煤礦機(jī)電設(shè)備表面涂裝預(yù)處理工藝的應(yīng)用研究

王增偉 雷鳴

摘要：本文主要針對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備涂裝預(yù)處理工藝進(jìn)行綜合介紹和分析，通過(guò)多年煤礦設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出了在煤礦機(jī)電設(shè)備涂裝預(yù)處理過(guò)程中優(yōu)先采有拋丸處理法的觀點(diǎn)，并通過(guò)論證和實(shí)際的使用情況橫向?qū)Ρ茸C實(shí)了，采用拋丸處理工藝確實(shí)對(duì)延長(zhǎng)涂裝材料使用壽命、為礦山生產(chǎn)提供更可靠的機(jī)電設(shè)備具有積極的作用。

關(guān)鍵詞：礦用機(jī)電設(shè)備；表面預(yù)處理；拋丸；涂裝工藝

1 前言

隨著現(xiàn)代采礦業(yè)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的要求不斷提高，其不僅體現(xiàn)在功能上，更重要的是產(chǎn)品的安全性能。礦用機(jī)電設(shè)備的表層處理對(duì)設(shè)備的使用壽命和安全性都具有重要的影響。涂料涂裝前殼體表面預(yù)處理的優(yōu)劣程度，會(huì)影響涂裝設(shè)備表觀質(zhì)量及涂層使用壽命。本文針對(duì)現(xiàn)有表面處理方法存在防腐蝕效果差、存在二次污染等問(wèn)題，結(jié)合多年煤礦機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和其行業(yè)特點(diǎn)，提出采用預(yù)加熱- 拋丸處理- 表層涂裝的處理工藝，有效地解決了上述問(wèn)題。

2 涂層保護(hù)性能的影響因素

為了充分發(fā)揮涂料對(duì)機(jī)電設(shè)備殼體的保護(hù)、裝飾作用，殼體的表面預(yù)處理質(zhì)量直接影響著涂裝設(shè)備質(zhì)量。

實(shí)踐證明，大部分的深層缺陷都來(lái)自于不良的表面處理，任何涂料在處理不良的表面上都無(wú)法發(fā)揮其最佳性能，在含有氧化皮、銹蝕、油污的殼體表面涂漆，無(wú)論是時(shí)間上還是金錢(qián)上，都是極大的浪費(fèi)，高等級(jí)的表面處理質(zhì)量將會(huì)延長(zhǎng)涂料的使用壽命。

表1 涂層保護(hù)壽命的主要影響因素

以鐵銹對(duì)涂層保護(hù)性能的影響為例：

銹的種類(lèi)：Fe3O4 藍(lán)色、FeO 藍(lán)白色、Fe2O3 黃褐色，其中Fe2O3 易清理。

Fe2++2OH-=Fe（OH）2 比較致密起保護(hù)作用，而4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，脫水成鐵銹Fe2O3、Fe2O3·H2O 或xFeO·yFe2O3·H2O 比較疏松不起保護(hù)作用。氧化皮的翹起和剝落，容易引起外層漆膜剝落。在殼體表面：氧化皮的部分構(gòu)成一個(gè)大陰極，而氧化皮的不連續(xù)處則成一個(gè)小陽(yáng)極，在腐蝕性介質(zhì)中，會(huì)促進(jìn)鐵作為陽(yáng)極而腐蝕。銹蝕產(chǎn)物會(huì)降低涂層的附著力，使得涂層內(nèi)外的滲透壓不同，引起涂層起泡、銹蝕，加速腐蝕作用。因此，尋求有效的殼體表層預(yù)處理方法就顯得尤為重要。

3 殼體表面預(yù)處理工藝

在國(guó)標(biāo)GB8923-88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》明確規(guī)定了作為礦用機(jī)電產(chǎn)品殼體原材料鋼材的表面腐蝕等級(jí)和除銹等級(jí)。按照處理方法主要分為化學(xué)處理法和機(jī)械處理法，其中化學(xué)處理法又包括：除油、除銹，磷化，氧化、鈍化，發(fā)黑，電鍍、化學(xué)鍍；機(jī)械處理方法主要包括：手工方法，電動(dòng)工具，火焰法，噴砂、拋丸。當(dāng)前，在煤礦機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用比較多是人工電動(dòng)工具結(jié)合處理方法和化學(xué)處理法。

（1）利用人工角向磨光機(jī)、鋼絲輪進(jìn)行打磨處理，清除機(jī)電產(chǎn)品表面銹斑、飛渣、毛刺等缺陷，然后再進(jìn)行表面涂裝（噴涂底漆，面漆）。此種工藝操作簡(jiǎn)單、成本較低，但是其存在個(gè)體操作的差異性，導(dǎo)致產(chǎn)品一致性較差，產(chǎn)品的性能和品質(zhì)得不到保障。在煤礦井下潮濕、具有酸堿性腐蝕的工作環(huán)境下，涂層很容易就得到腐蝕，使產(chǎn)品的外觀和安全性能得不到保障。

（2）采用化學(xué)處理方法，對(duì)殼體表面進(jìn)行酸（堿）洗，用于表面除油脂、除銹等，或通過(guò)磷化形成磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，然后再進(jìn)行表面涂裝（噴底漆、面漆）。采用該方案成本也較低、用工時(shí)間較少，但是，由于處理的是設(shè)備殼體而不是單純的基（板）材，化學(xué)藥品容易滲透到焊縫中去，很難清除，存在二次污染對(duì)環(huán)境有一定的危害，最終產(chǎn)品的外觀和性能也不能得到有效得保障。特別是在煤礦井下，化學(xué)藥品的殘留會(huì)加速涂層脫落和表面腐蝕。

4 機(jī)械拋丸處理工藝

拋丸清理像許多發(fā)明一樣源于一種自然現(xiàn)象，其原理是利用機(jī)械離心式或氣動(dòng)式設(shè)備將磨料高速射出，沖擊工件表面使其表面氧化皮、銹層、粘砂或雜質(zhì)剝落，或使其表面形變并產(chǎn)生壓應(yīng)力。其具體的工藝流程如圖1 所示：

圖1 拋丸處理工藝圖

預(yù)熱是為了拋丸前將殼體升溫，除去表面水分、部分油污，然后經(jīng)過(guò)拋丸器將設(shè)備表面的氧化皮和銹蝕除去，再進(jìn)入密閉式的噴漆（噴塑）工作室，進(jìn)行涂裝處理。鋼板表面的粗糙度是需要精確控制的重要指標(biāo)：粗糙度過(guò)小，鋼板表面平滑，涂層附著力差，粗糙度大，油漆不能覆蓋住波峰，易形成點(diǎn)蝕，而且增加油漆的消耗量。必須要控制好以下幾個(gè)方面：

（1）保持好葉輪轉(zhuǎn)速，不讓鋼砂拋射速度過(guò)快或過(guò)慢，并且要控制鋼砂的拋丸量。

（2）調(diào)整好鋼丸和棱角砂的配比。

（3）選擇合適的鋼丸和棱角砂直徑、磨料顆粒度大小。

（4）控制好拋頭與鋼板角度和距離。

總的拋丸量也是一個(gè)重要的因素，如果過(guò)拋，不僅會(huì)影響到拋丸清理的效率，而且會(huì)影響到產(chǎn)品的防護(hù)性能，造成表面硬度過(guò)高，降低加工性能。如果拋不足，鋼材表面質(zhì)量也就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，合理的拋丸量應(yīng)該是：實(shí)際拋到鋼材每平方米上的彈丸為150kg 左右，可以達(dá)到清理等級(jí)Sa2.5 級(jí)。

表2 是我公司分別采用三種表層處理工藝處理產(chǎn)品的實(shí)際使用效果記錄。

可見(jiàn)，對(duì)于煤礦機(jī)電設(shè)備的表層預(yù)處理，采用拋丸處理法相對(duì)來(lái)說(shuō)涂裝效果要好很多。當(dāng)然還有很多的像噴丸、噴砂等處理方法，但本文綜合考慮煤礦機(jī)電產(chǎn)品這一特殊行業(yè)，還是推薦使用拋丸處理法，其具有處理工藝簡(jiǎn)單、防腐效果好、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

表2 煤礦井下環(huán)境中產(chǎn)品使用情況

5 結(jié)論

本文結(jié)合多年礦用機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品的調(diào)研、總結(jié)，論述了礦用機(jī)電設(shè)備表面預(yù)處理對(duì)涂層保護(hù)性能的重要性，重點(diǎn)分析了現(xiàn)有礦用機(jī)電設(shè)備涂裝前預(yù)處理工藝現(xiàn)狀，提出了一種處理過(guò)程簡(jiǎn)單、防腐效果好、使用壽命長(zhǎng)的處理方法- 預(yù)加熱- 拋丸- 噴塑預(yù)處理工藝，對(duì)于規(guī)范現(xiàn)有煤礦機(jī)電設(shè)備的涂裝工藝、提高涂裝材料的使用壽命、增加設(shè)備的安全性能具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局. 涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)，GB8923-88，1988.

[2] 劉海川，遲鵬.拋丸工藝在橋面工程的應(yīng)用[J].2010，11.

[3] 宋邦才，閆潔.鋼鐵件涂裝前處理除銹防銹劑的研制[J].材料保護(hù)，2004，38.

[4] 趙欣.涂裝前處理[J].電鍍與精飾，2011，9.