[发明专利]一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法，包括：一、将氧化硼粉末和石墨烯粉末球磨后烘干，真空烧结，得到碳化硼粉末；二、采用气体雾化法制备粒度为10μm～20μm钨钴基非晶合金粉末；三、将碳化硼粉末和钨钴基非晶合金粉末混合，加入聚乙烯醇粘结剂搅拌均匀，在真空炉中高温烧结至固化后机械破碎，得到碳化硼/钨钴基非晶合金混合喷涂粉末；四、根据涂层梯度要求，进行等离子体喷涂，在高速电梯安全钳工作面得到耐磨损涂层。本发明制备的涂层具有优异的耐磨损性能，碳化硼/钨钴基非晶合金梯度涂层具有的良好的微观组织结构有利于涂层性能的展现，能够有效的延长高速电梯安全钳的使用寿命。

技术领域

本发明属于热喷涂处理技术领域，具体涉及一种高速电梯安全钳耐磨损涂层的制备方法。

背景技术

当电梯因故障意外下坠时，其速度超过限定值，导致限速器动作，在安全钳制动作用下电梯刹车，从而保障乘客人身安全。因此，安全钳对于保障电梯日常安全运行极为重要。随当代人口增长，发达地区高层建筑群日益增多，整个社会对安全可靠的高效率(运行速度高、承载重)电梯的需求亦愈发强烈。在高速、高载荷服役条件下，电梯安全钳制动块与导轨间的摩擦过程，往往伴随着温度、压力的显著变化，这对安全钳制动块的综合力学性能、热学性能与摩擦磨损性能与各性能参数在服役过程中的稳定性提出了严苛的要求。若安全钳制动块的性能或服役稳定性不能满足设计服役要求，电梯则易出现制动失灵、骤停制动等安全事故隐患。传统的摩擦制动材料(灰铸铁)在摩擦热作用下往往出现过度磨损，摩擦系数下降，故而无法满足当代高性能电梯的安全性要求。

作为一种关乎生命财产安全的“机电类特种设备”，电梯在现代生活中的应用日益普遍，同时也表现出种类和功能上的多样性。按电梯运行速度，电梯可划分为：(1)低速电梯：其额定运行速度往往低于2m/s；(2)高速电梯：其额定运行速度为4～8m/s，甚至达到12.5m/s；(3)中速电梯：其额定运行速度介于低速电梯与高速电梯之间；(4)超高速电梯：额定运行速度高于12.5m/s。伴随高层建筑的日益增多与高性能电梯研发的不断进步，电梯运行速度越来越快，目前世界上电梯最高运行速度为17m/s。然而，随着近期多起电梯事故的发生，电梯的安全可靠性受到的极大的关注。因此，在高性能电梯的设计制造中，设备安全性成为重要的性能指标之一。作为保障电梯安全的重要构件，安全钳在服役过程中，制动块与导轨间高速摩擦带来的高速升温可能会导致安全钳性能的退化。安全钳制动块作为电梯制动元件，其摩擦性能与稳定性，是确保电梯安全的重要指标。电梯在刹车过程中，往往会在较短时间内表现出强烈摩擦动作。而随着高速电梯(运行速度4～8m/s)日益普及，单位时间内，电梯安全钳所经受的摩擦力和温度变化程度增大。因此，日益增高的电梯运行性能与愈发严苛的服役条件，要求安全钳材料具备更高的高温机械性能与抗磨能力。对于铸铁和碳钢传统结构用材料，其性能指标已经不能满足新型高速电梯制动安全要求。随着热喷涂技术的不断发展和完善，以及应用领域的扩展，采用热喷涂金属涂层，陶瓷涂层，金属陶瓷复合涂层及金属间化合物涂层等工艺，能够有效的控制电梯安全钳使用过程中的磨损问题，是人们所接收的一项经济，可靠的表面处理方法，有效的解决了电梯安全钳防护问题。前期研究通过采用超音速等离子喷涂等新型加工技术，制备了45钢/NixCryBSiz(涂层)和45钢/CoxCryWz(涂层)两种电梯安全钳制动块。电梯刹车试验表明，具备NixCryBSiz涂层的制动块刹车效率较高，但是后续表面分析发现，其硬质化涂层在刹车制动后出现不均匀剥离脱落现象。而具备CoxCry Wz涂层的试样，制动效率相对较低，刹车距离大，同时，其试样表面涂层磨损均匀。通过后续微观组织和剥离形貌分析，发现45钢/NixCryBSiz试样涂层的不均匀剥离，是由其基体/涂层界面处存在的少量气孔所致。而45钢/CoxCryWz试样中未发现类似气孔。该研究成果表明，采用硬质合金涂层可提高安全钳构件制动性能，但是潜在的组织气孔可能影响构件的服役寿命和制动稳定性。同时，随着安全钳制动块服役条件的日益严苛，传统的铸铁和钢材料、甚至表面涂覆有耐磨涂层的铸铁和钢材料，均面临着严峻的挑战。