Im Bereich der industriellen Produktion werden Walzen als wichtige Übertragungs-, Führungs- und Verarbeitungskomponenten häufig in der Papierherstellung, im Druck, in der Metallverarbeitung, in der Kunststofffolienherstellung und in anderen Branchen eingesetzt. Um die Lebensdauer und Arbeitseffizienz der Walze zu verbessern, wird die Oberfläche der Industriewalze normalerweise speziell behandelt, darunterVerchromungund Wolframkarbidbeschichtung sind zwei gängige und wirksame Methoden zur Oberflächenbehandlung. Diese beiden Beschichtungen haben ihre eigenen Eigenschaften und eignen sich für unterschiedliche Arbeitsumgebungen und Prozessanforderungen.

Was sind also die spezifischen Unterschiede zwischen verchromten Industriewalzen und Walzen mit Wolframkarbidbeschichtung? In diesem Artikel werden verschiedene Aspekte ausführlich behandelt, darunter Materialeigenschaften, Herstellungsverfahren, Leistung, Anwendungsszenarien und Kosten.

Was ist der Unterschied zwischen verchromten Industriewalzen und Walzen mit Wolframkarbidbeschichtung?

1. Unterschiede in den Materialeigenschaften

Um den Unterschied zwischen mit Chrom und Wolframkarbid beschichteten Walzen zu verstehen, müssen Sie zunächst die grundlegenden Eigenschaften dieser beiden Materialien verstehen.

Verchromung

Beim Verchromen handelt es sich um eine Technologie, bei der durch einen galvanischen Prozess eine Schicht Chrommetall auf der Walzenoberfläche aufgebracht wird. Als Übergangsmetall hat Chrom einen silberweißen Glanz, eine hohe Härte und eine gute Korrosionsbeständigkeit. Die Härte der Verchromung liegt üblicherweise zwischen 600 und 1000 Vickers (HV), was sie extrem verschleiß- und kratzfest macht. Darüber hinaus hat Chrom gute antioxidative Eigenschaften und kann in den meisten sauren und alkalischen Umgebungen stabil bleiben.

Die Dicke der Chromschicht beträgt üblicherweise zwischen einigen Mikrometern und einigen zehn Mikrometern, und die Wahl der Dicke hängt hauptsächlich von den Anwendungsanforderungen und den Prozessbedingungen ab. Dünne Chromschichten werden hauptsächlich zum Korrosionsschutz und zur Dekoration verwendet, während dicke Chromschichten verwendet werden, um die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche zu verbessern.

Wolframkarbid-Beschichtung

Wolframkarbid (WC) ist eine Verbindung aus Wolfram- und Kohlenstoffelementen. Seine Härte kommt der von Diamant nahe und es ist eines der in der Industrie häufig verwendeten harten Materialien. Eine Wolframkarbidbeschichtung wird üblicherweise durch Verfahren wie thermisches Spritzen, Plasmaspritzen oder Laserbeschichten auf die Walzenoberfläche aufgebracht. Die Härte einer Wolframkarbidbeschichtung liegt üblicherweise zwischen 1200 und 2000 Vickershärte (HV), was viel höher ist als bei einer Verchromung.

Wolframkarbid hat nicht nur eine extrem hohe Härte, sondern auch eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Es bleibt in extremen Umgebungen stabil und verschleißt oder korrodiert nicht so leicht. Daher wird es häufig an Arbeitsplätzen mit hoher Intensität und hohem Verschleiß eingesetzt.

2. Unterschiede in den Herstellungsprozessen

Es bestehen erhebliche Unterschiede in den Herstellungsverfahren von Verchromungen und Wolframkarbidbeschichtungen, und diese Unterschiede wirken sich direkt auf die Leistung und Anwendungsergebnisse der Beschichtungen aus.

Verchromungsprozess

Der Verchromungsprozess umfasst im Wesentlichen drei Schritte: Vorbehandlung, Galvanisierung und Nachbehandlung.

● Vorbehandlung: Die Walzenoberfläche muss zuerst gereinigt, gebeizt usw. werden, um Öl, Oxide und andere Verunreinigungen auf der Oberfläche zu entfernen und sicherzustellen, dass die Oberfläche sauber ist und eine geeignete Rauheit erreicht.

● Galvanisieren: Während des Galvanisierungsprozesses wird die Walze als Kathode in die Galvanisierungslösung eingetaucht. Der elektrische Strom reduziert die Chromionen und lagert sie auf der Walzenoberfläche ab, um eine gleichmäßige Chromschicht zu bilden. Die Prozessparameter wie das Verhältnis der Beschichtungslösung, die Stromdichte, die Temperatur und die Zeit müssen streng kontrolliert werden, um die Qualität der Chromschicht sicherzustellen.

● Nachbearbeitung: Nach der Galvanisierung muss die Walze normalerweise poliert, passiviert und anderen Behandlungen unterzogen werden, um die Oberflächenbeschaffenheit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Der Verchromungsprozess ist relativ ausgereift, die Gerätekosten sind niedrig und der Prozessablauf relativ einfach. Die Behandlung von Abfallflüssigkeiten im Verchromungsprozess erfordert jedoch besondere Aufmerksamkeit, und die Behandlung und Entsorgung von Chromsäure-Abfallflüssigkeiten unterliegen strengen Umweltvorschriften.

Wolframkarbid-Beschichtungsprozess

Der Herstellungsprozess einer Wolframkarbidbeschichtung ist komplizierter. Gängige Verfahren sind thermisches Spritzen, Plasmaspritzen und Laserauftragschweißen.

● Thermisches Spritzen: Wolframkarbidpulver wird durch eine Hochtemperaturflamme in einen geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand erhitzt und dann mit hoher Geschwindigkeit auf die Walzenoberfläche gesprüht, um eine dichte Beschichtung zu bilden. Das thermische Spritzverfahren ist flexibel und eignet sich zum Beschichten großer Flächen.

● Plasmaspritzen: Die durch den Plasmabogen erzeugte hohe Temperatur wird verwendet, um das Wolframkarbidpulver zu erhitzen und in einen geschmolzenen Zustand zu bringen. Anschließend wird es durch einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom auf die Walzenoberfläche gesprüht. Plasmaspritzen kann Beschichtungen mit extrem hoher Dichte und Festigkeit bilden, aber die Gerätekosten sind hoch und die Prozessanforderungen streng.

● Laserauftragschweißen: Der Laserstrahl erhitzt das Wolframkarbidpulver und die Substratoberfläche gleichzeitig bis zum Schmelzen, wodurch eine metallurgisch gebundene Beschichtung entsteht. Laserauftragschweißen hat eine hohe Bindungsfestigkeit und gute Dichte und eignet sich für hochpräzise und anspruchsvolle Beschichtungsprozesse.

Obwohl der Beschichtungsprozess mit Wolframkarbid kompliziert ist, kann eine Beschichtung mit extrem hoher Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit erzielt werden, und die Beschichtungsdicke kann je nach Bedarf präzise gesteuert werden.

3. Leistungsunterschied

Die Leistung von Chrom- und Wolframkarbidbeschichtungen weist erhebliche Unterschiede auf, die ihre Eignung für unterschiedliche Anwendungen bestimmen.

Verschleißresistenz

Die Härte einer Wolframkarbidbeschichtung ist viel höher als die einer Verchromung und auch ihre Verschleißfestigkeit ist besser. In Umgebungen mit hoher Verschleißintensität, wie beispielsweise beim Walzen und Extrudieren von Stahl, weisen Wolframkarbidbeschichtungen eine extrem hohe Verschleißfestigkeit auf. Selbst unter langfristigen Bedingungen mit hoher Belastung neigt die Beschichtung nicht zu Verschleiß und Abblättern.

Obwohl die Chromschicht ebenfalls eine gute Verschleißfestigkeit aufweist, kann sie in einer Umgebung mit extrem hoher Abnutzung früher verschleißen oder sogar versagen. Daher eignen sich verchromte Walzen besser für Anwendungen mit mäßigen Abnutzungsbedingungen, wie z. B. beim Drucken, bei der Papierherstellung und in anderen Bereichen.

Korrosionsbeständigkeit

Wolframkarbid-Beschichtungweist auch eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in rauen Umgebungen wie hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, Säuren und Basen. Die Wolframkarbidbeschichtung kann lange Zeit stabil betrieben werden und korrodiert oder oxidiert nicht so leicht.

Obwohl die Chromschicht auch eine gewisse Korrosionsbeständigkeit aufweist, ist ihre Korrosionsbeständigkeit in Umgebungen mit starker Säure, starker Lauge oder hohen Temperaturen möglicherweise nicht so gut wie die einer Wolframkarbidbeschichtung. Daher halten mit Wolframkarbid beschichtete Walzen in korrosiveren Umgebungen im Allgemeinen länger als verchromte Walzen.

4. Unterschied in der Hitzebeständigkeit

Die Wolframkarbidbeschichtung weist eine extrem hohe Hitzebeständigkeit auf und kann ihre physikalische und chemische Stabilität unter Hochtemperaturbedingungen beibehalten. Die Beschichtung neigt nicht zum Erweichen, Schmelzen oder Oxidieren. Daher sind mit Wolframkarbid beschichtete Walzen für Hochtemperaturverarbeitungsverfahren wie Warmwalzen und Warmpressen besser geeignet.

Die Hitzebeständigkeit der Chromschicht ist relativ schwach. In einer Umgebung mit hohen Temperaturen kann die Härte der Chromschicht aufgrund der Temperaturerhöhung abnehmen, was zu einer Verringerung der Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit führt.

5. Unterschiede in den Anwendungsszenarien

Verchromte Walzen und mit Wolframkarbid beschichtete Walzen eignen sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Leistungsfähigkeit für unterschiedliche Anwendungsszenarien in der Industrie.

Anwendung von verchromten Walzen

Verchromte Walzen werden häufig in Branchen mit mittleren Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit und relativ milden Arbeitsbedingungen eingesetzt, wie zum Beispiel:

● Druckindustrie: In Druckmaschinen werden verchromte Walzen zum Transportieren und Pressen von Papier und Kunststofffolien verwendet. Da die verchromte Schicht eine glatte Oberfläche und einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat, kann sie die Stabilität der Druckqualität gewährleisten.

● Papierindustrie: Verchromte Walzen werden während des Papierherstellungsprozesses zum Kalandrieren und Glätten von Papier verwendet. Aufgrund ihrer guten Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit können sie die Glätte der Walzenoberfläche lange aufrechterhalten und die Qualität des Papiers sicherstellen.

● Kunststoffverarbeitung: Im Produktionsprozess von Kunststofffolien und -platten werden verchromte Walzen zum Kühlen, Kalandrieren und zur Oberflächenbehandlung der Materialien verwendet. Die Glätte und Verschleißfestigkeit der Verchromung tragen zur Verbesserung der Oberflächenqualität des Produkts bei.

Anwendung einer mit Wolframkarbid beschichteten Walze

Mit Wolframkarbid beschichtete Walzen eignen sich für Arbeitsbedingungen mit extrem hohen Anforderungen an Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit, wie zum Beispiel:

● Metallverarbeitung: Beim Walzen und Extrudieren von Metallblechen können mit Wolframkarbid beschichtete Walzen aufgrund ihrer extrem hohen Härte und Verschleißfestigkeit auch unter hohem Druck, hohen Temperaturen und hohen Geschwindigkeiten eine stabile Leistung aufrechterhalten und so die Lebensdauer der Geräte verlängern.

● Petrochemie: Im petrochemischen Bereich werden mit Wolframkarbid beschichtete Walzen zum Umgang mit Prozessmedien wie starken Säuren, starken Basen und korrosiven Gasen verwendet. Ihre ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit kann chemischer Erosion wirksam widerstehen.

● Luft- und Raumfahrt: Mit Wolframkarbid beschichtete Walzen werden bei der Verarbeitung und Formgebung von Materialien für die Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Aufgrund ihrer hervorragenden Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit können sie die Anforderungen einer hochpräzisen und hochfesten Verarbeitung erfüllen.

6. Der Unterschied zwischen Kosten und Wirtschaftlichkeit

Auch hinsichtlich der Kosten und Wirtschaftlichkeit gibt es zwischen verchromten Walzen und Walzen mit Wolframkarbidbeschichtung erhebliche Unterschiede.

Kosten für verchromte Rollen

Die Herstellungskosten für verchromte Walzen sind relativ niedrig, hauptsächlich weil die Kosten für die Verchromung gering sind, der Prozess einfach ist und der Materialpreis relativ niedrig ist. Daher werden verchromte Walzen aufgrund ihrer hohen Kosteneffizienz in vielen Industriebereichen häufig verwendet. Aufgrund der geringen Haltbarkeit der Verchromung in Umgebungen mit hohem Verschleiß und hoher Korrosion kann jedoch eine häufigere Wartung und ein häufigerer Austausch erforderlich sein, was in gewissem Maße die Lebenszykluskosten erhöht.

Kosten für mit Wolframkarbid beschichtete Walzen

Die Herstellungskosten von mit Wolframkarbid beschichteten Walzen sind relativ hoch, was hauptsächlich auf die teuren Beschichtungsmaterialien, komplexen Prozesse und hohen Anlageninvestitionen zurückzuführen ist. Aufgrund ihrer hervorragenden Haltbarkeit können mit Wolframkarbid beschichtete Walzen jedoch oft lange Zeit unter extremen Arbeitsbedingungen stabil arbeiten, was die Ausfallzeiten der Anlagen und die Wartungskosten reduziert. Obwohl die Anfangsinvestition höher ist, können mit Wolframkarbid beschichtete Walzen auf lange Sicht in bestimmten Anwendungen wirtschaftlicher sein.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es hinsichtlich Materialeigenschaften, Herstellungsverfahren, Leistung, Anwendungsszenarien und Kosten erhebliche Unterschiede zwischen verchromten Industriewalzen und mit Wolframkarbid beschichteten Walzen gibt. Verchromte Walzen eignen sich aufgrund ihrer guten Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit für Arbeitsbedingungen mit mäßigem Verschleiß und Korrosion, wie z. B. Druckerei, Papierherstellung und Kunststoffverarbeitung. Mit Wolframkarbid beschichtete Walzen eignen sich aufgrund ihrer extrem hohen Härte, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit für Arbeitsbedingungen mit hohem Verschleiß, hoher Korrosion und hohen Temperaturen, wie z. B. Metallverarbeitung, Petrochemie, Luft- und Raumfahrt und andere Bereiche.

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