[发明专利]长寿命的金属陶瓷涂覆的起皱刮刀

说明书

本发明涉及用于使来自杨克滚筒表面的纸幅起皱的刮刀，所述刮刀包括具有0.7mm‑2mm厚度的钢基底，该钢基底被金属陶瓷涂层所覆盖，该金属陶瓷涂层形成适于与所述表面接触的工作边缘和所述幅在起皱期间撞击在其上的幅撞击区域，其中所述金属陶瓷涂层包含在基于镍的金属基体中的碳化铬和碳化钨，且其中所述金属陶瓷涂层具有＜2体积％的孔隙率和＞1100 HV0.3的硬度。

技术领域

本发明涉及用于制造手巾纸(纸巾，tissue)和相关的纸产品的起皱刮刀(doctorblade，blade)。该起皱刮刀由硬化钢带制成，该硬化钢带的耐磨性通过使用热喷镀(喷雾，spraying)涂覆技术施加薄的金属陶瓷涂层而增强。

背景技术

在造纸工业中，起皱刮刀用于制造手巾纸和其它相关的纸产品。起皱刮刀可由不同材料例如碳钢带、工具钢带、复合物(composite)和聚合物制成。另外，为了强化所述起皱刮刀的工作(加工，working)边缘(刀口，edge)，可通过热喷镀涂覆施加不同类型的涂层，例如在US 7,244,340 B2中所描述的。

在很多手巾纸工厂中，陶瓷涂覆的刮刀由于如下事实而为所挑选的起皱刮刀：它们具有相对高的硬度和由此的耐磨性，而且它们可适应由与蒸汽填充的“杨克(Yankee)”滚筒接触的操作而引起的高温。另外，它们对于限制钢刮刀的可用寿命的主要磨损机理之一即粘着磨损(adhesive wear)不敏感。陶瓷涂覆的起皱刮刀的使用寿命甚至比最好的硬化钢刮刀更长，但是仍然未始终如一地如现代高效的手巾纸工厂所要求的那样长。这可能是由于在使用陶瓷涂层所能实现的硬度方面的限制以及还因为在硬度和韧性之间的关系，其中极硬的涂层在所述刮刀的重要的工作边缘处可倾向于碎裂(chipping)。

陶瓷涂覆的起皱刮刀的另一缺陷在于如下事实：它们通常通过等离子体喷镀工艺进行沉积，并且因此需要软的粘接涂层(bond coat)例如Ni-Cr。在刮刀的寿命期间，随着磨损的进行，该粘接涂层可变为暴露在所述幅在起皱期间撞击(impact)在其上的表面上，导致对机械装置进行调整以维持纸品质的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供由于改善的耐磨性和抗碎裂性而给予比现有的陶瓷涂覆的起皱刮刀长的在手巾纸生产应用中的使用寿命的涂覆的起皱刮刀。另一目的在于提供以始终如一的纸品质制造手巾纸且机器操作者渐进修改操作条件的需求最小的涂覆的起皱刮刀。

发明定义在权利要求中。

具体实施方式

陶瓷涂覆的起皱刮刀在手巾纸生产工业中已经获得广泛认可，因为它们在与大多数杨克滚筒兼容的同时通常提供良好的使用寿命。在相关的工业中，碳化钨涂覆的刮刀由于其优异的耐磨性而一直优于陶瓷涂覆的刮刀。在手巾纸生产中，碳化钨刮刀的使用由于对于杨克滚筒造成损害的担忧而一直受到限制。关于碳化钨涂覆的刮刀在起皱应用中的使用的另外的顾虑涉及其经受起皱刮刀需要承受的较高温度的能力。尽管碳化钨涂层在其中主要的劣化(degradation)机理为磨粒磨损(abrasive wear)或浆料侵蚀的应用中表现良好，但是其在其中粘着磨损是主要的磨损机理之一的情况下的性能并未被广泛证明。粘着磨损(微焊合(micro-welding))已知是与杨克滚筒接触的钢刮刀的主要磨损机理。

为了尝试克服碳化钨对于高温的有限抵抗性，本发明人寻求了相关的替代性涂覆方案。令人惊奇地，发现了这样的金属陶瓷涂层：其被引证(quote)具有700℃的最大使用温度，但是仍具有大于HV_0.3 1000的引证硬度。此外，确认的金属陶瓷涂层具有相对低体积(在15体积％和20体积％之间)的金属基体，以使涂层在与杨克滚筒的延长接触期间遭受粘着磨损的风险最小化。

在本发明中详述的使用制造商的对于粉末的喷镀参数的初始HVOF喷镀试验在制造具有超过HV_0.3 1000的预料不到的高硬度的致密涂层(小于2％的孔隙率)方面是成功的。此外，测试该涂层的粘着力(adhesion)和总体韧性表明其克服了陶瓷涂层所呈现的限制中的一些。