CN111411356A - 一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层的制备方法 - Google Patents

一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层的制备方法 Download PDF

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李陈晨
夏佃秀
杨学锋
王守仁
王砚军
王东跃
刘文涛
温道胜
王高琦
张明远
孙兆磊
刘文波
孟德章
高鹏远
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Abstract

本发明涉及一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层的制备方法。涂层组分呈梯度变化，共计三部分。由基体向外，涂层组分按重量百分比计如下，梯度涂层‑1：43%~48%Ni50、47%~52%Ni60、1%~3%TiC、2%~4%WC。梯度涂层‑2：38%~43%Ni50、42%~47%Ni60、6%~8%TiC、7%~9%WC。梯度涂层‑3：33%~38%Ni50、37%~42%Ni60、11%~13%TiC、12%~14%WC。采用激光熔覆的方式进行涂层的熔覆，优选熔覆参数如下：离焦量20mm、频率30Hz、扫描速度为100mm/min、脉宽为2.0ms、单脉冲能量为6.46J。本发明通过控制涂层组分的梯度变化，避免了从基体到涂层之间组织、性能的突变，改善了涂层界面间的结合状况，解决了现有涂层易于剥落的问题，进一步提高了涂层的承载能力及抗磨性能，可有效延长中部槽的整体使用寿命，保证刮板输送机安全、高效的运行。

Description

一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及刮板输送机中部槽涂层制备的技术领域，特别是涉及一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层的制备方法。
背景技术
煤炭是我国的主要能源，现已探明的煤炭含量已有7200亿吨左右，综合机械化采煤技术（简称“综采技术”）是目前各大煤业集团普遍采用的开采技术。刮板输送机作为主要的承载运输装置，在整个综采工作面上有着不可或缺的重要作用。中部槽作为刮板输送机的关键部件，其质量影响着整个刮板输送机的使用寿命。煤炭开采过程中，刮板和链条与中板不断的摩擦，造成中部槽中板快速磨损，特别是中板链道位置磨损最为严重，导致中板的不均匀磨损失效。另外，复杂恶劣的煤矿开采环境导致中板的腐蚀现象也十分严重。
为解决中部槽中板磨损、腐蚀的问题，现有专利《一种低摩擦系数刮板运输机中部槽耐磨中板及其生产方法》，专利号201811406511.8，通过在中板主体表面熔覆网格状的合金耐磨层，同时在合金耐磨层的网格中涂抹减磨涂层的方法以改善中部槽中板的耐磨性能，此方法较大程度的改善了中部槽中板的耐磨性能。专利《一种刮板输送机中部槽的修复方法》，专利号201010599645.3，采用等离子喷焊技术将高铬铸铁粉末喷焊于中部槽中板表面进行修复，此方法也在一定程度上提高了中板的抗磨性能。上述办法通过表面处理技术虽然提高了中部槽中板的耐磨性，但是中部槽中板不均匀磨损、以及腐蚀现象严重的问题依旧未得到解决，同时由于涂层与基体结合位置的性能突变，会导致涂层剥落的现象。
因此，亟需研发一种的刮板运输机中部槽中板的处理方法，以解决中部槽中板不均匀磨损、腐蚀严重以及涂层脱落的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层的制备方法，可在一定程度上有效解决现有中板不均匀磨损、腐蚀严重以及现有涂层易于脱落的问题，提高中板的耐磨性能，延长中部槽的整体使用寿命，保证刮板输送机安全、高效的运行。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层及制备方法。
由基体向外，涂层组分按重量百分比计如下：
梯度涂层-1：43%~48%Ni50、47%~52%Ni60、1%~3%TiC、2%~4%WC。
梯度涂层-2：38%~43%Ni50、42%~47%Ni60、6%~8%TiC、7%~9%WC。
梯度涂层-3：33%~38%Ni50、37%~42%Ni60、11%~13%TiC、12%~14%WC。
涂层采用激光熔覆的方式制备，其具体制备过程如下：
将Ni50、Ni60、TiC、WC粉末一定比例配置为熔覆所用的复合粉末，并将其进行球磨处理，使复合粉末混合均匀、细化颗粒。
将球磨好的复合粉末倒入无水乙醇中进行清洗，然后放入干燥箱中进行干燥处理。
对中板链道位置表面进行预处理，除去表面的油污、氧化物和铁锈杂质。
在中板链道位置熔覆梯度涂层-1，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-1表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
在梯度涂层-1表面熔覆梯度涂层-2，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-2表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
在梯度涂层-2表面熔覆梯度涂层-3，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-3表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
本发明的耐磨、耐腐蚀梯度涂层不仅具有吸水率低、韧性好、重量轻等特点，其主要特点是非常耐磨、耐腐蚀且结合力强不易脱落使用寿命长。Ni基自熔性合金粉末对多种基材有较好的适应性，易获得氧化物含量低、表面光滑、稀释率低、气孔率小、与基体形成冶金结合的致密涂层，具有良好的润湿性、耐蚀性、抗氧化性，同时价格适中、性价比较高。TiC和WC硬度高，能很好地被Ni金属熔体润湿，可与Ni基合金粉末组成复合粉末，增强金属材料表面的耐磨性。TiC和WC等高熔点硬质陶瓷材料与Ni基合金粉末的复合涂层兼有金属的强韧性、良好的工艺性以及陶瓷材料高硬度、耐磨、耐蚀、抗氧化性能等特点。此外，本发明通过控制涂层组分的梯度变化，避免了从基体到涂层之间组织、性能的突变，改善了涂层界面间的结合状况，可进一步提高涂层的承载能力及抗磨性能。
本发明的有益效果为：
本发明的耐磨、耐腐蚀梯度涂层不仅具有吸水率低、韧性好、重量轻等特点，其主要特点是非常耐磨、耐腐蚀且结合力强不易脱落使用寿命长。此外，本发明通过控制涂层组分的梯度变化，避免了从基体到涂层之间组织、性能的突变，改善了涂层界面间的结合状况，可进一步提高涂层的承载能力及抗磨性能。总之，本发明在一定程度上极大的提高了中部槽的耐磨、耐腐蚀性能，同时解决了现有涂层易于剥落的问题，可有效延长中部槽的整体使用寿命，保证刮板输送机安全、高效的运行。
附图说明
图1为梯度涂层结构示意图
图2为梯度涂层熔覆位置示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另有明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在刮板输送机中部槽中板存在不均匀磨损、腐蚀严重以及运行过程中涂层易于脱落的现象，为解决上述技术问题，本发明提出了一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层及其制备方法。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层，涂层组分呈梯度变化，共计三部分。由基体向外，涂层组分按重量百分比计如下，梯度涂层-1：43%~48%Ni50、47%~52%Ni60、1%~3%TiC、2%~4%WC。梯度涂层-2：38%~43%Ni50、42%~47%Ni60、6%~8%TiC、7%~9%WC。梯度涂层-3：33%~38%Ni50、37%~42%Ni60、11%~13%TiC、12%~14%WC。
本发明的另一种实施方式，提供了一种上述涂层的制备方法，其步骤如下：
将Ni50、Ni60、TiC、WC粉末一定比例配置为熔覆所用的复合粉末，并将其进行球磨处理，使复合粉末混合均匀、细化颗粒。
将球磨好的复合粉末倒入无水乙醇中进行清洗，然后放入干燥箱中进行干燥处理。
对中板链道位置表面进行预处理，除去表面的油污、氧化物和铁锈杂质。
在中板链道位置熔覆梯度涂层-1，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-1表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
在梯度涂层-1表面熔覆梯度涂层-2，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-2表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
在梯度涂层-2表面熔覆梯度涂层-3，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-3表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
采用行星式球磨机进行球磨处理，球料比为10：1，球磨时间为6~8个小时。
采用恒温超声清洗机进行清洗，清洗介质为无水乙醇，清洗时间30~45min，设定温度为20℃。
采用干燥箱进行烘干处理，烘干温度为100℃，烘干时间为1~1.5个小时。
采用激光熔覆的方式进行涂层的熔覆，优选熔覆参数如下：离焦量20mm、频率30Hz、扫描速度为100mm/min、脉宽为2.0ms、单脉冲能量为6.46J。
为了使本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明地技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例
一种刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层材料按如下重量分数比进行配置，梯度涂层-1：45%Ni50、50%Ni60、2%TiC、3%WC。梯度涂层-2：40%Ni50、45%Ni60、7%TiC、8%WC。梯度涂层-3：35%Ni50、40%Ni60、12%TiC、13%WC。
刮板输送机中部槽耐磨、耐腐蚀梯度涂层的制备方法，其步骤如下：
将Ni50、Ni60、TiC、WC粉末按上述比例配置为熔覆所用的复合粉末。
采用行星式球磨机对复合粉末进行球磨处理，球料比为10：1，球磨时间为7小时，以使复合粉末混合均匀、细化颗粒。
采用恒温超声清洗机对球磨后的复合粉末进行清洗，清洗介质为无水乙醇，清洗时间40min，温度为20℃。
采用干燥箱对清洗后的复合粉末进行烘干处理，烘干温度为100℃，烘干时间为1小时。
对中板链道位置表面进行预处理，除去表面的油污、氧化物和铁锈杂质。
采用激光熔覆的方式进行涂层的熔覆，熔覆参数如下：离焦量20mm、频率30Hz、扫描速度为100mm/min、脉宽为2.0ms、单脉冲能量为6.46J。
首先，在中板链道位置熔覆梯度涂层-1，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-1表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
其次，在梯度涂层-1表面熔覆梯度涂层-2，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-2表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
而后，在梯度涂层-2表面熔覆梯度涂层-3，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-3表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.采用激光熔覆的方式进行涂层的熔覆，优选熔覆参数如下：离焦量20mm、频率30Hz、扫描速度为100mm/min、脉宽为2.0ms、单脉冲能量为6.46J。
2.在中板链道位置熔覆梯度涂层-1，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-1表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
3.在梯度涂层-1表面熔覆梯度涂层-2，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-2表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
4.在梯度涂层-2表面熔覆梯度涂层-3，涂层厚度为中板主体板厚的1/50倍，涂层宽度为链条宽度的3/2倍，而后将梯度涂层-3表面打磨平整，平整度不低于长度1米方向±0.5mm。
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