金屬硬密封Y型三通球閥球體及閥座表面的硬化技術(shù)

在某些Y型管路特殊工況介質(zhì)場(chǎng)合，如含有大量固體硬顆粒的介質(zhì)，傳統(tǒng)的閥類(lèi)，如閘閥、截止閥無(wú)法適用。對(duì)于同時(shí)存在高溫、高壓、含固體顆粒介質(zhì)的場(chǎng)合，金屬硬密封Y型三通球閥是目前被普遍認(rèn)可的一種閥門(mén)。金屬硬密封Y型三通球閥是近年來(lái)技術(shù)發(fā)展較快的閥類(lèi)之一。隨著其技術(shù)的發(fā)展，金屬硬密封Y型三通球閥的應(yīng)用的領(lǐng)域與范圍將更加廣泛。下面我們主要來(lái)探討下金屬硬密封Y型三通球閥球體及閥座表面的硬化技術(shù)。

金屬硬密封Y型三通球閥球體及閥座表面的硬化技術(shù)曾經(jīng)被應(yīng)用過(guò)的有表面的鍍硬鉻、表面硬化熱處理、滲氮處理、堆焊Stillite硬質(zhì)合金等，目前 這些表面硬化技術(shù)已經(jīng)很少使用。目前比較常用的技術(shù)由超音速火焰噴涂技術(shù)（HVOF）、鎳基合金熱噴涂技術(shù)及激光熔覆技術(shù)等。

1、超音速火焰噴涂技術(shù)（HVOF）

超音速火焰噴涂（HVOF）主要是通過(guò)極高的速度將耐磨粉末涂層材料噴涂到基體材料表面，噴涂時(shí)的氣流速度在很大程度上決定了噴涂的質(zhì)量，噴槍能夠產(chǎn)生更高的氣流速度，則耐磨粉末涂層就能夠獲得更高的運(yùn)動(dòng)速度，從而耐磨粉末涂層與基體材料就能夠獲得更高的結(jié)合力和更高的致密性，因此也就具有更好的耐磨性能和耐腐蝕性能。

超音速噴涂的優(yōu)點(diǎn)是可以噴涂超硬的涂層材料，涂層的硬度甚至可以達(dá)到HRC74以上，因此涂層具有很好的抗擦傷性能和耐磨性能。另外，超音速噴涂時(shí)，基體材料不需要進(jìn)行高溫加熱，因此基體材料不會(huì)發(fā)生熱變形。由于超音速噴涂主要是通過(guò)耐磨粉末涂層與基體材料的高速撞擊而產(chǎn)生的物理結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度比鎳基合金的熱噴涂要低一些，通常結(jié)合力在68～76MPa左右，因此，對(duì)于高壓球閥（如CLASS1500～CLASS2500的球閥）的球體，采用超音速噴涂技術(shù)其涂層在使用中有脫落的可能。

對(duì)于超音速火焰噴涂（HVOF），涂層的性能主要有以下幾個(gè)方面的指標(biāo)：孔隙率、氧化物含量、顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)度、金相結(jié)構(gòu)、涂層應(yīng)力狀況、涂層加工性能、涂層的均勻性等

常用的超音速噴涂材料有：碳化鎢鈷、碳化鎢鈷鉻、鎳基合金、碳化鉻、陶瓷等。碳化鎢鈷及碳化鎢鈷鉻的使用溫度一般不超過(guò)540℃，要適用于更高的溫度，通常可以采用碳化鉻及陶瓷等噴涂材料。

考慮到超音速噴涂的結(jié)合力以及噴涂的成本，噴涂層的厚度通常控制在0.3mm左右，為了確保涂層的均勻性，Y型三通球閥球體噴涂前的圓度以及噴涂的均勻性非常重要，一般需要通過(guò)研磨以保證球體噴涂前的圓度，采用電腦控制的機(jī)械手對(duì)噴槍進(jìn)行控制能夠確保涂層的均勻性，而采用人工控制噴槍的方法則很難保證涂層的均勻性。

2、鎳基合金熱噴涂技術(shù)

鎳基合金熱噴涂是目前在金屬硬密封Y型三通球閥上成功應(yīng)用的一種密封面硬化方法，鎳基合金耐磨、耐腐蝕、耐溫等，其綜合性能優(yōu)良，根據(jù)我們的實(shí)踐，鎳基合金適用于灰水、黑水、煤漿、煤渣等多種工況介質(zhì)。

鎳基合金是一種自溶合金，主要成分包括鎳、鉻、硼、硅，其中鎳是主要成分，也是耐磨材料與基體材料的粘合劑，根據(jù)配比成分的不同，可以獲得不同的硬度，金屬硬密封球閥一般采用HRC55～64的硬度。通過(guò)對(duì)基體材料及鎳基合金材料的高溫加熱，能夠使基體與密封面耐磨材料達(dá)到冶金結(jié)合，因此，鎳基合金熱噴涂具有結(jié)合強(qiáng)度高的特點(diǎn)。與超音速火焰噴涂相比，鎳基合金熱噴涂的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是涂層的厚度較大，一般為0.5～1.0mm。

對(duì)于鎳基合金的熱噴涂，噴涂工藝對(duì)于基體與鎳基合金材料的結(jié)合力有很大的影響，Y型三通球閥球體及鎳基合金材料加熱溫度的控制非常重要，溫度過(guò)低，基體材料與鎳基合金材料不能真正實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，容易引起涂層材料的脫落。而溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致鎳基合金材料的熔化流失。對(duì)于大口徑球體，由于球體各部位的壁厚很不均勻，因此，要精確均勻的控制球體的加熱溫度難度很大，這是鎳基合金熱噴涂的主要難點(diǎn)，為此，我們采取了中頻感應(yīng)球體加熱的專(zhuān)利技術(shù)，取得了很好的效果。

3、激光熔覆技術(shù)

采用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行Y型三通球閥球體表面的合金噴焊也具有很好的效果，采用該技術(shù)，球體的熱影響區(qū)很小，噴焊層的硬度比鎳基熱噴涂更高，但是噴焊效率較低，而且噴焊后的球體表面光潔度較低，加工量較大。

金屬硬密封Y型三通球閥球體及閥座表面耐磨層的硬化技術(shù)應(yīng)該根據(jù)使用工況條件、介質(zhì)硬度、制造廠的工藝條件來(lái)進(jìn)行合理的選擇和應(yīng)用。