煤矿机械再制造和防腐中热喷涂技术应用

　　一、研究背景

　　煤矿生产环境条件复杂，生产设备防腐蚀能力至关重要，尤其是在井下生产中更为明显。一是高温、高湿环境下煤矿矿设备表面防腐，关系到设备的使用寿命和生产的正常进行;常规的采用刷漆防腐，不到一年表面就起泡，1.5年左右整体锈蚀。二是对于减速机壳体、轴承座等铸铁件，在磨损后常规方法无法修复，只能报废。三是露天工程机械传动、行动和操作部分中的薄壁零件，由于灰尘、沙土等侵入导致磨损严重。

　　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、工艺操作简单、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。

　　二、研究内容

　　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。

　　(1)熔化阶段，在金属粉末到达高温区域时热喷涂材料被加热熔化，形成金属熔滴。

　　(2)熔滴雾化，丝材端部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。

　　(3)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可以停留表面并发生形变,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糙的基体表面形成机械键相互啮合。

　　2.关键技术

　　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已较深地渗入到微孔中，可用多次火焰烧蚀的办法解决。喷涂时应注意喷涂方向,保证涂层厚度的一致性。

　　3.工艺流程

　　(1)工件表面预处理。为了使涂层和基体材料很好地结合以及满足喷涂工艺的需求，基材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。

　　(2)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，减少基材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和改善涂层与基体结合强度。预热温度取决于工件的大小,形状和材质以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素,一般控制在60-120℃范围。

　　(3)喷涂。喷涂的操作主要是选择喷涂方法和喷涂参数。喷涂的方法有多种,采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况及对涂层质量的要求。

　　④涂层后处理。有些涂层在喷涂后不能直接使用,而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治金结合已提高涂层的结合强度;又如，对有尺寸精度要求的涂层,要进行适当的机械加工等。

　　三、应用效果

　　1.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，设备使用寿命可达到30年。

　　2.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。

　　3.露天工程机械传动、行动和操作部分中的薄壁零件，采用热喷涂后，修复效果良好。

　　四、推广应用前景

　　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，可以显著提高设备使用寿命，降低生产成本。该技术在煤炭行业中应用前景广阔，可取得显著经济效益。