CN101545546A - 碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀，包括阀球、阀座、阀体，其特征是在流体通过的流道内壁均喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层，同时在阀球与阀座的密封副表面上均喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层。本发明的优点是：成本低、寿命长、使用可靠并具有较高耐磨性能。碳钢材料球体具有成本低、加工性能好等优点，而碳化钨耐磨外层的耐磨性能良好，碳钢与碳化钨耐磨层结合的稳定性牢固性也较好，而且，为了保证碳化钨涂层与碳钢基体之间具有较高的结合强度，在喷涂前首先对待喷涂件进行碳化钨离子注渗，形成过渡层。另外由于设置有过渡圆弧面，进一步保证了碳化钨涂层与碳钢本体之间的结合力。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有耐磨特性的工业用碳化钨金属陶瓷复合材料球阀。
背景技术
现有的有耐磨要求的工业用球阀一般是采用以下的几种方法来达到耐磨的目的：
1.表面镀硬铬
2.整体材料采用耐磨材料
3.进行表面改性处理以提高表面耐磨性能
关于第一种方法：整体镀铬因镀层较薄所以耐磨性的提高有限，同时镀铬又对环境造成了污染。而第二种方法中整体采用耐磨材料又必然会导致成本太高，且加工工艺性不好。第三种方法是现阶段提高球阀耐磨性能的新技术。其方法有很多：比如表面热处理，表面渗氮，碳氮共渗，表面喷涂，表面离子注渗，激光表面强化等。而这些技术单纯的应用都有一定的局限性。从而限制了球阀耐磨性的进一步提高。
碳化钨具有非常优秀的耐磨性能，将其喷涂到球阀的流道表面及阀球阀座配合面上，将极大的增加球阀的耐磨性。但碳化钨与碳钢的基体之间在材料的物理特性上相差悬殊，喷涂层与基体的结合力相对较小，因此在相对工作环境比较恶劣的环境下的零件(如阀球和阀座)直接喷涂的效果并不太理想。表面离子注渗是一种在半导体行以得以广泛应用的技术。而金属的表面离子注渗在国内外也有过一段时间的研究。其特点是基体与注渗层是一体，结合极为牢固，但缺点是注渗层太薄，耐剧烈磨损能力差。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、寿命长、使用可靠并具有较高耐磨性能的碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀。该耐磨球阀采用离子注渗与喷涂相结合的方式，使喷涂件碳钢基体和注渗层形成过渡面后，再进行喷涂，极大地提高了碳化钨喷涂层与基体的结合强度，提高了球阀的耐磨性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀，包括阀球、阀座、阀体，在流体通过的流道内壁均喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层，同时在阀球与阀座形成的密封副的密封表面上均喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层。
因阀球与阀座之间处于相对滑动的状态所以工作状态更加恶劣，为进一步提高其耐磨性在喷涂碳化钨涂层前，先在待喷涂件表面采用离子注渗的方法注入碳化钨，使阀球与阀座表面形成碳化钨富集层，在喷涂时高温高速碳化钨及金属粘接剂便与原来注入的碳化钨富集层相互结合为一整体，这样就极大地提高了碳化钨喷涂层与碳钢基体的结合强度。
另外在喷涂面与相邻的非喷涂表面之间设有过渡圆弧面，过渡圆弧面上也先注入碳化钨后再喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层。进一步保证了耐磨涂层与碳钢基体的结合强度。
本发明的优点是：成本低、寿命长、使用可靠并具有较高耐磨性能。碳钢材料球体具有成本低、加工性能好等优点，而碳化钨耐磨外层的耐磨性能良好，因预先在碳钢表面注渗进碳化钨形成过渡层，所以碳钢与碳化钨耐磨层结合的稳定性牢固性也较好，而且由于设置有过渡圆弧面，进一步保证了碳化钨涂层与碳钢本体之间的结合力。
附图说明
图1是碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀的结构示意图一；
图2是碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀的结构示意图二；
图3是碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀的结构示意图三。
图中：1-阀球2-耐磨涂层3-阀座4-阀体
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术内容作进一步说明(图中加粗的线段为碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层的沉积面)：
图1、图2、图3是三种类型的耐磨球阀的结构图，在该三种类型的球阀上，均具有以下特征：包括阀球1、耐磨涂层2、阀座3、阀体4，其在流体通过的流道内壁、在阀球的外表面及阀座的内圆锥面上均喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层2。
如图1-图3所示，阀球的材质为碳钢材料，在碳钢阀球球体的外球面及其通孔内圆柱面、及阀体的流道内表面均喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层2，同时在阀座3与阀球1外表面接触的密封副表面也要喷涂碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层2，在喷涂面与相邻的表面之间有过渡面，过渡面通常为对喷涂面与喷涂面之间交线倒圆角所得，过渡面同样要喷涂碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层2。
在对阀球1、阀座3喷涂之前，先要对其进行碳化钨离子注渗。其工艺方法如下：将待注渗的阀球1、阀座3零件放入专用的可以抽真空且能充入惰性气体介质的密闭罐形容器中，且该容器的真空度最大应能达到0.01Pa，根据所需注渗的对象技术要求的不同对其抽真空至0.1～1000Pa。同时通入惰性气体(主要是氦气)，罐体内壁保温隔热层内衬上固定有钨条作为阳极与阴极(阀球1和阀座3)之间通入高压电流产生辉光放电，放电电压为50～1500V。随着放电电流的不断增大，容器内温度不断增加达到900～1100℃，阳极的钨金属被离子化，在电场的作用下高速注入工件(阀球1和阀座3)中，并进一步向工件内部扩散并与工件(阀球1和阀座3)材料中的碳元素化合生成炭化钨。
在对阀球1和阀座3注渗炭化钨后对其喷涂碳化钨，喷涂方法为超音速火焰喷涂法。喷涂的原料为碳化钨粉末和钴粉粉末的混合物。喷涂厚度为0.8～1.2mm，然后对阀球与阀座的密封副配合面在喷涂之后要进行精密研磨加工，研磨后的厚度为0.5～0.7mm。表面要求达到镜面光洁度，以使得阀门达到零泄露。其他喷涂面不需要加工。
阀体4内腔也要喷涂碳化钨涂层，喷涂后不需要加工。
Claims (3)
1、碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀，包括阀球、阀座、阀体，其特征在于，在流体通过的流道内壁均喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层，同时在阀球及阀座的密封副表面上也喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层。
2、根据权利要求1所述的碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀，其特征在于，在喷涂面与相邻的非喷涂表面之间设有过渡圆弧面，过渡圆弧面上也喷涂有碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨球阀的工艺方法，其特征在于，在喷涂碳化钨金属陶瓷复合材料耐磨涂层前，先在待喷涂件表面采用离子注渗的方法注入碳化钨，使待喷涂件表面形成碳化钨和钢的过渡层，然后再喷涂碳化钨。
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