專利名稱：一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥門制造領(lǐng)域，特別是一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，該閥桿可用于汽輪機機組的蒸汽閥門，電站專用閥門以及其他閥門。
背景技術(shù)：
閥桿是閥門中的重要部件，用于傳動，上接執(zhí)行機構(gòu)或者手柄，下面直接帶動閥芯移動或轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)閥門開關(guān)閥桿在閥門啟閉過程中不但是運動件、受力件，而且是密封件，在工作中會受到各種腐蝕和磨損帶來的損壞。如在高溫蒸汽中受到的腐蝕，在高溫環(huán)境下產(chǎn)生的熱振磨損，介質(zhì)的沖擊和腐蝕，填料的摩擦磨損，并且填料還會對閥桿產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。不但腐蝕介質(zhì)能使閥桿腐蝕損壞，而且一般的水蒸氣和水也能使閥桿與填料接觸處產(chǎn)生斑點，也因為填料潮濕，或空氣潮濕，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，另外，填料與閥桿之間缺乏氧氣，跟周圍比較，存在著氧的濃度差，這就構(gòu)成了氧濃差電池，成為又一種電化學(xué)腐蝕的形式。因此在選擇閥桿材料時，必須保證它在規(guī)定的溫度下有足夠的強度、良好的沖擊韌性、·抗擦傷性、耐腐蝕性。并且要對閥桿進行表面處理，如鍍鉻、鍍鎳、滲氮、滲硼、滲鋅等。在實際的應(yīng)用中，為了提高閥桿的使用性能和使用壽命，也都對其做了一定的處理。如汽輪機主蒸汽閥門和蒸汽調(diào)節(jié)閥門上使用的閥桿，材料為馬氏體耐熱鋼(如ICrllMoV等)，在閥桿的密封部位堆焊一層司太立合金并對閥桿表面進行滲氮處理，堆焊司太立合金可以防止蒸汽對密封面的沖蝕與磨損，閥桿表面進行滲氮處理可以一定程度上提高閥桿的耐磨性能與抗氧化性能。這種閥桿在使用過程中，經(jīng)常發(fā)生閥桿卡死甚至斷裂，主要是由于雖然表面進行滲氮處理，但在高溫(538°C或566°C)經(jīng)水蒸氣的作用下，會發(fā)生腐蝕和氧化，從而發(fā)生卡死甚至斷裂。如專利號ZL200310104129.9提供的一種汽輪機閥門用閥桿及其熱處理方法，對閥桿的材料進行了改進，選用NiFeCrMoTiB合金代替12% Cr馬氏體耐熱鋼，在閥桿的表面也也是采用滲氮處理進行表面強化，其在一定程度上解決了閥桿卡死，斷裂的問題，但是其表面采用的滲氮處理，仍不具備很高的耐磨性能及耐高溫腐蝕性能。又如對閥桿表面進行噴焊、等離子噴涂、激光熔覆、電鍍鉻、電鍍鎳等強化處理，其中噴焊容易對整體產(chǎn)生變形，且熱應(yīng)力大容易產(chǎn)生裂紋，等離子噴涂的火焰溫度高但速度低，容易對粉末造成氧化影響涂層性能，且涂層的結(jié)合力較低，激光熔覆成本高，能量高很難避免因為熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，電鍍鉻及電鍍鎳可以對閥桿表面起到一定的保護，但其強度低，抗熱振磨損性能差，而且產(chǎn)生劃痕后的普通涂層閥桿很容易因電化學(xué)產(chǎn)生整體剝落，而且整個加工工藝大多比較復(fù)雜，化學(xué)鍍還存在很大的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，可以在閥桿表面制備出滿足其使用要求的高性能涂層。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，包括機械預(yù)加工、表面凈化、表面粗化、預(yù)熱處理、熱噴涂、精磨拋光等工藝環(huán)節(jié)，通過有機溶劑除油、水洗、烘干對閥桿表面進行凈化處理，采用噴砂處理對其表面進行粗化至Ra2. 5 13 μ m，預(yù)熱處理采用真空電爐，將閥桿預(yù)熱至80 150°C，熱噴涂時對閥桿基體采用強制風(fēng)冷裝置進行冷卻，拋光后在閥桿表面形成光滑致密、耐磨耐腐蝕的高性能金屬陶瓷涂層。所述的噴涂前對其表面進行的機械預(yù)加工，是在所需噴涂的部位下切到公稱尺寸，根據(jù)所需噴涂的涂層厚度確定下切的公稱尺寸。所述的熱噴涂采用超音速火焰熱噴涂，火焰的溫度為2800 3100°C，粉末顆粒的速度為700 1200m/s，噴涂距離為130 1000mm，噴涂粉末采用Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末。所述的對涂層進行拋光處理，使得表面光滑、致密，閥桿整體尺寸保持一致，其尺寸精度滿足裝配及使用需求。所述的涂層的結(jié)合強度高于70MPa，孔隙率低于I %。·本發(fā)明的有益效果在于(I)噴涂效率高，其成本低于激光表面處理，且避免了激光表面熔覆涂層開裂的情況，噴涂過程綠色環(huán)保，不會如電鍍那樣產(chǎn)生污染。(2)整個加工的過程不會對閥桿整體產(chǎn)生變形，只提高其表面的性能，經(jīng)過預(yù)加工，及噴涂后的拋光加工，閥桿整體與原來保持一致，對工件的使用不會產(chǎn)生任何的影響。(3)采用如Cr3C2-NiCr等的金屬陶瓷粉末，可在閥桿表面形成金屬陶瓷涂層，其具有高硬度，耐磨耐腐蝕，并且適用于高溫環(huán)境，具有高溫抗氧化，高熱硬度等特性。(4)噴涂過程對閥桿基體進行風(fēng)冷，可以降低閥桿整體的溫度，防止涂層與基體之間產(chǎn)生高熱應(yīng)力，防止涂層過熱開裂，而且可以避免涂層被氧化脫碳，提高涂層結(jié)合強度及涂層的綜合性能。(5)采用本工藝對閥桿表面進行超音速熱噴涂處理，其制備的涂層結(jié)合強度高，不會產(chǎn)生剝落，涂層光滑致密，孔隙率低，在不改變閥桿整體尺寸精度的前提下，很大程度地提高了閥桿表面的耐磨耐腐蝕性能及抗高溫?zé)嵴裥阅?，極大地提高了閥桿的使用性能，其使用壽命可以提高2 5倍。


圖I為閥桿表面超音速火焰熱噴涂過程示意中1——閥桿，2——噴涂表面，3——噴涂火焰，4——旋轉(zhuǎn)支架，5——冷系統(tǒng)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例作進一步說明。以一種閥桿表面噴涂Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末為例，其具體的工藝如下機械預(yù)加工，根據(jù)閥桿(I)容易被磨損或被腐蝕的部位，確定所需噴涂的表面范圍，在噴涂表面兩端留肩，噴涂表面盡量避免在軸的端面，在所需噴涂的部位(2)下切深度為O. 25mm，下切深度根據(jù)所需噴涂的涂層厚度O. 2 O. 3mm確定，預(yù)留一定余量。表面凈化，通過有機溶劑除油、水洗、烘干對所需噴涂表面進行凈化處理。表面粗化,采用噴砂設(shè)備對所需噴涂表面進行噴砂處理,其表面粗化至Ra2. 5 13 μ m,噴砂要求均勻，噴砂完成后用壓縮空氣，清理殘留在表面的砂子顆粒。預(yù)熱處理，采用真空電爐，將閥桿預(yù)熱至80 150°C，防止預(yù)熱過程對其產(chǎn)生氧化。熱噴涂，采用超音速(煤油型)火焰熱噴涂，火焰的溫度為2800 3100°C，粉末顆粒的速度為700 1200m/s，噴涂距離為130 1000mm，噴涂粉末采用Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末，將工件夾持在可以轉(zhuǎn)動的工裝夾具上(4)，對不需噴涂的部位進行遮蔽，然后進行噴涂，噴涂時，保持閥桿以300 1000mm/s的線速度旋轉(zhuǎn)，同時噴槍以10 100mm/s的線速度左右移動，噴涂過程中粉末在火焰中熔化并產(chǎn)生極高的速度，沖擊到閥桿表面后與基體結(jié)合，堆積起來形成涂層(3)，涂層厚度為O. 3 O. 35mm,為精加工留出一定余量，噴涂過程對閥桿基體進行風(fēng)冷(5)，可以降低閥桿整體的溫度，防止涂層過熱，提高涂層質(zhì)量。精磨拋光，噴涂完成后對涂層進行拋光，使得表面光滑、致密，閥桿整體尺寸保持一致，其尺寸精度可達RaO. 8 3. 2 μ m，滿足裝配及使用需求。
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通過本工藝對閥桿表面進行強化，可以很大程度地提高閥桿的耐磨耐腐蝕性能及抗高溫?zé)嵴裥阅?，延長其使用壽命2 5倍。
權(quán)利要求
1.一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，包括機械預(yù)加工、表面凈化、表面粗化、預(yù)熱處理、熱噴涂、精磨拋光等工藝環(huán)節(jié)，其特征是預(yù)熱處理采用真空電爐，將閥桿預(yù)熱至80 150°C，熱噴涂時對閥桿基體采用強制風(fēng)冷裝置進行冷卻，拋光后在閥桿表面形成光滑致密、耐磨、耐腐蝕、高結(jié)合強度、低孔隙率的高性能金屬陶瓷涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，其特征是噴涂前對其表面進行機械預(yù)加工，在所需噴涂的部位下切到公稱尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，其特征是采用超音速火焰熱噴涂進行噴涂，噴涂粉末可優(yōu)先選用Cr3C2-NiCr金屬陶瓷粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，其特征是涂層拋光后，表面光滑、致密，閥桿整體尺寸保持一致，其尺寸精度滿足裝配及使用需求。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，其特征是涂層的結(jié)合強度高于70MPa，孔隙率低于I %。
全文摘要
一種閥桿表面金屬陶瓷涂層熱噴涂工藝，涉及閥門制造領(lǐng)域，包括機械預(yù)加工、表面凈化、表面粗化、預(yù)熱處理、熱噴涂、精磨拋光等工藝環(huán)節(jié)，熱處理采用真空電爐，將閥桿預(yù)熱至80～150℃，采用超音速火焰熱噴涂，熱噴涂時對閥桿基體采用強制風(fēng)冷裝置進行冷卻，拋光后在閥桿表面形成光滑致密、耐磨耐腐蝕、高結(jié)合強度、低孔隙率的高性能金屬陶瓷涂層。本工藝噴涂效率高，無污染，涂層結(jié)合強度高，孔隙率低，在不改變閥桿整體尺寸精度的前提下，很大程度地提高了閥桿表面的耐磨耐腐蝕性能及抗高溫?zé)嵴裥阅?，極大地提高了閥桿的使用性能，其使用壽命可以提高2～5倍，可應(yīng)用于汽輪機機組的蒸汽閥門，電站專用閥門以及其他閥門。
文檔編號C23C4/06GK102787288SQ20121030272
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者黃紅霞 申請人:黃紅霞