煤礦機電設備表面涂裝預處理工藝的應用研究

王增偉 雷鳴

摘要：本文主要針對煤礦機電設備涂裝預處理工藝進行綜合介紹和分析，通過多年煤礦設備生產經驗總結，提出了在煤礦機電設備涂裝預處理過程中優先采有拋丸處理法的觀點，并通過論證和實際的使用情況橫向對比證實了，采用拋丸處理工藝確實對延長涂裝材料使用壽命、為礦山生產提供更可靠的機電設備具有積極的作用。

關鍵詞：礦用機電設備；表面預處理；拋丸；涂裝工藝

1 前言

隨著現代采礦業的發展，國家對煤礦機電設備的要求不斷提高，其不僅體現在功能上，更重要的是產品的安全性能。礦用機電設備的表層處理對設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處理的優劣程度，會影響涂裝設備表觀質量及涂層使用壽命。本文針對現有表面處理方法存在防腐蝕效果差、存在二次污染等問題，結合多年煤礦機電產品生產經驗和其行業特點，提出采用預加熱- 拋丸處理- 表層涂裝的處理工藝，有效地解決了上述問題。

2 涂層保護性能的影響因素

為了充分發揮涂料對機電設備殼體的保護、裝飾作用，殼體的表面預處理質量直接影響著涂裝設備質量。

實踐證明，大部分的深層缺陷都來自于不良的表面處理，任何涂料在處理不良的表面上都無法發揮其最佳性能，在含有氧化皮、銹蝕、油污的殼體表面涂漆，無論是時間上還是金錢上，都是極大的浪費，高等級的表面處理質量將會延長涂料的使用壽命。

表1 涂層保護壽命的主要影響因素

以鐵銹對涂層保護性能的影響為例：

銹的種類：Fe3O4 藍色、FeO 藍白色、Fe2O3 黃褐色，其中Fe2O3 易清理。

Fe2++2OH-=Fe（OH）2 比較致密起保護作用，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：氧化皮的部分構成一個大陰極，而氧化皮的不連續處則成一個小陽極，在腐蝕性介質中，會促進鐵作為陽極而腐蝕。銹蝕產物會降低涂層的附著力，使得涂層內外的滲透壓不同，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處理方法就顯得尤為重要。

3 殼體表面預處理工藝

在國標GB8923-88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》明確規定了作為礦用機電產品殼體原材料鋼材的表面腐蝕等級和除銹等級。按照處理方法主要分為化學處理法和機械處理法，其中化學處理法又包括：除油、除銹，磷化，氧化、鈍化，發黑，電鍍、化學鍍；機械處理方法主要包括：手工方法，電動工具，火焰法，噴砂、拋丸。當前，在煤礦機電設備生產領域應用比較多是人工電動工具結合處理方法和化學處理法。

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

（2）采用化學處理方法，對殼體表面進行酸（堿）洗，用于表面除油脂、除銹等，或通過磷化形成磷酸鹽轉化膜，然后再進行表面涂裝（噴底漆、面漆）。采用該方案成本也較低、用工時間較少，但是，由于處理的是設備殼體而不是單純的基（板）材，化學藥品容易滲透到焊縫中去，很難清除，存在二次污染對環境有一定的危害，最終產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，化學藥品的殘留會加速涂層脫落和表面腐蝕。

4 機械拋丸處理工藝

拋丸清理像許多發明一樣源于一種自然現象，其原理是利用機械離心式或氣動式設備將磨料高速射出，沖擊工件表面使其表面氧化皮、銹層、粘砂或雜質剝落，或使其表面形變并產生壓應力。其具體的工藝流程如圖1 所示：

圖1 拋丸處理工藝圖

預熱是為了拋丸前將殼體升溫，除去表面水分、部分油污，然后經過拋丸器將設備表面的氧化皮和銹蝕除去，再進入密閉式的噴漆（噴塑）工作室，進行涂裝處理。鋼板表面的粗糙度是需要精確控制的重要指標：粗糙度過小，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，易形成點蝕，而且增加油漆的消耗量。必須要控制好以下幾個方面：

（1）保持好葉輪轉速，不讓鋼砂拋射速度過快或過慢，并且要控制鋼砂的拋丸量。

（2）調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重要的因素，如果過拋，不僅會影響到拋丸清理的效率，而且會影響到產品的防護性能，造成表面硬度過高，降低加工性能。如果拋不足，鋼材表面質量也就達不到設計要求，合理的拋丸量應該是：實際拋到鋼材每平方米上的彈丸為150kg 左右，可以達到清理等級Sa2.5 級。

表2 是我公司分別采用三種表層處理工藝處理產品的實際使用效果記錄。

可見，對于煤礦機電設備的表層預處理，采用拋丸處理法相對來說涂裝效果要好很多。當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電產品這一特殊行業，還是推薦使用拋丸處理法，其具有處理工藝簡單、防腐效果好、使用壽命長的特點。

表2 煤礦井下環境中產品使用情況

5 結論

本文結合多年礦用機電設備的生產經驗及對現場產品的調研、總結，論述了礦用機電設備表面預處理對涂層保護性能的重要性，重點分析了現有礦用機電設備涂裝前預處理工藝現狀，提出了一種處理過程簡單、防腐效果好、使用壽命長的處理方法- 預加熱- 拋丸- 噴塑預處理工藝，對于規范現有煤礦機電設備的涂裝工藝、提高涂裝材料的使用壽命、增加設備的安全性能具有重要的意義。

參考文獻：

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