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一种耐磨电梯安全钳块

阅读：451发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种耐磨电梯安全钳块专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种耐磨电梯安全钳块，包括钳块基体和钳块表面层，钳块基体材料为钢；钳块表面层包括第一涂层和第二涂层。通过两次粉末制备和团聚改性以及两次预热和涂层热后处理，所得到的耐磨电梯安全钳块既可以提供优异的耐磨性，同时又可以提供较高结合强度。，下面是一种耐磨电梯安全钳块专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种耐磨电梯安全钳块，包括钳块基体和钳块表面层，其特征在于，所述钳块基体材料为钢。
2.根据权利要求1所述的安全钳块，其中，所述钳块表面层包括第一涂层。
3.根据权利要求2所述的安全钳块，其中，所述第一涂层厚度为80-200μm。
4.根据权利要求2所述的安全钳块，其中，所述第一涂层由改性NiCr5Al粉末通过第一次等离子喷涂步骤获得。
5.根据权利要求4所述的安全钳块，其中，所述第一次等离子喷涂步骤之前还包括安全钳块基体表面预热至140-220℃的步骤。
6.根据权利要求2所述的安全钳块，其中，所述钳块表面层还包括第二涂层。
7.根据权利要求6所述的安全钳块，其中，所述第二涂层厚度为380-540μm。
8.根据权利要求6所述的安全钳块，其中，所述第二涂层由改性WC12Co粉末通过第二次等离子喷涂步骤获得。
9.根据权利要求6所述的安全钳块，其中，所述第二次等离子喷涂步骤之前还包括第一涂层表面预热至200-320℃的步骤。
10.根据权利要求9所述的安全钳块，其中，所述第二次等离子喷涂步骤之后还包括热后处理的步骤。

说明书全文

一种耐磨电梯安全钳块

技术领域

[0001] 本发明属于电梯技术领域；涉及一种耐磨电梯安全钳块。

背景技术

[0002] 随着我国城镇化的不断发展，建设用地资源越来越紧张。为了缓和这一矛盾，高层建筑如同雨后春笋，越来越多。

[0003] 在高层建筑中，载客/载货电梯成为不可或缺的升降设备，使用频率极高。电梯通过一定尺寸或结构的轿厢实现载客/载货目的，并且运行在至少两列设置在电梯井侧壁上的刚性导轨之间。

[0004] 由于电梯使用频率很高，所以电梯事故时有发生，例如钢丝绳断裂，悬挂装置失灵，以及电梯超重下坠，等等。作为电梯机械保护系统中的核心部件，电梯安全钳能够通过限速器的触发而夹住导轨，从而使电梯轿厢减速并且制停后将其锁定在刚性导轨上，以避免更大的灾难发生。

[0005] 电梯安全钳通常包括对称设置的一对安全钳块、驱动连杆和限速器以及必要的连接部件(例如限速绳)。根据适用速度不同，电梯安全钳主要分为瞬时式安全钳和滑移式安全钳；两者分别适用于运行速度小于0.6m/s和小于0.6m/s的电梯环境中。

[0006] 在正常工作状态时，驱动连杆和限速器以及限速绳在轿厢带动下进行上下往复运动，此时的安全钳块处在未夹紧状态，钳块与刚性导轨之间保持一定距离。在非正常工作状态(例如超过最大限速15％)，限速器会触发夹持装置使之夹持住限速绳，后者带动驱动连杆提拉一对安全钳块，从而对运动的轿厢进行紧急制动。

[0007] 在轿厢紧急制动过程中，安全钳块不断地与刚性导轨表面进行摩擦，其中的绝大多数能量转变成热能而促使安全钳块表面温度升高，摩擦产生的局部高温容易造成安全钳块的表面结构材料性能发生改变。这对于电梯安全钳块摩擦性能的可靠性和稳定性提出了更高要求。

[0008] 为了改善上述情况，胡正国等人将金属陶瓷复合涂层应用于电梯安全梯中，并采用等离子喷涂、喷焊及堆焊等工艺在45钢基体上分别制备含有NiCrBSi涂层和CoCrW涂层的安全钳块。结果表明，采用堆焊工艺制备的涂层成分均匀，组织致密，制动效果好。同时发现，使用等离子喷涂工艺制备的涂层容易产生夹杂和气孔，这是电梯安全钳块的主要疲劳磨损源；此外，等离子喷涂工艺制备的涂层强化相遇基体结合牢度仍然差强人意。

[0009] 因此，迫切需要针对电梯安全钳的上述技术缺陷，研发一种既可以提供优异的耐磨性又可以提供较高结合强度的新型耐磨电梯安全钳块。

发明内容

[0010] 针对上述问题，本发明目的在于提供一种既可以提供优异的耐磨性又可以提供较高结合强度的新型耐磨电梯安全钳块。

[0011] 为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：一种耐磨电梯安全钳块，包括钳块基体和钳块表面层，其特征在于，所述钳块基体材料为钢。

[0012] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述钢包含0.80-1.20wt％的Cr元素和0.15-0.35wt％的Mo元素，累积不超过2.0wt％的其它元素以及余量的Fe。

[0013] 优选地，所述钢包含0.85-1.15wt％的Cr元素和0.18-0.32wt％的Mo元素，累积不超过1.8wt％的其它元素以及余量的Fe；更优选地，所述钢包含0.90-1.10wt％的Cr元素和0.20-0.30wt％的Mo元素，累积不超过1.6wt％的其它元素以及余量的Fe；以及，最优选地，所述钢包含0.95-1.15wt％的Cr元素和0.22-0.32wt％的Mo元素，累积不超过1.5wt％的其它元素以及余量的Fe。

[0014] 在一个具体的实施方式中，所述钢为20CrMo。20CrMo中所含化学成分如下：Cr1.06％，Mo0.24％，C0.22％，Si0.34％，Mn0.61％，S0.002％，P0.025％，Ni0.18％，Cu0.014％，Fe余量。

[0015] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述钳块表面层包括第一涂层。

[0016] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述第一涂层厚度为80-200μm。

[0017] 优选地，所述第一涂层厚度为100-180μm；更优选地，所述第一涂层厚度为120-160μm；以及，最优选地，所述第一涂层厚度为130-150μm。

[0018] 在一个具体的实施方式中，所述第一涂层厚度为140μm。

[0019] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述第一涂层由改性NiCr5Al粉末通过第一次等离子喷涂步骤获得。

[0020] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述改性NiCr5Al粉末为PVA改性的NiCr5Al粉末。

[0021] 优选地，所述PVA的平均分子量Mn＝10000-15000，残余醋酸值为9-15％；更优选地，所述PVA的平均分子量Mn＝11000-14000，残余醋酸值为10-14％；以及，最优选地，所述PVA的平均分子量Mn＝12000-13000，残余醋酸值为11-13％。

[0022] 在一个具体的实施方式中，所述PVA的平均分子量Mn＝12500，残余醋酸值为12％。

[0023] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述第一次等离子喷涂步骤之前还包括安全钳块基体表面预热至140-220℃的步骤。

[0024] 优选地，所述第一次等离子喷涂步骤之前还包括安全钳块基体表面预热至150-210℃的步骤；更优选地，所述第一次等离子喷涂步骤之前还包括安全钳块基体表面预热至
160-200℃的步骤；以及，最优选地，所述第一次等离子喷涂步骤之前还包括安全钳块基体表面预热至170-190℃的步骤。

[0025] 在一个具体的实施方式中，所述第一次等离子喷涂步骤之前还包括安全钳块基体表面预热至180℃的步骤。

[0026] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述钳块表面层还包括第二涂层。

[0027] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述第二涂层厚度为380-540μm。

[0028] 优选地，所述第二涂层厚度为400-520μm；更优选地，所述第二涂层厚度为420-500μm；以及，最优选地，所述第二涂层厚度为440-480μm。

[0029] 在一个具体的实施方式中，所述第二涂层厚度为460μm。

[0030] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述第二涂层由改性WC12Co粉末通过第二次等离子喷涂步骤获得。

[0031] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述改性WC12Co粉末为PVA改性的WC12Co粉末。

[0032] 优选地，所述PVA的平均分子量Mn＝10000-15000，残余醋酸值为9-15％；更优选地，所述PVA的平均分子量Mn＝11000-14000，残余醋酸值为10-14％；以及，最优选地，所述PVA的平均分子量Mn＝12000-13000，残余醋酸值为11-13％。

[0033] 在一个具体的实施方式中，所述PVA的平均分子量Mn＝12500，残余醋酸值为12％。

[0034] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述第二次等离子喷涂步骤之前还包括第一涂层表面预热至200-320℃的步骤。

[0035] 优选地，所述第二次等离子喷涂步骤之前还包括第一涂层表面预热至220-300℃的步骤；更优选地，所述第二次等离子喷涂步骤之前还包括第一涂层表面预热至240-280℃的步骤；以及，最优选地，所述第二次等离子喷涂步骤之前还包括第一涂层表面预热至250-270℃的步骤。

[0036] 在一个具体的实施方式中，所述第二次等离子喷涂步骤之前还包括第一涂层表面预热至260℃的步骤。

[0037] 根据本发明所述的安全钳块，其中，所述第二次等离子喷涂步骤之后还包括热后处理的步骤。

[0038] 根据本发明所述的安全钳块，其中，热后处理温度为650-950℃，加热速率为5-12℃/min，保温时间为2-6h。

[0039] 优选地，热后处理温度为700-900℃，加热速率为6-10℃/min，保温时间为3-5h；更优选地，热后处理温度为750-850℃，加热速率为7-9℃/min，保温时间为3.5-4.5h；以及，最优选地，热后处理温度为780-820℃，加热速率为7.5-8.5℃/min，保温时间为3.8-4.2h。

[0040] 在一个具体的实施方式中，热后处理温度为800℃，加热速率为8℃/min，保温时间为4h。

[0041] 发明人发现，通过两次粉末制备和团聚改性以及两次预热和涂层热后处理，所得到的耐磨电梯安全钳块既可以提供优异的耐磨性，同时又可以提供较高结合强度。上述两种技术效果通过上述步骤之间的组合以及步骤中所使用材料之间的协同而得以同时实现。

具体实施方式

[0042] 下列实施例仅仅是为了向本领域的普通技术人员提供如何制得和评价本发明所述并受权利要求书保护的化合物、组合物、制品、装置和/或方法的完整公开内容和描述，并且旨在仅仅为示例性的，而非旨在限制发明人视为其发明的范围。已做出了努力以确保关于数字(例如数量、温度等)的准确性，但是应当考虑到一些误差和偏差。

[0043] 除非另外指明，否则份数均为重量份，温度均以℃表示或处于环境温度下，压力为大气压或接近大气压。存在反应条件(例如组分浓度、所需的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其它反应范围)以及可用于优化通过所述方法得到的产物纯度和收率的条件的多种变型形式和组合。将只需要合理的常规实验来优化此类方法条件。

[0044] 实施例1

[0045] 1.1安全钳块基体表面预处理

[0046] 安全钳块基体材料为20CrMo。20CrMo中所含化学成分如下：Cr1.06％，Mo0.24％，C0.22％，Si0.34％，Mn0.61％，S0.002％，P0.025％，Ni0.18％，Cu0.014％，Fe余量。

[0047] 在等离子喷涂之前，使用金相砂纸对安全钳块基体表面进行打磨，然后用抛光布抛光至光亮。随后将安全钳块浸没至无水乙醇中，超声清洗30min，除去安全钳块表面的残渣和油污。最后对清洗干净的安全钳体基体表面进行喷砂粗化处理。喷砂使用60#棕刚玉砂，喷砂压强为0.4MPa，喷砂角度为80°，喷砂距离为120mm，喷砂时间为60s。喷砂完毕，使用压缩空气清除安全钳体表面的杂物，预处理完成后的安全钳体表面粗糙度为3.0±0.36μm。

[0048] 1.2粉末制备和团聚改性1

[0049] 将NiCr5Al 合金粉末置于高能球磨罐中，在Ar气保护下进行球磨。料球比为1:5，转速为400r/min，磨球为WC硬质合金球，球磨时间为12h，获得球磨粉末1。按照2wt％的比例，向球磨粉末1中加入平均分子量Mn＝12500，残余醋酸值为12％的PVA。然后向浆料中加入水，浆料的固含量为38％。喷雾干燥机的进风温度为250℃，出风温度为140℃。喷雾干燥后得到改性NiCr5Al粉末，平均粒径D50＝24±2.9μm。

[0050] 1.3第一次等离子喷涂

[0051] 在喷涂之前，将安全钳块基体表面预热至180℃。使用等离子喷涂机将改性NiCr5Al粉末制成涂层1。喷涂工艺参数为：喷涂电压120V，喷涂电流320A，Ar气流速50L/min，H2流速为6L/min，供粉速率80L/min，喷涂角度为90°，喷涂距离为100mm。喷涂结束后获得140μm的涂层1。

[0052] 1.4粉末制备和团聚改性2

[0053] 将WC12Co合金粉末置于高能球磨罐中，在Ar气保护下进行球磨。料球比为1:8，转速为300r/min，磨球为WC硬质合金球，球磨时间为16h，获得球磨粉末2。按照1.5wt％的比例，向球磨粉末2中加入平均分子量Mn＝12500，残余醋酸值为12％的PVA。然后向浆料中加入水，浆料的固含量为33％。喷雾干燥机的进风温度为240℃，出风温度为120℃。喷雾干燥后得到改性WC12Co粉末，平均粒径D50＝32±4.1μm。

[0054] 1.5第二次等离子喷涂

[0055] 在喷涂之前，将涂层1表面预热至260℃。使用等离子喷涂机将改性WC12Co粉末制成涂层2。喷涂工艺参数为：喷涂电压140V，喷涂电流380A，Ar气流速50L/min，H2流速为6L/min，供粉速率100L/min，喷涂角度为90°，喷涂距离为120mm。喷涂结束后获得460μm的涂层2。

[0056] 1.6涂层热后处理

[0057] 将两次等离子喷涂之后的安全钳块进行真空热后处理，热后处理温度为800℃，加热速率为8℃/min，保温时间为4h。自然冷却后获得安全钳块。

[0058] 比较例1

[0059] 其它条件同实施例1，但未进行粉末制备和团聚改性1和2步骤。

[0060] 比较例2

[0061] 其它条件同实施例1，但在喷涂之前，未将安全钳块基体表面预热。

[0062] 比较例3

[0063] 其它条件同实施例1，但在喷涂之前，未将涂层1预热。

[0064] 比较例4

[0065] 其它条件同实施例1，未进行1.6涂层热处理步骤。

[0066] 按照ASTM C633-2013所记载的拉伸法测试实施例1和比较例1-4的涂层结合强度；采用HT1000高温摩擦试验机测试涂层的摩檫学性能，摩擦测试温度为1000℃，测试环境为空气气氛，载荷10N，摩擦时间为60min，磨损率＝W＝V/PL(V＝磨损体积；P为载荷；L为滑移距离)。结果如下表1所示：

[0067] 表1

[0068] 样品结合强度(MPa) 磨损率(mm3/Nm)实施例1 32.7 1.06
比较例1 6.4 1.85
比较例2 24.3 1.36
比较例3 27.0 1.29
比较例4 21.6 1.61

[0069] 结果表明，与比较例1-4相比，本发明实施例的电梯安全钳块不仅可以提供优异的耐磨性，同时又可以提供较高结合强度。

[0070] 不希望局限于任何理论，两次粉末制备和团聚改性以及两次预热和涂层热后处理共同对上述技术效果产生作用。

[0071] 应理解，本发明的具体实施方式仅用于阐释本发明的精神和原则，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。

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