊本体1(45号钢)抛磨，然后在辊本体1的光滑表面以高速火焰喷涂法制备碳化硼保护层2，厚度50μm，通过喷砂法在保护层2上制备深度为为2.0μm的花纹3。

测试本实施例压花辊的耐高温情况，本实施例压花辊于550℃下未见氧化，具有较好的耐高温性。

实施例2

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构，包括辊本体1，所述辊本体1的表面为光滑表面，所述辊本体1的表面设有保护层2，所述保护层2上设有花纹3；所述保护层2的材料为碳化硼；

本实施例中所述保护层2的厚度为50μm；

本实施例中所述花纹3的深度为2.0μm。

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构的制备方法，包括如下步骤：

将辊本体1(45号钢)抛磨，然后在辊本体1的光滑表面以高速火焰喷涂法制备碳化钛保护层2，厚度50μm，通过激光雕刻在保护层2上制备深度为Ra为2.0μm的花纹3。

测试本实施例压花辊的耐高温情况，本实施例压花辊于550℃下未见氧化，具有较好的耐高温性。

实施例3

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构，包括辊本体1，所述辊本体1的表面为光滑表面，所述辊本体1的表面设有保护层2，所述保护层2上设有花纹3；所述保护层2的材料为氮化硅；

本实施例中所述保护层2的厚度为50μm；

本实施例中所述花纹3的深度为20μm。

一种高花纹精度、耐高温压花辊结构的制备方法，包括如下步骤：

将辊本体1(45号钢)抛磨，然后在辊本体1的光滑表面以高速火焰喷涂法制备氮化硅保护层2，厚度50μm，通过喷砂法在保护层2上制备深度为20μm的花纹3。

测试本实施例压花辊的耐高温情况，本实施例压花辊于550℃下未见氧化，具有较好的耐高温性。

对比例1

本对比例压花辊的制备方法：将45号钢辊抛磨，通过喷砂工艺在辊本体得表面上制备与实施例1中相同深度的花纹，然后通过电镀工艺在具有花纹的辊本体表面镀铬，铬层厚度50μm。

测试本对比例压花辊的耐高温情况，本对比例压花辊于500℃下氧化较为严重。可见，本对比例结构的压花辊法人耐高温性较实施例1结构压花辊的耐高温性差。

对本对比例的压花辊进行镀铬前后的表面微观形貌测试，结果如图3所示由图3可知，(a)为镀铬前，(b)为镀铬后，镀铬前的压花辊表面较镀铬后的粗糙；并对镀铬前后花纹的粗糙度Ra进行测试，镀铬前花纹的粗糙度Ra为2.235μm，镀铬后花纹的粗糙度Ra为1.828μm，镀铬后花纹的粗糙度Ra下降，这说明传统方法在具有花纹的辊表面电镀保护材料会改变花纹结构，使辊的花纹精度下降。

而本发明在辊表面先制备保护层再在保护层上制备花纹，使花纹保留了原始花纹精度，可见，本发明结构的压花辊具有比本对比例结构的压花辊具有较高的花纹精度。

对比例2

本对比例压花辊的制备方法：将45号钢辊抛磨，然后在辊本体的光滑表面以高速火焰喷涂法制备碳化钛保护层，厚度50μm，通过喷砂法在保护层上制备深度为25μm的花纹。

测试本对比例压花辊的耐高温情况，本对比例压花辊于550℃下未见氧化。

对比例3

本对比例压花辊的制备方法：将45号钢辊抛磨，然后在辊本体的光滑表面以高速火焰喷涂法制备碳化钛保护层，厚度40μm，通过喷砂法在保护层上制备深度为2.0μm的花纹。

测试本对比例压花辊的耐高温情况，本对比例压花辊于550℃下未见氧化。

对实施例1～3及对比例1～3进行压花辊的使用寿命测试，数据见表1。

表1实施例1～3及对比例1～3压花辊的使用寿命

由表1可知，本发明结构的压花辊具有较长的使用寿命。虽然对比例1结构的压花辊也具有较高的使用寿命，但是对比例1结构的压花辊在多次返工抛磨的过程中使得金属辊本体的辊径逐渐减小，致使最后金属辊报废。而本发明结构的压花辊在使用过程中发生正常损耗时，重新返修时只需要将护层上的花纹抛掉，重新在原有的保护层外制备花纹即可，而在反复的抛磨过程中只会使保护层的厚度减小，这时只需重新制作保护层使其达到一定的厚度要求后，在其上制作花纹，而不需要消耗金属辊本身的材料，可延长金属辊本体的寿命。保护层可使辊本体不被氧化。以高速火焰喷涂制得的保护层可提高金属辊的耐磨性、抗氧化性、耐高温等性能；替代镀铬硬铬层，解决镀铬保护层污染严重、破坏花纹的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。