白雪飞
中煤第七十一工程处有限责任公司，安徽 宿州 234000
摘要：煤矿的各类生产设施设备的工作环境是极为复杂和恶劣的。煤矿机械容易因为外界环境及接触物因素而产生腐蚀问题，会给煤矿生产带来安全隐患。利用热喷涂技术对煤矿机械进行防腐处理，提高煤矿机械使用性能和使用寿命。煤矿机械接触到各类复杂成分，容易出现腐蚀问题，给煤矿带来经济损失的同时，也为安全生产埋下了事故隐患。利用热喷涂技术对煤矿机械进行防腐，确保煤矿安全生产运营。
关键词：热喷涂；煤矿机械；煤矿设施保护
煤矿生产环境复杂，生产设备防腐蚀能力至关重要。热喷涂修复和改造以“尺寸恢复、性能提升及耐腐蚀”为特色，具有喷涂材料广泛、基体形状与尺寸不受限制、涂层厚度容易控制、工艺简单、基体受热影响小、能赋予零件表面特殊性能等特点，特别适合应用于煤矿机械的修复及防腐领域。煤矿的各类生产设施设备的工作环境是极为复杂和恶劣的。煤矿机械容易因为外界环境及接触物因素而产生腐蚀问题，会给煤矿生产带来安全隐患。利用热喷涂技术对煤矿机械进行防腐处理，提高煤矿机械使用性能和使用寿命。
1基本原理
热喷涂基本设备包括喷枪、热源、喷涂材料、载气控制器等。热喷涂技术是借助喷涂设备，在一定气压下，将被加热的合金粉末以一定的速度覆盖在基体表面，达到锚固的目的。合金粉末在机体表面形成一定强化涂层，对零件形成保护和加强的作用。使用热喷涂技术进行零件加工再制造，需经过三个阶段。一是熔化阶段，在金属粉末到达高温区域时被熔化，形成金属熔滴。二是熔滴雾化，即形成的熔滴在气流或者热源的作用下，雾化成细微熔滴向前喷射。三是金属离子与基体表面形成冲击并凝固，由于基体表面相对粗糙，容易使金属离子停留在表面，最后冷凝收缩，形成零件表面的金属涂层。使用热喷涂技术进行零件修复强化时，粉未金属与基体金属的结合方式属于机械结合，也就是金属材料的熔滴和零件基体表面形成机械键相互啮合。
2煤矿机械腐蚀问题
煤矿机械面临的工作环境是极其恶劣的，各类油、水、气的成分非常复杂，介质的温度和流速多变，对机械带来的腐蚀影响很难模拟和分析。煤矿储油罐腐蚀是否得到防控抑制，对有关的平均寿命影响达到5年左右的差距。油罐腐蚀一般有以下几种：油罐外壁较为干燥，容易发生化学腐蚀，但是情况不严重；油罐内部液面以下发生的腐蚀较为严重，有氧浓度差造成的浓差腐蚀，以及影响最大的电化学腐蚀；油罐底部也可能发生细菌腐蚀；经常发生物理摩擦的位置会发生摩擦腐蚀。煤矿机械腐蚀带来的经济损失巨大，并且影响安全生产，煤矿须采用针对性的技术措施，形成一套长效、高效、强效的防腐蚀技术。
3关键技术
热喷涂技术是将材料，多为铝、锌或者合金采用等离子弧、电弧、火焰等方式加热到熔融状态后雾化，用高速气流将雾化的颗粒冲击到经过喷砂处理的表面，形成状态稳定的涂层的防腐方式。这一技术目前被广泛应用于对设备有防腐需求的各个行业。热喷涂技术防腐效果较好，工艺便捷灵活。喷涂层是各类防腐工艺中效果较好的底层，如果和其他防腐发哪个
是结合使用组成复合防腐层，则防护寿命会比单纯使用喷涂层或者其他防腐方式的寿命都长，可达单一防腐方式的数倍。热喷涂技术资源消耗较少，节省材料，节能环保，适用广泛，可以在煤矿机械防腐中充分发挥效用。对于减速机壳体、轴承座等铸铁件，在喷涂前要清理油污。铸铁密度小、孔隙大，润滑油等在长期工作中容易渗入到微孔中，可用多次火焰烧蚀的办法进行解决。喷涂时应注意喷涂方向，保证涂层厚度的一致性。
4工艺流程
在热喷涂开始之前，要对场地进行清理，确保场地满足施工条件。
对机械机械的内外部都进行抛丸喷砂表面处理，清洁度以比色样板分级，达到Sa3.0以上级别。先采用特殊工艺，选择具有阴极保护作用的材料，高温加热后喷涂到机械内外表面，高温使得材料和机械表面的材料形成互渗层，达到互渗互融的状态。喷涂互渗层要和机械表面材料紧密结合，充分接触，形成稳定的电化学层，在机械表面起到阴极防护作用。该层的厚度控制在100μm左右，耐热达到800℃。互渗层是整个防护层的核心结构。屏蔽层的制作需要在互渗层表面喷涂另一层颗粒。采用等离子、电弧、火焰等热喷涂技术，将不锈钢或者合金类的抗腐蚀性较好的热喷涂在互渗层外表面。该层厚度控制在130μm左右。屏蔽层起到加强防护作用，和互渗层一样属于阴极保护，同时具备屏蔽防护功能，对于电场腐蚀也能起到关键性的防护作用。工件表面预处理。为了使涂层和基体材料很好地结合，以满足喷涂工艺的需求，基体材料表面必须进行预处理，包活表面预加工、净化、粗糙化和黏结底层等几个步骤。
4.1预热
预热的目的是为了消除工件表面的水分，提高喷涂时涂层体界面的温度，减少基体材料与涂层材料的膨胀差异造成的残余应力，以避免由此导致的涂层开裂，改善涂层与基体结合强度。预热温度取决于工件的大小、形状和材质以及基体材料和涂层材料的热膨胀系数等因素，一般控制在60~120℃。
4.2喷涂
喷涂操作主要是选择喷涂方法和喷涂参数。喷涂的方法有很多种，采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况以及对涂层质量的要求。
4.3制作防腐面层
为了延长防护层的使用寿命，同时让防护层的表面光滑，减小与其他介质的接触面，需要在屏蔽层上再喷涂一层防腐面层，作为罩面。防腐面层选择的材料为有机材料，要求抗腐蚀、耐磨、抗渗透能力强且能够在常温条件下固化结层稳定存在。这一层的厚度控制在400μm左右，采用的喷涂工艺为无气喷涂工艺。根据不同油罐的使用环境差别，选择不同的有机材料，喷涂温度在常温至500oC之间。防腐面层也能够确保机械表面不容易出现结垢，杂物也就不会在结垢位置长时间腐蚀机械。
4.4喷涂后续处理
有些涂层在喷涂后不能直接使用，必须进行各种后续处理。例如，对用于防腐蚀的涂层要进行封孔处理，以防止腐蚀介质渗入涂层的孔隙而腐蚀基体；对有些承受冲击磨损或高应力载荷的涂层，要进行纵容处理，使其与基体的结合从以机械结合为主转变为普遍的冶金结合，以提高涂层的结合强度；对有尺寸精度等特殊要求的涂层，要进行适当的机械加工等。
5应用效果
相比普通的刷防锈漆，采用热喷涂对井下设备进行防腐处理，其防腐能力可提高20倍，设备使用寿命可达30年。对于磨损后的减速机壳体、轴承座等铸铁件，采用热喷涂修复后，不仅恢复了尺寸，耐磨性也较新件提高2倍以上。对露天工程机械传动和操作部分中的薄壁零件，采用热喷涂修复效果良好。热喷涂技术应用于煤矿机械防腐，效果好，延长油罐使用寿命，节能环保，经济性强，为煤矿安全稳定运行提供保障。该防腐蚀技术经过持续技术改进，必将在需要防腐蚀的工业企业中得到更加广泛的应用。
结束语
热喷涂处理后的零部件，具有耐磨、耐腐蚀的特点，特别适合于高温、高湿、粉尘等恶劣的矿山环境。将热喷涂技术运用在煤矿机电设备维护和保养中，是一种简单易行的有效方法，可以显著提高设备的使用寿命，降低生产成本，在煤炭行业中应用前景广阔，可取得显著的经济效益。
参考文献
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