等离子束表面冶金(熔覆)
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等离子束能量密度高，基体表面与合金粉末同时熔化，保证了 合金层与基材之间呈完全冶金结合，不脱落；
等离子熔覆层为厚度均匀的纯合金或金属陶瓷层；而堆焊层 为大量铁水稀释的不均匀合金层，故其外观和内在质量不如等 离子熔覆层；
操作环境大幅度改善，消除了堆焊时放出有害气体对工人的危 害，劳动强度大幅度降低，且生产效率比堆焊提高10倍，能耗 降低20%。
维修次数减少，节约了上下井搬运费用；
减少设备更换时间，降低吨煤通风排水巷道维护等费用，增 产增效。
等离子熔覆耐磨舌板
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
一次购进，永久使用
对于煤矿购进的刮板输送机，根据工作面煤炭储量、 煤炭硬度和地质条件，进行材料、熔覆厚度、熔覆密度等 参数的设计，做到采完一个工作面后，仅熔覆层受到磨损， 中部槽、机头机尾基体不磨损；采下个工作面时，根据熔 覆层磨损情况重新进行参数设计并熔覆处理，周而复始。
SGB630/150C刮板输送机
ห้องสมุดไป่ตู้
堆积如山的磨损失效中部槽
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
槽帮钢
压链器
舌板
刮板
中部槽
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
中部槽（中板、槽帮钢）、刮板、链轮、舌板等易磨损部位 都进行了熔覆耐磨处理，使各部件达到同步磨损，实现最佳 配合，有效延长了耐磨寿命；
熔覆耐磨层具有很高的硬度，摩擦系数低于原材质，使运行 阻力大大减小，运行能耗明显降低；
等离子熔覆技术及应用
材料学院 2014.10
主要内容
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备 二、等离子熔覆耐磨处理技术的应用
1、等离子熔覆耐磨刮板输送机 2、等离子熔覆强化无火花本安型截齿 3、等离子熔覆耐磨复合板
三、荣誉及支持
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备
等离子熔覆耐磨处理技术简介
等离子熔覆技术是继堆焊技术、激光熔覆技术之后发展起 来的提高金属表面耐磨性能的最新技术之一。
与相近技术的本质区别
1、熔覆：预涂浆料，干燥后用高能束熔化涂层，基体达到微熔，要求涂敷材料熔点 ≥基体，否则会形成熔凝珠，不能形成涂层。
2、涂敷烧结：预涂浆料，基体加热，类似钎焊或搪瓷，基体不熔，涂料熔化流平， 要求涂料熔点＜基体。
3、堆焊：焊条或焊丝熔化速度大大高于基体，低碳钢制造的焊条或焊管的稀释不可 避免，电弧的高频脉动导致成分组织处处不均匀，烟雾大，质量差。
主要内容
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备 二、等离子熔覆耐磨处理技术的应用
1、等离子熔覆耐磨刮板输送机 2、等离子熔覆强化无火花本安型截齿 3、等离子熔覆耐磨复合板
技术应用
等离子熔覆耐磨刮板输送机
刮板输送机使用环境恶劣，工作负荷大，其失效形式主要是自身各 部件之间以及与矸石或煤炭的剧烈摩擦而引起的磨损失效。
4、等离子喷涂喷焊：要求雾化粉粒径分布窄、熔点低、凝固区间宽。涂层呈叠片状 ，与基体机械嵌合，有少量焊合。需高的喷射速率，严格的前处理。粉尘大、噪 声大。非转移或联合弧放电热效率低，喷嘴烧蚀快。喷焊是喷涂中或后重熔，与 熔覆相似。
5、等离子熔覆：转移弧热效率高，对合金粉末成分、粒径、熔点等无严格要求，稀 释率可控制。冶金层与基体冶金结合。不需高喷射速率和严格前处理，无粉尘和 噪声污染。适应程控大面积自动化生产。
等离子熔覆耐磨处理设备特点
可在锈蚀及油污的金属零件表面，不经清洗等复杂的前处理工艺， 直接进行等离子熔覆，不产生前处理污染；
对操作环境无特殊要求，无需设备降温、除尘等辅助要求，设备 维修、维护容易；
采用数控自动化控制技术，操作简单，运行稳定可靠，可实现工 业化批量生产。
DRF-2型等离子熔覆设备
➢ 等离子发生器
喷嘴周围增加均 压环槽，获得柔 性等离子束，减 小冲刷力，防止 合金氧化，稳定 弧柱。
均压环槽
高稳定柔性等离子发生器剖视图
等离子熔覆示意图
直流电源
离子气
粉末 保护气
冷却水
阴极
基材
等离子束流 涂层
等离子熔覆耐磨处理技术特点
可在锈蚀及油污的金属零件表面不经过喷砂等复杂的前处理 工艺，直接进行等离子熔覆，工艺简单，不产生前处理污染， 成本低、效率高；
2、堆焊简单方便，投资小。但熔深不一致，硬度不均匀，耐磨耐蚀 性差，操作环境差，表面粗糙，气孔夹渣多，热影响区深，工件 变形大，效率低。
3、激光熔覆技术特点：功率密度均匀，可控性强，涂层质量好。缺 点是：大功率激光器价格高昂，能量转换效率低，工作环境及维 护条件要求高，生产成本高。仅限于实验室研究和少量高附加值 产品的生产。
基本原理：
在柔性高温等离子束流作用下，将 合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔 化、混合、扩散、反应、凝固，随着等 离子束移动的同时自激冷却，在金属零 部件的表面形成一层与基体呈冶金结合 的高硬度金属陶瓷层，从而实现表面的 强化与硬化。
等离子熔覆技术背景
1、等离子熔覆技术是在堆焊、激光熔覆、等离子喷涂、涂敷烧结技 术基础之上发明的。
DRF-5B型等离子熔覆设备 DRF-S手持等离子熔覆设备 截齿等离子熔覆设备
等离子熔覆设备的主要构成
控制部分——控制各部件按照工艺参数稳定运行 主电源——供给高空载电压的大功率陡降外特性直流电 等离子炬——转移弧同步送粉柔性弧长寿命等离子炬 送粉系统——与起灭弧无滞后同步开关送停粉宽参数炬 水冷系统——恒温冷却等离子炬及电缆，有水压保护 机械传动系统——按照实际工件专门设计 工装——按照实际工件专门设计
DRF-2型等离子熔覆耐磨处理设备
单层中部槽中板的耐磨强化处理 中部槽制造企业中板耐磨预处理
DRF-5B型等离子熔覆耐磨处理设备
大型封底式中部槽的耐磨强化处理 管道内壁的耐磨强化处理
DRF-S手持式等离子熔覆耐磨处理设备
机械零部件异型部位的耐磨处 理，如中部槽两端头、链轮等
采用手持操作，灵活方便
研究总体思路
研究等离子熔覆冶金反应原理 设计高性能涂层材料体系
研究性能可靠的专用等离子发生器 开发专用成套等离子熔覆设备与工艺 获得冶金结合高性能涂层，实现批量化生产
技术关键
➢ 形成环状负压等
离子束，减少粉末 材料在等离子射流 中的速度差异，并 减少粉末散失。
粉末 等离子束
保护气 基体
同步注入粉末等离子束示意图
等离子熔覆层为厚度均匀的纯合金或金属陶瓷层；而堆焊层 为大量铁水稀释的不均匀合金层，故其外观和内在质量不如等 离子熔覆层；
操作环境大幅度改善，消除了堆焊时放出有害气体对工人的危 害，劳动强度大幅度降低，且生产效率比堆焊提高10倍，能耗 降低20%。
维修次数减少，节约了上下井搬运费用；
减少设备更换时间，降低吨煤通风排水巷道维护等费用，增 产增效。
等离子熔覆耐磨舌板
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
一次购进，永久使用
对于煤矿购进的刮板输送机，根据工作面煤炭储量、 煤炭硬度和地质条件，进行材料、熔覆厚度、熔覆密度等 参数的设计，做到采完一个工作面后，仅熔覆层受到磨损， 中部槽、机头机尾基体不磨损；采下个工作面时，根据熔 覆层磨损情况重新进行参数设计并熔覆处理，周而复始。
SGB630/150C刮板输送机
ห้องสมุดไป่ตู้
堆积如山的磨损失效中部槽
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
槽帮钢
压链器
舌板
刮板
中部槽
技术应用---等离子熔覆耐磨刮板输送机
中部槽（中板、槽帮钢）、刮板、链轮、舌板等易磨损部位 都进行了熔覆耐磨处理，使各部件达到同步磨损，实现最佳 配合，有效延长了耐磨寿命；
熔覆耐磨层具有很高的硬度，摩擦系数低于原材质，使运行 阻力大大减小，运行能耗明显降低；
等离子熔覆技术及应用
材料学院 2014.10
主要内容
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备 二、等离子熔覆耐磨处理技术的应用
1、等离子熔覆耐磨刮板输送机 2、等离子熔覆强化无火花本安型截齿 3、等离子熔覆耐磨复合板
三、荣誉及支持
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备
等离子熔覆耐磨处理技术简介
等离子熔覆技术是继堆焊技术、激光熔覆技术之后发展起 来的提高金属表面耐磨性能的最新技术之一。
与相近技术的本质区别
1、熔覆：预涂浆料，干燥后用高能束熔化涂层，基体达到微熔，要求涂敷材料熔点 ≥基体，否则会形成熔凝珠，不能形成涂层。
2、涂敷烧结：预涂浆料，基体加热，类似钎焊或搪瓷，基体不熔，涂料熔化流平， 要求涂料熔点＜基体。
3、堆焊：焊条或焊丝熔化速度大大高于基体，低碳钢制造的焊条或焊管的稀释不可 避免，电弧的高频脉动导致成分组织处处不均匀，烟雾大，质量差。
主要内容
一、等离子熔覆耐磨处理技术及设备 二、等离子熔覆耐磨处理技术的应用
1、等离子熔覆耐磨刮板输送机 2、等离子熔覆强化无火花本安型截齿 3、等离子熔覆耐磨复合板
技术应用
等离子熔覆耐磨刮板输送机
刮板输送机使用环境恶劣，工作负荷大，其失效形式主要是自身各 部件之间以及与矸石或煤炭的剧烈摩擦而引起的磨损失效。
4、等离子喷涂喷焊：要求雾化粉粒径分布窄、熔点低、凝固区间宽。涂层呈叠片状 ，与基体机械嵌合，有少量焊合。需高的喷射速率，严格的前处理。粉尘大、噪 声大。非转移或联合弧放电热效率低，喷嘴烧蚀快。喷焊是喷涂中或后重熔，与 熔覆相似。
5、等离子熔覆：转移弧热效率高，对合金粉末成分、粒径、熔点等无严格要求，稀 释率可控制。冶金层与基体冶金结合。不需高喷射速率和严格前处理，无粉尘和 噪声污染。适应程控大面积自动化生产。
等离子熔覆耐磨处理设备特点
可在锈蚀及油污的金属零件表面，不经清洗等复杂的前处理工艺， 直接进行等离子熔覆，不产生前处理污染；
对操作环境无特殊要求，无需设备降温、除尘等辅助要求，设备 维修、维护容易；
采用数控自动化控制技术，操作简单，运行稳定可靠，可实现工 业化批量生产。
DRF-2型等离子熔覆设备
➢ 等离子发生器
喷嘴周围增加均 压环槽，获得柔 性等离子束，减 小冲刷力，防止 合金氧化，稳定 弧柱。
均压环槽
高稳定柔性等离子发生器剖视图
等离子熔覆示意图
直流电源
离子气
粉末 保护气
冷却水
阴极
基材
等离子束流 涂层
等离子熔覆耐磨处理技术特点
可在锈蚀及油污的金属零件表面不经过喷砂等复杂的前处理 工艺，直接进行等离子熔覆，工艺简单，不产生前处理污染， 成本低、效率高；
2、堆焊简单方便，投资小。但熔深不一致，硬度不均匀，耐磨耐蚀 性差，操作环境差，表面粗糙，气孔夹渣多，热影响区深，工件 变形大，效率低。
3、激光熔覆技术特点：功率密度均匀，可控性强，涂层质量好。缺 点是：大功率激光器价格高昂，能量转换效率低，工作环境及维 护条件要求高，生产成本高。仅限于实验室研究和少量高附加值 产品的生产。
基本原理：
在柔性高温等离子束流作用下，将 合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔 化、混合、扩散、反应、凝固，随着等 离子束移动的同时自激冷却，在金属零 部件的表面形成一层与基体呈冶金结合 的高硬度金属陶瓷层，从而实现表面的 强化与硬化。
等离子熔覆技术背景
1、等离子熔覆技术是在堆焊、激光熔覆、等离子喷涂、涂敷烧结技 术基础之上发明的。
DRF-5B型等离子熔覆设备 DRF-S手持等离子熔覆设备 截齿等离子熔覆设备
等离子熔覆设备的主要构成
控制部分——控制各部件按照工艺参数稳定运行 主电源——供给高空载电压的大功率陡降外特性直流电 等离子炬——转移弧同步送粉柔性弧长寿命等离子炬 送粉系统——与起灭弧无滞后同步开关送停粉宽参数炬 水冷系统——恒温冷却等离子炬及电缆，有水压保护 机械传动系统——按照实际工件专门设计 工装——按照实际工件专门设计
DRF-2型等离子熔覆耐磨处理设备
单层中部槽中板的耐磨强化处理 中部槽制造企业中板耐磨预处理
DRF-5B型等离子熔覆耐磨处理设备
大型封底式中部槽的耐磨强化处理 管道内壁的耐磨强化处理
DRF-S手持式等离子熔覆耐磨处理设备
机械零部件异型部位的耐磨处 理，如中部槽两端头、链轮等
采用手持操作，灵活方便
研究总体思路
研究等离子熔覆冶金反应原理 设计高性能涂层材料体系
研究性能可靠的专用等离子发生器 开发专用成套等离子熔覆设备与工艺 获得冶金结合高性能涂层，实现批量化生产
技术关键
➢ 形成环状负压等
离子束，减少粉末 材料在等离子射流 中的速度差异，并 减少粉末散失。
粉末 等离子束
保护气 基体
同步注入粉末等离子束示意图