金屬硬密封Y型三通球閥球體及閥座表面的硬化技術

在某些Y型管路特殊工況介質場合，如含有大量固體硬顆粒的介質，傳統的閥類，如閘閥、截止閥無法適用。對于同時存在高溫、高壓、含固體顆粒介質的場合，金屬硬密封Y型三通球閥是目前被普遍認可的一種閥門。金屬硬密封Y型三通球閥是近年來技術發展較快的閥類之一。隨著其技術的發展，金屬硬密封Y型三通球閥的應用的領域與范圍將更加廣泛。下面我們主要來探討下金屬硬密封Y型三通球閥球體及閥座表面的硬化技術。

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

1、超音速火焰噴涂技術（HVOF）

超音速火焰噴涂（HVOF）主要是通過極高的速度將耐磨粉末涂層材料噴涂到基體材料表面，噴涂時的氣流速度在很大程度上決定了噴涂的質量，噴槍能夠產生更高的氣流速度，則耐磨粉末涂層就能夠獲得更高的運動速度，從而耐磨粉末涂層與基體材料就能夠獲得更高的結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。

超音速噴涂的優點是可以噴涂超硬的涂層材料，涂層的硬度甚至可以達到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，基體材料不需要進行高溫加熱，因此基體材料不會發生熱變形。由于超音速噴涂主要是通過耐磨粉末涂層與基體材料的高速撞擊而產生的物理結合，結合強度比鎳基合金的熱噴涂要低一些，通常結合力在68～76MPa左右，因此，對于高壓球閥（如CLASS1500～CLASS2500的球閥）的球體，采用超音速噴涂技術其涂層在使用中有脫落的可能。

對于超音速火焰噴涂（HVOF），涂層的性能主要有以下幾個方面的指標：孔隙率、氧化物含量、顯微硬度、結合強度、金相結構、涂層應力狀況、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，一般需要通過研磨以保證球體噴涂前的圓度，采用電腦控制的機械手對噴槍進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

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，其綜合性能優良，根據我們的實踐，鎳基合金適用于灰水、黑水、煤漿、煤渣等多種工況介質。

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。通過對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到冶金結合，因此，鎳基合金熱噴涂具有結合強度高的特點。與超音速火焰噴涂相比，鎳基合金熱噴涂的另一個優點是涂層的厚度較大，一般為0.5～1.0mm。

對于鎳基合金的熱噴涂，噴涂工藝對于基體與鎳基合金材料的結合力有很大的影響，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，溫度過低，基體材料與鎳基合金材料不能真正實現冶金結合，容易引起涂層材料的脫落。而溫度過高，會導致鎳基合金材料的熔化流失。對于大口徑球體，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，為此，我們采取了中頻感應球體加熱的專利技術，取得了很好的效果。

3、激光熔覆技術

采用激光熔覆技術進行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，球體的熱影響區很小，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應該根據使用工況條件、介質硬度、制造廠的工藝條件來進行合理的選擇和應用。