劉 博，顏 娟，蘇 偉

（自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司，四川 自貢643011）

作為通用機械，渣漿泵在礦山中屬于常用的部件。各種金屬礦，如鐵礦、銅礦等的礦漿或其他雜質(zhì)漿料在提升、運輸、充填過程中都需要使用渣漿泵提供動力［1］。由于礦山嚴(yán)苛的工況環(huán)境，渣漿泵的服役周期往往較短，其過流部位為磨損、腐蝕嚴(yán)重區(qū)域，如葉輪、護板、泵殼等。因此礦山企業(yè)為提高設(shè)備作業(yè)效率、降低成本、減少材料消耗，對渣漿泵過流部件防護技術(shù)進行了大量研究，以期達到延長渣漿泵的使用壽命、提高經(jīng)濟效益、降低維護費用及能源消耗的目的。以下對國內(nèi)礦山用渣漿泵防護技術(shù)專利情況進行了初步研究與分析，對礦山渣漿泵噴涂防護技術(shù)的專利申請工作提出一些思考與建議。

1 國內(nèi)礦山用渣漿泵防護技術(shù)專利狀況

使用Incopat［2］商業(yè)版數(shù)據(jù)庫，輸入“渣漿泵、礦山、涂層、防護”等關(guān)鍵詞組成檢索式，檢索出國內(nèi)與礦山用渣漿泵防護技術(shù)相關(guān)的專利有171件，其中發(fā)明專利88件、實用新型專利81件、外觀設(shè)計專利2件。圖1為該領(lǐng)域近四十年的專利申請趨勢情況，圖2為該領(lǐng)域現(xiàn)有專利的法律狀態(tài)，圖3為該領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)構(gòu)成。

從圖1可以看出，近十年該領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量進入快速增長期，2016年達到峰值37件。從圖2中可以看出，當(dāng)前礦山用渣漿泵防護技術(shù)授權(quán)有效的專利占比約為31.17%，占比率低。結(jié)合專利申請類型、圖1及圖2總體來看，該技術(shù)從2005年起專利申請趨勢穩(wěn)步提升，其研發(fā)創(chuàng)新能力在不斷地提高，發(fā)明專利申請居多。但隨著企業(yè)間市場競爭的加劇，技術(shù)發(fā)展變化較快，專利淘汰率較高。

圖1 礦山用渣漿泵防護技術(shù)專利申請趨勢情況

圖2 礦山用渣漿泵防護技術(shù)專利法律狀態(tài)情況

圖3 礦山用渣漿泵防護技術(shù)專利申請技術(shù)構(gòu)成

依據(jù)《國際專利分類表》，專利技術(shù)屬性分類如下：A（人類生活需要）、B（作業(yè)、運輸）、C（化學(xué)、冶金）、D（紡織、造紙）、E（固定建筑物）、F（機械工程）、G（物理）和H（電學(xué)）。從圖3可以看出礦山用渣漿泵防護技術(shù)專利申請技術(shù)構(gòu)成主要分布在F和C兩大類，總占比約為45.1%。其中F04D（非變?nèi)菔奖茫╊悓＠暾垟?shù)為39件，涉及金屬鍍覆、涂層的C23C和涂料組分的C09D這兩類的專利申請數(shù)為28件。

2 礦山用渣漿泵防護技術(shù)主要專利情況

國內(nèi)企業(yè)在提高渣漿泵使用壽命上主要采取了兩個方面技術(shù)手段：一方面是改進礦山用渣漿泵過流部位基體材料性能，從而延長使用壽命，如使用高鉻、硬鎳、鉻鉬和鎳鉻等合金鑄鐵材料［3］；另一方面是對礦山用渣漿泵過流部位采用耐磨、耐腐蝕防護技術(shù)［4］，同時配合使用廉價的鋼材，它既有利于延長渣漿泵的整體使用壽命，也能降低產(chǎn)品成本，節(jié)約資源。表1列出了這兩方面技術(shù)的代表專利，下面對這些專利技術(shù)進行一一介紹。

表1 礦山用渣漿泵防護技術(shù)代表專利

2.1 改進礦山用渣漿泵過流部位基體材料性能

CN1132259A、1995年3月28日申請的一種高鉻鑄鐵發(fā)明專利，在常規(guī)高鉻鑄鐵的基礎(chǔ)上，添加一定數(shù)量的C、Cr、Mo、稀土等復(fù)合元素提高產(chǎn)品的綜合機械性能及使用壽命。該技術(shù)與鎳硬鑄鐵工件在相同工況和條件下相比壽命提高了1.2－2.33倍，與一般的高鉻鑄鐵材質(zhì)相比，使用壽命提高了1.03－1.47倍。

結(jié)合礦山用渣漿泵防護技術(shù)專利申請趨勢分析得出，其改進過流部位基體材料性能的專利申請時間普遍較早，雖然該專利技術(shù)已成為過時研究技術(shù)，但它提供了基體材料性能研究的技術(shù)路徑，具有基礎(chǔ)研究意義。

2.2 礦山用渣漿泵過流部位防護技術(shù)

隨著市場應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，大家已經(jīng)意識到高鉻鑄鐵等合金材料已然不能滿足礦山開采惡劣工況的要求。國內(nèi)外學(xué)者通過大量的研究，發(fā)現(xiàn)渣漿泵過流部位的磨損形式主要有：物料沖擊磨損、氣蝕磨損及輸送磨損。針對這些磨損形式，礦山用渣漿泵過流部位表面涂層防護技術(shù)已成為當(dāng)前的主流研究方向，該技術(shù)能替代備件的更換、減少檢修頻次、降低人力成本及增強整機使用壽命［5］。目前該涂層防護技術(shù)主要有：冷噴涂、熱噴涂及膠粘技術(shù)。

2.2.1 冷噴涂

冷噴涂是一種金屬、陶瓷噴涂技術(shù)。其工作原理是利用高壓氣體低溫加熱，攜帶粉末顆粒，通過縮放管產(chǎn)生超音速氣流，通過加大的縮性流動變形而沉積于基體表面上形成涂層［6］。CN104862640A、2015年5月29日申請的一種渣漿泵過流件抗沖蝕耐磨涂層的制備方法發(fā)明專利，采用的就是冷噴涂銅包鎳合金粉末制備涂層技術(shù)。該專利披露的技術(shù)特征是采用銅包覆型鎳基合金粉末，運用冷噴涂工藝通過控制縮放管超音速氣流使涂料沉積于基體表面，形成一定厚度的涂層，該粉末粒度0.05～2μm；顆粒表面為純銅，內(nèi)部為鎳基合金。冷噴涂技術(shù)具有操作簡便的優(yōu)點，可配套便攜式冷噴涂設(shè)備，其噴涂技術(shù)能夠制備性能優(yōu)良的防腐蝕涂層，相比傳統(tǒng)的熱噴涂保護涂層，冷噴涂保護涂層的抗腐蝕性更好，使用壽命更長［7］。本專利技術(shù)方案的公開提示了本領(lǐng)域技術(shù)人員冷噴涂技術(shù)在提高渣漿泵過流件的抗沖蝕和抗磨損性能，延長使用壽命上具有研究及市場推廣價值。

2.2.2 熱噴涂

熱噴涂是利用某種熱源（如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等）將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流或壓縮空氣以一定速度噴射到預(yù)處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術(shù)［8］。CN106544620A，2016年11月17日申請的一種渣漿泵過流部件表面大氣等離子噴涂修補工藝發(fā)明專利公開的技術(shù)方案是：通過對渣漿泵過流部位進行噴砂處理后，采用大氣熱噴涂WC－NiCrAl混合粉末得到0.2－0.6mm厚度的梯度復(fù)合耐磨涂層從而達到表面強化、增加耐腐蝕和耐磨蝕性能的目的。該申請人同日申請的CN106282889A一種渣漿泵過流部件表面等離子噴涂修補工藝發(fā)明專利與前者采用的工藝步驟相似，達到的技術(shù)效果相同，但其技術(shù)特征區(qū)別是在過流部位表面用火焰噴涂NiCrBSi粘接底層再進行等離子噴涂Al2O3／SiC陶瓷涂層，涂層厚度為350－700μm。隨著熱噴涂工藝的不斷演化，噴涂材料和過程控制等已逐步成熟，熱噴涂技術(shù)因其能快速、大面積在基體表面沉積性能優(yōu)良的涂層，而成為材料表面防護與強化的重要手段［9］。

2.2.3 膠粘

CN105505111A，2015年12月16日申請的渣漿泵磨損修復(fù)耐磨涂層材料發(fā)明專利采用了有機物和陶瓷顆?；旌显僬澈显诮饘俦砻孢M行防護，其技術(shù)特征是將含有一定組分的環(huán)氧樹脂、偶聯(lián)劑、增韌劑等主劑和一定組分的有機胺類物質(zhì)、偶聯(lián)劑、促進劑等固化劑均勻混合后再粘合在金屬表面。該混合物材料具有優(yōu)異的粘接力，不僅是對基體材料有強力的粘合，還對材料內(nèi)的磨料顆粒形成了強力粘合，其內(nèi)聚強度高，模量大，不會在漿液的沖刷下快速擴展而造成耐磨涂層整體失效；韌性和抗疲勞能力大，能夠抵抗物料中較大顆粒的不斷沖擊。作為表面防護技術(shù)的一種手段，膠粘應(yīng)用領(lǐng)域已逐步拓展開，它不僅可以應(yīng)用在渣漿泵上［9］，還可以應(yīng)用在離心機、磁選機、除塵器、脫硫吸塵塔等的修復(fù)和預(yù)防上。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，噴涂防護技術(shù)在包括礦山用渣漿泵等各方面的應(yīng)用越來越廣泛，不論是材質(zhì)還是方式上的選擇會越來越多［10］。該技術(shù)也將成為我國企業(yè)在礦山用渣漿泵防護專利申請上的基本技術(shù)或核心技術(shù)，對企業(yè)的競爭和發(fā)展起決定作用。企業(yè)應(yīng)當(dāng)圍繞該技術(shù)及外圍研發(fā)技術(shù)進行專利申請，形成企業(yè)的基本專利， 將專利的技術(shù)保護與地域保護相融合，形成強大的保護網(wǎng)，提升企業(yè)核心競爭力，爭奪更加廣闊的市場空間，掌握市場主導(dǎo)權(quán)。