瓦楞辊纳米碳化钨表面处理技术 成果报告书
发布日期：2011-12-10
一、 企业简介
丹东中成包装机械有限公司前身为丹东市兴达机械厂，在为适应市场需求，进行了二期扩建，于二00五年一月二十日正式更名为丹东中成包装机械有限公司。公司位于丹东市振安区武营路98号，目前公司占地面积30余亩，建筑面积12000平方米，现有员工80余人，其中中高级职称17人，技术开发人员20余人。
丹东中成包装机械有限公司是一家以纸箱机械制造为主导，融科研、生产、经营、服务于一体的综合性企业。公司设备齐全，专业化程度高，具有雄厚的技术实力，先进的检测手段，完善的管理体系。现已成为东北地区最大的瓦楞纸板生产线制造基地，并被丹东市振安区列为重点发展企业。公司主要产品为三、五、七层瓦楞纸板生产线，幅宽从1400mm-2500mm不等，速度有150m/min,180m/min,200m/min，280m/min任由客户选择。产品主要销往华北地区、胶东半岛地区，正向东北地区及中原地区扩展，并出口过中亚乌兹别克斯坦等国家。企业自运营以来，坚持以“在管理中追求效益、在生产中讲究质量、在合作中铸造中成”为经营理念，以优质的产品、良好的信誉、细致周到的售后服务受到广大客户的认可及好评。企业于2008年被丹东市评为“守合同，重信用”单位。我公司多年来一直致力于包装机械行业的进步与发展， 为进一步适应与日俱进的国内国际市场竞争，公司凭借领导班子的科学合理用人政策和先进规范的激励机制，在“通衢天下，诚信为商！"的指导思想下，迅速构建起一支强大的科技研发力量和高素质的员工队伍，科研、生产、质检、营销和服务各条战线都保持良好的运转水平。这一切确保了信守合同，供货及时，热情的售后服务赢得了众多客户的信赖。
二、 创新事由
近几年，纸箱包装行业在我国发展迅速，剧烈的市场竞争使纸箱企业更多的考虑产品的质量与企业成本。瓦楞辊作为生产线的核心部件，其质量、性能决定了整条生产线性能的好坏。现在，传统的瓦楞辊制造技术已经很难满足客户的需求，迫切需要有品质更优良的瓦楞辊的出现。随着技术的发展，国外高品质的瓦楞辊已经陆续进入了我国市场，其中犹以碳化钨瓦楞辊独领风骚。
在这样的背景下，我公司与北京科技大学合作，组成“瓦楞辊纳米碳化钨表面处理技术”项目组。我公司于2008年投入大量人力、物力、财力，用于研究瓦楞辊的制造技术。近1年多的研究，我公司已经掌握了碳化钨瓦楞辊的制造技术，并且使用国际上先进的纳米碳化钨粉末代替普通的碳化钨粉末，使瓦楞辊具有更高性能。
项目介绍：瓦楞辊纳米碳化钨表面处理技术是运用国际先进的热喷涂技术将纳米碳化钨合金粉末熔化喷涂到瓦楞辊齿面，形成纳米碳化钨涂层的一种特殊工艺。采用“超音速火焰喷涂”—JP－5000型HP／HVOF喷涂系统将大小为0.5μm纳米碳化钨合金粉末喷涂到瓦楞辊齿面，形成一层厚度为0.06mm的纳米碳化钨涂层。喷涂后的纳米碳化钨层由于表面硬度极高，无法用一般砂轮进行磨削，必须用特殊的抛光工艺去完成，以保证精密的楞型。
1 主要技术创新点
1.1 成功掌握了一直由国外垄断的超级碳化钨合金颗粒(即纳米碳化钨)的制作工艺；
1.2 使用新型HP／HVOF喷涂系统，使瓦楞辊表面形成达到纳米级别的碳化钨涂层；
1.3 掌握了对表面硬度极高的零部件的表面抛光工艺。
2 项目详细内容
2.1 详细技术内容
瓦楞辊纳米碳化钨表面处理技术是运用国际先进的热喷涂技术将纳米碳化钨合金粉末熔化喷涂到瓦楞辊齿面，形成纳米碳化钨涂层的一种特殊工艺。
制作工艺如下：
筒体前期处理→精密齿型加工→表面清洁处理→表面粗化→预热处理→喷涂底层→喷涂纳米碳化钨→研磨抛光
纳米碳化钨瓦楞辊的喷涂制程：简体前期处理不同于传统瓦楞辊，需根据喷涂条件制定，齿型加工需考虑喷涂余量在数控瓦楞辊磨床上完成成形。表面清洁与粗化的质量是得到优良涂层的基础，清洁的工作增加涂层结合性，粗化的均匀棱角状态有利机械锁合效应，表面积的增加也进一步提高涂层的结合强度。
瓦楞辊喷涂
保证纳米碳化钨瓦楞辊品质的要素
喷涂技术：由于瓦楞辊齿面是一个连续波动的曲面，而JAn喷涂后不能直接使用，需经过研磨加工，因此对喷涂的均匀性与结合强度不同于其他工件，要求更高，喷涂技术比较复杂。
喷涂设备：喷涂设备种类繁多，选用优良的设备是得到良好涂层的关键。喷涂熔焰的温度、速度、气孔率、氧化物、结合速度、沉积率是体现设备性能的主要依据，焰流的速度决定结合强度，氧化物底保证碳化钨硬度，气孔率即致密度高能增强耐磨性能。目前美国普莱克斯表面技术公司生产的JP－5000型HP／HVOF喷涂系统是国际上普遍认同的能得到最佳涂层的设备，其燃烧设计以火箭发动机为依据，采用高压大流量的氧气和航空煤油在特殊结构的燃烧室内燃烧，产生高达1 50PSl的高压，焰流速度高达2200m／s，保证各项指标达到理想状态。
碳化钨粉末：碳化钨合金粉末生产厂很多，国外进口碳化钨粉末与国内相比，工艺更成熟而稳定，可获得致密、硬度高、耐磨性好的涂层，但价格较昂贵。我公司与北京科技大学共同研制的WCCo粉末，其成份为WC／12％Co(钴基碳化钨)，为了提高涂层耐磨性，在成本较低的情况下，采用较小WCCo颗粒，同时的WCCo粉末颗粒越接近理想球形，流动性好，对颗粒的深度和致密度更加优化。
2.2 截止到2009年，瓦楞辊纳米碳化钨表面处理技术起其主要技术指标已达到设计标准，起实际参数如下表
产品理论参数 产品实际参数
WCCo粉末大小为0.5μm ≤0.5μm
HV300显微硬度1200 ≥1250
纳米碳化物钨涂层0.06mm ≥0.065mm
市场竞争力比较
1）减少芯纸的使用。楞型设计瓦楞率小，一般少用芯纸2％～8％，这对纸箱企业至关重要，因为普通瓦楞辊磨损快，在原始设计上不得不考虑楞高高一些、顶圆大一点等因素以保证一定寿命。而碳化钨瓦楞辊因为耐磨不存在这问题。
2)减少废物。普通瓦楞辊中间磨损过量，变成中凹，再生产宽幅纸板就易产生废板纸，因为两端会被压破或中间不着糊(脱胶起泡)，这时候您不得不去研磨辊的两端，以便走宽幅纸板，维持辊的寿命。纳米碳化钨瓦楞辊在长久的使用寿命中不存在中凹现象。
3）增加寿命。纳米碳化钨辊一般比普通辊寿命耐用7—9倍。
4）减少胶糊用量。原始设计齿圆小，不存在磨损顶圆变大，不存在中间磨损导致两端与中间胶量不均匀现象。
5）减少对其它机组的损坏。如胶水辊、压力辊等，因普通瓦楞辊的中凹对其它部件的调整和使用有破坏性。
6）瓦楞辊的更换次数减少。
最重要的是：纳米碳化钨瓦楞辊在整个运转寿命中，它的楞高几乎不变。楞顶的磨损是导致纸板品质差、更换瓦楞辊的主要原因。
三、 实施效果
公司自2008开始组建“瓦楞辊纳米碳化钨表面处理技术”小组以来，成功掌握了一直由国外垄断的超级碳化钨合金颗粒(即纳米碳化钨)的制作工艺，填补了国内制造业在此领域的空白，同时使国内瓦楞辊制造领域又提高了一个档次。
随着项目的深入，企业加大了科研的投入，解决了许多关键技术和工艺难题，使该项目能够提前研发成功，增加了企业的竞争力。公司2008年的销售总额为2210万元，而从企业研发该产品成功以后，2009年的销售总额为5483余万元，2010年销售总额为6134余万元，利润达1177多万元，税收达234多万元。
2009年正式投产纳米碳化钨瓦楞辊于生产线以后，得到了社会各界的一致好评，同时公司的销售额同比有较大的增长，市场占有率从2008年的20%提升至2010年35%。
四、 社会效益
1、瓦楞辊纳米碳化钨表面处理技术的大面积应用，为纸箱企业节约能源、节约人力、减少耗材、减少废品产生了具大的作用，而且此技术有利于节能减排，降低资源消耗。
2、瓦楞纸箱在我国包装行业中占有极其重要地位，已经成为我国不可缺少的包装材料，本项目将为我国纸包装产业发展和产品转型升级提供有效的技术支持，通过开发系列多功能纸包装产品，为我国纸包装产业的可持续发展奠定技术基础；为同类企业在利用较低的生产原料成本生产较高质量的纸箱产品等的共性关键性问题上探索一条新路。
3、瓦楞纸箱应用面和关联产业广，用量大，涉及到国民经济各行各业，如家电、电子、食品、医药、日化、纺织、烟酒、轻工等等产业。这些产业都十分需要采用大量的瓦楞纸箱来包装产品，一方面作为贮运包装，起到产品保护作用；另一方面作为销售包装，促进商品市场销路。本项目所研发的产品在瓦楞纸板生产线中起到了降低成本、提高效率、减少人员等作用，从而大幅度降低了瓦楞纸板的成本，使关联产业的用户达到降低包装成本目的。因此本项目产品在于瓦楞纸板生产线上的应用，有利于关联产业的进一步发展，社会经济效益的提高。
